Осадочные породы. Главнейшие осадочные породы органического и химического происхождения

Большая группа пород возникает в различных водоемах и местами на
суше в результате разнообразных химических процессов и жизнедеятельности животных и растений, а также вследствие накопления органических остатков после, отмирания животных и растений. Среди них могут быть выделены карбонатные породы, кремнистые, сернокислые и галоидные, железистые, фосфоритные и каустобиолиты.

К группе карбонатных пород относятся известняки, доломиты и мергель.

Известняки (СаСО 3) имеют наибольшее распространение и образуются как путем химического осаждения, так и главным образом органогенным. Органогенные известняки слагаются обычно из известковых раковин моллюсков, остатков криноидей, известковых водорослей, кораллов и др. В зависимости от преобладания остатков тех или иных морских организмов известняки называют коралловыми, брахиоподовыми, фораминиферовыми и др. Среди известняков химического происхождения известны: оолитовые известняки, представляющие собой скопление шаровидных известковых зерен-оолитов; известковые туфы, отложенные источниками, богатыми растворенной в воде двууглекислой известью.

Писчий мел представляет собой породу, образованную двояким путем Значительную часть его, около 60-70%, составляют остатки скелетных образований планктонных организмов, остальная часть – тонкозернистый, порошкообразный кальцит – возникла химическим путем.

Мергель дает другой пример горной, породы, возникшей двояким путем. Он состоит на 50-70% из СаСО 3 органического происхождения, а остальные 50-30% падают на глинистые частицы, в составе которых, частицы как обломочного, так и химического происхождения.

Доломиты по химическому составу представляют собой (на 90-95%) двойную углекислую соль кальция и магния CaMg(CО 3) 2 . При содержании не менее 50 % СаСО 3 порода называется известковистым доломитом. Они могут образоваться путем выпадения осадка из воды с повышенной соле­ностью, в этом случае пласты доломита нередко чередуются с пластами гипса. Но чаще доломиты образуются вследствие изменения («доломитизации») соответственными растворами известняков (или известковых осадков до превращения последних в горную породу) – так называемое экзогенно-метасоматическое замещение известняков, а также гидротермально-метасоматическим путем (при низкой температуре).

Кремнистые породы

Диатомит – рыхлая, землистая или слабо сцементированная горная порода желтоватого или светло-серого цвета, состоящая из скопления ске­летных остатков, сложенных водным кремнеземом (опалом) и принадле­жащих микроскопическим диатомовым водорослям. В них иногда наблю­дается небольшая примесь глинистых частиц, зерен кварца и глау­конита.

Трепел по своим свойствам аналогичен диатомиту, но отличается от него отсутствием остатков очевидного органического происхождения. Порода слагается из мельчайших опаловых зернышек.

Опока – кремнистая легкая горная порода, состоящая из опалового кремнезема (до 90%) с небольшой примесью остатков радиолярий и пан­цирей диатомей, с зернами кварца, глауконита и глинистых частиц. Чаще всего опоки бывают твердыми, излом – раковистый, цвет – от голу­бовато-серого до почти черного.

Кремневые конкреции (стяжения) широко распространены среди осадоч­ных горных пород. Они образуются различными способами. Одни из них возникают из циркулирующих в породах растворов путем заполнения опалово-халцедоновым веществом имеющихся в породах пустот. Другие образуются в процессе диагенеза (перерождения осадка в горную породу) путем нарастания вокруг какого-либо центра из постороннего вещества в результате действия кристаллизационных сил. Конкреции с пустотами внутри называют жеодами, с твердым ядром внутри – желваками. Крем­нистые конкреции встречаются во многих горных породах, но особенно ча­сты они в толщах известняка.

Сернокислые и галоидные породы , несмотря на разнообразие их хи­мического состава, объединяются общностью своего происхождения. Их родиной являются отделенные от морских водоемов усыхающие лагуны и соленосные озера. К этой группе горных пород относятся такие одноминеральные породы как ангидрит (CaSО 4), гипс (CaSО 4 ·2H 2 О), каменная соль (NaCI).

Железистые породы. Наибольшее распространение и практическое значение среди них имеют оолитовые бурые железняки, состоящие из мел­ких, округлых, концентрически скорлуповатых или радиально-лучистых образований.

Фосфоритовые породы представляют собой осадочные породы, содержа­щие 12-40% Р 2 О 5 . По форме залегания различают фосфориты конкрецион­ные или желваковые, когда они представлены желваками шаровидной или неправильно округлой формы, и пластовые, когда они сцементированы в плиты конгломерата.

Каустобиолиты (органогенные горючие породы). Среди них выделяются каустобиолиты угольного ряда, к которым относятся торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит и каустобиолиты битумного ряда – нефть.

Торф состоит из полуразложившихся растительных остатков, накапли­вавшихся в течение длительного периода в специфических условиях болот и озер. Разложение происходило в воде при участии различных микро­организмов и при недостаточном притоке воздуха. Общая мощность торфа может достигать порой нескольких метров. Органическое вещество торфа содержит углерод (от 28 до 35%), кислород (30-38%), водород (5,5%).

Бурые угли также являются продуктом изменения растительных осадков прежних геологических периодов. Бурые угли тверже и плотнее торфа: удельный вес – 1,1-1,3. В них присутствует при­месь глинистого материала, что обусловливает их высокую зольность. Содержание углерода в них находится в пределах 67-78%. Они представ­ляют собой переходную породу от торфа к каменным углям.

Каменные угли представляют собой следующую стадию в изменении бу­рых углей. Они черного цвета, плотны, обладают жирным или смоляным блеском и составляют на фарфоровой пластинке черную черту. Удельный вес – 1,0-1,8; твердость – 0,5-2,5. Содержание углерода достигает 80-85%.

Антрацит – последняя стадия процесса метаморфизации твердых расти­тельных остатков. Удельный вес антрацитов – 1,3-1,7; твердость – 2,0-2,5; цвет – черный; блеск – полуметаллический; черта – черная. Содержа­ние углерода – 95-97 %.

