Уламкові (теригенні) породи

Уламкові породи утворюються з осколків руйнуються материнських порід. Оскільки руйнування йде переважно на суші, уламкові породи називають ще теригенними. Вони складають близько 20% осадових порід. Уламки складають в теригенних породах не менше половини; крім них присутні хемогенний і біогенний цемент і пори. Таким чином особливості уламкової породи - її складність. Уламки генетично пов'язані з джерелом знесення, їх матеріал первинно сформувався в високотемпературних зонах магматизму і метаморфізму. Цемент обломочниех порід - продукт зон седіментеза і діагенеза. Термодинамічна рівновага уламкової породи досягається протягом мільйонів років.

Уламкові породи дуже різноманітні. Їх класифікують за різними ознаками - підстав класифікацій: розміром уламків, сцементірованності, окатанности і сортування уламків (табл. 14).

За сортування (однаковості розмірів уламків) теригенні породи ділять на добре, середньо і погано сортовані. За складом - на мономінеральні (мономіктовие, олігоміктовие) - складаються з одного мінералу, наприклад, кварцові, полешпатові) і полімінеральні (поліміктовие) - тобто змішані. Мономіктовимі породами є граувакки (що складаються з частинок вулканічного попелу або інших вулканічних порід) і аркозовий пісковик, що складаються з кварц-полешпатові уламків, що утворюються при руйнуванні гранітів.

В основу класифікації розміру уламків теригенних порід покладено величина їх по десяткової класифікації - кожен наступний клас в 10 разів менше попереднього. Прийнято виділяти грубообломочниє породи, що складаються з брил, валунів, гальки і гравію, пісковики, алевроліти і пеліти. Пеліти за структурою утворюють плавні переходи до глинистої породи.

Класифікація теригенних порід

Мінеральний і петрографічний склад уламків залежить від багатьох причин, в тому числі і від структури - розміру фракцій. У грубообломочних породах валуни, гальки і гравій складені в основному не мінералами, а їх агрегатами - гірськими породами; навпаки, в алевролітовие фракції відсутні уламки порід, а серед мінералів переважає стійкий кварц. Серед пісковиків, є головним гранулярним колектором, виділяють мономінеральні кварцові пісковики (більше 95% уламків представлені кварцом), олігоміктовие (75 - 95% кварцу) і поліміктовие, де уламків кварцу менше двох третин. Поліміктовие пісковики бувають аркозові і грауваккових. Аркозові пісковики утворюються при руйнуванні гранітів і тому складені, крім кварцу, калієвими польового шпату, кислим плагиоклазом і слюдами. Темні грауваккових пісковики, здавалося б, повинні складатися з уламків інший поширеною магматичної породи - базальту, але базальт утворений основними польового шпату і піроксенами, які в зоні вивітрювання нестійкі і серед уламків відсутні. Насправді граувакки утворюються при руйнуванні в основному метаморфічних порід і містять багато уламків сланців і роговиков. Склад уламків залежить не тільки від руйнуються порід, а й від клімату, в якому знаходяться ці породи. У сухому арідном кліматі, де переважає лише механічне вивітрювання, зберігаються багато мінералів, в гумідного кліматі вони руйнуються і, якщо в гумідного кліматі середніх широт польові шпати лише коалінізіруются, то в тропічному гумідного кліматі стійкий лише кварц. Втім, щоб утворилися дійсно мономінеральні кварцові пісковики, їх уламки повинні пройти кілька циклів осадового процесу. Такі, наприклад, кварцові піски в Люберцях.

Форма уламків, як і їх склад, зберігає сліди всіх етапів осадового процесу, але головне, форма пов'язана з розмірами, а тому способом перенесення і протяжністю шляху: валуни, гальки і гравій перекочуються по дну швидкими потоками і незабаром оббивають кути, округлюються. Грубозернисті пісковики в основному також волочаться по дну і зазвичай окатани; дрібнозернисті піски і алеврити окатани слабкіше, а ось невеликий алевроліт, який переноситься у суспензії разом з глинистими частинками, зазвичай незграбний. Крім того, форму уламків змінюють і вторинні процеси: регенерація і корозія. При візуальному описі уламки ділять на незграбні, полуугловатие, полуокатаною і окатанні. Існують способи формалізованого опису форми уламків на підставі порівняння їх контуру з окружністю. За ступенем окатанности і за змістом кварцу та інших стійких мінералів говорять про "зрілості" уламкової частини породи, тобто ступеня її опрацювання осадовим процесом.

