Карбонатные породы. Выходы известняков. Берег Черного моря

В группу rарбонатных пород входят известняки, мергели и доломиты. Общепризнанной классификации карбонатных пород еще не выработано. Например, известняки и доломиты часто подразделяются таким образом, что к каждой из этих групп относят породы, сложенные более чем на 50% кальцитом или доломитом. По мнению автора, целесообразней выделять группу смешанных пород - доломито-известняков, в которых содержание каждого из обоих породообразующих минералов изменяется в пределах 40-60%. Известняками же или доломитами следует называть породы, сложенные более чем на 60% кальцитом или доломитом (см. фиг. 8-II).
О принадлежности пород к той или иной разновидности ряда известняк - доломит можно судить по количеству в них MgO. В чистых известняках, сложенных кальцитом более чем на 95%, содержание MgO не превосходит 1,1%. В доломитовых известняках MgO изменяется от 1,1 до 8,8%, в доломито-известняках - от 8,8 до 13,1%, в известковых доломитах - от 13,1 до 20,8% и, наконец, в чистых доломитах от 20,8 до 21,9%. Во всех перечисленных породах содержание глинистых (или обломочных) частиц не превосходит 5%. Однако часто глинистые и песчаные частицы содержатся в гораздо большем количестве. Тогда возникают трехкомпонентные смешанные породы, свойства которых определяются в первую очередь, содержанием глинистых и песчаных частиц и во вторую - количеством доломита. Поэтому общий облик классификационного треугольника отличается от того, который был предложен для классификации песчано-алеврито-глинистых пород (см. фиг. 7 - II).
, содержащие примесь глинистых частиц, называются мергелями.
Некоторые доломиты содержат значительную примесь гипса и ангидрита. Такие породы обычно называются сульфатно-доломитовыми. Наблю-даются также переходы между карбонатными и кремнистыми породами.

Карбонатные породы Минеральный и химический состав

Главными минералами, слагающими карбонатные породы, являются: кальцит, кристаллизирующийся в гексагональной сингонии, арагонит - ромбическая разновидность СаСОз, и доломит, представляющий собой двойную углекислую соль кальция и магния. В современных осадках встречаются также порошковатые и коллоидные разновидности кальцита (дрюит или надсонит, бючлиит и др.).
Определение минералогического и химического состава карбонатных пород производится в прозрачных шлифах, а также при помощи термиче-ского и химического анализов.
В полевых условиях наиболее простым способом определения доло- митов и известняков является реакция с разбавленной соляной кислотой,- При смачивании ею чистого или доломитистого известняка происходит бурное вскипание от выделяющейся углекислоты. Доломиты вскипают только в порошке.
Другим полевым способом определения этих пород является реакция с хлорным железом. Согласно Г. И."Теодоровичу, около 1 г истертой в порошок породы насыпают в пробирку с 5 см 3 10% -ного раствора FeCl 3 , после чего пробирку закрывают пальцем и взбалтывают. Если для испыта-ния был взят чистый известняк, то при этом происходит обильное выделение- СОг и образуется студенистый коричневато-красный осадок. Порошок чистого доломита не окрашивается, и раствор после оседания порошка сохраняет первоначальный цвет. Если доломит содержит примесь СаСОз, то наблюдается выделение пузырьков СОг, и первоначальный желтый цвет раствора изменяется на красный. В таком случае, когда испытуемая порода принадлежит доломитовому известняку, выделение CO 2 бывает значительным, цвет раствора становится красным, но устойчивого студнеобразного осадка не создается.
Для оценки содержания доломита пригоден также следующий способ. Около 0,1 з измельченной в порошок породы растворяют при слабом нагревании в пробирке с разбавленной соляной кислотой (1: 10). К полученному раствору приливают 10.см3 крепкого аммиака и взбалтывают. При этом выпадает белый осадок, по количеству которого можно судить о содержании MgO. Для количественного определения карбонатности пород в полевых условиях удобна полевая лаборатория системы А. А. Резникова и Е. П. Муликовской, дающая возможность находить содержание углекислоты, а также карбоната кальция и магния.

Таблица 1. Химический состав карбонатных пород

Нерастворимый остаток		5,19		2,40					1,26	1,95
SiO 2		0,06	1,24		0,61			0,70
TiO 2		0,81
Аl 2 O 3		0,54	0,65					0,29
Fe 2 O 3			0,34					0,30	0,40	0,43
								0,41
		0,05						Сл.
		7,90	1,74	0,29	2,69		21,7	21,06	14,30	11,43
	56,00	42,61	53,48	52,49	48,45	55,5	30,4	30,34	38,46	40,03
Na 2 O		0,05
K 2 O		0,33						0,34
H 2 O +		0,21			0,28			0,03
H 2 O -		0,56
П. n. n.										46,10
CO 2	44,00	41,58			42,01		47,9	46,81	45,60
P 2O5		0,04
		0,09
SO 3		0,05						0,17		0,32
		0,02
Сумма......	100,00	100,09				99,3	100,0	100,45	100,02	99,51
CaCO 3		56,6	92,4	92,92	79,82	98,8	100,0	0,90	33,58	42,35
CaMg (CO 3) 2		36,4		1,31	12,29			97,57	64,60	52,57

С. В. Тихомировым описан следующий простой способ определения доломита и кальцита в шлифах: к обычным фиолетовым (метилфиолетовым) чернилам прибавляют некоторое количество 5%-ной соляной, кислоты до появления синей окраски; поверхность открытого шлифа обильно покрывают чернилами, а после 1V2-2 минут осторожно удаляют их промокательной бумагой; за это время кальцит реагирует с соляной кислотой и окрашивается, доломит же остается неокрашенным, Подобным образом удается наблюдать даже мелкие зерна доломита среди частиц кальцита. Чернила с поверхности шлифа могут быть удалены водой с мылом.
Другие способы определения карбонатных пород описаны в третьей части книги (см. § 70).
Химический состав некоторых карбонатных пород приведен в табл 1.

Главные типы пород

Известняки

Известняки. Известняки представляют собой карбонатные породы, состоящие преимущественно из кальцита. Окраска известняков разнообразна и определяется, в первую очередь, характером примесей. Чистые известняки окрашены в белый, желтоватый, серый, темно-серый, а иногда и черный цвета. Интенсивность серого тона в их окраске обычно связана с небольшой примесью глинистых частиц или органического вещества. Зеленоватый цвет известняков обычно связан с наличием глинистого материала, примесью глауконита или весьма мелкодисперсных закисных соединений железа. Бурая или красноватая окраска известняков объясняется присутствием окисных соединений железа. Крупнозернистые известняки обычно окрашены в более светлые тона по сравнению с мелкозернистыми.
Важной особенностью известняков является их излом, характер которого определяется строением породы. Очень мелкозернистые известковые породы при слабой связности зерен (например, мел) обладают землистым изломом. Крупнокристаллические известняки обладают сверкающим изломом, мелкозернистые породы - сахаровидным изломом и т. д.
В виде примесей в известняках особенно часто встречаются карбонат магния, который образует с карбонатом кальция двойную соль - доломит, или, значительно реже, находится в твердом растворе с ним, а также глинистые минералы (значительное содержание которых характерно для мергелей), кремнекислота, глауконит, сульфиды, сидерит, окислы железа, иногда марганца, гипс, флюорит, а также органическое вещество.
Во многих известняковых толщах и их отдельных стратиграфических горизонтах присутствуют конкреции кремня.
В некоторых известняках наблюдается примесь фосфатов и свободного глинозема. Выявление этих примесей очень важно для поисков месторождений бокситов и фосфоритов.
Для известняков можно выделить следующие главные типы структур.
Кристаллическая зернистая структура, среди которой различают несколько разновидностей в зависимости от поперечников зерен: крупно-зернистую (размер зерен в поперечнике 0,5 мм), среднезернистую (от 0,50 до 0,10 мм), мелкозернистую (от 0,10 до 0,05 мм), тонкозернистую (от 0,05 до 0,01 мм) и микрозернистую (<0,01 мм) структуры. Последнюю структуру часто называют также пелитоморфной или скрытокристаллической.

Структуры карбонатных пород: а - органогенная (поперечник поля зрения поля зрения 7,3 мм), в - оолитовая (поперечник поля зрения 7,3 мм)", б - обломочная (поперечник 4,1 мм)", г - инкрустационная (поперечник поля зрения 4,1мм) осадочных пород»).

Органогенная структура, в которой выделяют три наиболее существенные разновидности: а) собственно органогенная, когда порода состоит из известковых органических остатков (без признаков их переноса),
вкрапленных в тонкозернистый карбонатный материал (фиг. 1 - IV а); б) органогенно-обломочная, когда в породе присутствуют раздробленные и частично окатанные о.рганические остатки, находящиеся среди тонко-зернистого карбонатного материала; в) дётритусовые, когда порода сложена только раздробленными" органическйми остатками без заметного количества тонкозернистых карбонатных частиц.
Обломочная структура наблюдается в известняках, образованных путем скопления" обломков, возникающих за счет разрушения более древних карбонатных пород (фиг. 1-VI б). Здесь, так же как и в некоторых органических известняках, кроме обломков, отчетливо видна известковая цементация массы.
Оолитовая структура, характеризующаяся наличием концентрически сложенных оолитов, обычно менее одного миллиметра в поперечнике. В центре оолитов часто присутствуют обломочные зерна. Иногда оолиты приобретают радиально-лучистое строение (фиг. 1-VI в).
Наблюдается также инкрустационная и крустификационная структуры. В первом случае характерно наличие корок концентрического строения, заполняющих прежние крупные пустоты (фиг. 1-VI г). Во втором случае наблюдаются нарастания удлиненных кристаллов карбонатов, радиально расположенных относительно обломков или органических остатков, слагающих породу.
В процессе окаменения многие известняки подвергаются существенным изменениям. Эти изменения выражаются, в частности, в. перекристаллизации, окаменении, доломитизации, ожелезнении и частичном растворении с образованием стилолитов. Во время этих изменений возникают типично вторичные структуры: например, большинство кристаллических структур, инкрустационная структура, а также ложнообломочная структура, образующаяся в связи с неравномерной перекристаллизацией или появлением серии трещинок, заполненных вторичным кальцитом. Для доломитизированных известняков свойственна порфиробластовая структура. Вторичные изменения структуры в известняках из-за частого их растворения и перекристаллизации затрудняют определение условий образования многих известняков.

Среди известняков четко выделяются несколько типов.

Главные из них следующие.

