Обломочные породы

Осадочные породы образуются на поверхности Земли. Образование осадков, а затем и осадочных пород может идти различными способами - осаждение обломочного материала, выпадение из растворов определенных веществ, в процессе жизнедеятельности организмов.

Единой (общепринятой) классификации осадочных горных пород до сих пор не существует. В основу упрощенной классификации осадочных пород положено их разделение по происхождению на три большие группы (класса): обломочные (терригенные ) – механические осадки, химические (хемогенные) - возникшие в результате выпадения осадков из воды или из других растворов, и органогенные – образованные из скоплений окаменевших остатков животных и растений. В каждом из этих классов по особенностям образования пород можно выделить подклассы.

Терригенные (обломочные) породы – продукты механического разрушения ранее образованных пород (магматических, метаморфических и осадочных) Они представляют собой одну из самых важных и распространенных групп осадочных пород и отличаются разнообразным, большей частью, сложным составом. Именно эти породы часто используются как стройматериалы. Терригенные породы различаются, прежде всего, по структуре (т.е. величине обломков), а сравнительно крупнообломочные еще и по их форме – окатанные они или же - неокатанные (угловатые) . Терригенные породы могут быть рыхлыми, для которых характерно несвязанное состояние слагающих их частиц и большое количество пор (песок, глина) или сцементированными (литифицированными). Структуры обломочных пород определяются размерами и формой слагающих их обломков, а также особенностями цементирующего эти обломки вещества. По абсолютной величине обломков различают псефитовую (или грубообломочную) – более 2 мм, псаммитовую (или песчаную, среднеобломочную) - 0,1–2 мм, алевритовую (или мелкообломочную, пылеватую) – 0,01-0,1 мм и пелитовую (тонкообломочную, глинистую) – 0,001-0,01 мм структуры. В случае, если порода сложена обломками разных размеров (что обычно для осадочных пород), можно выделять структуры переходного типа (например, алевропелитовую ). В любом случае преобладающий терригенный материал указывается в названии на последнем месте.

Классификация терригенных осадочных по величине и форме обломков, чаще всего используемая в России геологами, а также грунтоведами и почвоведами, приведена в таблице 3.

Таблица 3

Упрощенная классификация терригенных осадочных пород

Следует отметить, что в некоторых классификациях глинистые породы выделяются в самостоятельный класс, так как при их формировании наряду с процессами механического разрушения значительная роль принадлежит и процессам химического преобразования исходных пород и минералов. Поэтому глины можно рассматривать как породы, занимающие промежуточное положение между терригенными и хемогенными осадочными горными породами.

Цемент присутствует в подавляющем большинстве терригенных осадочных горных пород и является их важной составной частью. По составу он может быть глинистым, карбонатным, кремнистым, железистым и др. По своему строению - аморфным и кристаллическим, причем, в некоторых случаях кристаллы цемента по размеру могут быть соизмеримы с обломками или даже значительно превосходить их. Тип цемента отражает количественное соотношение собственно цемента и обломочной части породы, поэтому является дополнением характеристики структуры терригенной породы. Выделяются следующие основные типы цемента :

Базальный – обломки не соприкасаются друг с другом, а как бы плавают в цементе (рис. 33а );

Поровый – обломки соприкасаются друг с другом, а цемент заполняет лишь поры между ними (рис. 33б );

Пленочный – цемент образует тонкую пленку вокруг каждого обломка (рис. 33в )

Контактовый – обломки сложной формы тесно соприкасаются друг с другом, а цемент присутствует лишь в местах их непосредственного соприкосновения.

Рисунок 33. Структурные типы цемента: а – базальный; б – поровый; в – пленочный и контактовый; г – пойкилитовый

Относительное количество цемента, в целом, уменьшается от первого типа к четвертому. Но следует иметь в виду, что в терригенной породе цемента всегда меньше 50% ( иначе породу следует называть, исходя из структуры цемента , например – песчаником с обломками гравия , алевролитом сильно песчанистым и т.д.). По характеру распределения цемента в породе можно выделять равномерно распределенный и неравномерно распределенный . В последнем случае в одних участках породы может наблюдаться базальный, а в других – поровый или пленочный цемент.

