Карбонатные породы. Карбонатные породы минеральный и химический состав Карбонатно глинистые или глинисто карбонатные

* Карбонатные породы широко распространены на земном шаре. Они сложены карбонатами кальция, магния. Железа марганца и образуют толи значительной мощности (до нескольких километров) КЛАССИФИКАЦИЯ Классификация карбонатных пород основана на их генезисе и минеральном составе. Происхождение карбонатных пород весьма разнообразное - обломочное, хемогенное и биогенное. Весьма характерны породы смешеннаго состава с присутствием карбонатного материала. Среди них выделяются 2 подгруппы: собственно карбонатного состава (кальцит-доломитове и доломит-кальцитовые) и смесь материала разных вещественно-химических типов осадочных образований – углисто-карбонатные, сульфатно-карбонатные, кремниево-карбонатные и глинисто-карбонатные. МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ. Главными породообразующими минералами являются кальцит Ca(CO 3), доломит Сa. Mg(CO 3)2, арагонит Ca(CO 3), анкерит Ca(Fe, Mg)(CO 3)2 В породах смешенного состава важными компонентами являются ангидрит, гипс, опал, халцедон кварц, глинистые минералы, углистое и битуминозное вещество. Важнейшими породообразующими организмами карбонатных пород являются фораминиферы. Мшанки. Кораллы, криноидеи, кораллы, брахиоподы, известковые водоросли.

Текстура. Широко распространены массивные (особенно в перекристал лизованныхпородах) и слоистые (тонко и грубослоистые) текстуры, а также пятнистые, комковатые, оолитовые, пизолитовые, конгломератовидные, стилолитовые, пористые и кавернозные. Химический состав карбонатных пород, мае. %

* Структура. Для карбонатных пород характерно большое разнообразие обломочных, органогенных и обломочно органогенных структур. Среди обломочных различают псефитовые (размер обломков в основном более 1 мм) и псаммитовые (крупно, средне и мелкозернистые) структуры (1 0, 1 мм), а также микрозернистые (размер частиц 0, 1 0, 01 мм) и пелитоморфные (менее 0, 01 мм). Органогенные структуры подразделяются на две группы: цельнораковинные и детритовые. В перекристаллизованных типах пород отме чаются кристаллически зернистые и гигантокристаллические структуры. Структуры могут быть также натечными (например, для сталактитов, сталаг митов, различных корочек и т. д.). Диагностические признаки. По окраске карбонатные породы бывают как светлыми, так и темными с различными оттенками (бурым, красноватым, зеле новатым, желтоватым и др.). Их отличает пониженная твердость (легко режутся ножом, за исключением окремнелых разностей известняков) и плотность. Важным диагностическим признаком карбонатных пород является реак ция с разбавленной соляной кислотой. Известняки вскипают при попадании ка пли соляной кислоты, доломитовые породы вскипают в порошке. Мергели по сле реакции с кислотой оставляют грязное пятно (глинистая часть породы). Основные типы пород. Среди известковых (кальцитового состава) пород преобладают известняки различного происхождения. Обломочные известняки сложены обломками ранее образованных известняков и известковых организ мов. Обломки существенно различаются по степени окатанности.

* Название породы включает также род организма, замещенного карбонат ным веществом, фораминиферово обломочные, криноидно обломочные, пе лециподово обломочные, моллюсково обломочные известняки и т. д. В известняках важную роль играет цементирующая масса, которая по объему может преобладать над обломочным материалом. Характерными при месями в известняках являются частицы кварца, полевых шпатов, глинистых минералов. Биогенные известняки состоят из остатков организмов в виде раковин хо рошей сохранности или их фрагментов, не имеющих следов механической об работки при переносе (например, водным потоком). Среди ракушечников (цельнораковинных известняков) широко распро странены фораминиферовые, пелециподовые, брахиоподовые, криноидные. Часто встречаются известняки смешанного состава, например фораминиферо во криноидные, фораминиферово водорослевые и т. д. Рифовые и биогермшые известняки состоят из продуктов замещения при крепленных организмов кораллов, мшанок, водорослей. Формой их залегания нередко являются массивы большого размера. Характерным представителем группы водорослевых известняков являются строматолитовые. Белый писчий мел это высокопористая мягкая порода белого цвета. Яв ляется весьма специфической разновидностью биомикрита, состоящей из ос татков известковых водорослей кокколитофорид, мелких фораминифер, мель чайших частиц кальцита. Как правило, это очень чистая порода, содержащая более 90% карбоната кальция, и примерно 75 90% его массы присутствует в виде органогенных частиц размером менее 4 микрон.

