Происхождение карбонатных пород

В настоящее время и в фанерозое (Н.М.Страхов и Г.И.Бушинский) большая часть карбонатных пород биогенна, а их химическая садка стала весьма подавленной и незначительной.

Источник вещества. Для образования карбонатолитов основной источник – запасы гидросферы, которые постоянно пополняются материалом терригенного сноса и гидротермами, как наземными, так и подводными. Ежегодно с суши в моря поступает 558 млн. т. СаСО3 , а запасы его в Мировом океане = 171 250 млрд. т., что в сотни тысяч раз (на пять порядков) превышает годовое поступление с суши практически из всех источников, так как гидротермальный взнос незначителен. Как и для кремнезема, ежегодный внос карбонатов, таким образом, практически никакого влияния на его осаждение не оказывает и все их источники обезличиваются в запасах гидросферы.

Лишь в редких случаях и малых масштабах гидротермальный источник извести непосредственно определяет образование карбонатных пород – это травертины, или известковые туфы, горячих источников Кавказа и других складчатых поясов Земли. Но и здесь в основной своей массе минерализация этих источников не ювенильная, а мобилизационная в стратисфере и гидросфере. В целом валовая оценка вулканогенно-гидротермального источника карбонатов не произведена.

Способы формирования

По способам формирования карбонатолиты самые разнообразные и никакая другая группа осадочных (и вообще горных пород) не может сравниться с ними по генетическому многообразию. В первом подходе карбонатные породы по способу образования делятся на вулканогенно-осадочные и экзогенно-осадочные. Вулканогенно-осадочные карбонатолиты далее делятся на эксплозивно-осадочные и гидротермные отложения.

Группа эксплозивно-осадочных отложений или туфов, представлена двумя типами известняков – брекчиями трубок взрыва, например, кимберлитами, и туфами притрубочных брекчий. Гидротермные отложения представлены отмеченными выше известковыми туфами и травертинами – отложениями горячих источников

Экзогенно-осадочные карбонатные породы (генетическая классификация)

А. Седиментогенные

I. Биогенные

1. Планктоногенные: фито-, зоогенные, бактериальные

2. Нектоногенные

3. Бентосогенные: фито-, зоогенные и др.

4. Копрогенные

II. Хемогенные:

активноводные (оолиты, онколиты – онкос – желвак, литос – камень – округлые стяжения – желваки с концентрической слоистостью, обычно известковистые) и

тиховодные (микриты – очень тонкозернистые известняки с величиной зерен менее 3,5-4 μ) – пресноводные, лагунные, шельфовые, пелагические)

III. Механогенные: коллювий, аллювий, эоловые и др.

Б. Метасоматические и интракрустальные

I. Элювиальные

I а Субаэральные

1. Хемоэлювиальные – панцыри карбонатные (калькреты и др.)

2. Физический элювий – развалы каменистые карбонатные

3. Механический элювий – перлювий (горизонты конденсации – ветровые, водные, перлювий – промываю- perluo)

I б Подводные

1. Xемоэлювиальные – панцыри (твердое дно)

2.Физический элювий – каменистые развалы

3. Механический элювий – подводный перлювий- горизонты конденсации раковин, сидеритовых и других карбонатных конкреций и желваков.

II. Пещерные и другие внутрикоровые брекчии растворения, обрушения (например, при растворении солей) – доломитовые и другие.

III. Постседиментогенные

IIIа. Диагенетические – конкреционные: изометричные конкреции, лигзы, пласты.

IIIб. Катагенетические – конкреции, гнезда, собственно метасоматиты (при карбонатизации других пород), зоны раздоломичивания и др.

IIIв. Метагенетические – участки метасоматоза, жилы, гнезда.

Экзогенно-осадочные карбонатные породы можно подразделить на седиментационные, или первичные, и метасоматические, или вторичные. Седиментационные карбонатолиты образуются как осадки, выпадающие из воды и значительно реже из воздуха. Различают три основных способа седиментации: химический, биологический и механический.