Иногда (особенно в случае карбонатного, баритового или гипсового цемента) наблюдается своеобразный пойкилитовый тип цемента (рис. 33г ). Кристаллы цемента здесь по размеру значительно превышают цементируемые ими обломки или зерна (а иногда и мелкие органические остатки), которые оказываются заключенными внутри кристаллов минерала, слагающего цемент. Этот тип цемента обычно хорошо различается невооруженным глазом по характерному блеску на плоскостях спайности крупных кристаллов кальцита, гипса и т.д.

Текстуры терригенных пород разнообразны и очень интересны, прежде всего, с генетической точки зрения. Среди них следует различать внутрипластовые и поверхностные текстуры . Среди внутрипластовых преобладают слоистые текстуры. По форме и ориентировке слоев различают горизонтальную (характеризуется прямолинейностью и горизонтальностью слоев и контактов между ними), косую, волнистую и т.д. слоистость (рис. 34а ).

Рисунок 34. Типы слоистости: а – горизонтальная, б – косая, в - волнистая; г – знаки ряби на поверхности пласта песчаника

По четкости проявления различают ясную (четкую, с резкими границами отдельных слоев), неясно выраженную (отдельные слои различаются с трудом, между ними отсутствуют резкие границы) и градационную слоистость, для которой характерно постепенное уменьшение размеров частиц по направлению от подошвы к кровле слоя. Характер слоистости может подчеркиваться, цветом, разной величиной обломков в разных слоях, послойным расположением включений (раковин, конкреций). Также внутри слоя могут встречаться ходы червей, следы передвижений организмов и др. Реже наблюдаются однородные массивные текстуры.

Поверхностые текстуры . Проявляются на поверхностях пластов. К ним относятся текстуры знаков ряби (рис. 34б ), трещины усыхания , отпечатки кристаллов , града , капель дождя и следы жизнедеятельности организмов .

По минеральному составу принято выделять мономиктовые, олигомиктовые и полимиктовые обломочные породы. Мономиктовые - на 90% или более состоят из обломков одного минерала или породы (обычно это кварцевые пески и песчаники), олигомиктовые - сложены обломками двух различных минералов или пород, или одного минерала и одной породы, полимиктовые - породы слагаются обломками нескольких (т.е. более, чем двух) различных минералов и пород. Ниже приводится краткая характеристика наиболее распространенных терригенных осадочных горных пород. При необходимости этим описанием, совместно с табл. 3, можно воспользоваться в качестве простейшего определителя для того, чтобы установить ориентировочное название обломочной осадочной породы.

Грубообломочные породы - псефиты . Рыхлые отложения – валуны (валунники), галечники, гравий, щебень могут состоять из обломков пород разного состава. Среди сцементированных (литифицированных) грубообломочных пород выделяются (см. табл. 3) конгломераты (состоят из окатанных обломков), брекчии (состоят из угловатых обломков) и гравелиты . Во всех этих породах обломки скреплены глинистым, железистым, кремнистым, известковым песчаным и т.д. цементом. Текстуры - слоистые или массивные. Окраска пород нередко неоднородная, пестрая. Брекчии распространены меньше, чем конгломераты.

