Обломочные породы

Название этих пород отражает их главнейшую особенность - они состоят из обломков горных пород и минералов. А так как обломки возникают при раздроблении камня, т. е. механическим путем, обломочные породы нередко еще называются механическими. Насчитывается множество видов этих пород.

Плотные породы, состоящие из угловатых кусков, называются брекчиями. Они образовались путем цементации скоплений глыб и щебня, накопившихся у подножий высоких гор, у крутых каменистых морских берегов или при взрывах вулканов (рис. 3). Обломочный материал возникает и в недрах Земли, в участках, где земная кора под большим давлением разрывается и дробится. Брекчии привлекают пристальное внимание геологов, ведь в промежутках между обломками пород некогда циркулировали насыщенные минеральным материалом подземные воды, оставившие после себя в пустотах различные минералы, и в том числе минералы золота, меди, ртути и других металлов.

Рис. 3. Вулканическая брекчия с Карадага, Крым. Обломки вулканических пород сцементированы тем же, но мелко раздробленным материалом

Конгломераты близки к брекчиям, но отличаются сглаженными контурами обломков. Поскольку плавные контуры обломков возникли при окатывании камня на дне моря близ берега или в русле быстрой реки, конгломераты служат надежным указателем древней морской береговой линии или ископаемых горных рек. Среди конгломератов в зависимости от размера обломков устанавливается свой "иерархический" ряд: валунные (поперечник обломков более 100 мм), галечниковые (100-10 мм) и гравийные (10-1 мм).

Некоторые из конгломератов внешне очень декоративны. Представьте себе полированный зеркально блестящий камень с мозаичным рисунком. Словно крупные разноцветные пятна выделяются в нем обломки серого известняка, красного гранита, фиолетового порфирита и других ярко окрашенных горных пород. Это и есть декоративный конгломерат. Таков, например, конгломерат из Джархеча в Армении, его плитами выложены полы в ряде зданий Еревана.

Конгломераты, как правило, крепкие горные породы, поэтому при выветривании в них нередко возникают причудливые каменные изваяния. Ими славится гора Демерджи на Южном берегу Крыма (рис. 4). Конгломераты причудливо обработаны резцом всесильной природы. На каждом шагу мы сталкиваемся с новыми удивительными фигурами. Среди них башни, колонны, бастионы, пирамиды и первозданные каменные идолы.

Рис. 4. Фигуры выветривания в виде башен и бастионов в конгломератах горы Демерджи

К обломочным породам наряду с брекчиями и конгломератами принадлежат и песчаные породы, но в них размер обломков меньше - от 1,0 до 0,1 мм. Поэтому обломки в песчаниках представлены не кусочками горных пород, а зернами минералов. Рыхлые песчаные породы - это всем хорошо известные пески. Прочные (сцементированные) песчаные породы называют песчаниками. Встречаются еще более мелкозернистые породы с размерами обломков от 0,1 до 0,01 мм. Они называются алевритами.

Пески образуются в разнообразных условиях. Они часто возникают в прибрежной части моря и состоят из одного размера хорошо окатанных песчинок с гладкой поверхностью. Речные пески сортированы хуже, к тому же часть зернышек угловатая.

Очень много песка в пустынях, образовавшихся путем перевевания речных отложений. Постоянно дующие ветры сортировали обломочные частицы - поднимали в воздух и далеко уносили глинистые частицы, перекатывали песчаные, тогда как более крупные гравийные зерна оставались на месте. Поэтому пустынные пески хорошо сортированы и в них нет примеси глинистых и гравийных частиц.

Минеральный состав песков несложен и хорошо изучен. И все-таки до сих пор некоторые явления, связанные с песками, остаются загадочными. Например, звучание песков. Оно чаще всего возникает при оползании крутых песчаных откосов при слабом ветре. Звуки раздаются и при ходьбе по влажному песку. "Поющие" пески обнаружены на берегах Байкала, на Кольском полуострове, Рижском взморье, на пляже в Днепропетровске и в других районах.