Хемогенные карбонатные осадки образуются из пересыщенных растворов. Карбонаты практически сразу возникают как кристаллы, которые осаждаются под действием силы тяжести по закону Стокса:

F = 6 π μ r v , где

F - сила сопротивления,

μ - коэффициент вязкости жидкости,

r - радиус шара,

v - скорость поступательного движения шара.

Закон Стокса, определяющий силу сопротивления, испытываемую твердым шаром при медленном движении в неограниченно вязкой жидкости.

Размеры кристаллов обычно менее 0,001 мм, они опускаются на дно весьма медленно, по пути могут частично раствориться. Поэтому хемогенные осадки и породы микритовые, плотные и тонкослоистые. В подвижных водах известь выпадает на взмученных песчинках, служащих зародышами оолитов и пизолитов.

Биогенные карбонатные осадки образуются тремя резко различающимися способами: осаждением скелетных остатков планктонных, нектонных и бентосных организмов.

Паланктоногенными являются микритовые, визуально незернистые, пелитоморфные известковые осадки и породы, например, писчий мел, многие мергели.

Нектоногенная группа представлена чаще всего аммонитовыми известняками.

Бентогенные (бентосогенные) формируются свободно передвигающимися безпозвоночными (цельнораковинные известняки) и прикрепленным бентосом (кораллы, водоросли, мшанки, губки). Они образуют плоские тела – биостромы («биологические слои») и столбообразные постройки –биогермы , достигающие десятков метров высоты, и вместе с другими литотипами – рифовые массивы.

Фактически это чисто химический способ осаждения карбоната из пресыщенной морской или пресной воды по схеме:

Са(НСО3)2 → СаСО3 ↓ + СО2 + H2O

Участие водорослей состоит в поглощении СО2 , из которого они строят свое органическое тело, т.е. им питаются. Но это и сдвигает карбонатное равновесие в сторону малорастворимого монокарбоната, который оказывается в состоянии пересыщения и выпадает на водорослевых слоевищах, фоссилизируя (фоссилизация – окаменение) их при жизни, а в багряных водорослях такой карбонат выпадает даже внутри клеток, которые, таким образом, также оказываются фоссилизированными. Чем более пышно развиваются водоросли, тем больше, даже лавинообразно выпадают на них и вокруг них хемогенный микритовый кальцит и доломит. Этот седиментогенный карбонат с биологической структурой практически сразу становится твердым, что и объясняет каркасообразующую роль водорослевых известняков в теле биогерма и рифа. Часто эту роль выполняют багряные водоросли.

Механогенные карбонатолиты по способу образования, структуре и текстуре аналогичны обломочным породам.

Метасоматические карбонатные породы образуются как элювий, чаще всего подводный, и при замещениях в постседиментационные стадии. В виде известковых панцырей, которые часто называют к"аличе (США) или калькреты (редко), бичроки (beach-rock – пляжные камни, прибрежно-морские отложения, сцементированные кальцитом) они широко распространены в аридных странах. Главный процесс их образования – подъем по капиллярам грунтовых вод с раствором СаСО3, который при испарении воды выпадает в твердую фазу в верхней части почвы, осадков и пород, цементируя их и постепенно наращивает сверху, т.к. ранее отложенная корка также пронизана капиллярами.

Известковые панцыри, известные под названием твердого дна, широко образуются под водой, чему способствуют быстрое твердение известкового ила, действие морской воды и биоса.

Физический элювий – развалы каменистые – конгломерато-брекчиевые и брекчиевые известняки.

Механический элювий образуется при перемывании незатвердевших осадков и пород.

Условия образования карбонатных пород

При всем разнообразии условий и обстановок карбонатонакопления отчетливо тяготение этих пород:

1) к теплым тропическим и экваториальным зонам Земли, на которые приходится их резкий максимум; ясны и основные причины:

2) повышенные температуры вод, способствующие химической садке и

3) пышному развитию организмов.

Если два основных химических способа – химический и биологический - тяготеют к теплому поясу Земли, то и вторичные карбонатолиты – метасоматические, вулканогенно-осадочные и другие – тоже будут приурочены к ним.