Песчаные породы – псаммиты. К ним относятся пески (рыхлые) и песчаники (сцементированные), которые в зависимости от крупности частиц (см. табл. 3) подразделяются на мелко-, средне, крупно- и грубозернистые. В зависимости от состава пески и песчаники подразделяются на мономиктовые (обычно кварцевые), олигомиктовые (обычно кварц-полевошпатовые) или полимиктовые . Полимиктовые пески и песчаники, состоящие из кварца, полевых шпатов и слюды называются аркозовыми . Окраска их почти всегда имеет желтоватый или розоватый оттенок. К полимиктовым песчаникам также относятся граувакки . Это песчаники (иногда и мелкообломочные гравелиты) серого, зеленовато-серого, иногда красноватого цветов, имеющие плохую сортировку материала по составу и степени окатанности и состоящие из большого количества (более 20%) обломков пород различного происхождения, совместно с которыми присутствуют кварц, слюды, полевые шпаты, пироксены, роговая обманка. Состав цемента различен – глинистый, карбонатный кремнистый и т.д., либо смешанный. Текстуры песчаников обычно слоистые различных типов.

Алевритовые породы по внешнему виду очень сходны с песчаными. Основные различия заключаются в меньшем размере зерен (менее 0,1 мм) и в несколько ином минеральном составе. В них практически нет обломков пород, но в больших количествах содержатся кварц, слюды и обычно присутствуют глинистые минералы. Малые размеры частиц (0,01-0,1 мм) обуславливают их перенос преимущественно во взвешенном состоянии водой и ветром и, поэтому окатывания их практически не происходит.

Лёсс - слабо сцементированная порода желтовато-серого или буровато-серого цвета, обладающая большой пористостью (до 50%). Благодаря межмолекулярным силам частицы кварца, полевых шпатов и других минералов удерживаются вместе – порода не рассыпается, но легко растирается между пальцами. Считается, что образование лёссов связано с переотложением выносимых ветром тонких пылеватых частиц из областей пустынь и степей.

Алевролиты - плотные сцементированные породы самой различной окраски (желтоватой, бурой, серой, вишневой, зеленоватой и т.д.). Характерна тонкая горизонтальная слоистость и тонкоплитчатая отдельность. В алевролитах, в отличие от песчаников, отдельные зерна не различимы невооруженным глазом, но на ощупь их поверхность немного шершавая (особенно отчетливо это ощущается, если провести по поверхности породы подушечками пальцев или лизнуть породу языком).

Глинистые породы. Особые свойства пород этой группы обусловлены присутствием больших количеств глинистых минералов - каолинита, монтмориллонита, нонтронита, гидрослюд и др. К глинистым породам относятся глины, аргиллиты и глинистые сланцы. По объему они составляют более половины всех осадочных пород.

Глины - связные, плотные, но не окаменевшие породы. Они обладают высокой пористостью (до 50-60%), легко разбухают, т.е. жадно поглощают воду, увеличиваясь в объеме (до 45%), пластичностью (с водой образуют вязкое тесто, принимающее любую форму и сохраняющее ее при высыхании), связующей способностью (не теряя пластичности, удерживают непластичные вещества), огнеупорностью, кислотоупорностью и другими практически важными качествами. В зависимости от минерального состава глины делятся на каолиновые, монтмориллонитовые, гидрослюдистые, полиминеральные и другие.

Помимо чисто глинистых пород в природе широко распространены суглинки и супеси , представляющие собой смешанные песчано-глинистые породы. Суглинки содержат 30-50% глинистых частиц, а супеси - до 20-30%.

Аргиллиты иглинистые сланцы – затвердевшие (окаменевшие) или слабометаморфизованные глины, имеющие малую пористость, не размокающие в воде, потерявшие пластичность. Окраска их может быть самой различной. Часто наблюдается тонкая слоистость, а в сланцевых аргиллитах – тонкоплитчатая отдельность, параллельная слоистости. Поверхность аргиллитов на ощупь гладкая, если лизнуть породу языком, он слегка прилипает к ней.

Задания. Ознакомившись с образцами учебной коллекции горных пород и методикой работы, студенты (коллективно, разбившись на группы по 2-3 человека, либо индивидуально) выполняют задания по самостоятельному определению структур и текстур терригенных осадочных горных пород:

1.Отобрать из образцов учебной коллекции:

а) крупнообломочные (псефитовые);

б) мелкообломочные (псаммитовые);

в)тонкообломочные (алевритовые и пелитовые).