Нефть – природная горючая маслянистая жидкость коричневого цвета. В состав нефти входят С, О, Н, из которых основная роль принадлежит углероду и водороду. Нефть представляет собой смесь жидких углеводо­родов метанового (С n Н 2 n +2), нафтенового (С n Н 2 n) и ароматического (C n H 2 n -6) рядов. Удельный вес нефти – 0,8-0,9. Нефть образуется в толще накапливающихся на дне водных бассейнов осадочных пород при наличии среди илистых частиц рассеянного органического вещества, преобразую­щегося в нефть при участии органических и неорганических катализаторов, в условиях строго восстановительной среды.

Горные породы представляют собой минералы и их соединения. Невозможно представить нашу планету без минералов, фактически формирующих ее.

Система классификации

Выделяют огромное число видов пород, подразделяемых на группы. Генетически различают:

• осадочные;
• метаморфические;
• магматические.

Последние делят еще на три класса:

• плутонические;
• гипабиссальные;
• вулканические.

Подгруппы можно разделить на:

• кислые;
• средние;
• основные;
• ультраосновные.

Практически нереально составить полный список горных пород, учитывая все существующие на Земле виды, так их много. В рамках этой статьи мы предпримем попытку структурировать информацию о наиболее интересных и часто встречающихся типах.

Метаморфические горные породы: список

Таковые формируются под влиянием свойственных земной коре Поскольку преобразования происходят, когда вещества в твердой фазе, визуально они незаметны. Во время перехода меняются структура, текстура, состав исходной породы. Чтобы такие перемены происходили, необходимо удачное сочетание:

• нагрева;
• давления;
• влияния газов, растворов.

Существует метаморфизм:

• региональный;
• контактовый;
• гидротермальный;
• пневматолитовый;
• динамометаморфизм.

Амфиболиты

Эти минералы сформированы и плагиоклазом. Первая классифицируется как ленточный силикат. Визуально амфиболиты - это сланцы либо массивы цветов от темного зеленого до черного. Цвет зависит от того, в каком соотношении в составе минерала присутствуют темноцветные компоненты. Второстепенные минералы этой группы:

• гранат;
• магнетит;
• титанит;
• цоизит.

Гнейсы

По своей структуре гнейс исключительно близок граниту. Визуально отличить эти два минерала друг от друга возможно далеко не всегда, так как гнейс копирует гранит и близится к нему по физическим параметрам. А вот цена гнейса существенно ниже.

Гнейсы широко доступны, поэтому применимы в строительстве. Минералы разнообразны и эстетичны. Плотность высока, поэтому можно использовать камень в качестве бетонного заполнителя. При небольшой пористости и малой способности поглощать воду гнейсы имеют повышенную стойкость к вымораживанию. Так как выветривание также мало, допускается использование минерала в качестве облицовочного.

Сланцы

Составляя список горных пород, из числа метаморфических обязательно нужно упомянуть сланцы. Выделяют такие их виды, как:

• глинистые;
• кристаллические;
• тальковые;
• хлоритовые.

Благодаря необычной структуре и эстетичности этого камня, в последние годы сланец стал незаменимым декоративным материалом, используемым при строительстве.

Сланцы - это довольно большая группа, которую составляют горные породы. Список названий разновидностей, активно используемых человечеством в разных целях (в основном в строительстве, ремонте, реконструкции):

• алевролит;
• златалит;
• серпантинитовый;
• гнейсовый;
• и филлитовый сланцы.

Кварцит

Этот камень известен своей прочностью, так как сформирован кварцем с добавлением примесей. Формируется кварцит из песчаника, когда исходные элементы минерала заменяются кварцем при региональном метаморфизме.

В природе кварцит встречается сплошным пластом. Нередки примеси:

• гематита;
• гранита;
• кремния;
• магнетита;
• слюды.

Самые богатые залежи найдены в:

• Индии;
• России;
• Канаде.

Основные особенности минерала:

• стойкость к морозу, влаге, температурам;
• прочность;
• безопасность, экологическая чистота;
• долговечность;
• стойкость к щелочам, кислотам.

Филлит

Не последнее место в списке горных пород принадлежит филлитам. Они занимают промежуточную позицию между глинистыми и слюдяными сланцами. Материал плотный и тонкозернистый. При этом камни очевидно кристаллические, им свойственна ярко выраженная сланцеватость.

Филлиты обладают шелковистым блеском. Цветовая гамма - черный, оттенки серого. Минералы раскалываются на тонкие плиты. В составе филлитов выделяют:

• слюду;
• серицит.

Могут быть зерна, кристаллы:

• альбита;
• андалузита;
• граната;
• кварца.

Богаты залежи филлитов во Франции, Англии и США.

Осадочные горные породы: список

Минералы этой группы расположены преимущественно на поверхности планеты. Для формирования должны соблюдаться следующие условия:

• низкие температуры;
• осадки.

Выделяют три генетических подвида:

• обломочные, представляющие собой грубые камни, сформированные при разрушении породы;
• глинистые, происхождение которых связывают с преобразованием минералов групп «силикатные» и «алюмосиликатные»;
• биохемо-, хемо-, органогенные. Такие формируются в процессах осаждения при наличии соответствующих растворов. В этом принимают активное участие также микроскопические и не только организмы, вещества органического происхождения. Немаловажна роль продуктов жизнедеятельности.

Из хемогенных выделяют:

• галоидные;
• сульфатные.

Список горных пород этой подгруппы:

• гипс;
• ангидриты;
• сильвинит;
• каменная соль;
• карналлит.

Самые важные осадочные горные породы:

• Доломит, подобный плотному известняку.
• Известняк, состоящий из углекислого калия с примесью такого же магния и ряда включений. Параметры минерала варьируются, определяются составом и структурой, а также текстурой минерала. Ключевая особенность - повышенные показатели прочности на сжатие.
• Песчаник, сформированный минеральными зернами, связанными между собой веществами природного происхождения. Прочность камня зависит от примесей и того, какое именно вещество стало связующим.

Вулканические горные породы

Обязательно должны быть упомянуты вулканические горные породы. Список таковых создают, включая сюда минералы, сформированные в ходе При этом выделяют:

• излившиеся;
• обломочные;
• вулканические.

• андезит;
• базальт;
• диабаз;
• липарит;
• трахит.