* Хемогенные известняки представлены микрозернистыми, пелитоморфными, оолитовыми, пизолитовыми и псевдоолитовыми разностями. Пелитоморфные известняки состоят из частиц кальцита лапчатой формы размером ме нее 0, 005 мм. Они отличаются плотной структурой, раковистым изломом и имеют разную окраску от светлой до темной. Оолитовые известняки состоят из мелких (до 1 мм) шарообразных выделений концентрического или радиаль но лучистого строения. Псевдоолитовые известняки также состоят из сфериче ских частиц, но в них отсутствует аналогичное строение. Пизолитовые извест няки отличаются от оолитовых несколько более крупными размерами выделе ний(2 10 мм). (Эолиты и пизолиты сцементированы в породе карбонатным це ментом, масса которого переменна, вплоть до преобладания в ней. Известковые туфы и натеки образуются вблизи минеральных источни ков. Отличаются пористой структурой натечного сложения. Туфы окрашены в желтовато серые и буроватые тона, но иногда почти белые. Перекристаллизовапные известняки образуются из первичных известня ков разного генезиса в процессах катагенеза и метагенеза. Кристаллически зернистые разности характеризуются различной крупностью зерен (грубо, крупно, средне, мелко и микрозернистые известняки). В мраморизованных известняках встречаются кристаллы кальцита размером до нескольких санти метров. Такие породы залегают в складчатых зонах в толщах метаморфизованных или сильно измененных осадочных пород.

Особой разновидностью известковых пород являются окремнелые известняки, содержащие конкреции халцедонового состава. Они характеризуются повышенной твердостью. Вторичные известняки образуются различными путями в процессе рас творения соляных залежей, при выветривании доломитов («раздоломиченные») и т. д. Раздоломиченные породы представляют собой средне или крупнозерни стые известняки, часто кавернозные и ноздреватые. Иногда в них сохраняются линзы первичных доломитов. Другой распространенной карбонатной породой являются доломиты, в которых содержание минерала доломита нередко превышает 95%. В их мине ральном составе обычно присутствуют примеси кальцита, реже пирита, халцедона, кварца, органического вещества и др. В некоторых разностях отмечены вкрапления ангидрита, гипса, сфалерита и галенита. Обломочные доломиты встречаются в виде прослоев, линз и пластов, за легающих среди мощных доломитовых толщ, и образуются в результате перемыва продуктов их разрушения в прибрежно морских условиях. Они сложены окатанными, угловатыми или угловато окатанными обломками доломита, сце ментированными доломитовым же или кальцитовым цементом. Типична также примесь терригенного материала (обломочные частицы кварца, полевых шпа тов и др.).