2. Среди псефитовых пород выбрать конгломераты. Сравнить их с брекчиями.

3. В учебной коллекции найти образцы с различными типами слоистых текстур (горизонтальной, косой, волнистой и т.д.).

4. Найти образцы с четкой и градационной слоистостью.

Выполнив эти задания, студенты приступают к самостоятельному определению образцов терригенных осадочных пород (по 1-2 образца по выбору преподавателя).

Оформление работы. Работа выполняется в учебной тетради, где приводятся результаты определения структур и текстур каждого образца и необходимые зарисовки.

Контрольные вопросы

1. Что такое горная порода?

2. В чем отличие структуры от текстуры?

3. На каких признаках основана классификация горных пород?

4. Какие породы называются осадочными? Приведите примеры.

5. Какие текстуры наиболее характерны для осадочных горных пород?

6. Какие породы называются терригенными? Приведите примеры.

7. Как отличить песчаник от гравелита?

8. Как отличить конгломерат от брекчии?

9. Как отличить аргиллит от глины?

10. Как отличить гальки от гравия?

11. Чем отличаются гравий и дресва?

12. Что такое цемент?

13. Перечислите основные типы цемента по способу заполнения пространства.

14. Может ли цемент составлять более половины объема породы?

Терригенные накопления представляют собой горные породы, которые образовались в результате перемещения и распределения обломков - механических частиц минералов, разрушившихся при постоянном действии ветра, воды, льда, Другими словами, это продукты распада, ранее существовавших горных массивов, которые вследствие разрушения подверглись химическим и механическим факторам, затем оказавшись в одном бассейне, превратились в твердую породу. Теригенные составляют 20% от всех осадочных накоплений на земле, расположение которых также разнообразно и достигает до 10 км в глубину земной коры. При этом разная глубина расположения пород является одним из факторов, определяющим их структуру.

Выветривание как этап формирования терригенных пород

Первым и основным этапом образования обломочных пород является разрушение. При этом появляется осадочный материал, в результате разрушения оголившихся на поверхности скал магматического, осадочного и метаморфического происхождения. Сначала горные массивы подвергаются механическому влиянию, такому как растрескивание, дробление. Следом идет химический процесс (трансформация), вследствие которого породы переходят в другие состояния.

При выветривании вещества разделяются по составу и перемещаются. В атмосферу уходит сера, алюминий и железо - в растворы и коллоиды, кальций, натрий и калий - в растворы, а вот устойчив к растворению, поэтому в виде кварца механическим путем переходит в обломки и транспортируется текучими водами.

Транспортировка как этап формирования терригенных пород

Второй этап, при котором формируются терригенные заключается в переносе образовавшегося в результате выветривания подвижного осадочного материала ветром, водой или ледниками. Основным транспортировщиком частиц является вода. Поглотив солнечную энергию, жидкость испаряется, перемещаясь в атмосфере, и выпадает в жидком или твердом виде на сушу, образуя при этом реки, которые переносят вещества в различных состояниях (растворенном, коллоидном или твердом).

Количество и масса транспортируемых обломков зависит от энергии, скорости и объемов текучих вод. Так быстрыми потоками транспортируется мелкий песок, гравий, а иногда и галька, взвеси, в свою очередь, переносят глинистые частицы. Ледниками, горными реками и основной массой транспортируются валуны, размер таких частиц достигает 10 см.

Седиментогенез - третий этап

Седиментогенез - это накопление транспортированных осадочных образований, при котором перенесенные частицы переходят из подвижного состояния в статичное. При этом случается химическая и механическая дифференциация веществ. В результате первой происходит разделение частиц, перенесенных в растворах или коллоидах в бассейн, в зависимости от замены окислительной среды на восстановительную и изменения солёности самого бассейна. В результате механической дифференциации происходит разделения обломков по массе, размеру и даже способу и скорости их транспортировки. Так перенесенные частицы равномерно осаждаются четко, согласно зональности по дну всего бассейна.