Органогенные известняки. Это одна из наиболее- широко распространенных разновидностей известняков. Они сложены раковинами бентонных простейших, брахиопод, различных типов моллюсков, остатками криноидей, известковых водорослей, кораллов и других донных организмов. Значительно реже известняки возникают да счет скопления раковинок планктонных форм.
Большая часть органогенных известняков образуется за счет накопления почти неперемещенных органических остатков. Однако в некоторых случаях органические остатки встречаются лишь в виде окатанных обломков, хорошо рассортированных по величине. Такие известняки-ракушняки, обладающие органогенно-обломочной структурой, являются уже переходными к обломочным известнякам.
Типичными представителями органогенных известняков являются рифовые (биогермные) известняки, состоящие в значительной части из остатков различных рифообразующих организмов и живущих в сообществе с ними других форм. Так, например, современные коралловые рифы сложены преимущественно остатками известковых водорослей (25- 50%)„ кораллами (10-35%), раковинами моллюсков (10-20%), форами- ниферами (5-15%) и т. д. Широко распространены известковые водоросли и среди более древних рифов. В частности, докембрийские рифы целиком состоят из остатков этих организмов. Более молодые рифы, помимо водорослей, слагались кораллами, мшанками, археоциатами и некоторыми другими типами организмов. Небольшие водорослевые желваки называют онкоидами.
Характерной особенностью рифовых известняков является их залегание, как правило в виде мощных и неправильных по форме, массивов, часто резко возвышающихся над образовавшимися одновременно с ними осадками. Слои последних прислоняются к рифам под углами до 30-50° и перемежаются у подножий с обломочными известняками, образованными за счет разрушения рифов. Мощность рифов достигает иногда 500-1000 at и более (см. § 87).
Особенностями рифовых известняков, позволяющими определять их происхождение, являются отсутствие в них примеси обломочных частиц, массивное строение и обилие каверн, заполненных сингенетичными и эИи- генетичными карбонатами. Очень типичны для них инкрустационные структуры.
Высокая пористость рифовых известняков способствует быстрой их доломитизации, в значительной мере уничтожающей органогенную структуру породы.
Рифообразные тела со слоистым строением называют биостромами. Они не имеют столь резко выраженной чечевицеобразной формы и могут быть сложены скоплением раковин. Современными их представителями являются банки (устричные и др.). Биостромы, так же как и типичные рифовые известняки, легко подвергаются доломитизации, в течение которой органические остатки в них могут быть в той или иной мере разрушены.
Писчий мел. Одним из весьма своеобразных представителей известковых пород является писчий мел, резко выделяющийся по своему внешнему виду от других разновидностей.
Писчий мел характеризуется белым цветом, однородностью строения, малой твердостью и мелкозернистостью. Сложен главным образом карбо-натом кальция (доломит отсутствует) при незначительной примеси глинистых и песчаных частиц. Значительная роль в образовании мела принадлежит органическим остаткам. Среди них особенно широко распространены остатки кокколитофорид - одноклеточных известковых водорослей, слагающих мел и мелоподобные мергели на 10-75%, в виде мелких (0,002-0,005 мм) пластинок, дисков и трубочек. Фораминиферы содержатся в мелу обычно в количестве 5-6% (иногда до 40%). Встречаются также раковины моллюсков (главным образом иноцерамов, реже - устриц и пектинид) и немногочисленные белемниты, а местами также раковины аммонитов. Остатки мшанок, морских лилий, ежей, кораллов и трубчатых червей, хотя и наблюдаются, но не служат породообразующими элементами мела.
Порошковатый кальцит, всегда присутствующий в мелу, образуется, вероятно, путем химического осаждения извести и частично при разрушении органических остатков. Содержание порошковатого кальцита в различных разновидностях мела бывает от 5 до 60%, иногда достигает 90%. Размер частиц непостоянен (0,0005-0,010 лип). Форма их более или менее округлая, иногда слегка удлиненная.
Некарбонатная часть мела представлена главным образом частицами меньше 0,01 мм. Она сложена преимущественно кварцем. Среди глинистых минералов встречаются монтмориллонит, реже - каолинит и гидрослюды.

Из числа сингенетических минералов присутствует опал, глауконит, халцедон, цеолиты, пирит, барит, гидроокислы железа и другие минералы.

Применяя пропитывание образцов мела трансформаторным маслом (см. § 73), Г. И. Бушинскому удалось выделить в писчем мелу ходы разнообразных илоядных организмов и горизонты с брекчиевидной струк-турой, возникшей при растрескивании известкового ила в процессе его уплотнения. Подобные трещины часто возникают под водой в коллоидных осадках, особенно при их сотрясении.
Писчий мел отлагается на дне морей с нормальной соленостью, расположенных в условиях теплого климата. Глубины моря в пределах зоны накопления были, по-видимому, весьма различными - от нескольких десятков до многих сотен метров.
В геосинклинальных областях отложения, "соответствующие мелу, сцементированы и превращены в известняки. Вероятно, что многие из распространенных здесь скрытокристаллических известняков в иных условиях окаменения представляли бы собой мелоподобные породы. На значительной глубине ниже поверхности земли (в буровых скважинах) мел значительно более плотен, чем на поверхности земли.
Известняки химического происхождения. Этот тип известняков условно отделяется от других типов, так как в боль-шинстве известняков всегда присутствует в том или ином количестве кальцит, выпавший из воды чисто химическим путем.
Типичные известняки химического происхождения микрозернисты, лишены органических остатков и залегают в виде пластов, а иногда ско-плений конкреций. Часто в них наблюдается система мелких кальцитовых жилок, образующихся при уменьшении объема первоначально коллоидных осадков. Нередко присутствуют жеоды с крупными и хорошо образованными кристаллами кальцита.
Известняки химического происхождения широко распространены, но иногда их трудно отделить, в особенности после перекристаллизации, от мелкозернистых известняков, образовавшихся за счет приноса и отложе-ния мелких частиц, возникших при размыве карбонатных пород.
К числу известняков химического происхождения, вероятно, отно-сятся скрытокристаллические (пелитоморфные) с раковистым изломом разновидности, получившие название литографских. По-видимому, . много кальцита, образовавшегося чисто химическим путем, в писчем мелу, а также во всех органогенных известняках (кроме детритусовых). Особую группу составляют известковые туфы, образовавшиеся на суше за счет выделения извести из воды источников.
Обломочные известняки. Этот вид известняков часто содержит значительную примесь кварцевых зерен и иногда ассоциируется с песчаными породами. Обломочным известнякам нередко свойственна косая слоистость.
Обломочные известняки сложены, как правило, карбонатными зер-нами различного размера, поперечник которых обычно измеряется десятыми долями миллиметра, реже несколькими миллиметрами. Встре-чаются и известняковые конгломераты, состоящие из крупных обломков. Обломочные карбонатные зерна, как правило, хорошо округлены и близки по размеру, хотя известно много плохо сортированного материала.
В шлифах они обычно резко отделяются от окружающего их карбонатного цемента.
Обдомочцые известняки иногда тесно связаны с органогенными породами, возникая при раздроблении и окатывании органических остатков.
Они близки в некоторых случаях и к известнякам химического происхо-ждения. При этом промежуточным типом являются оолитовые известняки, состоящие из мелких концентрически построенных оолитов. Последние образуются за счет химического осаждения карбоната кальция в зоне достаточно подвижных вод. Оолитовые известняки часто косослоисты.
Типичные обломочные известняки формируются почти всегда на малой глубине, особенно часто в периоды замедленного осадконакопле- ния, за счет размыва более древних карбонатных пород.
Вторичные известняки. К этой группе относятся известняки, залегающие в верхней части кепроков соляных куполов, а также известняки, возникающие в процессе преобразования доломитов при их выветривании (раздоломичивание или дедоломитнзация). В последнее время подобные породы были изучены В. Б. Татарским.
Раздоломиченные породы представляют собой средне- или крупнозернистые известняки, плотные, но иногда ноздреватые или кавернозные. Залегают они в виде сплошных масс. В некоторых случаях в них встречаются линзовидные включения мелко- или тонкозернистых доломитов, иногда рыхлых и пачкающих пальцы. Реже они образуют включения и ветвящиеся жилы в толще доломитов.
В шлифе вторичные известняки всегда имеют плотное строение. Контуры зерен кальцита округлые или неправильно извилистые. Значи-тельная часть зерен содержит внутри себя скопления мелких зерен доло-мита или образовавшиеся после их полного растворения пылеватые частицы (темные сердцевинки ромбоэдров доломита). Изредка различаются реликты прежней структуры доломитов. Раздоломичивание резко меняет физические свойства.породы, превращая мелкопористые, хорошо проницаемые доломиты в плотные известняки с крупными, но изолированными кавернами. Раздоломичиванию подвергаются обычно только чистые доломиты.
При выветривании известняки быстро выщелачиваются. Подземные воды, циркулирующие в известняках, приводят к образованию карстовых явлений. При выщелачивании известняков иногда образуются накопления остаточных глин и очень редко - фосфоритов.
Происхождение. Образование известняков происходит в самых разнообразных физико-географических условиях. Пресноводные известняки встречаются сравнительно редко. Они залегают обычно в виде линз среди песчано-глинистых континентальных отложений, лишены органических остатков, характеризуются часто желвакообразным строением, микрозернистостью, наличием мелких трещинок, заполненных кальцитом, присутствием жеод и другими особенностями, связанными с отложением известкового коллоидного материала.
Иногда этими же особенностями характеризуются и известняки, образовавшиеся в солоноватоводных и засоленных бассейнах. Здесь уже встречаются органогенные разновидности, состоящие большей частью из раковин немногочисленных -видов моллюсков или остракод.
Морские известняки встречаются наиболее часто. Они представляют собой или очень мелководные, прибрежные разновидности (обломочные или оолитовые известняки, некоторые ракушняки), или более глубоко-водные отложения, условия образования которых могут быть установлены на основании изучения органических остатков.и литологических особенностей известняков.
Накоплению известняков во всех физико-географических условиях благоприятствует небольшое количество приносимого обломочного
материала, поэтому известняки образовывались преимущественно в эпохи существования небольших массивов суши с равнинным рельефом. Подобные условия возникали во время крупных трансгрессий.
Другим фактором, способствующим образованию известняков, является теплый климат, так как растворимость карбоната кальция при прочих равных условиях значительно увеличивается по мере понижения температуры воды. Поэтому присутствие толщ известняков служит надежным указанием на наличие в прошлом теплого климата. Однако условия образования известняков в геологическом прошлом несколько отличались от современных из-за большего содержания углекислоты в атмосфере. С течением времени увеличивалось также количество органогенных известняков.
Геологическое распространение. В истории Земли существовали эпохи особенно интенсивного образования известняков и близких к ним пород. Такими эпохами являются верхнемеловая, каменноугольная и силу-рийская. Известняки часто встречаются и в более древних отложениях.
Практическое применение. Известняки представляют собой минеральное сырье массового потребления. Главным образом они используются в металлургической, цементной, химической, стекольной и сахарной отраслях промышленности. Большое количество известняков употребляется в строительстве, а также в сельском хозяйстве.
В металлургии известняки употребляются в качестве флюса, обеспе-чивающего переход в металл полезных компонентов и очистку металла от вредных примесей, переходящих в шлак. В обыкновенных сортах флюсового известняка содержание нерастворимого остатка не должно превосходить 3%, содержание ЭОз - 0,3%, а количество СаО не может быть менее 50%. Флюсовые известняки должны быть механически проч-ными.
Известняки, употребляющиеся в смеси с глиной для производства портланд-цемента, не должны содержать включений гипса, кремня и песчаных частиц. Содержание в них окиси магния должно быть не более 2,5%, а отношение, называемое коэффициентом насыщения, в исходной смеси равно 0,80-0,95, причем количество кремнезема не должно пре-вышать. содеряшние полуторных окислов более чем в 1,7-3,5 раза. Наиболее пригодны рыхлые известняки.

Известняки являются основным сырьем для производства негашеной (воздушной) извести. Наиболее ценны известняки с содержанием MgCOe до 2,5% и глинистых примесей до 2%. Доломитизированные известняки (с содержанием MgO до 17%) дают худшую по качеству известь.
В химической промышленности известняки и продукты их обжига применяются при производстве карбида кальция, соды, едкого натра и других веществ. Для изготовления этих материалов необходимы чистые известняки с малым содержанием примесей.
В стекольной промышленности известняк вводится в шихту для повышения химической стойкости стекла. Обычные сорта стекол содержат до 10% окиси кальция. Употребляемые в стекловарении известняки должны"на 94-97% состоять из СаСОз и содержать не более 0,2- 0,3% БегОз.
В сахарной промышленности известняки, содержащие малое количество примесей, употребляются для очистки свекловичных соков.
Известняки, разрабатываемые как каменный строительный и дорож-ный материал, должны обладать достаточной механической прочностью и устойчивостью против выветривания. Особенно пригодны в качестве бутового камня чистые и окремненные известняки. Примесь глинистых частиц значительно уменьшает механическую прочность известняков и их стойкость против выветривания. Щебень из прочных известняков исполь-зуется при изготовлении бетона и в качестве железнодорожного балласта.
Еще меньше требований предъявляется к известнякам, используемым в сельском хозяйстве для известкования подзолистых почв. Для этой цели может употребляться любой, предпочтительно мягкий, местный известняк.
Мел используется в большом количестве в малярном деле как белый пигмент. В значительном количестве мел употребляется как наполнитель в резиновой, бумажной и некоторых других отраслях промышленности. Часто мел применяется как заменитель извести.

