Псаммит

Псаммит — это мелкозернистая осадочная горная порода, сложенная преимущественно обломками минералов и горных пород размером от 0,1 до 1 мм (песчаные частицы). Термин происходит от греческого слова «ψάμμος» (псаммос) — песок. В геологической классификации псаммиты занимают промежуточное положение между более грубыми породами (псефитами, к которым относятся конгломераты и брекчии) и более тонкозернистыми (пелитами, например, глинами). К псаммитам относятся прежде всего пески и их литифицированные (сцементированные) разновидности — песчаники.

Классификация

Псаммиты классифицируются по нескольким признакам: происхождению, минеральному и гранулометрическому составу, а также типу цемента.

По происхождению

По условиям образования выделяют следующие основные генетические типы псаммитов:

• Обломочные (терригенные): образуются в результате разрушения (выветривания) более древних пород и переноса обломков водными потоками, ветром или ледниками. Это наиболее распространённый тип.
• Вулканогенные: состоят из обломков вулканических пород и пепла. Примером являются туфопесчаники.
• Органогенные: сложены скелетными остатками организмов (например, раковинный песок).
• Хемогенные: образуются в результате химического осаждения из водных растворов (например, оолитовые пески — состоящие из шарообразных зёрен кальцита).

По минеральному составу

Минеральный состав псаммитов определяется составом пород-источников сноса. Основные группы:

• Мономинеральные: состоят преимущественно из одного минерала. Наиболее распространены кварцевые пески (содержание кварца более 90%). Реже встречаются полевошпатовые, глауконитовые, магнетитовые.
• Олигомиктовые: содержат несколько минералов, но один из них резко преобладает (например, кварц-полевошпатовые пески).
• Полимиктовые (аркозы, граувакки): содержат обломки различных минералов и горных пород в сопоставимых количествах. Аркозы — это пески и песчаники, богатые полевыми шпатами (обычно образуются при разрушении гранитов). Граувакки — тёмно-серые породы, содержащие обломки основных магматических и метаморфических пород, а также значительное количество глинистого материала.

По гранулометрическому составу

В зависимости от преобладающего размера зёрен (в мм) псаммиты подразделяются на:

• Грубозернистые: 0,5–1,0 мм.
• Среднезернистые: 0,25–0,5 мм.
• Мелкозернистые: 0,1–0,25 мм.

По типу цемента (для песчаников)

Для сцементированных псаммитов (песчаников) важнейшим классификационным признаком является состав цементирующего вещества:

• Кремнистый цемент: очень прочный, состоит из опала, халцедона или кварца. Порода становится чрезвычайно твёрдой (кварцитопесчаник).
• Карбонатный цемент: представлен кальцитом, доломитом. Такие песчаники легко растворяются в соляной кислоте.
• Глинистый цемент: наименее прочный, порода легко размокает в воде.
• Железистый цемент: придаёт породе характерный бурый или ржавый цвет (например, бурые железняки).
• Битуминозный (нефтяной) цемент: поры заполнены битумом или нефтью, что делает породу нефтеносной.

Свойства и характеристики

Основные физические и механические свойства псаммитов определяются их составом, структурой и степенью сцементированности.

• Пористость: для рыхлых песков может достигать 40–50%. Для песчаников пористость обычно составляет 10–30%, но может быть и ниже. Именно пористость и проницаемость делают псаммиты важнейшими коллекторами для нефти, газа и подземных вод.
• Проницаемость: способность пропускать через себя флюиды (жидкости и газы). Зависит от размера пор, их сообщаемости и степени цементации. Хорошо проницаемые пески и песчаники являются природными фильтрами.
• Плотность: для рыхлых песков составляет 1,4–1,8 г/см³, для песчаников — 2,2–2,7 г/см³.
• Прочность: сильно варьирует. Кварцевые песчаники с кремнистым цементом могут иметь прочность на сжатие до 200–300 МПа (сравнимо с гранитом), в то время как пески практически не обладают прочностью на сжатие.
• Цвет: определяется минеральным составом и примесями. Чистые кварцевые пески — белые или светло-серые. Примеси оксидов железа придают жёлтый, бурый, красный цвет. Примеси глауконита — зелёный. Органическое вещество — чёрный или тёмно-серый.