К пирокластическим, то есть обломочным, причисляют:

• брекчии;
• туфы.

Практически полный алфавитный список пород вулканического типа:

• анортозит;
• гранит;
• габбро;
• диорит;
• дунит;
• коматит;
• латит;
• монцонит;
• обсидиан;
• пегматит;
• перидотит;
• перлит;
• пемза;
• риолит;
• сиенит;
• тоналит;
• фельзит;
• шлак.

Органические горные породы

Из останков живых существ формируются органические горные породы, список которых по праву начинается с наиболее значимого вещества - мела. Эти породы принадлежат к уже рассмотренной выше группе осадочных, и важны не только с точки зрения применимости для решения разных задач человека, но и как богатый археологический материал.

Наиболее важный подвид этого типа горных пород - мел. Он широко известен и активно применяется в повседневности: именно им пишут на досках в школах.

Мел сформирован кальцитом, из которого ранее состояли панцири обитавших в древних морях водорослей кокколитофорид. Это были микроскопические организмы, в обилии населявшие нашу планету около ста миллионов лет тому назад. В тот период водоросли могли беспрепятственно плавать по огромным территориям теплого моря. Погибая, микроскопические организмы падали на дно, формируя плотный слой. Некоторые местности богаты залежами таких осадков, в толщину насчитывающими сотню метров и больше. Наиболее известны меловые холмы:

• поволжские;
• французские;
• английские.

Изучая меловые породы, ученые находят в них следы:

• морских ежей;
• моллюсков;
• губок.

Как правило, эти включения - это лишь несколько процентов от общего объема разведанного мела, поэтому такие компоненты не влияют на параметры породы. Изучив меловые отложения, геолог получает информацию о:

• возрасте породы;
• толще воды, что была тут прежде;
• особых условиях, которые ранее существовали в изучаемой местности.

Магматические горные породы

Под магматизмом принято понимать совокупность явлений, обусловленных магмой и ее деятельностью. Магма - это силикатный расплав, в природе присутствующий в жидкой форме, близкой к огню. В составе магмы присутствует высокий процент летучих элементов. В некоторых случаях встречаются виды:

• несиликатные;
• низкосиликатные.

Когда магма остывает и кристаллизуется, появляются магматические горные породы. Их также именуют изверженными.

Выделяют породы:

• интрузивные;
• эффезивные.

Первые сформированы на большой глубине, а вторые - при извержении, то есть уже непосредственно на поверхности планеты.

Нередко в составе магмы есть разнообразные горные породы, расплавившиеся и смешавшиеся с силикатной массой. Это провоцируется:

• повышением температуры в толще земли;
• нагнетенным давлением;
• сочетанием факторов.

Классический вариант магматической горной породы - гранит. Уже само его наименование на латыни - «огонь», отображает то, что порода в первоначальном состоянии была исключительно горячей. Гранит высоко ценится не только за счет своих технических параметров (этот материал невероятно прочный), но также из-за красоты, обусловленной кристаллическими вкраплениями.

Горные породы - это вещество, слагающее . Состоят горные породы из , однородных или неоднородных, которые твердо или рыхло соединяются.

Нередко они состоят из сцементированных обломков различных пород, иногда с присутствием . Горные породы сформировались в результате внутриземных или поверхностных геологических процессов.

Строение породы определяется ее структурой и текстурой. Под структурой понимают особенности соединения минеральных зерен, их размеры и формы. Одни породы состоят из крупных кристаллических зерен; другие - из мельчайших кристаллов, видимых только в микроскоп; третьи - из стекловидного вещества; четвертые - комбинированные, когда на фоне мельчайших кристаллов или стекловидного вещества встречаются отдельные крупные кристаллы.Под текстурой понимают взаимное расположение и распределение слагающих породу минералов. Различают следующие виды текстуры:

• массивная текстура: никакого порядка в размещении минералов не наблюдается;
• слоистая: порода состоит из слоев разного состава;
• сланцевая: все минералы плоские и вытянутые в одном направлении;
• пористая: вся горная порода пронизана порами;
• пузырчатая: в горной породе есть пустоты от выделившихся .

По происхождению горные породы подразделяются на:

Магматические . Эти горные породы образуются из расплавленной при ее остывании и затвердевании. Строение этих пород зависит от скорости остывания магмы. На глубине в земной коре она остывает медленнее, чем на поверхности. При этом образуются плотные горные породы с крупными кристаллами минералов. Их называют глубинными магматическими породами. К данной разновидности относится, например, гранит, имеющий зернистое строение. Гранит (итал. granito - зернистый) - самая распространенная горная порода на Земле. Он состоит из кварца, калиевого полевого шпата, кислого плагиоклаза и слюды. В гранитном слое содержится разнообразие цветных, драгоценных и редких металлов. В океанической земной коре слой гранита отсутствует. Гранит широко применяется в хозяйстве, он используется как декоративный и строительный материал.

Магма, прорвавшаяся на поверхность по трещинам и разломам, застывает быстрее. Поэтому горные породы, образованные излившейся магмой, состоят из мелких кристаллов, их иногда трудно различить невооруженным глазом. Они обычно плотные, тяжелые, твердые. Примером такой горной породы может служить базальт (лат. basaltes - камень). Это наиболее распространенная на Земле вулканическая горная порода или темно-серого цвета. Это очень прочная кислотоупорная и железосодержащая горная порода. Данные ее свойства используются для изготовления кислотоупорной аппаратуры, изоляторов сильного электротока. Базальт в отшлифованном виде становится красивым облицовочным камнем. Им вымощена Красная площадь в Москве.

Изливаясь по трещинам, магма создает обширные базальтовые пространства (). Наслаиваясь один на другой, эти покровы образуют ступенчатые возвышенности - траппы. Толщина этих покровов достигает сотен метров, а площади, занятые ими, - сотни тысяч квадратных километров. Кроме покровов, базальт образует нижний слой земной коры, в состав которого входит большое количество железа.

В том случае, если магма содержит много газов, она при излиянии вспенивается, газы улетучиваются, и образуется магматическая порода, которая имеет губчатое, пористое строение. К таким горным породам относится пемза. Она легкая и не тонет в воде. Вместе с тем пемза достаточно твердая и используется как шлифующий материал.