* Доломиты органогенного происхождения содержат остатки кораллов, брахиопод, мшанок, пелеципод и других организмов, замещенные пелитоморф ным доломитом. Цемент этих пород обычно представлен также пелитоморф ным или зернистым доломитом с примесью кальцита, Они образуются при до ломитизации карбонатных осадков или эпигенетическом преобразовании пер вичных известняков. Водорослевые доломиты состоят из крупных округлых образований биогерм и мелких шарообразных зерен, почти нацело сложенных пелитоморным доломитом, замещающим синезеленые и зеленые водоросли, которые кон центрировали в процессе жизнедеятельности карбонат магния. Они отличаются высокой пористостью и кавернозностью. Другой разновидностью являются во дорослевые доломиты с переотложенными и деформированными водорослями Хемогенные доломиты отличаются микрозернистой или пелигоморфной структурой и отсутствием органических остатков. Кроме того, широко распро странены доломиты с примесью ангидрита и гипса, а также оолитовые доломи ты. Вторичные доломиты образуются в процессе замещения известняков. Они залегают обычно в виде линз среди известняков или содержат участки ос таточного известняка Кремнистые известняки и доломиты могут содержать до 50% халцедона или других разновидностей кремнезема. Эти породы отличаются высокой проч ностью. Халцедон в них образует макроскопически заметные выделения ин крустации в порах и кавернах, конкреции и т. д. При более высоком содержании кремнезема (от 50 до 95%) породы относят к известковым силицитам. Углистые известняки и доломиты включают до 50% углистого материала и окрашены в черные тона, часто с отпечатками растений и обугленными рас тительными остатками. Обычно встречаются в виде пропластков среди уголь ных пластов. При содержании углистого материала от 50 до 75% порода отно сится к известковому углю. Глинисто карбонатные породы представлены мергелем. Мергели это тонко или микрозернистые светлые или темные обычно мягкие породы, сло женные пелитоморфным или микрозернистым кальцитом (реже доломитом) и тонким глинистым материалом.

* Распределение глинистой примеси в породе часто равномерное. Иногда в качестве примеси присутствуют опал (кремни стый мергель), глауконит (глауконитовый мергель), цеолиты, барит, пирит. Глинистое вещество представлено монтмориллонитом и гидрослюдами. Сульфатно карбонатные породы представлены ангидрито-доломитами. В них в заметном количестве присутствуют, наряду с доломитом, ангидрит и гипс. Среди карбонатных пород смешанного состава нередко встречаются и трехкомпонентные: глинисто известняково доломитовые, глинисто углистые | известняки и доломиты и т. д. Коллекторские и инженерно-геологические свойства. Карбонатные поро ды часто являются коллекторами нефтеносных залежей и подземных вод. Их: коллекторские свойства зависят от степени трещиноватости, кавернозности. объема и характера распределения цемента. Они варьируют в широких преде лах. Карбонатные породы нередко являются основанием для разного рода со оружений, что требует обязательного учета их инженерно геологических; свойств. Прочность карбонатных пород определяется степенью их выветрелости, минеральным составом, трещиноватостью, обводненностью.

В диагенезе карбонатных осадков главную роль играют процессы: растворение карбонатного материла, * Изменение цементация, т. е. формы кристаллов кальцита в процессе опреснения морской воды (слева направо) (по П. Фолку): выпадение минералов в порах и трещинах осадков, перекристаллизация.

катагенез Стилолиты "Арматурная" текстура

* . Применение. Известняки применяют в металлургии в качестве флюсовой материал и т. д. В металлургии известняки употребляются в качестве флюс обеспечивающего переход рудных компонентов в свободное металлическое с» стояние, а вредных примесей в шлаки. При этом количество Са. О не должь быть ниже 50%. Флюсовые известняки должны быть механически прочными, смеси с глиной известняки используют для получения портландцемента. Of являются основным сырьем для производства негашеной извести. В химич ской промышленности они также используются при производстве карбид кальция, соды, едкого натра и т. д. В стекольной промышленности извести; вводят в шихту для повышения химической стойкости стекла. В сельском х

ПОРЯДОК ОПИСАНИЯ КАРБОНАТОВ 1. Название породы 2. Окраска, блеск 3. Структура 4. Текстура 5. Излом 6. Минеральный состав 7. Твёрдость 8. Морфология агрегатов и кристаллов 9. Включения, примазки. 10. Реакция с HCl. 11. Генезис, стадия литогенеза.