Крім уламкової частини, яка розглянута вище, пісковики містять цементуюче речовина і пори, заповнені в пластових умовах флюїдом. Цемент за складом найчастіше глинистий і кальцитовий. Менш поширений цемент доломітовий, гіпсовий, ангідритовий, опаловий, лімонітовий і деякі інші. За співвідношенням уламків і цементуючою частини цемент ділять на ряд типів (рис.3.4): контактовому, коли порода зцементована лише в точкових соприкосновениях, а решта - пори; сгустковие, коли цемент, зазвичай глинистий або кальцитовий, присутній лише в окремих ділянках; плівковий, обволікаючий уламки, зазвичай глинистий або лімонітовий; порові, що заповнює пори між дотичними зернами, і базальний, де зерна не стикаються, а розсіяні в цементі ( «базі»). Якщо цемент кристалічний, то його поділяють за структурою - розміром кристалів: крупнокристаллический (кристали більше 0,5 мм), среднекрісталліческій (0,1-0,5 мм), мелкокристаллический (0,05 - 0,1 мм), тонкокрісталліческіх (0 , 01-0,05 мм) і мікрокристалічний або пелітоморфних (глини - форма) - менше 0,01 мм.

Мал. 3.4. Цемент осадових порід.

Якщо кристали цементу більше уламків, що характерно для базального і порового, гіпсового та кальцитових цементів, то цемент називають пойкілітових.

У зміні структури і складу цементів велику роль відіграють вторинні діагенетіческіе і епігенетичні процеси. У разі кальцитового цементу вони призводять до розчинення або, в більш глибоких зонах, перекристалізації і навіть осадження цементу, що супроводжується корозією або, навпаки, регенерацією уламків.

3.5. Основні класи уламкових гірських порід

До піщаним породам залучено особливу увагу нафтовиків, бо саме до них відносяться гранулярні колектори, звідки і добувають значну частину нафти і газу, а вУкаіни -подавляющее кількість. До піщаним відносяться породи, що складаються в основному з уламків розміром від 0,1 до 1 мм. Генетично їх справедливо розділити на дві групи: грубозернисті, які разом з гравеліти переносяться волочінням по дну, а тому добре окатани, і дрібнозернисті, які разом з алевролітами в значній мірі переносяться у суспензії.

Як правило, вторинні процеси знижують колекторські властивості піщаних порід. Однакові піщані породи можуть утворюватися в різноманітних умовах, і визначення їх походження досить складне завдання. Можна виділити піски дельтові, прибережно-морські, донно-морські, річкові, флювіогляціальние, еолові і деякі інші генетичні види пісків: тобто піски утворюються практично всюди, де утворюються осадові породи.

Алеврити, а якщо вони зцементувати, то алевроліти поширені дещо більше, ніж пісковики. До них відносять породи, де розмір переважаючих уламків 0,01-0,1 мм. Виділення їх по генетичній класифікації (табл.14) суперечить тому, що вони як і пісковики діляться на дві генетичні групи. Грубозернисті алевроліти тяжіють до дрібнозернистим піщаниках, які переносяться частково у суспензії, а частково коченням по дну і тому окатани. Дрібнозернисті алевритові уламки все переносяться у суспензії з глинистим матеріалом, і тому утворюють парагенез глинисто-алеврітових порід.

Мінеральний склад алевролитов, особливо дрібнозернистих, інший, ніж у пісковиків. В принципі це більш зрілі породи, в них стійкий тільки кварц, а більшість інших мінералів в алевритової фракції нестійкі. Алеврити, завдяки високому вмісту глини часто бувають пофарбовані в червоний, зелений колір, а коли в них багато органічної речовини, то в чорний. Алевроліти, як і пісковики, полігенні: дельтові, донні, річкові, еолові і т.д. Оскільки алевроліти відповідно до низки механічної диференціації утворюються на більшій глибині, ніж пісковики, тобто в більш холодній воді, то цемент в них за складом більш характерний глинистий, ніж вапняний. Алевроліти зазвичай бувають змішаними - глинисто-алевритового складу і, більш того, утворюють парогенез глинистих і алеврітових прошарків; колекторські властивості їх, особливо дрібнозернистих різниць невеликі, і часто алевроліти разом з глинистими породами виявляються флюідоупорнимі.