Осадочные . Эти породы, в отличие от магматических, образуются только на поверхности земной коры в результате оседания под действием силы тяжести и накопления на дне и на суше. По способу образования осадочные горные породы делятся обычно на группы:

а) обломочные. Они состоят из обломков различных пород. Происхождение их связано с процессами , перемещения обломков текущими водами, или и накопления их (см. ). При этом обломки дробятся, измельчаются, окатываются. В зависимости от размеров обломочные породы бывают крупно-, средне- и мелкообломочные. К горным породам такой группы относятся щебень, галька, гравий, песок, глина. Многие из них используются как строительный материал;

б) химические. Горные породы, относящиеся к этой группе, образуются из водных растворов минеральных веществ. Это оседающие на дно водоемов калийная и поваренная соль. Из воды горячих источников выпадает кремнезем. Многие из горных пород этой группы используются в хозяйстве. Например, калийные соли - сырье для получения калийных удобрений;

в) органические, или органогенные (греч. organon - орган и genes - рождающий). К этой группе относятся осадочные породы, состоящие в основном из остатков растений и животных, накопившихся за миллионы лет на дне озер, морей, океанов.

Сюда входят:

• горючие ;
• фосфориты: фосфатный ракушечник, скопление костей;
• известняки: известняк, мел, ракушечник. Органические горные породы образуют многочисленные ценные полезные ископаемые, широко использующиеся в хозяйстве. Для этой группы осадочных горных пород характерна слоистая текстура. Между слоями можно найти остатки и отпечатки растений и животных.

Осадочные горные породы покрывают земную поверхность почти сплошь. Они составляют 70% толщи земной коры, образуя ее верхний слой, толщина которого может доходить до 25 км.

Метаморфические . Это породы, первоначально образованные как осадочные или магматические и претерпевшие изменения в (греч. metamorphomai - преображаюсь, подвергаюсь превращению). Вследствие воздействия , температур и химических растворов в нижней части земной коры или в мантии происходит уплотнение, перекристаллизация, изменение структуры и текстуры горной породы без существенного Базальты (42.5%) Граниты (21.6%) изменения ее химического состава. При этом существенно преобразуется одна горная порода в другую, более стойкую и твердую, без ее растворения или расплавления. Например, известняк превращается в кристаллическую породу - мрамор, песчаник - в кварцит, гранит - в гнейс, глина - в глинистые сланцы. Метаморфические горные породы так же, как и магматические и осадочные, используются в хозяйстве. Например, железистый кварцит используется в качестве (Курская магнитная аномалия), а глинистые сланцы - как кровельный материал.

Итак, толща земной коры состоит из горных пород магматического, осадочного и метаморфического происхождения. Они являются источниками всех полезных ископаемых.

Камни, рожденные жизнью

На этом перечень минералов биогенного происхождения, приходящих на ум среднестатистическому человеку, обычно заканчивается. Однако знающий минеролог мог бы продолжать и продолжать список камней, появившихся на Земле исключительно благодаря существованию жизни.

Даже геммология, наука о драгоценных камнях, готова представить внушительный перечень самоцветов, каждый из которых когда-то был живым. Чемпион популярности среди драгоценностей биологической природы – жемчуг!

Перламутр – единоутробный брат жемчуга

Только формой не вышел. Если жемчужина – это образование сферическое (либо приближенное к сфере по форме), то , только отложившийся на стенках раковины.

Спрос на перламутр всегда превышал спрос на жемчуг из-за низкой цены и широкой доступности материала. Жемчуг редок, а перламутра в любой речушке – тонны. Раковины моллюсков, покрытые толстым слоем перламутра, шли на изготовление пуговиц, расчесок, рукояток и прочего ширпотреба на протяжении многих веков. Нет сегодня сорта пластмассы, который применялся бы столь широко и активно, как перламутр в недавнем прошлом.

Когда-то пальмы росли везде

...потому что было тепло и влажно. Окаменевший стволик пальмы можно обнаружить и в каменноугольных залежах, и в глинистых сланцах, и в отложениях кварца. Именно силикаты делают пальмовую древесину эстетически выразительным камнем.

Надо отметить, что по своей ботанической сути пальма – хоть и древовидное, однако травянистое растение. Годовых колец у пальм не найти! Зато продольные сосуды, по которым питательные соки циркулировали по растению, заметны очень явно. Они-то – как на поперечном, так и на продольном срезе окаменелой пальмовой древесины – составляют всю красоту камня.

Мягкая крахмалистая сердцевина пальмового ствола сосудами небогата, и потому замещается при фоссилизации однородным кремнистым материалом.

Различные кремнеземы, пропитывая стволы затопленных, засыпанных, утонувших в болотах деревьев, нередко превращают ничем не примечательную древесину в драгоценный самоцвет. Силикаты, оцвеченные разнообразными минеральными примесями, обретают радужную расцветку. Скол, спил, а еще лучше шлиф часто поражает богатством природной палитры красок.

При этом слоистая древесная структура остается, как правило, хорошо различимой. Что только добавляет декоративности красивейшему камню биологического происхождения.

Строматолитовые яшмы

Яшмовая скала Мэри Эллен расположена в штате Минессота (США). Славна она тем, что основные массы пород, слагающих гору – красная яшма и серебристый гематит – переплеты между собой в немыслимых клубах и извивах.

Красное и черное – выгодное цветовое сочетание для любого художественного сюжета. Однако строматолиты, образовавшиеся из слоистых колоний цианобоктерий два миллиарда лет назад, крайне редко обретают красный цвет. Лишь на американском континенте найдены следы первых шагов жизни по планете, сделанные красной яшмой по черной железной руде...

Окаменелые кораллы

Отполированный окаменелый вызывает желание сдувать с него пылинки – настолько тонкой является ювелирная работа природы. Ячеистые каркасы морских организмов далекого прошлого деликатно устроены и искусно «выполнены». Сходство ископаемого коралла с работой умелого мастера – бесконечно!

Кварц и кальцит, заменяя органическую ткань в окаменелых кораллах, делают украшения долговечными. Однако ярких цветов, свойственных современным кораллам, у ископаемых полипов нет. Огненно-красные либо транспарантно-желтые серьги из окаменелых кораллов – продукт кустарного «улучшательства».