Единого мнения о причине звучания песков нет. Одни ученые считают, что звуки рождаются при трении друг о друга кварцевых песчинок. Другие полагают, что "пение" вызвано расширением и сжатием зерен при движении песка. Английский ученый Р. Бегнольд математически проанализировал движение песчинок по склонам дюн и установил, что при этом происходит быстрое сжатие и расширение песчинок нижележащего слоя, когда на него обрушиваются песчаные лавины. Попеременное сжатие и расширение порождает вибрацию воздуха, которую человеческое ухо воспринимает как музыкальные звуки.

Пески используются в самых различных целях. Они нужны при изготовлении стекла, фарфора, бетона, кирпича, входят в состав форм для литья в металлургии и т. д. В некоторых песках концентрируются самородное золото и платина, минералы, богатые оловом, вольфрамом, торием, церием и другими ценными элементами. Такие пески - месторождения полезных ископаемых. Называются они россыпными месторождениями, или проще - россыпями.

Необходимы народному хозяйству и песчаники. Их прочные разновидности используются при строительстве зданий и дорог. Песчаники, окрашенные в приятные тона, применяются как облицовочный материал.

Многие горные цепи сложены главным образом песчаниками. Они менее прочны, чем конгломераты, и сформировавшийся на них рельеф плавный, без острых пиков и глубоких седловин (рис. 5).

Рис. 5. Средневысотные Карпатские горы, сложенные в основном песчинками и глинистыми сланцами

В пустынях и полупустынях выветривание создает огромную массу пыли. Пустыни - своего рода "фабрики" пыли. Ветер поднимает минеральную пыль в воздух и уносит на многие десятки и сотни километров, а затем осаждает ее на окраинах пустынь. Так возникли толщи пород мощностью в десятки и сотни метров, называемые лёссом, или желтоземом.

Лёсс - серо-желтая связная, но малопрочная горная порода. Она широко распространена, например, в степных областях Украины. Состоит лёсс из пылеватых скоплений кварца и полевого шпата, связанных между собой глинистым веществом и минеральными солями. В нем много мелких округлых пустот, придающих породе легкость. Лёсс легко разрушается проточной водой и в нем возникают глубокие овраги с вертикальными стенами, напоминающие ущелья (рис. 6).

Рис. 6. Крутостенный овраг в лессе. Окрестности города Реки, Одесская область

Лёссу принадлежит большое значение в народном хозяйстве. На нем формируется одна из самых плодородных почв - чернозем. Из желтозема получают отличный строительный кирпич. На лёссе возводят доме и заводы, прокладывают дороги и каналы, устраивают водохранилища.

Но нельзя упускать из вида коварные свойства этого грунта. В противном случае возможны большие неприятности - появление трещин в стенах домов, наклон зданий, возникновение провалов с обрушением домов. Все эти неприятности объясняются растворимостью лёсса. Вода легко проникает в пористую породу, растворяет соли на контактах между пылеватыми минеральными частичками и разрушает их скопления. В результате пылеватые частички сближаются, порода уплотняется и сокращается в объеме. Недоуплотненное состояние лёсса и лёссовидных отложений характерно для засушливых полупустынных или степных районов Средней Азии, Украины, Северного Кавказа, юга Центральной Европы и других мест. С опасными деформациями лёссовых грунтов успешно борются. В скважины закачивают, например, раскаленный воздух; грунт обжигается и не размокает. Используются и химические методы укрепления. Лёсс пропитывают щелочным раствором силиката натрия, который, вступая в реакцию с заключенным в породе кальцием, образует гель кремниевой кислоты, "намертво" цементирующий частички лёсса. Таким путем укрепили грунт под фундаментом театра оперы и балета в Одессе и основания 120-метровых промышленных труб в Запорожье.