Більше 50% магматичних і метаморфічних порід становлять алюмосилікати - польові шпати. На поверхні одні з них - калієві польові шпати і кислі плагіоклази - малостійкі, а інші - основні плагіоклази - нестійкі. В першу чергу польові шпати втрачають активні лужні рухливі елементи (кальцій, натрій, калій), які заміщаються гідроксильною групою; кристалічна решітка їх розпушується, і каркасні структури трансформуються в шаруваті. Перехід польового шпату в глинисті мінерали - один з найграндіозніших енергетично, але мало помітних процесів осадкообразованія. Як польові шпати становлять більше половини магматичних порід, так глинисті мінерали - понад 60% осадових порід. Одна з особливостей глинистих мінералів - це те, що вони не утворюють великих кристалів, їх лусочки рідко досягають 0,001 мм. Групу глинистих мінералів ділять на каолінітові, гідрослюдисті, монтморилонітові і хлоритові. До кожної з груп відносять кілька близьких один до одного мінералів. Глинисті мінерали різних груп легко перемішуються один з одним. Глинисті породи дуже різноманітні за складом як самих глинистих мінералів, так і домішок - уламкового або хемогенного матеріалу. Чисті мономінеральні глини швидше виняток, звичайні змішані глинисті породи.

У корі вивітрювання при розкладанні польових шпатів в кислому середовищі утворюються мінерали групи каолініту, а в лужному середовищі - гідрослюд і хлорити. Монтморилоніт зазвичай утворюється при підводному переробці вулканічного попелу в слабощелочной середовищі; це так звані Кілов глини. Наприклад, в затоці Коктебель вони оголюються на дні затоки, їх збирають для відбілювання тканин. Глинисті мінерали крім вивітрювання можуть утворюватися шляхом синтезу з розчинів і особливо на етапі діагенеза і епігенеза в пористих проникних породах в зв'язку з міграцією флюїдів. Характерно, що в епігенеза відбувається трансформація монтморіллонітових глин в гідрослюдисті. Глибше зникає каолинит, і на кінцевих стадіях епігенеза зберігаються лише стійкі мінерали - гідрослюда і хлорит. Глинисті породи ущільнюються і переходять в неразмокаемую аргіліти і сланці.

У зоні метаморфізму утворюються нові мінерали - серицит, мусковіт і польові шпати.

3.6. Основні типи карбонатних порід.

Карбонатні породи більш ніж наполовину складені солями вугільної кислоти Н2 СО3. яка, як відомо, в природі практично не існує. Крім карбонатів зустрічаються гідрокарбонати, що містять іон ОН -. Вугільна кислота утворює з лужними і лужно-земельними металами солі, частина яких зустрічається в природі.

K2 СО3 - каустична сода, в природі практично не зустрічається, вельми розчинна.

Nа2 СО3 - харчова сода, в природі вкрай рідкісна, дуже розчинна.

СаСО3 - кальцит, вельми поширений, складає вапняки, утворює протяжні пласти і гірські масиви.

СаMg (CO3) 2 - доломіт, зустрічається в природі, як і кальцит, але дещо менш поширений.

MgCO3 магнезит, зустрічається в природі, але рідкісний.

FeCO3 - сидерит, зустрічається в природі, широко поширений у вигляді жовна, конкрецій.

Таким чином, реальну роль в складі осадових утворень грають кальцит, доломіт і сидерит, складові до 15-20% маси осадових порід. Розглянемо походження хімічних елементів в складі карбонатів, визначимо, які магматичні гірські породи вони складали до цього. Са визначає склад алюмосиликатов - основних плагиоклазов. Mg і Fe визначають склад феміческіх мінералів - олівіну, піроксенів, рогових обманок, а ці мінерали, в свою чергу, утворюють ультраосновних породи - дуніти і перідотіти, які складають, з одного боку, мантію Землі, її глибинну зону, подстилающую земну кору, а з іншого - кам'яні метеорити. Ці ж мінерали складають також базальти, які виплавлялося з ультраосновних порід. Таким чином, кальцій, залізо і магній - елементи первинних глибинних магматичних порід Землі. Друга складова карбонатів - СО3. вірніше, вуглекислий газ СО2. На Землі він існує в атмосфері (всього 0,04%), розчинений в океанах, а ось на Венері і Марсі він утворює атмосферу. Якби на Землі підвищилася температура настільки, що випарувалися б океани, згоріло б все живе і навіть розклалися б карбонати, виділивши СО2. то нова атмосфера Землі стала б такою, як зараз у Венери. Таким чином, друга частина карбонатів - це первинна атмосфера Землі, тепер скам'яніла. Отже, карбонати геохимически - це синтез первинних порід і скам'янілої первинної атмосфери.