Образование и распространение

Образование псаммитов — сложный многостадийный процесс, включающий:

1. Выветривание: разрушение исходных горных пород (магматических, метаморфических, осадочных) под действием физических, химических и биологических факторов.
2. Перенос: перемещение обломков водными потоками (реки, морские течения), ветром (эоловый перенос), ледниками. В процессе переноса обломки окатываются, сортируются по размеру и плотности.
3. Осаждение (седиментация): накопление обломочного материала в понижениях рельефа — на дне водоёмов (морей, озёр, рек), в пустынях, на ледниковых равнинах.
4. Диагенез (литификация): превращение рыхлого осадка в твёрдую породу. Происходит под давлением вышележащих слоёв, при цементации пор растворёнными минеральными веществами, которые выпадают из циркулирующих подземных вод.

Псаммиты являются одними из самых распространённых осадочных пород на Земле. Они слагают значительную часть осадочного чехла платформ, встречаются в складчатых областях. На территории России крупные месторождения кварцевых песков известны в Ленинградской, Воронежской, Саратовской областях, в Поволжье. Мощные толщи песчаников (например, девонские и каменноугольные) широко развиты на Русской плите.

Применение

Псаммиты, как рыхлые (пески), так и сцементированные (песчаники), имеют огромное практическое значение.

Пески

• Строительство: используются как заполнитель для бетонов и растворов, для устройства дорожных насыпей, в производстве силикатного кирпича.
• Стекольная промышленность: кварцевые пески (с содержанием SiO₂ > 95%) являются основным сырьём для производства стекла.
• Литейное производство: формовочные пески используются для изготовления литейных форм.
• Фильтрация: применяются в системах водоподготовки и очистки сточных вод.
• Сельское хозяйство: используются для улучшения структуры почв (пескование глинистых почв).

Песчаники

• Строительство: используются как бутовый камень для фундаментов, для производства щебня, в качестве облицовочного камня (например, кварцитопесчаники, песчаники из Карелии).
• Добыча полезных ископаемых: песчаники являются важными коллекторами для нефти и природного газа. Крупнейшие месторождения углеводородов Западной Сибири (например, Самотлорское, Приобское) приурочены к песчаным пластам. Кроме того, в песчаниках встречаются месторождения меди, урана, золота (россыпные месторождения).
• Производство абразивов: некоторые разновидности песчаников (например, точильный камень) используются для заточки инструментов.

Интересные факты

• В геологии существует понятие «псаммитовая структура» — это структура осадочной породы, характеризующаяся размером обломков от 0,1 до 1 мм.
• Крупнейшие в мире массивы песчаных пустынь (Эрг в Сахаре, Каракумы, Кызылкум) сложены в основном эоловыми псаммитами.
• Некоторые песчаники, благодаря своей прочности и красивой окраске, используются в качестве декоративного камня. Например, знаменитый «красный песчаник» из Шотландии или «карельский кварцит» (шокшинский кварцит), который использовался для облицовки Мавзолея В. И. Ленина в Москве.
• В осадочных толщах псаммиты часто образуют характерные геологические тела — пласты, линзы, русла древних рек (палеорусла), которые являются важными объектами поисков полезных ископаемых.

Источники

1. Геологический словарь. В 2-х томах. — М.: Недра, 1978.
2. Петрография осадочных пород. Учебное пособие для вузов. — М.: Недра, 1984.
3. Краткий курс петрографии. — М.: Изд-во МГУ, 2001.
4. Справочник по литологии. — М.: Недра, 1983.