«Песчаный доллар»

«Песчаным долларом» в обеих Америках зовут остов морского ежа, относимого к неправильным (такова зоологическая терминология). Правильные ежи – круглые иглокожие, неправильные – плоские. Живут они на Земле давно, и в некоторых местах так плотно населяют шельфовое дно, что лежат на песке наподобие чешуи на теле карася – а то и вообще в два слоя.

Неправильные ежи обладают очень условной игольчатой защитой, и потому кормятся ими все, кому не лень. Тем не менее, многие из плоских как игрушечное блюдце животных успевают вырастить приличной толщины остов, дожить до естественной кончины и порадовать людей видом своего скелета – «песчаного доллара». Особенно высоко ценятся доллары, «выпущенные» миллионы лет назад...

Аммониты

Всякий, кто интересовался историей эволюции, знает об аммонитах. Их – подчас довольно скромные размером, подчас под два метра диаметром – скручены в плоскую спираль, наподобие рогов бога Амона в одном из его земных воплощений. Аммониты нетрудно найти в природных осыпях. В некоторых странах Европы их издавна зовут «золотыми улитками».

Аммонитовое «золото» - это слой окаменевшего перламутра в запечатанных камерах раковин. Наиболее красивые аммониты добываются в канадской провинции Альберта. Радужное сияние полированных стенок раковин превосходит игру цвета у опала и лабрадорита.

Кость динозавра

Процесс окаменения костей чрезвычайно длителен, ведь каждая молекула фосфата кальция (из которого, собственно, и состоят кости) должна быть заменена молекулой двуокиси кремния. Скелету динозавра средних размеров требуется не менее двух миллионов лет, чтобы превратиться в драгоценный самоцвет!

К счастью, чего-чего, а времени у костей динозавров хватает с большим запасом. За 65 млн. лет, отделяющих нас от последних звероящеров Земли, многие тонны костей превратились в цветные кварцы. Более того, немалая часть кварца восприняла примеси, что позволило непривлекательному дотоле природному материалу обрести и вид, и рисунок, и фактуру на хорошем ювелирном уровне. Кабошоны из костей динозавра нередко бывают чрезвычайно привлекательными!

Слоновая кость помоложе костей динозавра. Сегодня под именем «слоновой кости» различают бивни африканского и индийского слона, ископаемых мамонтов, клыки моржа, зубы бегемота и кашалота.

Главное состоит в ее роскошном внешнем виде. Однако немаловажна и технологичность материала. Не в последнюю очередь полюбилась слоновая кость ремесленникам из-за ее способности становиться пластичной, а после – снова отвердевать.

Цвет слоновой кости различен. Ценится белый с синевой зуб бегемота, теплые оттенки (вплоть до красно-коричневого) мамонтова бивня, полупрозрачная белизна бивня молодого слона.

Перечень камней биологического происхождения можно продолжать и продолжать. Галерея драгоценных самоцветов пополняется усилиями геологов, исследователей, первопроходцев труднодоступных районов планеты.

Подобен сиянию зари

Первые жемчужины люди находили в поисках пищи. Устрицы, продуцирующие этот самоцвет, до сих пор любимы гурманами. Тысячи лет человек любовался сиянием жемчуга, выросшего по воле природы – и вот уже несколько десятилетий мы заставляем моллюсков обволакивать затравочные песчинки разноцветными слоями.

Сегодняшний жемчуг – всех цветов радуги и даже цвета ночи! Но, как и встарь, это – камень, в котором не менее половины от массы приходится на органическую ткань. Подробней мы рассматривали жемчуг в статье , и вы можете убедиться: этот камень биологического происхождения ненапрасно пребывает пятое тысячелетие подряд в фаворе у модниц!

Застывшим солнечным светом...

...поэтично именуется янтарь. И медово прозрачные, и самые «туманные» формы камня действительно производят впечатление сгустков светящейся субстанции. Несть числа разновидностям янтаря! Цветовая гамма этой природной драгоценности простирается от молочно-белого через все оттенки желтого и красного к синему и зеленому цветам. Бывают янтари и черными!

Всякий янтарь – кусочек окаменелой смолы дерева, росшего миллионы лет назад. Различают янтари, рожденные в сосновых рощах, и янтари, произошедшие из живицы тропических деревьев. О янтарях мы рассказывали в статьях: и . Теперь же пришел черед обратить внимание на деревья, росшие сотни миллионов лет назад, и к нашему времени превратившиеся в «драгоценные камни».

«Арахисовая» древесина

Древесина с четкой структуризацией массива при фоссилизации тоже может дать неожиданный визуальный эффект. Особенно интересными получаются окаменевшие древесные останки, многие годы проведшие под водой. Дело, собственно, не в воде, а в моллюсках, населяющих водоемы планеты. Некоторые из них питаются гниющей древесиной, и в процессе добычи пищи углубляются в затопленные бревна, прогрызая многочисленные ходы.

Последующая минерализация органики привела к поразительному итогу. Полости, прогрызенные (точнее, проточенные) червецом, заполнились белым кварцем. Ткани дерева остались цветными. Минерологи окрестили эту разновидность окаменевшей древесины «арахисовым лесом» - ибо сходство рисунка камня с прорастающим арахисом почти стопроцентное.

Гагат

Однако не всем растительным останкам далекого прошлого так везет. Гагат – минерал, относимый к каменному углю, признается той же самой доисторической древесиной, перенесшей затопление в иловых слоях двухсотмиллионолетней давности.

Ничем не привлекательный в необработанном виде, шлифованный гагат сияет наподобие шелкового бархата. Лучшие сорта камня отличаются зеркальным глянцем и идут на изготовление украшений. В недавнем прошлом из гагата делали множество галантерейных мелочей – вроде пуговок, бусинок, бисера. служил своим владельцам не хуже перламутра.

Кораллы

Большая часть донных морских отложений образована известковыми останками организмов, живших в незапамятные времена. Однако кораллы, отвоевав тепленькое местечко пятьсот миллионов лет назад, процветают доныне.