поиск по словарю

Скопируйте код и вставьте в свой блог:

ПОРОДА КАРБОНАТНАЯ - осад, п., состоящая более чем на 50% из одного или нескольких карбонатных м-лов; это - известняки, доломиты и переходные между ними разности. Ограниченно распространены сидеритовые, магнезитовые и анкеритовые осад. П. к., являющиеся уже рудами; они образуют наряду с брейнеритом, витеритом, родохрозитом, стронцианитом и олигонитом прослои, линзы и конкреции. Арагонит, слагающий скелеты и раковины многих организмов, или осаждающийся химически, малоустойчив и обычно отсутствует в древних П. к. П. к. часто содер. обломочный, пирокластический и хемогенный материал, глинистые и кремнистые м-лы, орг. остатки. Из аутогенных м-лов встречаются глауконит, кварц, халцедон, ангидрит, гипс, пирит, щелочные полевые шпаты и др. Происхождение П. к. различное: хемогенное, биогенное, механическое (обломочные известняки), метасоматическое, вторичное (перекристаллизация). П. к. относится, как правило, к образованиям скальным с жесткой связью между зернами, т. е. к твердым п. ; П. к. может быть плотной, пористой и трещиноватой; две последние разности выделяются в пористые и трещиноватые карбонатные коллекторы. Текстуры осад, п., в частности и П. к. (Теодорович, 1941), могут оцениваться для осад, образования в целом в зависимости от слоистости - ляпидотекстуры (слоистые, микро-, косо- и неслоистые) и для отдельных прослоев слоистых осад, образований (или неслоистых п. в целом) - стратитекстуры (беспорядочная, плоскопараллельные текстуры наслоения и роста, текстуры “течений”, “конус в конус” и др.). П. к. имеют разнообразные структуры, относящиеся к первичным и вторичным. По структурам П. к. можно подразделить на следующие тр. : 1) структурно однородные (из составных частей одного типа); 2) структурно более или менее однородные (из равномерно распределенных составных частей двух или более типов); 3) структурно неоднородные (из участков разных очертаний различной структуры). Приведем структурную классификацию известняков лишь для первых двух гр. Целесообразно пользоваться структурно-генетической классификацией, в которой основные гр. - генетические, а более мелкие - структурные. Имеются 4 основные генетические гр. известняков со следующими подгр. и типами (Теодорович, 1941, 1958, 1964): I. Явно органогенные или биогенные: А. Биоморфные: а) стереофитровые - твердо растущие (остова рифа, биостромные и т. п.); 6) гемистереофитровые (органогенно-желваковые); в) астереофитровые, накапливавшиеся первоначально в виде ила (фораминиферовые, остракодовые и др.). Б. Фрагментарные (спикуловые и т. п.). В. Биоморфно-детритусовые и детритусово-биоморфные): 1) стереофитровые; 2) астереофитровые. Г. Биодетритусовые и биошламмовые. II. Биохемогенные: А. Копролитовые. Б. и В. Комковатые и микрокомковатые (часто это продукты жизнедеятельности синезеленых водорослей). Г. Сгустковые. Д. Микрозернистые, микрослоистые (бактериальные). III. Хемогенные: А. Яснозернистые. Б. Микрозернистые. В. Оолитовые и т. п. Г. Хостереофитровые - корковые, инкрустационные и т. п. IV. Обломочные: А. Конгломератовые и брекчиевые. Б. Песчаниковые и алевролитовые. Наиболее детальная и обоснованная генетическая классификация известняков предложена Швецовым (1934, 1948). Известны многочисленные классификации П. к., учитывающие, кроме карбонатной части, количество присутствующего в них глинистого или обломочного материала (Ноинский, 1913; Вишняков, 1933; Пустовалов, 1940; Теодорович, 1958; Хворова, 1958; и др.). За рубежом распространена классификация Фолка (Folk, 1962). Для углубленного фациального анализа карбонатных отл., в особенности известняков, необходимо давать максимально дифференцированные количественные характеристики особенностей их состава (Марченко, 1962). Известняки и доломиты широко распространены в природе, менее развиты известково-доломитовые п. П. к. широко используются в промышленности (металлургической, хим., текстильной, бумажной, строительной и др.) и в сельском хозяйстве (удобрения). В. И. Марченко, О. И. Некрасова, Г. И. Теодорович.

