Реферат: Осадочные породы и их применение

На поверхности Земли в результате действия различных экзогенных факторов образуются осадки, которые в дальнейшем уплотняются, претерпевают различные физико-химические изменения - диагенез, и превращаются в осадочные горные породы. Осадочные породы тонким чехлом покрывают около 75% поверхности континентов. Многие из них являются полезными ископаемыми, другие - содержат таковые.

Среди осадочных пород выделяют три группы:

обломочные породы, возникающие в результате механического разрушения каких-либо пород и накопления образовавшихся обломков;

глинистые породы, являющиеся продуктом преимущественно химического разрушения пород и накопления возникших при этом глинистых минералов;

химические (хемогенные) и органогенные породы, образовавшиеся в результате химических и биологических процессов.

При описании осадочных горных пород так же, как и магматических, следует обращать внимание на их минеральный состав и строение. Первый является определяющим признаком для химических и органогенных пород, а также глинистых при микроскопическом их изучении. В обломочных породах могут присутствовать обломки любых минералов и горных пород.

Важнейшим признаком, характеризующим строение осадочных пород, является их слоистая текстура. Образование слоистости связано с условиями накопления осадков. Любые перемены этих условий вызывают либо изменение состава отлагающегося материала, либо остановку в его поступлении. В разрезе это приводит к появлению слоев, разделенных поверхностями напластования и часто различающихся составом и строением. Слои представляют собой более или менее плоские тела, горизонтальные размеры которых во много раз превышают их толщину (мощность). Мощность слоев может, достигать десятков метров или не превышать долей сантиметра. Изучение слоистости дает большой материал для познания палеогеографических условий, в которых формировалась изучаемая осадочная толща. Например, в морях на удалении от берега, в условиях относительно спокойного режима движения воды образуется параллельная, первично горизонтальная слоистость (рис. 1), в прибрежно-морских условиях - диагональная, в потоках морских и речных - косая (рис. 2.) и т.д. Важным текстурным признаком осадочных пород является также пористость, характеризующая степень их проницаемости для воды, нефти, газов, а также устойчивость под нагрузками. Невооруженным глазом видны лишь относительно крупные поры; более мелкие легко обнаружить, проверив интенсивность поглощения породой воды. Например, породы, обладающие тонкой, не видимой глазом пористостью прилипают к языку.

Структура осадочных пород отражает их происхождение - обломочные породы состоят из обломков более древних пород и минералов, т.е. имеют обломочную структуру; глинистые сложены мельчайшими не видимыми вооруженным глазом зернами преимущественно глинистых минералов - пелитовая структура; хемобиогенные обладают либо кристаллической структурой (от ясно видимой до скрытокристаллической), либо аморфной, либо органогенной, выделяемой в тех случаях, когда порода представляет собой скопление скелетных частей организмов или их обломков.

Большинство осадочных пород является продуктом выветривания и размыва материала ранее существовавших пород. Меньшая часть осадков происходит из органического материала, вулканического пепла, метеоритов, минерализованных вод. Различают осадки терригенные (табл. 1.), осадки органического, вулканического, магматического и внеземного происхождения.

Таблица 1. Материал, слагающий осадочные породы

Первичные компоненты		Вторичные компоненты
Обломочные	Выделившиеся химическим путем	Привнесенные	Образовавшиеся в процессе изменения породы
Обломки пород Кварциты Граниты Гнейсы Кристаллические сланцы, филлиты, глинистые (аспидные) сланцы Песчаники Грубые пирокластические породы (вулканические бомбы, обломки) Осколки стекла, вулканический пепел Зерна минералов Кварк Халцедон, кремень, яшма Полевой шпат Мусковит Магнетит, ильменит Гранат Роговая обманка, пироксен Глинистые минералы	Кальцит, другие карбонаты Опал, халцедон (кварц) Лимонит Гематит Глауконит Окислы марганца Карбонатный материал Галит Гипс Ангидрит	Опал, халцедон Кварц Карбонаты Гипс Гидроокислы железа	Кварц Гематит Слюдистые минералы Хлорит Доломит Ангидрит Пирит Графит Глауконит

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

Осадочные породы имеют исключительно важное практическое и теоретическое значение. В этом отношении с ними не могут сравниться никакие другие горные породы.