Известковые скелеты кораллов насчитывают три с половиной сотни вариантов природной окраски. Полированные кораллы – отличный материал для изготовления украшений. Однако пользователь должен помнить: чем гуще цвет коралла, тем больше в нем органического вещества, и тем бережнее нужно относиться к предмету.

Современные виды кораллов отличны от полипов, населявших земные моря в прошлые геологические эпохи. Однако с уверенностью можно утверждать: окаменелые кораллы чрезвычайно красивы и интересны!

Спрессованные остовы морских лилий

Морские лилии криноидеи когда-то настолько изобильно населяли неглубокое дно теплых морей, что их известковые остовы – в основном трубчатые, разделенные на короткие сегменты – стали породообразующим элементом. Множество интереснейших экземпляров этих протерозойских иглобрюхих добыто при прокладке Московского метро.

Однако криноидный известняк, образованный останками похожих на цветы животных триста миллионов лет назад, под (в буквальном смысле) Москвой не встречается. Хотя распространен этот минерал достаточно широко.

Различимые остатки криноидей, «впаянные» в толщу полупрозрачного минерала, порой бывают весьма декоративными. Такие камни становятся достойным украшением.

Под звучным именем скрывается красивейший минерал с необычной историей. Вообще-то, turritella terebra – это наименование морского моллюска с винтообразно завитой раковиной. Рассказывают, что именно ракушки турителла подсказали легендарному Архимеду устройство водоподъемного винта.

Агат-турителла – это, по сути, россыпь находящихся в разной степени сохранности ракушек моллюска данного вида, залитая отвердевшим силикатом. Многие из настоящих агатов-турителл включают в себя песок, воду, пузырьки воздуха.

Присмотритесь к внешнему виду драгоценного камня! Под именем агата-турителла нередко продают всякий окаменевший мусор. Если вы не видите отчетливо сохранившихся элементов конусно-спиральных раковин, перед вами – фальсификат!

На протяжении своего существования Земля прошла длинный ряд непрерывных изменений. Они вызываются процессами различными по скорости, по масштабности и по источникам энергии. Эти процессы перемещения вещества, видоизменяющие земную кору и поверхность Земли, называются геологическими или геодинамическими.

Эндогенными процессами называются такие геологические процессы, происхождение которых связано с глубокими недрами Земли. В недрах Земли под внешними ее оболочками происходят сложные физико-механические и физико-химические преобразования вещества, в результате которых возникают мощные силы, воздействующие на земную кору, за счет которых они преобразуют ее. Эндогенные процессы коренным образом меняют характер земной коры и, в частности, ее поверхности; они приводят к созданию основных форм рельефа поверхности Земли – горных стран и отдельных возвышенностей, огромных впадин – вместилищ океанической и морской воды и др. Основными внутренними источниками энергии Земли являются: гравитационная дифференциация, ротационные (вращательные) силы, радиоактивный распад, химические и фазовые превращения, происходящие в недрах. Процессы, вызванные этими источниками энергии, называются эндогеннымиили процессами внутренней динамики . К ним относят:

1. тектонические движения (колебательные и горообразовательные);

2. магматизм;

3. метаморфизм;

4. землетрясения;

Вторая группа процессов вызвана внешними источниками энергии и проявляется на поверхности Земли и их называют экзогенными . Это солнечная энергия и гравитация, перемещения водных и воздушных масс, влияние различных растительных и животных организмов, их воздействие на горные породы и минералы. Такие процессы называются экзогеннымиилипроцессами внешней динамики . К ним относят:

1. выветривание;

2. влияние текучих поверхностных и подземных вод;

3. влияние ледников и водно-ледниковых потоков;

4. процессы в мерзлой зоне литосферы;

5. влияние морей и океанов, озер и болот;

6. гравитационные процессы;

7. деятельность человека (техногенез).

Эндогенные и экзогенные процессы действуют одновременно и тесно связаны друг с другом (рис. 2.5)

Горные породы – природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре

Горные породы формируются при различных процессах, протекающих как в недрах Земли, так и на ее поверхности, образуя сплавы, механические смеси, состоящие из одного (мрамор) или нескольких минералов (гранит) (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Происхождение горных пород.

Горные породы классифицируют по происхождению (по генезису) и химическому составу. По происхождению выделяют магматические, осадочные и метаморфические породы (рис. 2.6).

Рисунок 2.6. Классификация горных пород по типу образования

Магматические и метаморфические горные породы слагают около 90 % объёма земной коры, однако, на поверхности материков области их распространения сравнительно невелики. Остальные 10 % приходятся на долю осадочных пород, занимающих 75 % площади земной поверхности.

Магматические горные породы подразделяют на интрузивные – глубинные и эффузивные – излившиеся.

Интрузивные горные породы образуются в недрах Земли в условиях высоких давлений и очень медленного остывания. Магма на глубине нескольких десятков километров от поверхности Земли находится под очень большим всесторонним гидростатическим давлением, достигающим нескольких тысяч атмосфер, и обладает высокой температурой. При внедрении магмы в вышележащие слои Земли физическая обстановка изменяется: магма встречается с твердыми и относительно холодными породами и начинает застывать и кристаллизоваться. Однако отдача тепла магмой в окружающую среду происходит очень медленно, так как теплопроводность горных пород низка. Температура магмы падает постепенно в течение миллионов лет. Примером может служить следующее наблюдение: на Северном Кавказе в районе Пятигорска интрузия магмы произошла в конце палеогенового периода (~30 млн. лет назад). Однако и в настоящее время разогретые массы магмы существуют на сравнительно небольшой глубине, на что указывают выходящие на поверхность земли горячие источники.

При медленном остывании магмы происходит постепенная и последовательная раздельная кристаллизация входящих в ее состав химических соединений, каждое из которых превращается в кристалл какого-либо минерала. Благодаря медленному росту кристаллы могут достигать относительно больших размеров, поэтому для многих интрузивных пород характерна крупно кристаллическая структура. В результате медленного остывания магмы происходит полная кристаллизация всего ее вещества, и в возникшей породе не остается аморфных участков.

Образующиеся в ходе кристаллизации минералы выпадают из расплава в определенной временной последовательности. Эту последовательность определяет степень тугоплавкости минералов, а также химический состав магмы. Большую роль в процессе кристаллизации играют летучие парообразные и газообразные вещества, способствующие и часто определяющие порядок и скорость кристаллизации минералов.