Но и в приполярных областях образуются карбонатные породы. В настоящее время здесь обильно накапливается раковинный материал. Но в целом карбонатообразование здесь подавлено, а химическая садка запрещена.

Помимо широкой климатической зональности карбонатообразование контролируется:

Степенью аридности,

Батиметрической зональностью,

Конкретной физико-географической, или фациальной зональностью.

В аридных зонах благодаря сильному испарению сохраняются до современного геологического момента условия химического осаждения не только кальцита, но и доломита, а также магнезита, а иногда и соды. Это совершается на ограниченных пространствах: в заливах, лагунах, на мелководье (шельф, банки).

Батиметрическая зональность проявляется в том, что ниже определенной глубины (в среднем 4 500 м), называемой критической или компенсационной, благодаря высокому давлению (450 атм.) и низкой температуре (до 0 и даже -1 -2°) в морской воде так много растворено СО2, что все карбонаты растворяются и осадки становятся бескарбонатными.

Конкретная физико-географическая или фациальная обстановка отражается не столько на карбонатонакоплении, сколько на образовании карбонатных пород. Парадокс седиментогенеза в том, что породообразование нередко осуществляется не там, где накапливаются соответствующие минералы. Карбонатонакопление максимально у берегов и уменьшается в сторону центральных частей водоемов. Однако у берегов карбонатонакопление подавляется терригенным материалом берега, наоборот, дальше от берега терригенный материал уменьшается, и карбонат становится преобразующим.

На этом профиле выделяется фотическая зональность – зона фотосинтеза водорослей (0-25 м или несколько глубже), в которой наиболее интенсивно извлечение карбоната из морской воды и его осаждение. Особая зональность связана с крупными океаническими течениями и апвеллингами – это оазисы жизни в океанах.

Тектонический контроль карбонатонакопления, в основном, косвенный, осуществляющийся через рельеф.

Теоретическое и практическое значение карбонатолитов

В теоретическом (научном) отношении по ним восстанавливают щелочной характер среды, высокие или повышенные температуры, низкие палеошироты, глубина (10-20 м), динамика (толстые раковины), нормальный газовый режим и населяющий моря биос.

По изотопам кислорода в неперекристаллизованных раковинах восстанавливают палеотемпературу, а по содержанию стронция и другим геохимическим показателям – тип воды, ее химизм и т.д.

Карбонаты отчетливо эволюционировали в истории Земли. Поэтому по ним восстанавливаются составы древних атмосфер и гидросфер и развитие жизни на Земле. Отсутствие карбонатов в глубоком архее указывает на агрессивность вод гидросферы, рН которой был ниже 7. Углекислая атмосфера также вначале не способствовала осаждению карбонатов.

Затем началась садка, в основном, доломита, магнезита, а также сидерита, что указывает на отсутствие или малое содержание кислорода в атмосфере. Массовое образование карбонатов падает на протерозой. В раннем протерозое преобладали доломиты, осаждались магнезиты, участие известняков постепенно возрастало. К химическому осаждению все больше присоединялось осаждение водорослями, что уменьшало возможность химического осаждения. Одновременно водоросли меняли состав атмосферы, которая становилась все более кислородной, а это исключало образование сидерита, родохрозита. Снижение содержания СО2 в атмосфере также приводило к вырождению хемогенной садки.

В настоящее время доломитообразование совершается лишь в эвапоритовых и специфических замкнутых водоемах с высоким щелочным резервом (типа оз. Балхаш). Не намного более разнообразны обстановки хемогенного осаждения известняков. А седиментогенез других карбонатов исключен. Это отвечает практически безуглекислогазовой (содержание СО2 в современной атмосфере всего 0,03%) кислородной современной атмосфере.

Практическое значение карбонатолитов

Заключается в том, что они все являются полезными ископаемыми.