Так, к примеру, валуны и галька осаждаются в устьях горных рек и предгорьях, на берегу остается гравий, вдали от берега - песок (так как он имеет мелкую фракцию и возможность перемещаться на большие расстояния, при этом занимая площадь большую, чем галька), следующим простирается мелкий алеврит, часто осажденный с глиной.

Четвертый этап формирования - диагенез

Четвертым этапом формирования обломочных пород является этап, называющийся диагенезом, который представляет собой преобразование накопившихся осадков в твердый камень. Осажденные на дне бассейна вещества, ранее транспортированные, затвердевают или просто превращаются в скалы. Далее в природном осадке накапливаются различные компоненты, которые образуют химически и динамически неустойчивые и неравновесные связи, поэтому компоненты начинают вступать в реакцию друг с другом.

Также в осадке накапливаются раздробленные частицы устойчивого оксида кремния, который переходит в органические осадки и мелкодисперсную глину, что образует восстановительную, которая, в свою очередь, углубляясь на 2-3 см, способна изменить окислительную среду поверхности.

Заключительный этап: зарождение обломочных пород

За диагенезом следует катагенез - это процесс, при котором происходит метаморфизация образовавшихся пород. В результате все большего накопления осадков камень подвергается переходу в фазу более высокого температурного режима и давления. Долгосрочное действие такой фазы температур и давления способствует дальнейшему и окончательному формированию пород, которое может длиться от десятка до одного миллиарда лет.

На данном этапе при температурном режиме 200 градусов Цельсия происходит перераспределение минералов и массовое образование новых минеральных веществ. Так создаются терригенные породы, примеры которых есть в каждом уголке земного шара.

Карбонатные породы

Чем связаны между собой терригенные и карбонатные породы? Ответ прост. В состав карбонатных часто входят терригенные (обломочные и глинистые) массивы. Основными минералами карбонатных осадочных пород являются доломит и кальцит. Они могут находиться как по отдельности, так и совместно, причем их соотношение всегда разное. Все зависит от времени и способа образования карбонатных осадков. Если терригенного слоя в породе больше 50%, то она не является карбонатной, а относится к таким обломочным породам, как алевриты, конгломераты, гравелиты или песчаники, то есть терригенные массивы с примесью карбонатов, процентная доля которых составляет до 5%.

Классификация обломочных пород по степени окатанности

Терригенные породы, классификация которых основана на нескольких признаках, определяются по окатанности, величине и сцементированности обломков. Начнем со степени окатанности. Она имеет прямую зависимость от твердости, размера и характера транспортировки частиц при формировании породы. Например, частицы, перенесённые морским прибоем, более отточены и практически не имеют острых краев.

Порода, которая изначально была рыхлой, цементируется полностью. Такой вид камня определяется составом цемента, он может быть глинистым, опаловым, железистым, карбонатным.

Разновидности терригенных пород по величине обломков

Также определяются размером обломков. В зависимости от их величины породы делятся на четыре группы. К первой группе относя обломки, размер которых составляет больше 1 мм. Такие породы называют крупнообломочными. Ко второй группе относят обломки, размер которых входит в диапазон от 1 мм до 0,1 мм. Это песчаные породы. Третья группа включает обломки размером от 0,1 до 0,01 мм. Эта группа получила название иловатые породы. И последняя четвёртая группа определяет глинистые породы, размер обломочных частиц варьируется от 0,01 до 0,001 мм.

Классификация структуры обломочной породы

Еще одна классификация заключается в различии структуры обломочного слоя, которая помогает определить характер формирования породы. Слоистая текстура характеризует собой поочередное сложение слоев породы. Они состоят из подошвы и кровли. В зависимости от вида слоистости можно определить, в какой среде формировалась порода. Например, прибрежно-морские условия формируют диагональную слоистость, моря и озера образуют породу с параллельной слоистостью, водные потоки - косую слоистость.