Источник: Геологический словарь

ПОРОДА КАРБОНАТНАЯ - осад, п., состоящая более чем на 50% из одного или нескольких карбонатных м-лов; это - известняки, доломиты и переходные между ними разности. Ограниченно распространены сидеритовые, магнезитовые и анкеритовые осад. П. к., являющиеся уже рудами; они образуют наряду с брейнеритом, витеритом, родохрозитом, стронцианитом и олигонитом прослои, линзы и конкреции. Арагонит, слагающий скелеты и раковины многих организмов, или осаждающийся химически, малоустойчив и обычно отсутствует в древних П. к. П. к. часто содер. обломочный, пирокластический и хемогенный материал, глинистые и кремнистые м-лы, орг. остатки. Из аутогенных м-лов встречаются глауконит, кварц, халцедон, ангидрит, гипс, пирит, щелочные полевые шпаты и др. Происхождение П. к. различное: хемогенное, биогенное, механическое (обломочные известняки), метасоматическое, вторичное (перекристаллизация). П. к. относится, как правило, к образованиям скальным с жесткой связью между зернами, т. е. к твердым п. ; П. к. может быть плотной, пористой и трещиноватой; две последние разности выделяются в пористые и трещиноватые карбонатные коллекторы. Текстуры осад, п., в частности и П. к. (Теодорович, 1941), могут оцениваться для осад, образования в целом в зависимости от слоистости - (слоистые, микро-, косо- и неслоистые) и для отдельных прослоев слоистых осад, образований (или неслоистых п. в целом) - стратитекстуры (беспорядочная, плоскопараллельные текстуры наслоения и роста, текстуры “течений”, “конус в конус” и др.). П. к. имеют разнообразные структуры, относящиеся к первичным и вторичным. По структурам П. к. можно подразделить на следующие тр. : 1) структурно однородные (из составных частей одного типа); 2) структурно более или менее однородные (из равномерно распределенных составных частей двух или более типов); 3) структурно неоднородные (из участков разных очертаний различной структуры). Приведем структурную классификацию известняков лишь для первых двух гр. Целесообразно пользоваться структурно-генетической классификацией, в которой основные гр. - генетические, а более мелкие - структурные. Имеются 4 основные генетические гр. известняков со следующими подгр. и типами (Теодорович, 1941, 1958, 1964): I. Явно органогенные или биогенные: А. Биоморфные: а) стереофитровые - твердо растущие (остова рифа, биостромные и т. п.); 6) гемистереофитровые (органогенно-желваковые); в) астереофитровые, накапливавшиеся первоначально в виде ила (фораминиферовые, остракодовые и др.). Б. Фрагментарные (спикуловые и т. п.). В. Биоморфно-детритусовые и детритусово-биоморфные): 1) стереофитровые; 2) астереофитровые. Г. Биодетритусовые и биошламмовые. II. Биохемогенные: А. Копролитовые. Б. и В. Комковатые и микрокомковатые (часто это продукты жизнедеятельности синезеленых водорослей). Г. Сгустковые. Д. Микрозернистые, микрослоистые (бактериальные). III. Хемогенные: А. Яснозернистые. Б. Микрозернистые. В. Оолитовые и т. п. Г. Хостереофитровые - корковые, инкрустационные и т. п. IV. Обломочные: А. Конгломератовые и брекчиевые. Б. Песчаниковые и алевролитовые. Наиболее детальная и обоснованная генетическая классификация известняков предложена Швецовым (1934, 1948). Известны многочисленные классификации П. к., учитывающие, кроме карбонатной части, количество присутствующего в них глинистого или обломочного материала (Ноинский, 1913; Вишняков, 1933; Пустовалов, 1940; Теодорович, 1958; Хворова, 1958; и др.). За рубежом распространена классификация Фолка (Folk, 1962). Для углубленного фациального анализа карбонатных отл., в особенности известняков, необходимо давать максимально дифференцированные количественные характеристики особенностей их состава (Марченко, 1962). Известняки и доломиты широко распространены в природе, менее развиты известково-доломитовые п. П. к. широко используются в промышленности (металлургической, хим., текстильной, бумажной, строительной и др.) и в сельском хозяйстве (удобрения). В. И. Марченко, О. И. Некрасова, Г. И. Теодорович .

