Наиболее широко распространенными карбонатными породами являются известняки и доломиты. Сидеритолиты, магнезитолиты, родохрозитолиты имеют существенно меньшее распространение. Специфика карбонатных пород заключается в большом разнообразии структурных видов, что объясняется разнообразием обстановок и способов их формирования.
Известняки – породы, состоящие преимущественно из кальцита. При наличии примеси песчано-алевритового материала, глины, кремнезема, доломита, глауконита, битума и т. п. известняки называются соответственно песчаными, алевритовыми, глинистыми, кремнистыми, доломитовыми, глауконитовыми битуминозными и т. п. Строение карбонатной породы определяется типом структурных зерен (компонентов), содержанием цемента и порового пространства. В качестве структурных зерен в известняках могут выступать обломочные зерна (карбонатного и некарбонатного состава, литокласты и кристаллокласты), биоморфные зерна (цельнораковинные и цельноскелетные, детритные и др.), различные сфероаграгаты (оолиты, пизолиты, сферолиты, комки и др.) и кристаллы минералов. Известняки характеризуются большим текстурным разнообразием. На поверхности пластов могут наблюдаться знаки ряби, сингенетические трещины, следы капель дождя, следы растворимых кристаллов солей, следы жизнедеятельности организмов. Известняки окрашены в светлые тона бежевого, желтоватого и серого цвета с зеленоватым, розоватым или коричневатым оттенками. В известняках часто встречаются органические остатки.
Доломиты – породы, состоящие более чем на 50% из минерала доломита. В доломитах часто содержится примесь кальцита, благодаря чему наблюдаются все переходы между известняками и доломитами. Примесь глинистого вещества обусловливает непрерывный ряд: доломит – мергель. Доломит царапается стальной иглой и отличается от известняка меньшей растворимостью в кислотах и более сильным блеском. Достоверно определить доломит можно лишь путем химического анализа (не вступает в реакцию с соляной кислотой, в отличие от известняка). Органические остатки встречаются в них гораздо реже, чем в известняках. В доломитах часто присутствуют весьма характерные аутигенные минеральные примеси (сульфаты, целестин, флюорит, закисные и оксидные соединения железа, кремнезем, органическое вещество), а также аллотигенные, представленные глинистым веществом, редко – песчаным и алевритовым материалом обычно некарбонатного состава. Доломиты окрашены в бежевый, серый цвет с зеленоватым, розоватым, коричневым или желтоватым оттенками.
Мергели – породы смешанного глинисто-карбонатного состава. Мергели обычно содержат 25–50% нерастворимого осадка. В зависимости от состава породообразующих карбонатных минералов, мергели делятся на кальцитовые и доломитовые, а от состава нерастворимого остатка – на кремнистые мергели и собственно мергели. Обычно имеют пелитоморфную или тонкозернистую структуру. При содержании карбоната свыше 75–80% порода носит название глинистого известняка; если содержание глины в породе превышает 75%, порода называется известковистой или доломитистой глиной. Мергели – пелитоморфные, в большинстве случаев мягкие, марающие, с землистым изломом породы. Они легко поглощают воду и часто распадаются при выветривании в рыхлую массу («рухляки», «трескуны»). Обычно они окрашены в светлые тона серого цвета с зеленоватым, розоватым или желтоватым оттенками. Но встречаются и яркоокрашенные разновидности красного, фиолетового и коричневого цвета (в красноцветных толщах). Тонкая слоистость для мергелей не характерна. В качестве примеси в мергелях присутствуют обломочные зерна кварца, полевых шпатов, акцессорных минералов. Из аутигенных минералов в мергелях отмечаются глауконит, часто в виде сферических и почковидных зерен, барит, цеолиты (преимущественно морденит), пирит и марказит в виде мельчайших сферических зерен. Кремнистые конкреции в мергелях представлены обычно халцедоном, кварцем или опалом. Оксиды и гидроксиды железа (преимущественно являющиеся продуктами окисления сульфидов железа) окрашивают мергели в желтоватые и красноватые оттенки. В мергелях встречаются остатки моллюсков, остракод, фораминифер и других раковин, широко развиты остатки мельчайших известковых водорослей – рабдолитов и кокколитов. В доломитовых мергелях определимые органические остатки встречаются очень редко. Иногда в основной массе мергелей наблюдается органическое вещество и углистые частицы либо равномерно распределенные в породе, либо образующие скопления в виде отдельных пятен. Известняки и доломиты отличаются от мергелей большей плотностью, способностью распадаться на плитчатые отдельности и часто обладают кристаллическизернистой структурой, не свойственной мергелям.