Известняки используются как:

1) удобрения (известкование кислых почв),

2) стройматериалы (бут, строительный и облицовочный камень, материал для мощения дорог),

3) сырье для производства извести, цемента,

4) металлургия (в качестве флюса),

5) литографический камень в печатном деле,

6) писчий мел,

7) сахарная промышленность,

8) химическая промышленность (карбид кальция, синтетический каучук),

9) тексильная промышленность (отбеливание и очистка тканей),

10) бумажная промышленность (мелованная бумага),

11) кожевенная промышленность (очистка кожи),

12) парфюмерия (зубной порошок).

Доломиты используются во многом там же, где и известняки, но служат также для получения магния, огеупоров, в том числе огнеупорной одежды.

Сидериты используются как:

1) железная руда,

2) утяжелитель для приготовления буровых глинистых растворов.

Магнезиты – сырье для получения магния и огнеупоров.

Родохрозиты:

1) руда на марганец,

2) поделочный камень,

3) ювелирный камень.

Писчий мел

1) строительство (цемент, известь);

2) производство стекла, стекловолокна;

3) керамика;

4) химическая промышленность;

5) подкормка сельхозживотных;

6) резиновая промышленность;

7) лакокрасочная промышленность;

8) полимерная промышленность;

9) минеральная вата;

К этой группе могут быть отнесены все горные породы, состоящие из кальцита , арагонита , доломита , магнезита , сидерита , анкерита , родохрозита , витерита и др. Основные минералы , слагающие карбонатные породы: кальцит, доломит и в меньшей степени магнезит. В карбонатных породах почти всегда присутствуют глинистое и органические вещество , кварц , часто глауконит , пирит , фосфорит , кремень и т.д. Основная масса карбонатных пород образовалась осадочным путём в морских и озёрных бассейнах.

Выделяется 3 главных генетических типа карбонатных пород: органогенные, хемогенные и обломочные. Карбонатные породы составляют около 20% по массе от всех осадочных образований; они известны в отложениях всех возрастов, мощность пластов может достигать нескольких сотен метров. Карбонатные породы весьма разнообразны по вещественному составу, структуре и происхождению, вследствие чего среди них выделяется много типов и разновидностей. Основная масса карбонатных пород подразделяется в зависимости от содержания в них кальцита и доломита и от соотношения карбонатной и терригенной составляющих на следующие разновидности: известняк СаСО 3 95-100%, CaMg (СО 3) 2 5-0%; доломитовый известняк (соответственно 50-95% и 50-5%); известковый доломит (5-50% и 95-50%); доломит (0-5% и 100-95%). По содержанию СаСО 3 и глины выделяются: известняк (доломит) (95-100% и 5-0%); глинистый известняк (доломит) (75-95% и 25-5%); мергель , доломитовый мергель (25-75% и 75-25%); известковая (доломитовая) глина (5-25% и 95-75%); (0-5% и 100-95%). Резко отличается по структуре наиболее чистая разновидность карбонатных пород — мел, состоящий в основном из тончайших частиц размером 1-3 мк (остатки морских водорослей — кокколитофорид).

Карбонатные породы принадлежат к наиболее универсальным видам минерального сырья и применяются во многих отраслях народного хозяйства. Единых норм и требований к качеству карбонатных пород не существует. Различные отрасли промышленности предъявляют свои требования к показателям химического состава и физико-механическим свойствам. Наиболее крупные потребители карбонатных пород: промышленность строительных материалов (производство цемента, извести, щебня, штучного и облицовочного камня), чёрная металлургия (флюсовые известняки, огнеупоры) и сельское хозяйство (известкование кислых почв и добавка к корму скота и птицы). Используются карбонатные породы в цветной металлургии , химической, сахарной, целлюлозно-бумажной, электротехнической, парфюмерной и других отраслях народного хозяйства.