Карбонатные породы широко распространены в осадочной оболочке, слагая толщи мощностью сотни и тысячи метров. К этой группе принадлежат породы, в которых карбонатная фракция преобладает над некарбонатными компонентами.

Главнейшие породообразующие компоненты пород – карбонатные минералы, в первую очередь – кальцит, доломит, примеси обломочного и глинистого материала. В зависимости от соотношения этих основных составляющих карбонатные породы делятся на:

1. Известково-доломитовую группу.
2. Терригенно-карбонатную группу.
3. Карбонатно-глинистую группу.

Известково-доломитовая группа включает в качестве ведущих породообразующих минералов кальцит и доломит. Порода, содержащая 50% и более кальцита, называется известняком, 50% и более доломита – доломитом. Наиболее чистые разности известняков содержат от 95 до 100% кальцита. Таковыми же будут содержания доломита CaMg(CO 3) 2 в чистых доломитах. Васе остальные разности известково-доломитовой группы являются породами смешанного состава.

Таблица 1 – Классификация известково-доломитовых пород (по С. Г. Вишнякову)

Терригенно-карбонатная группа

Группа терригенно-карбонатных пород представляет относительно разнородное сообщество, включающее доломит, известняк с преобладанием доломита или кальцита с обязательной примесью терригенной составляющей различной размерности, а также известняки и доломиты глинистые, алевритовые, песчаные, гравийные, галечниковые. Выделяемые некоторыми литологами карбонатно-терригенные породы с содержанием карбонатов менее 50% строго к карбонатным породам не относятся. Это обломочные породы, сцементированные карбонатным материалом.

Как и кластические обломки, в составе карбонатов часто отмечается примесь глинистого вещества. Ряд карбонатных пород, известняков и доломитов, включающих глинистый материал, завершается мергелем с содержанием глинистой компоненты 25-50%.

Таблица 2 – Классификация терригенно-карбонатных пород (по И. В. Хворовой)

При катагенезе карбонатные породы могут быть подвергнуты выщелачиванию, перекристаллизации с появлением таких текстурных особенностей как фунтиковая текстура, стилолитовые швы, вторичная пористость. Вторичная пористость связана по Э. Ф. Емлину с селективным растворением компонентов карбонатной породы, с доломитизацией (образование пор за счет уменьшения объема), с разложением организмов, имеющих внешний скелет (криноидеи, кораллы и др.).

Пористость карбонатных, карбонатно-терригенных накоплений, лежащая в основе образования пластов-коллекторов, играет важную роль в геологии нефти и газа.

Основные обстановки карбонатного осадконакопления – морские, в которых накапливаются мелководные и глубоководные карбонатные илы, шельфовые, где формируются фораминиферовые, оолитовые известняки, ракушечники, пеллетовые пески, рифовые, банково-рифовые образования.

Карбонатно-глинистая группа

Таблица 3 – Классификация карбонатно-глинистых пород (по С. Г. Вишнякову)

Наиболее типичными представителями карбонатных пород являются образования известково-доломитовой группы: известняки и доломиты.

Известняки

Известняки – карбонатные породы, состоящие на 50% и более из кальцита и арагонита. Есть две основные формы нахождения кальцита, позволяющие определить происхождение породы. Это хемогенный кристаллически-зернистый кальцит и кальцит, образующий скелетные части организмов, микроводорослевые структуры, оолиты, пеллеты, комки и сгустки.