Render({ blockId: "R-A-248885-7", renderTo: "yandex_rtb_R-A-248885-7", async: true }); }); t = d.getElementsByTagName("script"); s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks");

Доломиты

Доломиты представляют собой карбонатные породы, состоящие в основном из минерала доломита. Чистый доломит соответст-вует формуле CaMg (СОз) 2 и содержит 30,4% СаО; 21,8% MgO и 47,8%СОг, или 54,3% СаСОз и 45,7% MgCCb. Весовое соотношение СаО: MgO = = 1,39.
Для доломитов характерно присутствие минералов, выпавших чисто химическим путем во время образования осадка или возникших во время его диагенеза (кальцит, гипс, ангидрит, целестин, флюорит, магнезит, окислы железа, реже - кремнезем в виде опала и халцедон, органическое вещество и пр.). В некоторых случаях наблюдается присутствие псевдоморфоз по кристаллам разнообразных солей.
По внешнему виду многие доломиты очень похожи на известняки, с которыми их сближает цвет и невозможность невооруженным глазом отличить кальцит от доломита в мелкокристаллическом состоянии.
Среди доломитов встречаются совершенно однородные разновидности от микрозернистых (фарфоровидных), иногда пачкающих руки и обладающих раковистым изломом, до мелко- и крупнозернистых разновидностей, сложенных из ромбоэдров доломита примерно одной и той же величины (обычно 0,25-0,05 мм). Выщелоченные разновидности этих пород по своему внешнему виду несколько напоминают песчаники.
Для доломитов иногда типична кавернозность, в частности за счет выщелачивания раковин, пористость (в особенности в естественных обнажениях) и трещиноватость. Некоторые доломиты обладают способ-ностью к самопроизвольному растрескиванию. Хорошо сохранившиеся органические остатки в доломитах встречаются редко. Окрашены доло-миты большей частью в светлые оттенки желтоватого, розоватого, красно-ватого, зеленоватого и других тонов.
Для доломитов характерна кристаллическая зернистая (мозаичная) структура, обычная также для известняков, и разного рода реликтовые структуры, вызванные замещением известковых органических остатков, оолитов или карбонатных обломков во время доломитизации. Наблюдается иногда оолитовая, а также инкрустационная структура в связи с заполнением разнообразных полостей, обычно в рифовых массивах.
Для пород, переходящих от известняков к доломитам, типична порфиробластовая структура, когда на фоне мелкокристаллической кальцитовой массы присутствуют отдельные крупные ромбоэдры доломита.
Ромбоэдры доломита часто ясно зональны. Обычно их внутренняя часть в шлифе кажется темной, так как содержит много включений, а периферическая - свободна от них. Встречаются ромбоэдры с чередующимися зонами разной степени прозрачности или сложенные в центре кальцитом, а с поверхности доломитом.
По происхождению доломиты подразделяются на первично-осадочные, сингенетические, диагенетические и эпигенетические. Три первых, типа часто объединяют под названием первичных доломитов, а эпигенетические доломиты называют также вторичными.
Первично-осадочные доломиты. Эти доломиты возникали в морских заливах и лагунах с водой повышенной солености, за счет непосредственного выпадения доломита из воды. По данным С. Г. Вишнякова и Я. К. Писарчик, эти породы залегают в виде хорошо выдержанных пластов, в пределах которых иногда ясно выражена тонкая слоистость. Первичная кавернозность и пористость, так же как и органи-ческие остатки, отсутствуют. Часто наблюдается переслаивание подобных доломитов с гипсом. Контакты слоев равные, слабоволнистые или посте-пенные. Иногда встречаются включения гипса или ангидрита.
Структура первично-осадочных доломитов равномерно микрозерни- стая. Преобладающий размер зерен около 0,01 мм. Кальцит встречается лишь в виде незначительной примеси. Иногда наблюдается окремнение, местами интенсивное.

Некоторые исследователи отрицают возможность образования первичных доломитов как в современную эпоху, так и в геологическом прошлом. Этот вопрос детально обсуждается в работе Фейербриджа (Fairbrigde, 1957). Обстоятельно проблема доломитообразования обсуждается -в трудах Н. М. Страхова и Г. И. Теодоровича.
Сингенетические и диагенетические доломиты. К их числу относится преобладающая часть доломитов. Различить их можно не всегда. Они возникают за счет преобразования известкового ила. Залегают в виде пластов и линзовидных залежей и пред-ставляют собой крепкие с неровным шероховатым изломом породы, обычно с неясной слоистостью. Структура сингенетических доломитов чаще равномерномикрозернистая. Для диагенетических более типична неравномернозернистая (зерна от 0,1 до 0,01 мм). Часто наблюдаются органические остатки, в той или иной мере замещенные доломитом. При этом первоначально замещаются раковинки, состоящие из пелитоморфного кальцита (например, раковинки фораминифер). Органические же остатки, сложенные крупными кристаллами кальцита (например, членики крино- идей), остаются обычно недоломитизированными. Раковины брахиопод и кораллы доломитизируются после раковинок фораминифер и раньше члеников криноидей и панцирей морских ежей.
Таким же образом происходит первоочередное замещение доломитом и пелитоморфных участков породы, сложенных кальцитом неорганического происхождения. Часто наблюдается также выщелачивание органических остатков.
Характерна для диагенетических доломитов и неправильно ромбоэдрическая, ромбоэдрическая или овальная форма зерен доломита, часто имеющих концентрически зональное строение. В центральной части зерен имеются темные пылевидные скопления.
В некоторых случаях происходит огипсование породы. При этом замещению гипсом легче всего подвергались наиболее проницаемые для растворов участки карбонатной породы (в частности, органические остатки), а также скопления пелитоморфного доломита.
Вторичные (эпигенетические) доломиты. Этот тип доломитов образуется в процессе замещения при помощи растворов
уже твердых известняков, вполне сформировавшихся как горные породы. Эпигенетические доломиты залегают обычно в виде линз среди неизмененных известняков или содержат в себе участки остаточного известняка.
Районы распространения эпигенетических доломитов часто приурочиваются.к крупным элементам структур и древнего рельефа. Так например, С. Г. Вишняков указывает, что доломиты и доломитизированные известняки горизонта глауконитовых известняков нижнего силура Ленинградской области распространены лишь в районах додевонских депрессий, в которых выше по разрезу распространены доломиты нарорских слоев, обогащающие магнием подземные воды.
Эпигенетические доломиты характеризуются обычно массивностью или неясной слоистостью, неравномернозернистой и неоднородной структурой. Рядом с участками, полностью доломитизированными, присутствуют участки, почти не затронутые этим процессом. Граница между такими участками извилистая, неровная и проходит иногда посередине раковин. .
Я. К. Писарчик считает также характерным для эпигенетических доломитов отсутствие в ядре кристаллов доломитов пылевидных частиц пелитоморфного кальцита, хорошо выраженную ромбоэдрическую форму кристаллов доломита, так же как и их прозрачность.
Вторичные доломиты обычно крупно- и неравномернозернисты, часто такясе крупно- и неравномернопористы.
Происхождение. Доломиты могут возникать на всех стадиях образо-вания осадочных пород. Их формированию способствует значительная минерализация воды и ее щелочность, повышенная температура, а также обилие в растворе углекислоты. В прошлом, эти условия имели место уже в воде бассейнов, и тогда образовывались первично-осадочные доломиты. .
В последние геологические периоды, вероятно, из-за уменьшения содержания углекислоты в атмосфере, такие доломиты формировались очень редко.
Значительно чаще благоприятные условия для возникновения доломитов создавались в йлах из-за большей минерализации иловых вод и значительного содержания в них углекислоты, в частности, при разложении органического вещества.
Образование доломита неоднократно становилось возможным и значительно ниже поверхности земли, уже в толще осадочных пород.
Источником солей магния для первично-осадочных доломитов явля-лась морская вода, а в других случаях - органические остатки, в которых Mg часто находится в легко растворимом виде, или, наконец, маг-незиальные породы, из которых происходило выщелачивание солей магния.
Увеличение минерализации воды значительно сближает растворимость углекислого кальция и магния. Доломит, как указывает Г. И. Теодорович, обычно образуется при концентрации вод, промежуточных между отложением известковых осадков и осадков сульфата кальция. Возможны все переходы от чистых известняков к нормальным доломитам и от доломитов, через сульфатно-доломитовые породы, до сетчатых доломитсодержащих ангидритов или гипсов. Первичным членом этого ряда являются чисто известковые и доломито-известковые типично морские отложения, лишенные сингенетических целестина, флюорита и сульфатов кальция. Затем следуют: 1) известковые доломиты и доломиты с сингенетическим целестином и флюоритом; 2) доломиты с сингенетическим ангидритом, целестином и флюоритом; 3) доломиты с сингенетическим ангидритом без целестина и флюорита и 4) доломиты с сингенетическим ангидритом и магнезитом.
При выветривании доломитов иногда наблюдается их раздоломичивание, ведущее к образованию известняков.
Характерным явлением, сопровождающим выветривание доломитов и доломитизированных известняков, является образование так называемой доломитовой муки, представляющей собой скопление мелких изъеденных кристаллов доломита. Доломитовая мука залегает обычно в виде линз, гнезд и прослоев среди твердых доломитов, образуя скопления до нескольких метров мощности.

Геологическое распространение

Эпохи доломитообразования совпадали с эпохдми усиленного накопления известняков, за исключением того, что частота образования доломитов в общем уменьшалась по мере развития Земли. Поэтому мощные толщи чистых доломитов встречаются преимущественно среди докембрийских отложений. Среди этих же отложений, по- видимому, преобладают первичные доломиты, образовавшиеся за счет химического осаждения минералов из морской воды. В более молодых отложениях чаще встречаются диагенетические или вторичные доломиты, обычно в гипсоносных или соленосных толщах.
Практическое применение. Доломиты и доломитовые известняки применяются в металлургии, при изготовлении строительных материалов, в стекольной и. керамической промышленности.
В металлургической промышленности доломиты применяются в качестве огнеупорного материала и в качестве флюса.
Применение доломита с качестве огнеупорного материала объяс-няется высокой температурой его плавления, у чистых разновидностей, равной 2300°. При обжиге доломита при температуре 1400-1700° образовавшиеся в процессе диссоциации свободные окислы (CaO, MgO) перекри- сталлизовываются, в результате чего пористая масса спекается в плотный клинкер, применяемый для футеровки пода мартеновских печей. Доломитовый под поглощает из расплавленного металла вредные примеси - серу и фосфор.
В доломитах, применяемых в качестве огнеупоров содержание кремнезема не должно быть больше 4-7%, содержание В2О3 и Мп304 не выше 3-5%, так как присутствие этих примесей резко понижает темпе-ратуру спекания и плавления доломита.
При использовании доломитов в качестве флюсов при доменной плавке применяются большей частью известковистые доломиты с содержанием СаО в пределах 30-40% и MgO не менее 10%. Содержание примесей (нерастворимый остаток, фосфор, сера) должно быть незначительно.
В последние годы доломиты начинают использоваться в металлур-гии для производства магния. Используются они также для производства магнезиальных цементов, при отсутствии местных известняков для изго-товления извести, в стекольной, керамической и других отраслях про-мышленности.

