Песчаник — осадочная горная порода¶
Песчаник — обломочная осадочная горная порода, сложенная преимущественно песчинками размером 0,1—0,5 мм, сцементированными естественным цементом. Содержание зёрен песчаного размера в ней превышает 50 %, что отличает её от алевролита (алеврита) и глинистых сланцев. Плотность песчаников составляет 2,0—2,7 г/см³, пористость — от 1 до 30 %, прочность на сжатие — 20—170 МПа.
¶Состав и структура
Основной структурной единицей песчаника является обломок минерала или породы — зерно. По минеральному составу различают:
- Кварцевые песчаники — состоят преимущественно из кварцевых зёрен (до 95 %), наиболее распространены и обладают наибольшей прочностью.
- Полевошпатовые песчаники — содержат значительную примесь полевых шпатов, обычно образуются при выветривании гранитов.
- Ракушечники — сложены обломками раковин морских организмов.
- Глауконитовые песчаники — содержат минерал глауконит зелёного цвета, указывающий на морскую обстановку осадконакопления.
- Кремнистые песчаники — с примесью кремнезёма.
Цемент, скрепляющий зёрна, бывает:
- кремнистый (SiO₂) — наиболее прочный;
- карбонатный (CaCO₃, MgCO₃) — растворяется кислотами;
- глинистый — наименее прочный;
- железистый (гётит, гематит) — придаёт породе красновато-бурый цвет;
- сульфатный (гипс) — встречается реже.
По степени сортированности зёрен различают хорошо, средне и плохо отсортированные разности. По цементации — рыхлые (рухляки) и крепкие. Текстура песчаников, как правило, слоистая, иногда массивная; в рыхлых разностях встречаются следы волн, ряби, поперечной и косой слоистости.
¶Образование
Песчаники формируются в различных обстановках: морских шельфах, речных долинах, озёрах, пустынях, а также в зоне выветривания. Основной процесс — перенос песчаного материала водой или ветром, его накопление и последующая диагенезная перекристаллизация цемента.
При погружении на глубину происходит литификация — уплотнение и цементация осадка. При этом зёрна могут перекрываться давлением вышележащих слоёв, что повышает прочность породы. На глубинах более 3—4 км песчаники нередко превращаются в кварцит — метаморфическую породу с практически мономинеральным кварцевым составом и зёренной структурой.
¶Классификация
В российской геологической практике песчаники подразделяются по нескольким признакам:
| Признак | Разновидности |
|---|---|
| Состав зёрен | кварцевые, полевошпатовые, литические (древние породы) |
| Цемент | кремнистый, карбонатный, глинистый, железистый |
| Размер зёрен | крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые |
| Обстановка образования | континентальные, морские, переходные |
По происхождению выделяют детритовые (обломочные) песчаники и хемогенные (выветривания), хотя вторая группа встречается редко.
¶Месторождения и добыча
Песчаники — одна из наиболее распространённых горных пород в земной коре. Крупнейшие месторождения строительного песчаника разрабатываются в России (Подмосковный, Кавказский, Уральский, Сибирский районы), Украине, Польше, Германии, США, Италии.
В России особенно известны:
- Подмосковный бассейн — меловые и палеогеновые песчаники, источник строительного камня для Москвы.
- Донецкий бассейн — карбоновые песчаники.
- Кавказ — известняково-песчаниковые комплексы, в том числе месторождения декоративного камня.
¶Применение
Песчаник широко используется в строительстве и промышленности:
- Строительный камень — блоки для возведения стен, облицовка фасадов, мощение тротуаров, производство брусчатки.
- Декоративный камень — некоторые разности (например, итальянский «пьетра-серена», красный песчаник из Глазго) ценятся за выразительный цвет и текстуру.
- Силикатный кирпич — из песчаниковой крошки и извести.
- Фильтрующие материалы — в водоподготовке и нефтепереработке.
- Абразивы — шлифовальные порошки из кварцевых песчаников.
- Флюсы — в металлургии для снижения температуры плавки.
Песчаники играют важную роль в нефтегазовой геологии: песчаниковые пласты являются коллекторами нефти и газа, а их пористость и проницаемость определяют запасы углеводородов.
¶Интересные факты
- Египетские пирамиды в Гизе построены из блоков известняка и песчаника, добытых в карьерах на восточном берегу Нила.
- Мачу-Пикчу сложен из светлого гранитного песчаника, добытого на месте строительства.
- В России песчаник традиционно использовался для возведения храмов: Успенский собор во Владимире, церковь Покрова на Нерли.
¶История изучения
Изучение песчаников как класса пород ведётся с XVIII века, когда М. В. Ломоносов в труде «О слоях земных» описал осадочные породы и их образование. В XIX веке русские геологи А. П. Карпинский, В. А. Обручев и другие разработали региональные стратиграфические схемы, включая песчаниковые горизонты. В XX веке развитие петрографии (работы И. С. Жукова, Н. М. Страхова) позволило классифицировать песчаники по составу, структуре и генезису.