В учтено (январь 1983) около 1800 (разрабатывается около 800) месторождений карбонатных пород с балансовыми запасами, разведанными по промышленным категориям, около 60 млрд. т (ежегодно добывается около 600 млн. т, 1982). Балансом "Цементное сырьё" учтены запасы карбонатных пород в количестве около 17 млрд. т; балансом "Доломит для металлургии" — около 3,2 млрд. т; балансом "Известняки флюсовые" — 10,2 млрд. т; балансом "Карбонатное сырьё для химии" — около 2,7 млрд. т; балансом "Строительные камни" — 6,67 млрд. м 3 ; балансом "Мел" — 1,3 млн. т; балансом "Природные облицовочные камни" — около 520 млн. м 3 ; балансом "Камни пильные" — 2,4 млрд. м 3 ; балансом " Магнезит " — около 1 млрд. т.

Известняки - породы, состоящие более чем на 50 % из минерала кальцита - СаСОз.

Обломочные известняки - механические образования, сложенные карбонатными частицами, претерпевшими перед отложением перенос и большую или меньшую сортировку. В зависимости от размера и формы выделяют известняковые брекчии, конгломераты, песчаники (рис. 55, а), алевролиты (калькренигы). Цементом обычно служит нелитоморфный и кристаллический кальцит базального, контактового, норового и смешанного типа.

Признаками обломочных известняков являются: наличие слоистости, сортировки и окатанности, чередование слоёв с различной крупностью частиц, иногда - примесь терригенного материала. Они образуются в зоне литорали, на пляжах и отмелях в результате обработки карбонатного материала волнами, прибоем, течениями.

Органогенные известняки состоят из остатков организмов, нс несущих следов механической обработки. В зависимости от характера материала и типов организмов различают известняки - ракушечники (ракушники), состоящие из целых раковин (рис. 55, б ), и детритовые (органогенно- детритовые) известняки, состоящие из раковинного детрита.

В строении известняков принимают участие раковины или раковинный детрит пелеципод, гастропод, брахиопод, остракод, криноидей (рис. 55, в ), фо- раминифер, водорослей, а также остатки кораллов и других морских организмов которые цементируются пелитоморфным или кристаллическим кальцитом.

Особым типом биогенных известняков является белый мел - порода мягкая с высокой пористостью до 50 %. Мел состоит из мельчайших одноклеточных жгутиковых водорослей - кокколитофорид и мелких фораминифер.

Хемогенные известняки возникают при осаждении карбоната кальция в водоёмах и образовании его на суше. К ним относятся пелитоморфные известняки, образовавшиеся при осаждении тончайшего (размером менее 0,01 мм) известкового материала, находящегося в виде взвеси.

К хемогенным известнякам относятся оолитовые и сферолитовые известняки, состоящие из зёрен концентрического и радиально-лучистого строения размером от долей мм до нескольких мм (рис. 55, г). Образование их происходило в зоне литорали в период седиментогенеза.

К карбонатным породам химического происхождения принадлежат известковые туфы, известковые натёки (сталактиты, сталагмиты) (рис. 55, д-ж), образующиеся на выходах минеральных источников, а также известковые коры , образующиеся при испарении почвенных растворов в районах полуаридного и аридного климата.

К измененным в катагенезе и метагенезе относятся перекристаллизованные известняки. Перекристаллизация приводит к росту более крупных и поэтому более устойчивых кристаллов за счёт растворения мелких, менее устойчивых. Перекристаллизации способствуют колебание значений pH, повышение температуры и давления, наличие пор и пустот. В результате перекристаллизации образуются кристаллически-зернистые известняки с разным размером зёрен (рис. 55, з).

Рис. 55. Известняки:

а - известняковый песчаник; б - ракушечник; в - криноидный известняк;

г - оолитовый известняк; д - известковый туф; е - сталактиты; ж - сталагмиты; з - кристаллический известняк

Доломитами называются карбонатные породы, состоящие более чем на 50 % из минерала доломита - двойной углекислой соли Са и М% - Са1^(СОз)2. По макроскопическому облику доломиты напоминают известняки. Отличие заключается в различной реакции с НС1: известняки с холодной соляной кислотой бурно вскипают, доломиты - нет.

Обломочные доломиты различаются по размеру зерна, состоят из окатанных или угловатых обломков доломита, сцементированных доломитовым или кальцитовым цементом. Содержат примесь терригенного материала.