Под мергелями понимают породы, переходные между кар-бонатными и глинистыми, содержащие 20-70% глинистых частиц. При меньшем их количестве мергели переходят в глинистые известняки, доломито-известняки и доломиты. Типичные мергели содержат менее 5% доломита (1,1% MgO) и от 20 до 40% глинистых частиц. При возрастании содержания доломита до 20% (4,4% MgO) они переходят в слабо доло-митовые, а затем в умереннодоломитовые (20-25% доломита или 4,4- 10,9% MgO) и сильнодоломитовые (более 50% доломита или более 10,9%
MgO). Мергели, в которых карбонатная часть представлена почти исключительно доломитами (содержание кальцита менее 5% следует называть до ломито-мергелями).
Собственно мергели (содержащие не более 5% доломита) делятся на две группы: мергели, содержащие от 20 до 40% глинистых частиц, и глинистые мергели, в которых количество этих частиц увеличивается с 40 до 70%. Тонкозернистые глинистые известняки (содержание гли-нистых частиц 5-20%) часто называют известковыми: мергелями.
Мергели подразделяются на еще более мелкие группы. Так, их разновидности, содержащие СаСОз от 75 до 80% и мелкие частицы силикатных минералов в количестве от 20 до 25%, могут применяться без всяких добавок для производства портланд-цемента и поэтому называются натуральными цементными мергелями (натуралы). Г. И. Бушинский предлагает именовать мелоподобными мергелями еще более известковистые разновидности мергелей, переходные к писчему мелу и содержащие 80-90% СаСОз. Породы, содержащие 90^-95% СаСОз, следует называть глинистым мелом. Чистый мел, так же как и чистый известняк, состоит более чем на 95% из карбоната кальция.
У обычных мергелей в нерастворимом остатке содержание кремнезема превышает количество полуторных окислов не более, чем в 4 раза. Мергели, у которых соотношение S1O2: R2O3 > 4, относятся к группе песчаных или кремнеземистых.

Типичные мергели представляют собой однородную по структуре, очень мелкозернистую породу, состоящую из смеси глинистых и карбонатных частиц и часто обладающую во влажном состоянии известной пластичностью. Обычно мергели окрашены в светлые тона, но встречаются и яркоокрашенные разновидности красного, коричневого и фиолетового цвета (особенно в красноцветных толщаХ). Тонкая слоистость для мергелей не типична, но многие из них залегают в виде тонких слоев. Некоторые мергели образуют закономерные ритмичные переслаивания с тонкими глинистыми и песчаными прослоями (флишевые отложения). Другие обладают способностью при выветривании быстро растрескиваться («трескуны» и «рухляки»). Обычно это связано с присутствием среди глинистых частиц минералов монтмориллонитовой группы, способных резко увеличивать свой объем при увлажнении,
В качестве примеси в мергелях присутствуют органические остатки, обломочные зерна кварца и других минералов, сульфаты, окислы железа, глауконит и т. д.
Под микроскопом мергели обнаруживают алевритовую или, реже, псаммопелитовую структуру, свойственную некоторым глинам и характеризующуюся присутствием песчаных и алевритовых частиц на фоне основной, тонкозернистой массы, состоящей из смеси глинистых частиц и карбонатных зерен. Размер последних иногда достигает размера алевритовых (т. е. около 0,01 мм).
Происхождение и геологическое распространение. Мергели образуются в областях одновременного отложения глинистого и карбонатного материала. Районы их образования располагаются обычно ближе к области сноса сравнительно с чисто карбонатными породами. Мергели встречаются часто среди континентальных отложений (особенно среди озерных). Существуют также лагунные и морские разновидности. Эпохи образования мергелей совпадают с эпохами образования других карбонатных пород.

Практическое применение

Мергели широко используются в цементном производстве. Для производства портланд-цемента наиболее пригодны те мергели (натуралы), которые могут непосредственно применяться для обжига без предварительного смешения с другими видами сырья (с известняком или глиной). Химический состав мергелей-натуралов должен соответствовать тем же требованиям, как и смесь известняка с глиной (см. выше). Вредна примесь окиси магния, фосфора, щелочей и серы.
Сырье для портланд-цемента обжигается при температуре около 1450°, при которой уже происходит спекание глинистых и известковых частиц и формирование силикатов и алюминатов. Обожженная смесь (клинкер) размалывается и смешивается с небольшим количеством гипса и иногда гидравлических добавок.
Роман-цемент по сравнению с портланд-цементом производится из сырья, более бедного окисью кальция, и обжигается при значительно более низких температурах (850-1100°). Для его изготовления могут быть использованы доломитизированные породы.

карбонатный песок гравийный глинистый

Карбонатные породы составляют около 20% осадочных отложений земной коры и представлены следующими разновидностями.

Известняки - осадочные породы, состоящие в основном из кальцита (СаСО 3) с примесью доломита (Ca, Mg(CO 3) 2), песчаных и глинистых частиц. При содержании доломита 20-50% -доломитовый известняк.

Известняки-ракушечники состоят из обломков раковин, сцементированных карбонатным или глинисто-карбонатным цементом - легкие пористые породы.

Мел - порода состоящая на 60-70% из мельчайших остатков скелетных образований планктонных организмов и известковых водорослей, а на 30-40% из тонкозернистого порошкообразного кальцита.

Мергели -тонкозернистые осадочные горные породы, переходные от известняков и доломитов к глинистым породам и содержащие 50-70% кальцита или доломита или их смесь и 20-50% глинисто-песчаного материала.

Доломиты - карбонатные осадочные породы, состоящие (не менее чем на 90%) из минерала доломита (Са, Мg (СО 3) 2).

Мраморы и мраморизованные известняки - карбонатные породы, претерпевшие перекристаллизацию в результате регионального или контактового метаморфизма.

Применение в промышленности

Основные отрасли и объемы потребления карбонатных пород следующие (в %): производство строительного и облицовочного камня -- 60, цементная промышленность -- 20, металлургическая-- 10, известковая -- 5, огнеупорная -- 2, сельское хозяйство-- 1, остальные -- 2.

Для производства строительных и облицовочных камней используются известняки, доломиты, мраморы, отличающиеся декоративностью и хорошей полируемостью, высокими физико-механическими свойствами -- твердостью, прочностью. Из карбонатных пород получают бутовый камень, щебень, крошку, штучные и облицовочные камни. Только на нужды гражданского, промышленного и дорожного строительства ежегодно расходуется около 220 млн. т карбонатных пород.

В цементной промышленности широко используются известняки, мел, мергели или их смеси с определенными соотношениями А1 2 0 3 , Si0 2 , Fe 2 0 3 и СаО. Кондиционными считаются маломагнезиальные карбонатные породы, содержащие не менее 40 % СаО и не более 3,5 % MgO.

Из карбонатных пород изготавливают портландцементы, глиноземистый цемент и многие другие виды вяжущих веществ. Сырьем для производства портландцемента служат различные карбонатные породы, среди которых преобладающую роль играют известняки, мел и мергели. Особую ценность имеют мергели-натуралы. Портландцементы применяются для изготовления бетонов.

В металлургической промышленности чистые карбонатные породы служат главным образом флюсами. Они переводят в шлак пустые породы и вредные примеси. Значительное количество доломитов используется как сырье для получения магния и огнеупорного материала в металлургии.

Известковая промышленность для производства гидравлической, воздушной, медленногасящейся и других видов строительной извести потребляет в основном известняки и мел.

Чистые известняки применяются в химической промышленности для производства соды, карбида кальция, едких калия и натрия, хлора и др. В пищевой- используются для очистки сахара. В сельском хозяйстве используются мягкие известняки и мел для известкования подзолистых почв. Значительное количество карбонатного сырья применяется в стекольной, бумажной, лакокрасочной, резиновой и других отраслях промышленности.

Генетические типы промышленных месторождений

Осадочные месторождения подразделяются на морские и континентальные, которые являются второстепенными. Морские представлены известняками доломитами, мергелями и мелом. По условиям образования различаются биогенные, хемогенные и смешанные. Мелководные известняки представлены органогенными (ракушечными, оолитовыми) типами, а глубоководные - пелитоморфными разностями хемогенного кальцита. Среди доломитов по условиям формирования выделяют хемогенные, диагенетические и смешанные. Доломиты накапливались в тёплых морях в условиях аридного климата и повышенной солёности и щёлочности за счёт Мg СО 3 .

Геосинклинальные месторождения связаны с карбонатными (в том числе рифогенными), флишевыми, осадочно-вулканогенными и терригенными формациями. В пределах указанных формаций карбонатные породы, слагающие многочисленные выдержанные мощные (до сотен и тысяч метров) пласты и толщи, представлены в основном органогенными и кристаллическими известняками, хемогенными и диагенетическими доломитами, их переходными разностями, мраморами и мраморизованными разновидностями пород, реже мергелями.

Для геосинклинальных месторождений и бассейнов типичны линейная ориентировка, наличие интенсивных пликативных и дизъюнктивных дислокаций, проявление магматизма, широкое развитие метаморфизма. Геосинклинальным месторождениям свойственны специфические ассоциации карбонатных пород с фосфоритами (Каратау), магнезитами (Южный Урал), шунгитами (Карелия), бокситами (Восточный Урал).

Многочисленные геосинклинальные месторождения в России выявлены в следующих регионах: месторождения известняков -- на Западном Урале (D), в Кузбассе (D), на Алтае (D), в.Красноярском крае (С), на Кавказе (Кг); доломитов -- на Южном и Северном Урале (С), в Енисейском кряже и хр. Малый Хинган (PR).

К типичным геосинклинальным морским осадочным флишевым принадлежат Новороссийские месторождения цементных известняков и мергелей, прослеживающиеся вдоль побережья Черного моря в районе г. Новороссийска более чем на 50 км. Карбонатные отложения образуют маркотхскую свиту мощностью 250--300 м, в разрезе которой отмечается частое тонкое чередование известняков, мергелей, глин и их песчаных разностей. Наибольшее практическое значение имеет подсвита «мергелей-натуралов» мощностью 60--70 м, состоящая в основном из высококачественного природного цементного сырья. Ежегодная добыча цементного сырья на Новороссийских месторождениях около 8 млн. т.

Платформенные месторождения пространственно связаны с карбонатными, карбонатно-сульфатными, галогенными, терригенными, сланценосными, угленосными, красноцветными формациями. Карбонатные породы, залегающие в указанных формациях, характеризуются относительно небольшой мощностью (десятки -- сотни метров), широким распространением по площади, горизонтальным или близким к нему залеганием, слабым развитием дислокаций, интрузий и метаморфизма.

Карбонатные породы представлены органогенными, кристаллическими, обломочными, оолитовыми известняками, мелом, мергелями, диагенетическими, реже хемогенными доломитами и переходными разностями.

Карбонатные породы слоистые, часто микро- и скрытозернистые, иногда пористые и кавернозные, подверженные процессам выветривания и карстообразования.

В парагенезе с карбонатными отложениями встречаются залежи горючих сланцев (Прибалтийский бассейн), солей (Предуралье), гипсов, ангидритов и нефти (Второе Баку), ракушечных фосфоритов (Прибалтийско-Ладожский бассейн).

Платформенные палеозойские месторождения многочисленны, имеют большое практическое значение и широко представлены на Восточно-Европейской и Сибирской платформах.