Скелетные части организмов обычно представлены обломками раковин, ядрами различных организмов, растительными остатками, их обрывками. К настоящему времени установлены многие тысячи видов организмов, захороненных и сохранившихся в карбонатных породах. Они обладают определенной формой, особенностями морфологии и строения кальцитовой массы скелетных остатков. Наиболее распространенные группы организмов, замещающиеся карбонатами, представлены следующими формами:

• животные организмы: фораминиферы (фузулиниды, милиолиды, глобигерины и др.), коралловые полипы, строматопоры, мшанки, иглокожие, морские ежи, брахиоподы и моллюски (пелециподы, гастроподы и др.), остракоды и пр.;
• растительные организмы: кокколитофориды (планктонные одноклеточные водоросли), микроскопические сине-зеленые водоросли (цианофиты), зеленые, красные и др.

Механизм и условия образования известняков, их генетические особенности определяют выделение двух основных типов: биогенного и хемогенного. В качестве промежуточного выделяют хемогенно-биогенный тип.

Биогенные известняки

Биогенные известняки состоят преимущественно из скелетных частей организмов или биогенного водорослевого кальцита с биоморфными (цельно-раковинными) и органогенно-детритовыми структурами. Значительную часть биогенного детрита образуют обломки раковин брахиопод и пелеципод, состоящие из кальцита грубоволокнистого строения, арагонита микрокристаллического, пелитоморфного, гастропод, фораминифер с микрокристаллической и тонковолокнистой структурой стенок раковин. Животные организмы извлекают известь CaCO 3 для строения раковин из морской воды. Отмирая, раковины погружаются на дно, образуя детритовый и илоподобный осадок, превращающийся при диагенезе в известняки-ракушечники с характерными биморфными, или органогенно-детритовыми структурами.

Детритовые известняки делятся на зоодетритовые и фитодетритовые. Зоодетритовые содержат в качестве основного компонента – обломки скелетных частей беспозвоночных – створок тонко- и толстостенных брахиопод, остракод, губок, мшанок, раковины фораминифер, членики, реже чашечки криноидей. Среди них выделены такие разновидности как полидетритовые (из остатков разных видов организмов), криноидные, криноидно-брахиоподные, спикуловые и др. Многими разновидностями представлены фитодетритовые известняки, в основном, в зависимости от родового состава водорослей. Это доницелловые, микрофитоллитовые, фурусталатовые и иные разновидности. В оолитовых известняках рифовых и биогермных образований ядрами оолитов служат фораминиферы, членики криноидей, обрывки водорослей.

Детритовый известняк-ракушечник

Известняки, состоящие из частей известкового скелета морских лилий (криноидеи), называются криноидными и включают круглые членики их стебельков. Значительные по мощности и площадному развитию пласты органогенных известняков – строматолитов слагают продукты жизнедеятельности сине-зеленых водорослей. Растительные организмы – водоросли, покрытые кальцитовыми пластинками (кокколитофориды) и водоросли, не обладающие кальцитовым скелетом, поглощает углекислоту из воды. В результате их жизнедеятельности биохемогенным путем образуются неясноволнисто-слоистые образования (строматолиты).

Криноидный известняк

Своеобразной формой залегания биогенных известняков, образующих органогенные постройки, являются ископаемые рифы. Это прочные каркасные образования, сложенные скелетными остатками организмов, часто живущих колониями – кораллы, губки, строматопоры, мшанки, серпулы, пелециподы, и многие другие (фораминиферы, брахиоподы). Прочность рифовой постройке придают обволакивающие ее водоросли. Могут подниматься над водой, образуя рифовые острова, вытягиваться на сотни километров. Мощность рифовых образований иногда достигает 1000 м и более.