Поясним это на примере магмы гранитного состава, в результате кристаллизации которой на глубине образуется порода – гранит. В состав гранита входят такие породообразующие минералы, как полевые шпаты, кварц, из темноцветных силикатов – и реже роговая обманка (табл. 2.4). Температура плавления биотита и роговой обманки очень высокая (при 600 МПа 620–270 о С), поэтому их кристаллы образуются еще в жидкой магме.

Во вторую фазу кристаллизации возникают кристаллы полевых шпатов, температура плавления которых ниже, чем у темных силикатов (при 10 5 Па 1120 – 1250 о С). В отличие от условий первой фазы при кристаллизации полевых шпатов в жидкой массе магмы уже существуют твердые кристаллы темноцветных силикатов. Вследствие этого кристаллы полевых шпатов могут «обрастать» кристаллы биотита или роговой обманки и включать их в себя.

После кристаллизации темных и светлых силикатов порода окажется сформированной на 75-80% объема. Кремнезем, содержащийся в гранитной магме в избытке, начнет переходить в твердое кристаллическое состояние в последнюю очередь, превращаясь в кварц. Его кристаллы занимают свободное пространство между ранее образовавшимися кристаллами биотита, роговой обманки и полевого шпата и приобретать вид зерен неправильной формы, хотя внутреннее строение их кристаллической решетки вполне правильно. В итоге произойдет полная кристаллизация магмы, все ее вещество примет кристаллическое строение. Возникшая таким путем структура породы получила название полнокристаллической. Полнокристаллическая структура дает информацию о глубинных, или абиссальных , условия застывания магмы.

На больших глубинах в условиях всестороннего давления ориентировка осей и плоскостей растущих кристаллов ничем не контролируется, и расположение их в породе случайно. Подобную текстуру породы называют массивной, неориентированной; она характерна в основном для глубинных пород.

В ходе магматической интрузии возможно течение вязкой массы магмы, хотя и в ограниченных пределах. При этом кристаллы с удлиненными формами, например столбики роговых обманок и листочки слюды, ориентируются длинными осями параллельно направлению потоков в магме. Образуется так называемая флюидальная текстура . Встречаясь в интрузивных породах, она, однако, более типична для пород эффузивных.

Эффузивные горные породы образуются при излиянии на поверхность земли расплавленной магмы. При эффузии почти мгновенно, меняются температура окружающей среды и давление, снижающееся от нескольких тысяч атм. до 1 атм. В результате этого вначале начинается бурное выделение газов, растворенных в магме, сопровождающееся взрывами. Лава, выходящая из жерла вулкана, расплескивается, выбрасываясь вверх брызгами. Выделяющиеся из лавы газы могут ее вспенивать, образуя многочисленные пузыри, сохраняющиеся и при затвердевании вещества. Так образуется пузырчатая текстура. Порода подобного сложения получила название пемзы . Ее плотность настолько низка, что пемза плавает в воде.

Резко снижающаяся температура создает условия, при которых одновременно кристаллизуются многие минералы. Однако очень быстрое затвердевание вещества приводит к образованию мелких зачаточных форм кристаллов, которые можно обнаружить только под микроскопом. Значительная часть породы превращается в аморфную или стекловатую массу. Такая структура пород называется скрытокристаллической . При очень быстром остывании лавы процесс кристаллизации может и вовсе не начаться, в этом случае порода целиком будет состоять из вулканического стекла. Такая порода названа обсидианом. Это черная, темно-серая или темно-бурая порода с раковистым изломом, похожая на глыбу стекла. Полости газовых пузырей часто заполняются минералами, которые образуются вторично – в результате их кристаллизации из растворов горячих вод, проникших в застывшую лаву. При этом на фоне темно-серой породы, имеющей скрытокристаллическую структуру, выделяются округлые светлые пятна таких включений. Обычно они представлены такими минералами как кальцит и аморфный кремнезем – опал и халцедон .

С процессом извержения вулканов связано также образование группы пород, которые принято называть пиропластическими . Выделяющиеся из магмы газы часто скапливаются внутри жерла вулкана в таких больших количествах и под столь большим давлением, что возникают мощные взрывы, выбрасывающие высоко в атмосферу огромные массы лавы, состоящей из частиц самых разных размеров. Они остывают в воздухе и падают на землю в виде твердых пылинок, горошин и более крупных обломков. Их называют вулканическим пеплом . Массы этого вулканического материала покрывают окрестности извергающегося вулкана толстым рыхлым слоем. Дожди смачивают его, и он приходит в движение, образуя потоки вулканической грязи. Высыхая, грязь превращается в легкую пористую и твердую породу, называемую туфом . Подобная порода, образованная на дне моря или озера называется туффитом .

Классификация интрузивных и эффузивных пород строят на основе указанных выше особенностей структуры и текстуры, а также их химического и минералогического состава. По химическому составу магматические горные породы делят в зависимости от содержания в них окиси кремния SiO 2 (табл. 2.5). Кислые породы чаще бывают светлыми, иногда белыми. С уменьшением содержания кремнезема окраска породы изменяется от серой до темно-серой. Для ультраосновных пород характерна черная или темно-зеленая окраска, зависящая от увеличения содержания темноцветных минералов, богатых окислами железа и магния.

Таблица 2.5. Классификация магматических пород по содержанию окиси кремния.

В табл. 2.6. приведена краткая характеристика основных магматических горных пород.

Таблица 2.6. Характеристика основных магматических горных пород.

Наибольшее распространение в земной коре имеют граниты (интрузивные породы), андезиты и базальты (эффузивные породы).

Граниты составляют ~30% массы земной коры. Граниты состоят в основном из трех минералов: кварца, полевого шпата и слюды (или роговой обманки).

Андезиты – породы с вкраплениями из полевых шпатов (альбита, анортита), роговой обманки, слюд и пироксена – составляют ~25% массы земной коры.

Базальты составляют ~ 20% массы земной коры, в их состав входят преимущественно полевые шпаты, пироксен, оливин. Остальное приходится на долю всех остальных горных пород.