Переходные месторождения приурочены к карбонатным (в том числе рифогенным), соленосным, терригенным, угленосным формациям, развитым в краевых и межгорных прогибах, а также во внутренних впадинах.

Осадочные формации характеризуются большой мощностью и быстрым выклиниванием на периферии указанных структур. Карбонатные отложения имеют переменную мощность, образуют как отдельные слои, так и мощные -- до 350 м -- толщи (Еленовское месторождение). Наряду с мощными сравнительно однородными толщами доломитов, известняков встречаются толщи, в которых карбонатные породы переслаиваются с гипсами, ангидритами, солями и песчано-глинистыми образованиями. Нередко спокойное залегание пород осложнено дизъюнктивными нарушениями и складчатостью.

Месторождения представлены органогенными, кристаллическими, реже обломочными и оолитовыми известняками, хемогенными и диагенетическими доломитами, мелом, мергелями и доломитовой мукой. Нередко карбонатные породы выветрелые, подвержены вторичной доломитизации, кавернозные, пористые, трещиноватые, закарстованные, содержат прослои и линзы сульфатных пород и солей.

В парагенезисе с карбонатными комплексами наблюдаются промышленные скопления солей (Донбасс), углей (Караганда, Кузбасс), нефти (Второе Баку), калийных солей (ГДР).

Многочисленные месторождения приурочены к Предуральскому, Донецкому, Ангаро-Ленскому и другим прогибам, а также к внутренним впадинам на Восточно-Европейской и Сибирской платформах.

Крупнейшее в Европе Еленовское месторождение известняков и доломитов, расположенное в Донецкой области типичное для переходного типа, объём добычи составляет15 млн т. в год.

Месторождения выветривания представлены месторождениями вторичных доломитов и доломитизированных известняков. Иногда вторичная доломитизация известняков имеет большие масштабы, например, в Прибалтийском бассейне.

Карбонатиты -- сложные по составу, иногда крупные массивы карбонатных пород, генетически связанные с щелочно ультраосновными интрузивными телами, содержащими ценные металлические и неметаллические полезные ископаемые. Карбонатиты должны рассматриваться как комплексное сырье, в том числе карбонатное, получаемое в процессе обогащения.

Гидротермальные месторождения доломитов представлены в основном мелкими жилами, штокверками, развитыми в известняках и ультраосновных породах и практического значения не имеют.

Метаморфические месторождения мраморов и мраморизованных пород образуются в процессе регионального и термально- контактового метаморфизма карбонатных пород, и приурочены к геосинклинальным зонам. (Белогорское м-е в Карелии, Коелгинское на Урале).

Мировое потребление карбонатного сырья более 5млрд.т. в год. Наиболее крупными потребителями являются США, Россия, Япония.

Ресурсы карбонатных пород России огромны, Распределены они на территории крайне неравномерно. Около 50% запасов сосредоточено в европейской части.Наименее обеспеченные районы - Карелия и Мурманская область, а также Тюменская, Омская, Камчатская и Калининградская области. К регионам богатым карбонатным сырьём относятся значительная часть Восточно-Европейской и Сибирской платформ, Урал, Таймыр, Алтай, Саяны и Кавказ.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Карбонатные породы

К карбонатным породам относятся породы, которые на 50% и более сложены карбонатными минералами: кальцитом - CaCO3 , арагонитом - CaCO3, доломитом - Ca,Mg(CO3)2, реже сидеритом - FeCO3 и анкеритом Ca(Fe, Mg)2.

Поскольку кальцит и доломит слагают мощные пласты и толщи известняков и доломитов, а анкерит и сидерит встречаются в осадочных породах в качестве включений, конкреций, в рассеянном виде, поэтому чаще рассматривают лишь известково-магнезиальные карбонатные породы.

По минералогическому составу известково-магнезиальные карбонатные породы подразделяются на известняки и доломиты. Эти породы часто содержат глинистую, алевритовую и песчаную примесь. Кроме того, встречаются карбонатные породы смешанного состава.

Известняки

Известняками называются карбонатные породы, которые на 50% и более сложены минералом кальцитом.

Выделяются 4 структурные, и по существу - это структурно-генетические группы карбонатных пород (М.С.Швецов,1958):

1) органогенные

2) зернистые

3) обломочные

4) значительно измененные

В пределах групп по форме, размеру и соотношению структурных элементов (раковин, кристаллов, обломков и т.д.) выделяют типы пород.

Структурно-генетическая классификация известняков

I группа Органогенные

А. Биоморфные

1. Биогермные (рифовые)

а) коралловые

б) мшанковые

в) водорослевые (строматолитовые, онколитовые)

2. Цельнораковинные

а) крупнораковинные (ракушняки):

1. брахиоподовые

2. пелециподовые

3. гастроподовые

4.цефалоподовые и др.

б) мелкораковинные:

1.фораминиферовые (фузулиновые, глобигериновые, нуммулитовые и др.)

2. остракодовые

3.кокколитовые

Б. Детритовые (органогенно-обломочные):

1. брахиоподовые

2. пелециподовые

3. мшанковые

4. криноидные

5. кокколитовые

6. полидетритовые

II группа Зернистые (хемогенные):

1. микрозернистые, мелкозернистые, среднезернистые, крупнозернистые

2. оолитовые и пизолитовые

III группа Обломочные (различной крупности и окатанности)

IV группа Измененные:

1. перекристаллизованные: крупно-, средне,- мелко,- и разнозернистые

2. гранулированные: часть комковатых и псевдооолитовых

3. копрогенные: часть псевдооолитовых и комковатых

4. замещения

Органогенные породы (почти исключительно известняки) по скелетным остаткам организмов подразделяют на биоморфные - биогермные и цельнораковинные и детритовые.

Биогермные известняки включают коралловые, мшанковые, водорослевые известняки. Они отличаются линзовидной, даже столбчатой формой залежи, неровной слоистостью или ее отсутствием, обычно спорами. Для биогермов характерно обилие прикрепляющихся организмов, образующих крупные скопления. Здесь также встречаются раковины и других организмов - целые и детрит.

Представителями органогенных известняков являются рифовые биогермные известняки, состоящие из остатков колониальных или прирастающих организмов. Биогенные известняки слагают разнообразные тела или пласты. Они являются основой ископаемых рифов - органогенных построек, достигавших уровня моря, являющихся волнорезами. Рифы образуются различными организмами.

Характерной особенностью рифовых известняков является залегание их в виде мощных и неправильных по форме массивов, резко возвышающихся над осадками, образовавшимися одновременно с ними. К рифам под углами 30-50о прилегают обломочные известняки, образовавшиеся за счет разрушения рифов. Мощность рифов около 1000 м и более.

Особенностью биогермных известняков является: 1) их образование за счет специфических групп организмов;

2) массивное строение;

3) биогермные текстуры;

4) отсутствие примеси обломочного материала;

5)обилие каверн, заполненных сингенетическими и эпигенетическими карбонатами;

6) инкрустационные структуры.

Известняки цельнораковинные состоят из целых раковин. В свою очередь они разделяются на ракушечники, состоящие из крупных раковин (обычно пелециподовые, гастроподовые, брахиоподовые) и породы, состоящие из мелких и мельчайших раковин остракод, кокколитофорид, фораминифер (фузулины, глобигерины, нуммулиты).

Детритовые или детритусовые (органогенно-обломочные), известняки состоят из обломков скелетных остатков организмов в отличие от обломочных известняков, они (то есть обломки раковин) не окатаны. Различаются известняки по систематической принадлежности органических остатков и бывают как однородными по составу - монодетритовыми (пелециподовыми, фораминиферовыми, криноидными, водорослевыми), а также смешанными - полидетритовыми (криноидно - брахиоподовыми, брахиоподово-криноидными и др.).

Детритовые известняки классифицируют по размеру обломков и выделяют:

Грубодетритовые (обломки крупнее 1 мм)

крупнодетритовые (1-0,5 мм)

среднедетритовые (0,5-0,25 мм)

мелкодетритовые (0,25-0,1 мм)

и тонкодетритовые или шламовые (< 0,1 мм)

Зернистые представляют собой продукт химической садки, происходящий в иловых водах. Они отличаются однородностью и плотностью. Сюда относятся известняки разнозернистые, оолитовые, пизолитовые, псевдооолитовые.

Среди зернистых известняков выделяются:

1) крупнозернистые (зерна крупнее 0,5 мм)

2) среднезернистые (0,1 - 0,5 мм)

3) мелкозернистые (0,1-0,01 мм)

4) микрозернистые (0,01-0,0001 мм)

5) коллоиднозернистые (зерна меньше разрешающей силы микроскопа, т.е. примерно < 0,0001 мм).

К этой группе относятся известковые туфы, являющие континентальными образованиями. Они образуются на суше у выхода ключей в результате поглощения СО2 растениями, что и вызывает выпадение кальцита, чаще всего на листьях и стеблях растений. Поэтому эти отложения пористые и имеют своеобразные узоры.

Когда подобные известняки (зернистые) образуются без участия растений, они имеют микрослоистую текстуру, удлиненно - зернистую структуру. К таким типам известняков относятся сталактиты, сталагмиты, травертины, эту группу пород называют известковые натеки.

Оолитовые известняки, реже доломиты являются химическими осадками теплых подвижных вод, где кальцит или доломит отлагается тонкими (до сотых долей мм) концентрическими оболочками вокруг зародышевого зерна, которыми могут быть песчинки, обломки раковины, сгустки известкового ила. Оолиты имеют овальную или шарообразную форму, размер их, как правило, до 2 мм, более крупные оолиты называются пизолитами или бобовинами. В процессе диагенеза оолиты, вследствие перекристаллизации или раскристаллизации, обретают радиально-лучистое (сферолитовое) строение, т.е. их мелко-микрозернистый карбонат переходит в игольчатый.

В случае, грануляции, оолиты теряют концентрическое и радиально-лучистое строение и переходят в псевдооолиты - комочки мелкозернистого карбоната. Они сцементированы крупнозернистым кальцитом с гранобластовой структурой.

Обломочные известняки. Они сложены различной степени окатанности обломками органогенных или зернистых (хемогенных) известняков, среди них выделяются:

1) конгломератовые, брекчиевые (обломки крупнее 1 см)

2) гравийные, дресвяные (обломки 10-1 мм)

3) песчаниковые (обломки 1-0,1 мм)

4) алевролитовые (обломки <0,1мм)

Для них характерна плохая сортировка. По генезесу - это сингенетические породы, т.е. известняки образовались не из терригенного материала, а из известкового осадка или раковин на месте, в волно-прибойной зоне, в этом и состоит их отличие от обломочных пород.

Обломочные известняки связаны постепенным переходом с детритусовыми известняками и, от которых при органогенном характере обломков отличаются окатанностью последних, что свидетельствует о значительном перемывании и обработке движущейся водой известняковых обломков или раковин.

К известнякам измененным относятся известняки различных групп, претерпевшие различные изменения на стадии диагенеза и метагенеза, в результате процессов перекристаллизации, грануляции, замещения, в результате жизнедеятельности организмов.

Перекристаллизация - это процесс, при котором происходит рост более крупных кристаллов, которые являются более устойчивыми в данной среде. Происходит это, как правило, при подкислении среды, повышении температуры и давления; при наличии пор, пустот, зернистых включений (песчано-алевритовый материал), при условиях повышающих подвижность атомов и неоднородности породы. При этом микро-, мелкозернистые известняки становятся средне- и крупнозернистыми, приобретают сахаровидный вид, первичные структуры исчезают и порода обретает реликтовые структуры, которые определяются слабо. Если известняки переходят в мраморы, то первичная структура не устанавливается совсем, иногда развиваются полисинтетические двойники в кальците.