Рифовые гряды по краю островной или береговой отмели называются барьерными рифами. В Тихом океане барьерный риф протягивается вдоль восточных берегов Австралии на 1900 км. Вытянутые вдоль берега барьерные рифовые постройки обозначаются как береговые рифы. Кольцеобразные рифовые образования с мелкой лагуной в центральной части известны в литературе под названием атоллы. Предпосылки для быстрого развития рифовых образований имеются лишь в тропических и субтропических областях. Именно в тропических морях вода пересыщена углекислым кальцием и существует богатая фауна организмов с известковым скелетом. Эти условия весьма благоприятны для быстрой биохимической фиксации углекислого кальция вне зависимости от биологического вида, формирующего рифы и биогермы. Необходимо иметь в виду, что рифоподобные банки известны на глубине и в очень холодных морях северной части Атлантического океана.

Для рифовых построек характерны биогермные известняки, слагающие образования разнообразной формы – от линзовидных до штокоподобных. Основные биогермообразователи – сине-зеленые и зеленые водоросли. Встречаются и строматолитовые разности биогермных известняков. Многочисленные, тесно сплетенные нити водорослей, слагают основную массу. Промежутки заполняются микро-, мелкозернистым кальцитом.

Известковые породы могут возникнуть на суше. Это известковые туфы, травертины – натечные и корковые образования подземных источников, разгружающихся на поверхности. К этой же категории принадлежат натечные формы известняков – сталактиты и сталагмиты, формирующиеся в пещерах. Известковый туф это обычно пористая ноздреватая масса рыхлая, иногда плотная, кристаллического строения, часто с отпечатками и остатками листьев растений. Сталактиты и сталагмиты в поперечном сечении обычно имеют концентрически-зональное сложение. В условиях поверхности в засушливых климатических зонах за счет капиллярного поднятия и испарения влаги формируются приповерхностные скопления карбонатного материала – калькреты, панцири.

Карбонатные илы быстро затвердевают, литифицируются и подвергаясь разрушению под действием волн образуют обломки, называемые интракластами. Последние цементируются продолжающим осаждаться карбонатным материалом, либо механически переносятся, сортируются как обычный обломочный материал. После осаждения они подвергаются уплотнению, цементации, образуя известняки с кристаллически-зернистой связующей массой. Часто в таких известняках отмечаются комочки микрозернистого ила (пеллеты), терригенные обломки, ооиды – обломки раковин, зерна с оболочкой, оболочками хемогенного карбоната.

Хемогенные известняки

Хемогенные известняки образуются при осаждении кальцита из пересыщенных карбонатом кальция растворов вод морей, океанов, в водоемах суши с аридным климатом. За счет хемогенного кальцита возникли пелитоморфные, некоторые оолитовые, кристаллически-зернистые известняки и карбонатные конкреции, стяжения при перераспределении карбонатного материала в терригенных осадках в ходе диагенеза. Чистые известняки белые, но за счет примесей других веществ могут приобретать различные окраски: желтоватые, буроватые (примесь оксидов железа), серую до черной (присутствие органического вещества), зеленоватую (за счет некоторых силикатов).

Доломиты

Доломит, Прилеп, Македония

Доломиты сложены в основном (на 50% и более) одноименным минералом. Часто отмечается примесь аутигенных кальцита, гипса, ангидрита, кремнезема, окислов железа, глинистого вещества, отмечаются целестин, флюорит, соли, тонкорассеянное органическое вещество, пирит или марказит, терригенные обломки. Органические остатки в доломитах редки и плохой сохранности. Обычно это ядра, реже отпечатки. По внешнему виду мало отличаются от известняков, что обуславливают необходимость их испытания слабым (2-5%) раствором соляной кислоты. Цвет доломитов белый, желтовато-белый, красноватый, желтый, зеленоватый, серый до черного (присутствие органического вещества). Битуминозные доломиты окрашены в коричневый цвет. Как правило, образует зернистые массы различной размерности от микрозернистых до крупнозернистых, могут быть кавернозными за счет пустот (каверн) выщелачивания. Органогенные биоморфные структуры встречаются редко.

Доломиты – обычная составная часть карбонатных и фоленосно-гипсоносных толщ. По генезису они подразделяются на первично-осадочные, сингенетические и диагенетические, и вторичные или эпигенетические.

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.

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.