Осадочные породы самые важные в практическом отношении: это и полезные ископаемые, и основания для сооружений, и почвы.

Человечество добывает из осадочных пород более 90 % полезных ископаемых. Большая часть из них берется только из осадочных пород: нефть, газ, уголь и другие горючие ископаемые, алюминиевые, марганцевые и другие руды, цементное сырье, соли, флюсы для металлургии, пески, глины, удобрения и т. д.

Руды черных и цветных металлов. Основной металл современной техники - железо добывается почти нацело (более 90 %) из седилитов, если учитывать и железистые кварциты докембрия, являющиеся в настоящее вpeмя метаморфическими породами, но сохраняющими свой первоначальный седиментационный вещественный состав. Основными рудами пока остаются молодые мезокайнозойские оолитовые морские и континентальные залежи аллювиального, дельтового и прибрежно-морского типов и коры выветривания тропических стран: Кубы, Южной Америки, Гвинеи и других стран Экваториальной Африки, островов Индийского и Тихого океанов, Австралии. Эти руды обычно чистые, легко доступны для разработки открытым способом, часто готовы для металлургического процесса, и их запасы колоссальны. С ними начинают конкурировать железистые кварциты, или джеспилиты, архея и протерозоя, гигантские, запасы которых имеются на всех материках, но они требуют обогащения. Их разрабатывают также открытым способом, например в Михайловском и Лебединском карьерах КМА, на Украине, в Южной Австралии и других странах. Помимо этих двух основных типов важны сидеритовые руды протерозоя (рифея) Бакала (Башкирия). Другие типы озерно-болотные (на них работали при Петре 1 железорудные заводы Петрозаводска), вулканогенно-осадочные (лимонитовые каскады и др.), сидеритовые конкреции паралических угленосных толщ - второстепенны.

Марганцевые руды на все 100 % добываются из осадочных пород. Основными типами месторождений их являются мелководные морские, приуроченные к спонrолитам, пескам, глинам. Таковы месторождения-гиганты Никополя (Украина), Чиатуры (Западная Грузия), восточного склона Урала (Полуночное, Марсяты и др.), а также Лабы (Северный Кавказ) и Мангышлака. Самое поразительное, что почти все они приурочены к узкому временному интервалу - олигоцену. Вторым типом являются вулканогенно-осадочные руды палеoзоя, главным образом девона: на Урале в Магнитогорском эвгеосинклинальном прогибе, часто в яшмах; в Казахстане - во впадинах Атасуйского района и др. Железомарганцевые конкреции океанов - второстепенные руды на марганец. Этот металл может добываться лишь попутно с кобальтом, никелем, медью.

Хромовые руды, наоборот, добываются в основном из магматических пород, а на долю осадочных приходится всего 7%. Все другие компоненты черной металлургии - флюсы - понижающие температуру плавления (известняки), кокс (угли коксующиеся), формовочные пески- добываются нaцeло из осадочных пород.

Руды цветных u легких металлов на 100-50 % добываются из осадочных пород. Алюминий нацело выплавляется из бокситов, как и магниевые руды из магнезитов осадочного генезиса. Основным типом месторождений бокситов служат современные или мезокайнозойские коры выветривания латеритного профиля, развивающиеся в тропическом влажном поясе Земли. Другие типы - это переотложенные латеритные коры выветривания ближнего (коллювий, аллювий, карстовые полосы) или несколько более дальнего (прибрежная лагунная и другая затишная зона) разноса. Крупнейшими такими месторождениями являются нижнекаменноугольные Тихвинские, среднедевонские Красная Шапочка, Черемуховское и другие месторождения, составляющие Северо-Уральский бокситовый район (СУБР), Северо-Американские (Apканзасские и др.), Венгерские и др.

Магний добывается в основном из магнезитов и отчасти из доломитов осадочного генезиса. Крупнейшими в России и мире являются рифейские Саткинские месторождения в Башкирии метасоматического, очевидно катагенетического, гeнeзиса по первичным доломитам. Толщина тел магнезитов достигает многих десятков метров, а мощность толщи 400 м.