Грануляция является обратным процессом перекристаллизации. При грануляции известняков происходит распадение крупных кристаллов и сферолитовой структуры оолитов, скелетных остатков организмов на мелкие, беспорядочно ориентированные. Известняки с неравномерно кристаллической структурой описывают как псевдооолитовые, которые отличаются от оолитовых отсутствием концентрического строения, или как комковатую или сгустковую породу.

В результате процессов замещения, кальцитизации, доломитизации, раздоломичивания песчаников, алевролитов и других пород образуются новые породы, в них локально сохраняются реликтовые (первичные) структуры. В случае полной переработки исходной породы происходит развитие новых структур и текстур.

Копрогенные известняки распространены достаточно широко и представляют собой скопления (до 1 мм) округлых, удлиненных по форме копролитов, которые состоят из микрозернистого кальцита. Копролиты пропускают через кишечник известковый ил, и в результате этого образуются комочки микрозернистого кальцита.

Встречающиеся сгустковые и комковатые известняки, некоторые ученые считают копрогенными, измененными на различных стадиях.

известняк доломит карбонатный порода

Доломиты

Доломитами называются породы, сложенные более чем на 50% минералом доломитом. В качестве примеси в породе присутствуют кальцит, реже пирит, халцедон, кварц, органическое вещество, ангидрит, глинистые минералы.

Распространены обломочные, водорослевые и хемогенные доломиты. Среди обломочных доломитов различают конгломераты, брекчии, породы со значительно меньшим размером зерен, иногда до размера песчаных (1-0,15 мм). Сложены они окатанными и угловатыми обломками доломита, которые сцементированы доломитовым или кальцитовым цементом. Присутствует примесь терригенного материала.

Обломочные доломиты получили распространение среди доломитовых толщ значительной мощности и образуются в результате перемыва этих толщ в условиях пляжа, на мелководье. Реже брекчии имеют химическое происхождение. Это брекчии выветривания на доломитовых породах.

В доломитах с органогенной структурой присутствуют различные органические остатки, сложенные пелитоморфным, тонкозернистым доломитом и сцементированы пелитоморфным или зернистым доломитом, в цементе нередко присутствует кальцит. Доломиты такого типа образуются при доломитизации известковых осадков или при эпигенетическом замещении известняков на стадиях катагенеза или метагенеза. Иногда в доломитах встречаются остатки брахиопод, мшанок, кораллов.

К органогенным - относятся водорослевые доломиты. Они сложены, в основном, водорослями синезелеными и зелеными, которые концентрируют в своих телах карбонат магния. Цементом в породе является доломит, его обычно очень мало. Биогермные доломиты отличаются высокой пористостью и кавернозностью. Иногда встречаются доломиты с переотложенными водорослями. Они отличаются тонкой горизонтальной слоистостью и большей плотностью.

Хемогенные доломиты сложены пелитоморфным и мелкозернистым доломитом, органические остатки практически отсутствуют, иногда содержат примесь глинистого вещества в виде тонких прослоев гидрослюдистого и монтмориллонитового состава.

Оолитовые доломиты сложены оолитами с радиально-лучистой и концентрическим строением, сцементированы они пелитоморфным и зернистым доломитом, редко содержат остатки морской фауны - криноидеи, моллюски.

Карбонатные породы смешанного состава

К карбонатным породам смешанного типа относятся:

доломитовые известняки (25-50% доломита), известковые доломиты (более 50% доломита), кремнистые известняки и доломиты, углистые известняки, глинистые известняки-мергели.

Кремнистые известняки содержат до 25% кремнезема, силицитовые - до50% (Байков и др., 1980) . Породы характеризуются высокой прочностью, в них отчетливо видны выделения кремнезема. При содержании кремнезема более чем 50 % породы будут называться силицитами.

Углистые известняки содержат до 50% углистого материала, встречаются среди угольных пластов. Обычно породы черные, в них присутствуют отпечатки растений, обугленные растительные остатки, в этом и состоит их отличие от других карбонатных пород.

К этой группе карбонатных пород относятся известковые и доломитовые глины, алевролиты, аргиллиты, песчаники.

Мергели также относятся к породам смешанного состава. Это пелитоморфные, тонкозернистые, мягкие реже твердые породы различных цветов. Состав кальцит (редко доломит) и тонкий глинистый материал, который может присутствовать в значительном количестве (до 50%). Примесь глинистого материала распределена по породе довольно равномерно, нередко в толщах мергелей встречаются тонкие прослои или линзочки глины. В основном, по составу глинистое вещество представлено монтмориллонитом. В породах присутствуют глауконит, пирит, барит, много органического материала, представленного скелетами фораминифер, кокколитофорид и др. Мергели образуют большие по мощности толщи, они чередуются с известняками, доломитами, писчим мелом, иногда с песчано-глинистыми породами.

Происхождение карбонатных пород

Известняки обломочные образуются в результате разрушения и перемыва более древних известняков и механической обработки скелетов известняковых организмов. Раковины и обломки их подвергаются механической обработке в зоне прибоя, волнений, в результате приливно-отливных течений, и в той или иной степени окатываются. Раковины измельчаются и илоедами. Так формируется основная часть мелководных карбонатных осадков современных морей. Когда захороняются обломки поблизости от источников сноса (без механической обработки) образуются брекчии. Известняки, сформированные в результате механической обработки раковин, получили название органогенно-обломочных.

Известняки биогермные - это продукт жизнедеятельности животных и растений. К ним относятся биогермы - прижизненные скопления прикрепленных организмов, находящихся в положении роста, и биоценозы - прижизненные скопления организмов, обитающих вместе на определенном участке дна бассейна.

Хемогенные известняки образуются при седиментогенезе и раннем диагенезе. Хемогенная садка происходит в современных морях и океанах, а также в водоемах суши с аридным климатом. Роль хемогенной садки CaCO3 в геологическом прошлом была более значительной. В результате хемогенной садки образуются пелитоморфные, оолитовые известняки и многочисленные карбонатные конкреции в терригенных породах. Механизм этого процесса сводится к следующему. В водах морей и океанов низких широт в мелководной области, а также в водоемах суши аридной зоны карбонат Ca содержится в количестве, близком к насыщению, или даже насыщает воды. Монокарбонат CaCO3 является практически нерастворимым соединением (растворимость его 0,001 г на 100 г воды). При избытке в воде CO2 он переходит в бикарбонат - Ca(HCO3)2 - соединение высокой растворимости. В природных водах существует подвижное равновесие:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO3)2

При выделении избытка CO2 в атмосферу равновесие смещается в сторону образования нерастворимых в воде монокарбонатов. Причиной уменьшения содержания CO2 может быть прогревание воды, деятельность организмов (водорослей), волнение, удаляющее избыток CO2 и поставляющее мельчайшие кристаллики CaCO3 (затравку) при взмучивании ила.

На происхождение доломитов существует несколько точек зрения. В настоящее время считается доказанным существование 3 генетических типов доломитов:

1. Доломиты первичные - седиментационные, образовавшиеся в результате хемогенной садки из вод бассейна. Такой тип доломитов получил широкое распространение в протерозойских и нижнепалеозойских отложениях.

2. Доломиты, которые образовались в период диагенеза при воздействии морских и иловых вод на известковые и известково-доломитовые осадки.

3. Доломиты, сформированные в результате метасоматоза (при катагенезе, метагенезе и гипергенезе) при воздействии вод, обогащенных магнием, на известняковые породы), так называемые эпигенетические доломиты.

Известняки слагают мощные толщи в кембрии Сибири, Урала, Средней Азии; в силуре Санкт-Петербургской области, Прибалтики, Урала, Средней Азии, Предкавказья; в девоне Русской платформы, Урала, Сибири; в карбоне Русской платформы. В триасовых отложениях они встречаются на Кавказе, в Крыму, Средней Азии; в юре они развиты на Кавказе, в Крыму; в меловых отложениях представлены толщами мела и известняков; в третичных отложениях получили широкое распространение на Кавказе, в Закавказье.

Доломиты менее распространены, чем известняки. Они изучены в кембрии Сибири; в силуре - на Сибирской платформе и в Прибалтике; в девоне - Средней Азии; девоне и карбоне на Русской платформе; в перми - на востоке Русской платформы; верхней юре - на Памиро-Алтайской системе; в третичных отложениях - в Таджикистане.

Известняки - одно из важных полезных ископаемых. Их основные потребители - металлургическая и цементная промышленности. Они широко используются в строительной промышленности, химической, стекольной и в сельском хозяйстве. С карбонатными коллекторами связаны большие запасы нефти и газа. С известняками связаны пластообразные залежи барита, магнезита, флюорита, известковистых марганцевых руд, сплошных и вкрапленных антимонитовых руд; пластообразные и жилообразные месторождения сидерита; пластообразные залежи и линзы стронция; урано-ванадиевые и тюямунитовые руды; пласты и залежи неправильной формы вкрапленных руд свинца, цинка, сурьмы, ртути, меди (медь часто с примесью кобальта); неправильные залежи арсенопирита (Справочник по литологии, 1983). В фосфоритоносных и битуминозных известняках, наряду с высоким содержанием фосфора, встречаются повышенные количества стронция, бария, молибдена, урана и др. Древние карсты в карбонатных породах в ряде случаев содержат бокситы, руды никеля, кобальта, меди, железа и марганца, драгоценные камни, фосфориты, каолины, огнеупорные глины, стекольные пески, охры. Среди карбонатных пород в жилах и пустотах встречаются стяжения исландского шпата.

Потребителем доломитов и доломитизированных известняков является черная металлургия, где эти породы используются в качестве огнеупорного материала, флюса и руды на магний. В промышленности строительных материалов доломит идет на производство магнезиального цемента, термоизоляционных материалов, извести, а также на облицовочный материал и строительный камень, высокопрочный цемент и др.

В небольших количествах доломит используется в резиновой, кожевенной и бумажной промышленности, в абразивном производстве, а также в сельском хозяйстве для известкования кислых почв.

Установлено, что в ранней стадии аридного литогенеза доломитообразование сопровождается осаждением меди, свинца и цинка (в равных концентрациях), тогда как для поздней стадии характерна ассоциация доломита с галитом и сульфатами.

Образование некоторых эпигенетических месторождений урана, меди, свинца, цинка, ванадия и других металлов часто сопровождается весьма значительной доломитизацией. Вторичные преобразования карбонатных пород существенно влияют также на пористость и проницаемость пород, вмещающих крупные нефтяные и газовые залежи.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Классификация горных пород по происхождению. Особенности строения и образования магматических, метаморфических и осадочных горных пород. Процесс диагенеза. Осадочная оболочка Земли. Известняки, доломиты и мергели. Текстура обломочных пород. Глины-пелиты.

презентация , добавлен 13.11.2011


Карбонатные породы как коллекторы нефти и газа, их особенности. Доломитизация как один из ведущих факторов формирования. Трещинные и нетрадиционные карбонатные коллекторы. Типы пустотного пространства. Выщелачивание, кальцитизация и сульфатизация.

курсовая работа , добавлен 25.02.2017


Происхождение магматических пород, их классификация по различным признакам и пояснение причин различия текстуры и структуры пород. Общая характеристика главнейших представителей магматических пород: кислые, средние, основные, ультраосновные породы.

реферат , добавлен 20.10.2013


Образование магматических, осадочных и метаморфических горных пород. Основные виды горных пород и их классификация по группам. Отличие горной породы от минерала. Процесс образования глинистых пород. Породы химического происхождения. Порода горного шпата.