От глин мергели отличаются отсутствием пластичности, столь характерной для глинистых пород. Внешние признаки мергелей, по которым они определяются в полевых условиях, существенно меняются в зависимости от состава и количества глинистых компонентов. Минералы, не способные набухать от присутствия влаги (каолинит, гидрослюды, тонкодисперсный опал), находясь в виде примеси в карбонатной породе, не влияют на ее облик. Незначительная же примесь минералов группы монтмориллонита придает мергелю вид рухляка, что определяется способностью монтмориллонита при временном увлажнении и последующем высыхании легко распадаться в рыхлую массу. Кремнезем в мергелях бывает представлен мельчайшими округлыми опаловыми тельцами, аморфным кремнеземом, выпавшим из воды наряду с карбонатом кальция. Размер этих частиц обычно не превышает 0,01 мм. Изучение нерастворимого остатка мергелей дает представление о составе глинистых минералов и других примесей, входящих в состав породы.
Литература : Швецов М. С., Петрография осадочных пород, 3 изд., М., 1958; Викторов А. М., Строительная петрография, М., 1968; Карбонатные породы, пер. с англ., т. 1-2, М., 1970-71 (Науки о Земле, т. 28, 30).
Ю. С. Микоша.
Полезное
Смотреть что такое «Карбонатные породы» в других словарях:
КАРБОНАТНЫЕ ПОРОДЫ — горные породы, состоящие из карбонатов кальция, магния, железа. Различают осадочные карбонатные породы (известняк, доломит, мергель, мел и др.), метаморфогенные (мрамор) и магматогенные (карбонатит) … Большой Энциклопедический словарь
карбонатные породы — горные породы, состоящие из карбонатов кальция, магния, железа. Различают осадочные карбонатные породы (известняк, доломит, мергель, мел и др.), метаморфогенные (мрамор) и магматогенные (карбонатит). * * * КАРБОНАТНЫЕ ПОРОДЫ КАРБОНАТНЫЕ ПОРОДЫ,… … Энциклопедический словарь
КАРБОНАТНЫЕ ПОРОДЫ — горн. породы, со стоящие из карбонатов кальция, магния, железа. Различают осадочные К. п. (известняк, доломит, мергель, мел и др.), метаморфогенные (мрамор) и магматогенные (карбонатит) … Естествознание. Энциклопедический словарь
Карбонатные породы — ► carbonate strata Осадочные породы, состоящие из углекислых солей извести, магнезии и закиси железа. Наиболее распространены известняки, доломиты и переходные между ними разности; кроме того, в виде прослоев, линз и конкреций сидерита… … Нефтегазовая микроэнциклопедия
Породы карбонатные — – горные породы, состоящие из минералов кальцита (см. Известняк), доломита, магнезита, сидерита и различных примесей. По составу карбонатные породы разделяются на три группы: известняковые, доломитовые и карбонатно глинистые. По… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Породы горные карбонатные — – осадочные твердые породы (углекислые соли, извести, магнезии, закиси железа), образующие вместе или в отдельности большие массы осадочных (известняки, доломиты, мергели и др.) или метаморфических (мрамор и др.) пород и состоящие более чем … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Породы карбонатные — – сочетания разных по составу и свойствам минералов, в состав которых входят карбонаты кальция, магния железа. В основном породы этого класса образовывались из остатков животного мира, осевших на дне водоёмов, а также из химических осадков… … Нефтегазовая микроэнциклопедия
Породы горные — Горные породы природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Земля состоит из горных пород. Считается, что термин «горная порода» в современном смысле… … Википедия
Породы карбонатные — П., содержащие углекислые соли Ca и Мg(мел, известняки, мергели, доломиты, лёссы, карбонатные морены и др.) … Толковый словарь по почвоведению
осадочные горные породы — породы, возникшие путём осаждения вещества в водной среде, реже из воздуха и в результате деятельности ледников. Осаждение происходит механическим, химическим и биогенным путём. Осадочные горные породы разделяются на обломочные, химические и… … Энциклопедический словарь
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:
Известково-доломитовая группа
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(CO3)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)
Алевритовый (песчанистый) известняк (доломит) или известняк с гравием (с гальками)
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)
Содержание глинистого материала, %
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:
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 CaCO3 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.
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).
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.
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). Карбонатные породы, 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
Таблица 1. Химический состав карбонатных пород
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 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 ( 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.
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.
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.
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.
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.
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»).