Титановые руды на 80 % осадочные, россыпные (рутил, ильменит, титаномагнетиты и др.), состоящие из остаточных минералов, мобилизованных из магматических пород.

Медные руды на 72 % осадочные - медистые песчаники, глины, сланцы, известняки, вулканогенно-осадочные породы. Большей частью они связаны с красноцветными аридными формациями девона, перми и другого возраста. Никелевые руды на 76% осадочные главным образом коры выветривания ультраосновных пород, cвинцoвo-цинкoвыe на 50 % вулканогенно-осадочные, гидротермально-осадочные, а оловянные - россыпи касситеритов - на 50 % осадочные.

Руды «малых» и редких элементов на l00-75% осадочные: на 100% цирконо-гафниевые (россыпи цирконов, рутилов и др.), на 80% кобальтовые, на 80% peдко-земельные (монацитовые и друrие россыпные) и на 75 % тантало-ниобиевые, также в значительной мере россыпные.

ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, СВЯЗАННЫЕ С КАРБОНАТОЛИТАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Карбонатными породами, или карбонатолитами, называют осадочные образования, более чем наполовину состоящие из карбонатных минералов - кальцита, арагонита, доломита, сидерита, магнезита, анкерита и др. Некоторые карбонатные породы традиционно относят к другим группам пород: родохрозитолиты - к марганцевым рудам, или манганолитам, сода (натриевый карбонат) - к солям, или эвапоритам.

По распространенности в стратисфере карбонатолиты занимают второе место и составляют около 20 % осадочной оболочки Земли, уступая лишь глинам. Они слагают рифовые, мелководно-шельфовые и планктоногенно-океанические формации, встречаются в составе других осадочных и вулканогенно-осадочных формаций как в виде пластов и линз, так и в виде обломков олистолитов нередко гигантского (в сотни метров) размера. Из-за исключительно важноrо теоретического и практического значения карбонатолиты стали изучаться более 250 лет назад.

Практическое значение карбонатолитов состоит в том, что все они - полезные ископаемые (Инструкция..., 1961 и др.; Требования..., 1962; Типы..., 1980). Известняки - удобрение (известкование кислых почв), стройматериалы (бут, строительный и облицовочный камень, материал для мощения дорог и т. д.), сырье для производства извести, цемента, флюс в металлургии, литографский камень в печатном деле, писчий мел; они широко применяются в сахарной, химической (карбид кальция, синтетический каучук), текстильной, бумажной (мелованная бумага), кожевенной, парфюмерной (зубной порошок) и другой промышленности. Доломиты во многом применяются там же, где и известняки, но служат также и для получения магния, огнеупоров, в том числе и огнеупорной одежды. Сидериты железная руда, утяжелитель для приготовления буровых глиняных растворов. Магнезиты - сырье для получения магния и огнеупоров. Родохрозиты - основная руда на марганец.

Крупнейшие месторождения России и СНГ: известняк (Еленовское, Украина; Данковское, Челябинская область), доломит (Порецкое, Чувашия; Данковское, Челябинская область; Еленовское, Украина), сидерит (Бакальская группа месторождений сидеритов и бурых железняков, Челябинская область, Башкортостан), магнезит (Савинское, Иркутская область; Саткинское, Челябинская область), родохрозит (Тигриное, Приморский край; Полуночное, Урал; Никопольское, Украина).

ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, СВЯЗАННЫЕ С СОЛЯНЫМИ ПОРОДАМИ (СОЛЯМИ) ИЛИ ЭВАПОРИТАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Соляными породами, или, более кратко, солями и эвапоритами, называют геологические образования, более чем наполовину состоящие из самых растворимых минералов - хлоридов, сульфатов, нитратов и других солей, которые могут рассматриваться и как самостоятельные группы осадочных пород: хлоридолиты, cyльфатолиты, нитратолиты, боратолиты и даже карбонатолиты, если рассматривать соду в составе соляных пород, с которыми она тесно связана генетически.

Соль - один из основных продуктов питания, калийные и азотные соли - ценнейшие удобрения, все соли - ценное химическое сырье, многие гипсы - поделочные камни и сырье для стройматериалов и производства алебастра; по сульфатам образуются месторождения серы (при восстановлении углеводородами и дальнейшем окислении; Kyдрявцев, 1966).

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--