презентация , добавлен 10.12.2011


Химический состав и физические свойства сидерита - минерала из группы кальцита; его происхождение, месторождение, особенносты добычи и направления применения. Структура наиболее распространенных известняков - брахиоподовых, фораминиферовых и мела.

реферат , добавлен 01.03.2014


Геолого-промышленная характеристика Чапаевского месторождения известняков. Качественная характеристика полезного ископаемого - карбонатной породы. Охрана недр, окружающей природной среды от вредного влияния горных работ. Направления развития горных работ.

дипломная работа , добавлен 07.09.2012


Процесс формирования осадочной горной породы. Основные формы залегания, дислокации осадочных горных пород, их виды. Обломочные, органогенные, хемогенные породы и породы смешанного происхождения. Разлом, относительно которого произошло смещение слоев.

курсовая работа , добавлен 10.07.2015


Петрография как наука. Магма и происхождение горных пород. Ультраосновные породы нормального ряда. Субщелочные породы, щелочные среднего и основного состава. Гранит, риолит и сиенит. Минеральный состав, текстуры и структуры метаморфических пород.

контрольная работа , добавлен 20.08.2015


Принципы классификации обломочных пород, основные представители осадочных пород. Характеристика свойств грубообломочных пород. Глыбовые, галечные и щебеночные, гравийные и дресвяные породы, специфика классификации песчаных отложений, минеральный состав.

реферат , добавлен 24.08.2015


Общее описание и характерные черты осадочных горных пород, их основные свойства и разновидности. Типы слоистости осадочных горных пород и структура. Содержание и элементы обломочных пород. Характеристика и пути образования химических, органогенных пород.

В классе карбонатных пород выделяются семейства биоморфных, граноморфных и кластоморфных пород (табл. IX.1), а в составе семейства биоморфных выделяются группы известняков и доломитов.
Группа известняков представлена двумя основными типами пород - ракушниками или ракушечниками (люмашелями) и органогенными илами. Ракушняки представляют собой скопления преимущественно целых раковин, чаще всего моллюсков различной размерности, практически лишенных цементирующего карбонатного материала.
Органогенные илы являются осадками и несцементированными осадочными породами, основной матрикс которых представлен скоплениями скелетных остатков фораминифер, кокколитофорид, птеропод и других организмов. Смеси фораминиферо-, птероподово-кокколитовых остатков позволяют выделить сложные типы пород этой группы.

Породы группы доломитов известны в современных отложениях тропических областей с засушливым климатом. Они представлены пелитоморфными, несцементированными водорослевыми доломитовыми илами с сохранившимся органическим веществом, обычно подчеркивающим прижизненную структуру синезеленых водорослей.
Промежуточные типы (табл. IX.2) включают как слабосцементированные, так и испытавшие значительные постседиментационные изменения породы. Среди наиболее распространенных несцементированных представителей этого типа следует прежде всего отметить детритобиоморфные ракушняки, в которых кроме целых раковин встречаются их обломки.
Карбонатные сцементированные породы промежуточного типа - наиболее широко распространенные типы карбонатных пород. Они подразделяются на двух- и трехкомпонентные разности. К первой из них относятся известняки и доломиты, состоящие из раковинно-зернистого, детритусово-раковинного материала. Они включают многочисленные зернисто-биоморфные известняки с остатками кораллов, брахиопод, мшанок, моллюсков, остракод, фораминифер, морских лилий (криноидных), водорослевых (кокколитовых, литотамниевых и др.). Биоморфный материал (в количестве более 50%), цементируется разнозернистыми, корковыми, инкрустификационными, реже колломорфными кальцитом, доломитом или их смесью. Особенностью этих пород является постседиментационное замещение скелетных компонентов зернистым карбонатным материалом. Название таких пород дается по преобладающим типам скелетных остатков (рис. IX.1).

К этому типу, видимо, следует отнести также строматолитовые известняки и доломиты, представляющие собой тонкое переслаивание светло- и темноокрашенного карбоната, образующие рисунок стромато-литовой структуры. Темные прослои обычно относятся к продуктам жизнедеятельности водорослей, тогда как светлые рассматриваются веществом постседиментационного происхождения. Существуют и другие взгляды. Окончательное решение этого вопроса позволит более четко определить позицию строматолитовых известняков - доломитов в структуре класса карбонатных пород.
Детритусово-раковинные известняки, являясь промежуточными между био- и кластоморфными семействами, относятся к типу ракушников, отличаясь от последних присутствием заметного (до 50%) количества обломков раковин (детритуса). Цементация таких пород зернистым карбонатом преобразует их в трехкомпонентный тип, характеризующийся присутствием частиц всех трех основных структур (био-, грано- и кластоморфные). Примером слабо сцементированной породы этого типа является известняк - писчий мел, состоящий из кальцитовых скелетных форм фораминифер, кокколитов, рабдолитов, их обломков, обломков раковин иноцерамов, сцементированных тонкозернистым и колломорфным кальцитом. Обычно в этой породе наблюдаются брекчиевидные или ихтиновые текстуры, возникшие в результате жизнедеятельности илоедов.
Сцементированные типы биоморфных известняков и доломитов, содержащих зернистый и обломочный материал, являются промежуточными между собственно био-, грано- и кластоморфными. Обломочный компонент в них обычно представлен детритом, отвечающим по составу биоморфным частицам, хотя могут наблюдаться обломки скелетных форм и других групп организмов. Обломки карбонатных минералов и пород обычно редки, исключением являются так называемые онколитовые известняки и доломиты, в которых отмечается тесное срастание био- и кластоморфных компонентов в виде онколитов (рис. IX.2). Ядра этих образований нередко состоят из обломков карбонатов или карбонатных пород. Цемент таких пород - зернистые кальциты и доломиты. В докембрийских породах обычно наблюдается однообразие состава как биоморфных, так зернистых и обломочных компонентов.
Развитое в процессе постдиагенетических изменений граноморфное карбонатное вещество может значительно замещать биоморфный материал (рис. IX.3). Насколько далеко этот процесс может зайти, показывает пример замещения биоморфно-зернистых известняков доломитом, который полностью вытесняет кальцит. Однако при этом сохраняются скелетные структуры животных организмов исходного известняка. Такие породы обычно называются доломитами замещения. Если граноморфный материал (кальцит, доломит) перерабатывает органические структуры известняка полностью, то такие "породы трудно отличимы от собственно зернистых карбонатных.

В семействе граноморфных карбонатных пород выделяются несколько групп: известковые, доломитовые, магнезитовые, сидеритовые, родохрозитовые, малахитовые, стронцианитовые, содовые и троновые, а также давсонитовые.
Известняковые породы первой группы наиболее многочисленны. Среди них различаются известковые илы и сцементированные известняки. Несцементированные илы представляют собой современные скопления пелитоморфного известкового материала. В число илов этого типа включены известковые (адобе, дрыоит), называемые озерным мелом, болотной известью (марлем), калькгуром. Они образуют землистые скопления, состоящие на 90% и более из CaCO3, содержат небольшую примесь глинистого вещества, отдельные раковины моллюсков.
Сцементированные породы - известняки (калькрет) - различаются по размерам зерен (см. табл. IX.1). Колло- и пелитоморфные известняки сложены частицами меньше 0,001 мм. Выделяется большое количество подтипов, известняков этого типа: афанитовый, литографский, а также багамит-тонкозернистый, массивно-слойчатый известняк и др.
Зернистые известняки образуют ряд постепенных переходов от микро- до грубо- и гигантозернистых типов. Особенность укрупнения размеров частиц - неравномерность изменения структур, что обусловливает присутствие в измененных породах реликтовых участков как более мелких по размерам частиц, так и остатков био- и кластоморфных элементов. Неравномерность изменения зернистости связана не только с неоднородностью первичной структуры, но и с присутствием компонентов другого состава (железистого, кремнистого, глинистого и др., как правило, задерживающих процесс укрупнения зерен), а также с другими особенностями неоднородности строения породы (слойчатостью, трещиноватостью и т. д.).
В особый подтип выделяются пизолитовые и оолитовые известняки, состоящие из концентрически построенных стяжений, иногда частично перекристаллизованных. Цементом оолитов обычно является зернистый кальцит. Количество оолитового и зернистого компонента может быть различным, что позволяет выделять сложные, оолитозернистые типы.
Группа доломитовых пород содержит подтипы, аналогичные выделяемым среди известковых пород. Таким образом, здесь различаются доломитовые илы и зернистые доломитовые породы (рыхлые и сцементированные). Доломитовые илы - редкие осадки, формирующиеся на дне современных водоемов (оз. Балхаш, заливы южного побережья Австралии и др.). Основными минералами в них выступают протодоломит и аморфная разность карбоната с отношением магния и кальция, близким доломиту.
Петрографический подтип доломитовых рыхлых пород известен как доломитовая мука, представляющая собой смесь тонко- и микрозернистых кристалликов, встречающаяся в форме прослоев или линз среди зернистых доломитов.
Разнообразны зернистые доломиты. Размерность кристаллов варьирует в широких пределах: от микро- до гигантозернистых. Весьма характерны разновидности с неравномерно-зернистой структурой. Наиболее микрозернистые разности выделяются как колломорфные доломиты, дололютиты, дололититы и т. д. Зернистый доломит, состоящий из мелких полиэдрических образований, назван миемитом, а сложенный зернами крупнее 1 мм - доломитовым мрамором. По текстурным особенностям выделяются слойчатые, пористые, кавернозные и другие разновидности доломитов (рис. IX.4).
Классификация смешанных типов ряда граноморфных известняков и доломитов такова, %:

В группе магнезитовых пород различаются два основных петрографических подтипа: пелитоморфный (аморфный) и зернистый или кристаллический. Первый тип распространен в виде колломорфных плотных масс, образующих почкообразные стяжения («капустники») или жилки в продуктах выветривания. Примесями в магнезите этого типа обычно являются опал, реликтовые или новообразованные силикаты материнских пород и продуктов их выветривания.
Зернистый подтип известен как в корах выветривания, так и среди известняков и доломитовых пород. Он образует жилы, пластообразные тела, неправильной формы стяжения и блоки. Для него также характерна светлая окраска, разнозернистость. Частицы в диаметре варьируют от долей до нескольких, даже десятков миллиметров. Выделяются несколько структурных разновидностей: радиально-лучистые, грано-, гетерограно-, лепидогранобластовые, псевдообломочные и другие. В числе текстурных разностей отмечаются массивные, полосчатые, пятнистые. Примеси в этом типе представлены кальцитом, доломитом, реже кварцем, пиритом, хлоритом, гидроокислами железа и тальком.

Сидеритовые породы, как правило, мономинеральны. Породообразующее вещество, обычно описываемое как сидерит, может иметь вариации химического состава за счет изоморфного замещения железа кальцием, магнием, марганцем и т. д. Основными подтипами сидеритовых пород являются колломорфные (пелитоморфные) и зернистые представители. В колломорфных породах, часто распространенных в угленосных толщах в виде конкреций, желваков и пластообразных тел, наблюдается примесь глинистого, углеводородного или железоокисного материала. Зернистые разности (от мелко- до крупнозернистых) образуют пласты, неправильные тела. В них нередко наблюдаются неравномерно-зернистые структуры, примесь кальцитового и доломитового вещества.
Среди родохрозитовых пород, чаще окрашенных в розовые, малиновые цвета, преобладают тонкозернистые подтипы. Нередко в них отмечаются полосчатость, горизонтальная слойчатость, почко-, шаровидные сферолитовые и другие структуры. В качестве примесей встречаются окислы марганца, кремнистое вещество (опал и др.), карбонаты, в частности кальцит. Переходные типы связаны с кремнистыми, карбонатными и марганцево-окисными породами. В частности, известны случаи тонкого переслаивания родохрозитовых и кремнистых, родохрозитовых и мраморизо-ванных известняковых пород.
Породы, сложенные стронцианитом, наблюдаются в виде конкреций и жеод среди известняков и доломитов, образуя тела диаметром до 10 см и более. Они окрашены в голубой, серый, зеленоватый цвет. Структура пород зернистая, часто среднезернистая. В качестве примесей присутствуют кальцит, доломит и целестин.
Группа малахитовых пород распространена сравнительно ограниченно. Ее представители обладают зернистыми структурами. Среди них различаются землистые, почковидные, сталактитовые, концентрически зональные или радиально-лучистые образования от ярко-изумрудного до почти черного цвета. Чем тоньше волокна малахита, тем светлее окрашена порода. В малахитовых породах, распространенных в неправильных телах до 1,5 м в диаметре, встречаются дендриты окислов марганца, волокнистые включения хризоколлы, азурита и других соединений меди.