Биогенные доломиты - доломиты с органогенной структурой, характеризуются наличием более или менее различимых органических остатков. Особо выделяются водорослевые доломиты. Они состоят из караваеобразных и шарообразных тел, которые почти нацело сложены водорослями, концентрирующими в своём теле карбонат магния. Водорослевые доломиты отличаются высокой пористостью и кавернозностью.

Хемогенные доломиты - это микрозернистые и пелитоморфные, лишённые органических остатков однородные породы, содержащие иногда примеси кальцита, ангидрита, гипса и глинистого материала (рис. 56, а). Они выпадают в осадок из вод с повышенной соленостью - в лагунах, морских заливах, в условиях жаркого засушливого климата, когда испарение преобладает над поступлением пресных вод.

Метасоматические доломиты {доломиты замещения ) образуются при замещении кальцита доломитом. Эти породы обычно пористы и кавернозны (рис. 56, б, в). Это объясняется сокращением объёма породы при замещении молекулы кальцита на молекулу доломита во время катагенеза и метагенеза при воздействии вод, обогащённых магнием, на известковые породы.

Рис. 56. Доломиты

Карбонатные породы смешанного состава

Мергели (глинистые известняки) - тонкозернистые мягкие породы, сложенные пелитоморфным или микрозернистым кальцитом и тонким глинистым материалом, образуются в морских, лагунных и континентальных условиях в случае одновременного накопления глинистого и карбонатного материала в обстановке теплого климата и щелочной среды.

Кремнистые известняки содержат до 50 % кремнезёма в виде кремнистых конкреций и неравномерно рассеянных выделений халцедона и кварца.

Углистые известняки содержат до 50 % углистого материала и обычно встречаются в ассоциации с угольными пластами. Окрашены они обычно в чёрные тона, содержат отпечатки растений и обугленный растительный детрит. Углистые известняки формировались в условиях низкого морского заболоченного побережья.

Породы химического и биохимического происхождения

Породы этой группы образуются в результате различных химических процессов, а также жизнедеятельности животных и растительных организмов как в водной среде, так и на поверхности суши. Породы химического и органогенного происхождения рассматриваются совместно, так как очень часто эти две группы связаны взаимными переходами, и генезис их не всегда можно установить точно. В одной породе могут присутствовать компоненты и хемогенные и органогенные.

Классифицируют эти породы обычно по химическому составу и выделяют следующие наиболее распространенные группы пород:

1. карбонатные породы , в которых породообразующие минералы представлены минералами-карбонатами (кальцитом и доломитом);

2. кремнистые породы , сложенные минералами кремнезема (опалом, халцедоном и кварцем);

3. эвапориты (сернокислые и галоидные породы), состоящие из минералов сульфатов и галоидов;

4. фосфатные породы, главный минерал которых апатит;

5. железистые породы, содержащие карбонаты, сульфиды или гидроксиды железа;

6. каустобиолиты (углеродистые горючие ископаемые).

К карбонатным породам относятся осадочные образования, сложенные на 50 и более процентов карбонатными минералами. Наиболее часто этими минералами являются кальцит, доломит, реже арагонит. В зависимости от преобладания в составе осадков кальцита или доломита выделяются две основные группы карбонатных пород – известняки и доломиты, связанные между собой переходными (смешанными) разностями.

Известняки являются наиболее распространенными карбонатными породами. Они на 50 и более процентов состоят из кальцита. По происхождению известняки разделяются на органогенные (биогенные), биохемогенные, хемогенные и обломочные. При диагностике известняков следует прежде всего использовать реакцию с разбавленной соляной кислотой, при воздействии которой они бурно вскипают.

Для биогенных известняков основными породообразующими компонентами являются различной степени сохранности скелеты беспозвоночных и остатки водорослей. Их органическое происхождение часто можно определить макроскопически: даже невооруженным взглядом в их составе можно различить раковины и обломки раковин.

Известняки, которые состоят из хорошо сохранившихся раковин брахиопод или створок моллюсков, называют ракушняками .

Известковые туфы – крупнопористые породы, формирование которых связано с отложением кальцита из подземных вод и минеральных источников.