Осадочные горные породы образуются при механическом и химическом разрушении магматических пород под действием воды, воздуха и органического вещества.

По признаку происхождения их делят на три группы: обломочные , химические и органические.

Обломочные горные породы образуются в процессах разрушения, переноса и отложения обломков горных пород. Это чаще всего каменистые осыпи, галечники, пески, суглинки, глины и лёссы. Обломочные породы разделяют по крупности:

· грубообломочные (> 2 мм); остроугольные обломки – дресва, щебень, сцементированные глинистыми сланцами, образуют брекчии , а окатанные – гравий, галька – конгломераты );

· среднеобломочные (от 2 до 0,5 мм) – образуют пески;

· мелкообломочные, или пылеватые – образуют лёссы;

· тонкообломочные, или глинистые (< 0,001 мм) – при уплотнении превращаются в глинистые сланцы.

Осадочные породы химического происхождения – соли и отложения, образующиеся из насыщенных водных растворов. Они имеют слоистое строение, состоят из галоидных, сернокислых и карбонатных минералов. К ним относятся каменная соль, гипс, карналлит, опоки, мергель, фосфориты, железо-марганцевые конкреции и т.д. (табл. 2.4). Они могут образовываться в смеси с обломочными и органическими отложениями.

Мергель образуется при вымывании из известняков карбоната кальция, содержит глинистые частицы, плотный, светлый.

Железо-марганцевые конкреции образуются из коллоидных растворов и под действием микроорганизмов и создают шариковидные залежи железных руд. Фосфориты образуются в форме шишковидных конкреций неправильной формы, при слиянии которых возникают фосфоритные плиты – залежи фосфоритовых руд серого и буроватого цветов.

Горные породы органического происхождения широко распространены в природе – это останки животных и растений: кораллы, известняки, ракушечники, радиоляриевые, диатомовые и различные черные органические илы, торф, каменные и бурые угли, нефть.

Осадочная толща земной коры формируется под воздействием климата, ледников, стока, почвообразования, жизнедеятельности организмов, и ей присуща зональность : зональные донные илы в Мировом океане и континентальные отложения на суше (ледниковые и водно-ледниковые в полярных областях, торф в тайге, соли в пустыне и т. д.). Осадочные толщи накапливались в течение многих миллионов лет. За это время картина зональности многократно менялась в связи с переменами в положении оси вращения Земли и другими астрономическими причинами. Для каждой конкретной геологической эпохи можно восстановить систему зон с соответствующей ей дифференциацией процессов осадконакопления. Строение современной осадочной оболочки – это результаты перекрытия множества разновременных зональных систем.

На большей части территории земного шара почвообразование идет на осадочных горных породах. В северной части Азии, Европы и Америки обширные пространства заняты породами, отложенными ледниками четвертичного периода (мореной) и продуктами размывания их талыми ледниковыми водами.

Моренные суглинки и супеси. Эти породы отличаются неоднородностью состава: они представляют сочетание глины, песка и валунов различного размера. Супесчаные почвы содержат больше Si0 2 и меньше других окислов. Окраска большей частью красно-бурая, иногда палевая или светло-бурая; сложение плотное. Более благоприятную среду для растений представляют моренные отложения, содержащие валуны известковых пород.

Покровные глины и суглинки - безвалунные, мелкоземистые породы. Состоят преимущественно из частиц меньше 0,05 мм в диаметре. Окраска буровато-желтая, большей частью обладают мелкой пористостью. Содержат больше элементов питания, чем описанные выше пески.

Лессовидные суглинки и лессы – безвалунные, мелкоземистые, карбонатные, палевые и желто-палевые, мелкопористые породы. Для типичных лессов характерно преобладание частиц диаметром 0,05-0,01 мм. Встречаются также разновидности с преобладанием частиц диаметром меньше 0,01 мм. Содержание углекислого кальция колеблется от 10 до 50%. Верхние слои лессовидных суглинков нередко бывают освобождены от углекислого кальция. В бескарбонатной части преобладают кварц, полевые шпаты, глинистые минералы.

Красноцветная кора выветривания. В странах с тропическим и субтропическим климатом широко распространены мелкоземистые отложения третичного возраста. Они отличаются красноватой окраской, сильно обогащены алюминием и железом и обеднены другими элементами.

Коренные породы. На значительных территориях на поверхность выходят морские и континентальные породы дочетвертичного возраста, объединяемые под названием «коренные породы». Названные породы особенно распространены в Поволжье, а также в предгорьях и горных странах. Среди коренных пород широко распространены карбонатные и мергелистые суглинки и глины, известняки, а также песчаные отложения. Следует отметить обогащенность многих песчаных коренных пород элементами питания. Кроме кварца эти пески содержат значительные количества других минералов: слюд, полевых шпатов, некоторых силикатов и т. д. В качестве материнской горной породы они резко отличаются от древнеаллювиальных кварцевых песков. Состав коренных пород очень разнообразен и недостаточно изучен.

Метаморфические горные породы – это магматические и осадочные горные породы, измененные температурой, давлением и химически активными веществами. Метаморфоза горных пород происходит под влиянием следующих факторов:

Давления, возникающего при горообразовательных процессах;

Повышения температуры, вызванного внедряющейся в литосферу магмой, горячих водных растворов и газов, несущих новые химически активные соединения;

Давления вышележащих горных пород.

Одна из последних классификаций метаморфизма приведена в табл. 2.6.

Таблица 2.6.Классификация метаморфизма горных пород

Например, при накоплении осадочных горных пород мощностью 10 – 14 км нижние их слои испытывают огромное давление, сопровождающееся повышением температуры и перекристаллизацией всего материала. В результате этого процесса из глин образуются сначала сланцы, а затем гнейсы, напоминающие по составу гранит. Состав гнейсов различен. Из песков в присутствии соединений железа сначала образуются песчаники, очень легко рассыпающиеся при приложении небольших усилий, а затем кварциты, т.е. кристаллическая горная порода. Кварциты и гнейсы сохраняют слоистое строение, характерное для осадочных пород. Известняки при перекристаллизации образуют мрамор.

Таким образом, процессы метаморфизма как бы заключают цикл изменений, происходящих с горными породами.