Условия, при которых сформировались обломочные породы, можно выяснить из признаков поверхности слоя, то есть по наличию знаков ряби, капель дождя, трещин усыхания или, например, знаков морского прибоя. Пористая структура камня говорит о том, что обломки сформировались вследствие вулканогенного, терригенного, органогенного или гипергенного воздействий. Массивная структура может быть определена породами различного происхождения.

Разновидность породы по составу

Терригенные породы делятся на полимиктовые, или полиминеральные и на мономиктовые, или мономинеральные. Первые, в свою очередь, определяются составом из нескольких минералов, еще их называют смешанными. Вторые определяют состав из одного минерала (кварцевые или полевошпатовые породы). К полимиктовым породам относят грауваки (в их состав входят частички пепла вулканического) и аркозы (частички, образовавшиеся в результате разрушения гранитов). Состав терригенных пород определяется этапами их образования.

Согласно каждому этапу, формируется своя доля веществ в количественном соотношении. Терригенные осадочные породы при их обнаружении способны рассказать, в какое время, какими способами происходило перемещение веществ в пространстве, каким образом они распределялись по дну бассейна, какие живые организмы и на каком этапе принимали участие в формировании, а также в каких условиях находились сформировавшиеся терригенные породы.

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.

В эту группу входят все породы, состоящие из обломков, которые образуются при разрушении горных пород. Обломки переносятся водой или ветром, накапливаются в водоёмах и других естественных «ловушках» (т.е. тех местах, где они могут остановиться), образуя обломочные, или терриген-ные, осадки. Крупные глыбы и валуны часто остаются у подножия разрушающейся скалы. Они оторваны от материнской породы и, значит, также являются терригенными. В этом случае перенос обломков происходит под действием силы тяжести. Самая распространённая терригенная порода на Земле — песчаник, который образуется из терри-генного осадка — песка.

КАК ИЗ ПЕСКА ПОЛУЧАЕТСЯ ПЕСЧАНИК. «Сколько верёвочку ни вить, а концу быть...» Как бы долго ветер и вода ни перемещали песчинки, в конце концов все зёрна находят себе спокойное убежище и начинают превращаться в осадочную породу. Подобными убежищами могут служить болота, лагуны, озёра, моря — любые места, где ничто не тревожит эти зёрна. Песчинки могут спрятаться под более молодыми осадками, застрять в вязком иле, захорониться в углублениях дна. Как только движение зёрен прекращается, поры между ними начинают заполняться любым материалом, который приносит вода в твёрдом или растворённом состоянии. Это могут быть глинистые частицы, химические соединения, выпадающие в осадок из воды, живые организмы весьма малых размеров. Весь этот материал скрепляет зёрна и поэтому называется цементом. Иногда цемент образуется из самих зёрен: края обломков растворяются, растворённые компоненты скапливаются в порах и снова кристаллизуются в виде цемента. Особенно часто это происходит с кальцитом (карбонатом кальция).

Химический состав осадка довольно часто меняется, пока все его компоненты не приспособятся друг к другу. То вода принесёт избыток солей, то какое-нибудь зерно начинает разрушаться, выпуская на свободу химические элементы, то лежащий выше или ниже слой начнёт освобождаться от каких-нибудь компонентов. Немалую роль в этой природной химической лаборатории играют и органические остатки, попавшие в осадок. Они начинают гнить, поглощая кислород и выделяя углекислый газ. А углекислый газ тут же ищет кальций, иногда «выхватывая» его прямо из зёрен. Жизнь осадочной породы — это постоянное приспособление к меняющимся условиям: только частицы, наконец, притёрлись друг к другу, даже слиплись (сцементировались илом или солями), как происходят новые перемены — черви переворошили весь осадок, что-то съели, а что-то извергли, сверху лёг новый слой осадка, и изменилось давление. Причины могут быть разными, а результат один — снова породе необходимо приспосабливаться к другим условиям.