Давсонитовые породы распространены ограниченно. Они встречаются в виде прослоев, мелких линз и жилок, приурочиваясь к угленосным глинисто-туфогенным пачкам, реже бокситоносным отложениям. Породы белого или серого цвета, пелитоморфные, радиально-лучистые, в виде скоплений игольчатых кристаллов. Нередко видно, что давсонит замещает алюмосиликатные минералы. В качестве примесей отмечаются компоненты вмещающих пород.
Содовые породы обладают сходными внешними признаками и формой залегания. В большинстве случаев это зернистые агрегаты, реже игольчатые и уплощенные таблитчатые кристаллы, гроздевидные образования, слагающие прослои, линзы, вкрапленники, корки, выцветы, налеты среди вмещающих терригенных или хемогенных отложений или на их поверхности. Природная сода в осадках современных озер представлена тремя видами - новосадкой, старосадкой и корневыми залежами. Накапливаются они выпадением из рассолов при охлаждении. В аридных зонах сода выпаривается из почвы в виде белых выцветов.
Термонатрит формируется на дне высохших или по берегам иссыхающих содовых озер как продукт дегидратации десятиводной соды. В аналогичной форме встречаются нахколит и трона. Последняя в ископаемых осадках формирует довольно мощные залежи.
Среди обломочных карбонатных пород чаще всего встречаются известняковые и доломитовые представители. Они объединены в группы псефитовых и псаммито-алевритовых пород.
Основные типы группы псефитовых пород - несцементированные брекчии, галечники и гравийники. Брекчии распространены незначительно, встречаются вблизи выходов пород - источников материала. Они представлены остроугольными, реже угловатыми обломками различной размерности от глыб до дресвы. По составу выделяются известняковые и доломитовые брекчии. В обломках хорошо сохраняется первичная структура карбонатной породы. Галечники и гравийники отличаются обработкой обломочного материала: от угловатой до хорошо окатанной сортированностью кластоморфных компонентов. Поверхность обломков может быть разрушена камнеточцами.
По составу обломков выделяются известняковые и доломитовые галечники и гравийники. Присутствие карбонатных обломков разного состава позволяет выделять сложные типы. Подтипы различаются по размерности частиц. Сложные типы представлены кроме того галечниками, содержащими гравийный и остроугольный материал, а также гравийники с галькой и валунами. Пески и алевриты карбонатного состава являются продуктами перемыва как современных, так и древних пород. Форма кластических частиц, особенно в песчаных породах, определяется составом исходного материала: уплощенные обломки характерны для осадков, сформировавшихся за счет разрушения раковинных скелетных остатков, а изометричные - при размыве рифовых построек и древних, сцементированных карбонатных пород.
Сложные типы псаммито-алевритовых пород представляют собой пески с заметной примесью более мелких карбонатных обломков или алевриты, содержащие обломки песчаной размерности. Между псефитовыми и песчано-алевритовыми породами существуют смешанные типы, отличающиеся присутствием в галечниках и гравийниках более мелкого карбонатного материала и соответственно в песках и алевритах - галек и гравия.

Кластоморфные породы образуют многочисленные промежуточные типы с представителями других семейств. Наиболее обычны обломочные породы, сцементированные зернистым карбонатным материалом: известняковые и доломитовые брекчии, конгломераты, гравелиты, песчаники и алевролиты (рис. IX.7). Они различаются количеством обломочного и цементирующего компонентов, характером сортировки обломочного материала, степенью изменения кластоморфной части за счет замещения зернистым матриксом и т. д. Между ними также выделяются сложные к смешанные типы. Аналогичные ряды существуют между био- и кластоморфными породами. Они были охарактеризованы выше.

На Земле существует огромное количество различных горных пород. Некоторые из них обладают схожими признаками, поэтому их объединяют в крупные группы. Например, одна из них - это карбонатные породы. Об их примерах и классификации читайте в статье.

Классификация по происхождению

Карбонатные горные породы формировались разными путями. Всего существует четыре способа образования такого типа пород.

• Из химических осадков. Таким образом появились доломиты и мергели, известняки и сидерит.
• Из органогенных осадков образовались такие породы, как водорослевые и коралловые известняки.
• Из обломков сформировались песчаники и конгломераты.
• Перекристаллизованные породы - это некоторые виды доломитов и мрамора.

Структура карбонатных пород

Одним из важнейших параметров, по которым отбирают необходимые для производства и переработки горные породы, является их структура. Важнейший аспект структуры карбонатных пород - это их зернистость. Этот параметр разделяет породы на несколько типов:

• Грубозернистые.
• Крупнозернистые.
• Среднезернистые.
• Мелкозернистые.
• Тонкозернистые.

Свойства

В связи с тем, что существует большое количество горных пород карбонатного типа, каждая из них обладает своими свойствами, за которые она очень ценится в производстве и промышленности. Какие же физические, а также химические свойства карбонатных пород известны людям?

• Хорошая растворимость в кислотах. Известняки растворяются в холодном состоянии, а магнезит и сидерит - только при подогреве. Однако результат получается сходным.
• Высокая морозостойкость и хорошая огнеупорность - несомненно, важнейшие качества многих карбонатных пород.

Известняковые горные породы

Любая карбонатная порода состоит из минералов кальцита, магнезита, сидерита, доломита, а также разных примесей. Из-за отличий в составе эта большая группа горных пород подразделяется на три более мелкие. Одна из них - известняковые.

Их основная составляющая - кальцит, а в зависимости от примесей они делятся на песчаные, глинистые, кремнистые и другие. Они обладают разными текстурами. Дело в том, что на трещинах их пластов можно разглядеть следы ряби и дождевых капель, кристаллов солей, которые являются растворимыми, а также микроскопические трещины. Известняки могут быть различными по окраске. Доминирующим цветом является бежевый, сероватый или желтоватый, а примеси имеют розовый, зеленоватый или коричневатый оттенок.

Самыми распространенными известняковыми горными породами являются следующие:

• Мел - очень мягкая порода, которая легко растирается. Ее можно сломать руками или же растереть в порошок. Она считается разновидностью сцементированного известняка. Мел - бесценное сырье, используемое при производстве строительного материала цемента.
• Известковые туфы - пористая рыхлая горная порода. Она в достаточной степени легко разрабатывается. Почти такое же значение имеют и ракушечники.

Доломитовые горные породы

Доломитовые - это породы, содержание минерала доломита в которых составляет более 50%. Часто в них содержатся примеси кальцита. Из-за этого можно наблюдать некоторые сходства и различия двух групп горных пород: собственно доломитов и известняка.

Доломиты отличаются от известняка тем, что обладают более выраженным блеском. Они меньше растворяются в кислотах. Даже остатки органики намного реже встречаются в них. Окраска доломитов представлена зеленоватыми, розоватыми, коричневатыми и желтоватыми оттенками.

Какие доломитовые породы распространены больше всего? Это, в первую очередь, бросит - более плотный камень. Кроме того, существует грейнерит нежно-розового цвета, он широко применяется в дизайне интерьера. Теруелит - тоже разновидность доломита. Этот камень примечателен тем, что в природе встречается только в черном цвете, в то время как остальные породы данной группы окрашены в светлые оттенки.

Карбонатно-глинистые породы, или мергели

В состав карбонатных пород этого типа входит много глины, а именно - почти 20 процентов. Сама по себе порода с таким названием обладает смешанным составом. В ее структуре обязательно присутствуют алюмосиликаты (глинистые продукты распада полевого шпата), а также карбонат кальция в любой форме. Карбонатно-глинистые породы являются переходным звеном между известняками и глиной. Мергели могут обладать различной структурой, плотной или твердой, землистой или рыхлой. Чаще всего они залегают в виде нескольких слоев, каждый из которых характеризуется определенным составом.

Высококачественная карбонатная порода этого типа используется при производстве щебня. Мергель, содержащий примеси гипса, не представляет никакой ценности, поэтому данная его разновидность почти не добывается. Если сравнивать этот вид горных пород с другими, то больше всего он похож на сланцы и алевролит.

Известняк

Любая классификация карбонатных пород содержит группу под названием «известняки». Камень, который дал ей название, получил широкое применение в разных областях промышленности. Известняк - самая популярная порода в своей группе. Она обладает рядом положительных качеств, благодаря которым и получила широкое распространение.

Существует известняк разных цветов. Все зависит от того, насколько много в породе содержится окислов железа, ведь именно эти соединения окрашивают известняк во многие тона. Чаще всего это коричневые, желтые и красные оттенки. Известняк - камень достаточно плотный, он залегает под землей в виде огромных слоев. Иногда образуются целые горы, основополагающим компонентом которых является данная горная порода. Разглядеть описанные выше слои можно неподалеку от рек с обрывистыми берегами. Здесь их очень хорошо видно.

Известняк обладает рядом свойств, которые отличают его от других горных пород. Различить их очень легко. Самый простой способ, который можно выполнить в домашних условиях, - это капнуть на него немного уксуса, всего несколько капель. После этого послышатся звуки шипения и начнется выделение газа. У других пород такой реакции на уксусную кислоту нет.

Использование

Каждая карбонатная порода нашла применение в какой-либо области промышленности. Так, известняки наряду с доломитами и магнезитами используются в металлургии в качестве флюсов. Это такие вещества, которые применяются при выплавке металлов из руды. С их помощью снижается температура плавления руд, что помогает легче отделить металлы от пустых пород.

Такая карбонатная порода, как мел, знакома всем учителям и школьникам, ведь с ее помощью пишут на доске. Кроме того, мелом белят стены. Из него также изготавливают порошок для чистки зубов, однако в настоящее время этот заменитель пасты сложно раздобыть.

Известняк применяют для получения соды, азотистых удобрений, а также карбида кальция. Карбонатная порода любого из представленных типов, например, известняк, используется при строительстве жилых, производственных помещений, а также дорог. Он получил широкое распространение в качестве облицовочного материала и заполнителя бетона. Он также применяется для получения с минералами и для насыщения почвы известняком. Из него создают например, щебень и бут. Кроме того, из этой породы производят цемент и известь, которые получили широкое распространение во многих видах промышленности, например, в металлургический и химической.

Коллекторы

Существует такая как коллекторы. Они обладают способностью, которая позволяет им вмещать воду, газ, нефть, а черед какое-то время отдавать их при разработке обратно. Почему так происходит? Дело в том, что ряд горных пород обладает пористой структурой и данное качество очень ценится. Именно благодаря пористости они могут вмещать в себя большое количество нефти и газа.

Карбонатные породы - коллекторы высокого качества. Самыми лучшими в своей группе являются доломиты, известняки, а также мел. 42 процента применяемых коллекторов нефти и 23 процента коллекторов газа - карбонатные. Данные горные породы занимают второе место после терригенных.

Жизнь животных