Обломочные известняки состоят из карбонатных обломков различных раковин.

Доломиты – это карбонатные породы, сложенные на 50 и более процентов одноименным минералом. По генезису доломиты являются хемогенной породой.

Доломиты образуются двумя путями:

1. путем химического выпадения СаМg(СО 3) 2 из рaстворов. Для них характерны слойчатые текстуры, микро- и тонкозернистые структуры.

2. за счет замещения СаСО 3 доломитом; структуры их яснокристаллические, нередко с «теневыми» структурами первичной породы.

Макроскопически отличить известняки от доломитов бывает очень трудно. Диагностическим признаком служит реакция с 5% соляной кислотой: доломиты вскипают только будучи растертыми в порошок.

Карбонатные породы в природных условиях часто создают смешанные известняково-доломитовые разности. В составе карбонатных пород помимо карбонатных минералов могут принимать участие глинистый и обломочный материал. При их количестве меньше 5% порода относится к чистой, более высокое содержание отражается в названии породы.

Мергели – породы промежуточного состава в ряду глина - известняк. Их основной составной частью являются кальцит (около 50%) или доломит и глинистый материал. Примесь глинистого материала в известняке определяется по «грязному» пятну, оставшемуся на образце после воздействия на него разбавленной соляной кислотой.

Описание известняков и доломитов должно проводиться в следующем порядке:

1. Название.

3. Крепость (твердость).

4. Излом (раковистый, землистый, ступенчатый, крупнокристллический и др.).

5. Основной структурно-генетический тип (например биогенный оолитовый, микрозернистый и т.д.).

6. Наличие и характеристика примесей.

7. «Особые приметы» (поры, каверны, стилолиты и пр.).

8. Текстура породы (хаотичная, слойчатая, плитчатая и т.д.).

Кремнистые породы (силициты)

Кремнистыми породами называются осадочные образования, содержащие более 50% кремнезема в форме биогенных, биохемогенных и хемогенных компонентов. Основными минералами кремнистых пород являются опал, халцедон, кристобалит, кварц.

По генезису силициты подразделяются на биогенные и хемогенные. Формирование биогенных силицитов обусловлено развитием органических остатков, строящих свой скелет из кремнезема, который они извлекают из морской воды. Хемогенные известняки представлены колломорфным кремнеземом и микрозернистой основной массой.

Диатомиты – скопления микроскопических скелетов диатомовых водорослей, состоящих из опала. Они белого цвета, микропористые (пористость их достигает 95 %), мягкие и очень легкие. Эти породы похожи на мел, но не реагируют с соляной кислотой и более легкие, чем мел. От белых каолиновых глин диатомиты отличаются отсутствием пластичности и меньшим удельным весом. Отличительный их признак – способность интенсивно впитывать воду. Каждый студент может это проверить, прикоснувшись к образцу языком: диатомит тут же к нему «приклеится».

Трепелы очень похожи на диатомиты, но имеют коллоидно-химическое происхождение. Они состоят из мельчайших сфер-зернышек опала. Окраска пород светлая, характерна высокая пористость.

Опоки отличаются от трепелов более темной окраской – от темно-серой до черной. Кроме того, эти породы более твердые и «звонкие» (при ударе молотком) в отличие от диатомитов и трепелов – «глухих» пород. При раскалывании образуются остроугольные обломки с раковистым изломом. Состоят опоки из кремнистых минералов с примесью редких спикул губок и радиолярий.

Кремень встречается в осадочных породах в виде конкреций и стяжений разной формы. Характерны серо-желтые, красно-коричневые и черные окраски. Часто имеют концентрически-зональное внутреннее строение. Сложены халцедоном, загрязненным глинистыми примесями. Образуются в породах за счет коагуляции гелей кремнезема в пустотах.

Яшмы – темные, красные, реже зеленоватые, желтоватые и голубые, полосчатые или пятнистые породы, сложенные микрозернистым халцедоном или кварцем. Имеют вулканогенно-осадочное происхождение.

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.

Здоровье