Кремнистые породы, происхождение и виды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кремнистые породы

Кремнистые породы или силициты - это осадочные образования, которые на 50% и более сложены биохемогенным кремнеземом. В минеральном составе кремнистых пород принимают участие минералы группы кремнезема, среди которых необходимо отметить следующие: опал (опал-А), кристобалит (опал-С), опал-кристобалит (опал-СТ), халцедон и кварц.

Опал - аморфный твердый гидрогель кремнезема. Содержит воду в количестве от 1-9% до 34%. Обычно примеси гидроокислов железа, алюминия, марганца, иногда окислов марганца и кальция. Агрегаты натечные, слоистые, пористые, землистые, желваковые, пленочные. Бесцветен, но может окрашиваться различными хромофорами. Твердость 5-6, удельный вес 1,9-2,5. С течением времени опал обезвоживается и переходит в халцедон, а затем кварц одновременно с раскристаллизацией.

Кристобалит - минерал группы кремнезема. Агрегаты чешуйчатые, сферолитовые, волокнистые, натечные, скрытокристаллические. Бесцветный и белый. Твердость 5-7, удельный вес 2,2-2,3.

Халцедон - микрокристаллическая разновидность кварца с волокнистым строением. Агрегаты почковидные, гроздевидные, сферолитовые. Цвет серый, белый, желтый, зеленый; часто окраска пятнистая или полосчатая. Твердость 6-7, удельный вес 2,6.

Кварц SiO₂ - наиболее распространенный минерал группы кремнезема. Встречается в виде кристаллов призматического и дипирамидального габитуса. Цвет различный, часто бесцветный. Твердость 7, удельный вес 2,651.

Происхождение кремнезема связано или с его поступление в осадочный бассейн при интенсивной вулканической или гидротермальной деятельности или, что более распространено, в результате жизнедеятельности организмов с кремнистой функцией. К числу последних относятся диатомовые водоросли, радиолярии, губки. Две последние из указанных группы развивались на протяжении всего фанерозоя, отличаясь в отдельные эпохи значительной продуктивностью. Диатомовые водоросли получили массовое распространение в мелу-кайнозое. Все оказанные организмы развиваются в воде с нормальной или несколько пониженной соленостью. Диатомовые водоросли предпочитают более низкие температуры морской воды, что определят географическую дифференциацию интенсивности накопления диатомовых илов. В качестве еще одной группы организмов с кремнистой функцией можно назвать силикофлагеллят. Эта группа жгутиковых водорослей появилась в мезозое, однако расцвета также достигла в кайнозое. Считается, что до юры включительно кремненакопление было связано с радиоляриями, тогда как начиная с середины мела - с диатомовыми водорослями. Однако накопление радиоляриевых илов происходит до настоящего времени.

По минеральному составу кремнистые породы подразделяются на

опаловые

халцелоновые

кварцевые

кристобалитовые

По генезису среди кремнистых пород условно выделяются следующие группы:

хемогенные (гейзериты, кремень)

биогенные (диатомиты, спонголиты, фтаниты, лидиты)

биохемогенные (опока, трепел)

Такая классификация по происхождению является весьма условной, т.к. в образовании кремнистых пород и хемогенная, и биогенная составляющая принимают участие практически всегда. Более того, происхождение некоторых кремнистых пород до настоящего времени остается предметом дискуссий. Более того, кремнистые породы относятся к числу наиболее сложно диагностируемых. Каждая из них отличается собственными признаками, но даже они не всегда позволяют отличить в полевых условиях кремнистую породу от карбонатной или глинистой. Ниже рассматриваются наиболее типичные представители кремнистых пород с указанием их отличительных признаков.

Гейзерит - белая, легкая порода, очень пористая, опалового состава. Пользуется локальным распространением, будучи связана с зонами вулканической деятельности.

Кремень - порода различной окраски, крепкая, характеризуется присущим только ей раковистым изломом. По составу халцедоновая и опаловая. Из-за присутствия карбонатной составляющей почти всегда реагирует с 5% соляной кислотой. Встречается в виде конкреций, желваков, линз, однако может образовывать и прослои.

Диатомит - белая или серая порода. Пачкает руки. Очень легкая. Наиболее чистые разновидности диатомита имеют плотность близкую или даже меньшую 1г/см³, а потому их крупные плитообразные блоки могут плавать в морской воде. По составу эта порода опаловая, очень редко с примесью карбонатного материала. Порода слагается остатками диатомовых водорослей.

Спонголит - серая с зеленоватым оттенком порода. Крепкая. Имеет острый излом. Часто известковистая. На поверхности часто отмечаются вторичные образования халцедона. Образование породы связано с перекристаллизацией кремнезема из скелета губок.

Фтанит - порода, как правило, темная до черной. Плотная, твердая, криптокристаллическая с раковистым изломом. По составу кварцевая и халцедоновая. Содержит рассеянное органическое вещество. Слагается остатками радиолярий. В отличие от яшмоидов имеет первично-осадочное происхождение.

Лидит - черная, прочная, непрозрачная порода. По составу халцедоновая с небольшой примесью глинистого материала и тонкого рассеянного углистого вещества и битума. Обладает раковистым изломом. Органические остатки представлены исключительно радиоляриями. Высказывалось предположение, что лидиты являются пресноводными аналогами фтанитов.

Опока - серая с синеватым оттенком порода. По составу опаловая, опал-халцелоновая или опал-халцедон-кристобалитовая. Обычно глинистая и/или известковистая. По весу легкая (1,1-1,4 г/см³). Липнет к языку.

Трепел - землистая серая порода. Легкая, легко разрушается в руках. По составу опаловая. Всегда имеет примесь глинистых минералов, а иногда и карбонатного вещества. Порода похода на песчаник, имеет глобулярную структуру.

Яшма - вулканогенно-осадочная порода, обладающая исключительной твердостью и разнообразной окраской. Окислами марганца и железа окрашена в красные, желтые, коричневые и зеленые цвета. Отличается раковистым изломом. Характерен пестрый, полосчатый или пятнистый рисунок. По составу кварцевая или халцедоновая. Среди яшм выделяются радиоляриевые и безрадиоляриевые разновидности. Яшмы часто являются вторичными породами, формирование которых могло быть связано с процессами ката- и метагенеза или начального метаморфизма.

Накопление кремнистых осадков происходит преимущественно биохемогенным путем. Основными источниками кремнезема в океане являются

растворенный кремнезем в речных водах

кремнезем, получаемый в результате гальмиролиза (реакция морской воды с остывающими вулканическими породами или силикатными минералами)

поровые воды пелагических отложений

подводный вулканизм и гидротермальная деятельность

растворение остатков организмов при участии кислорода или в его отсутствии

Растворенный в морской воде кремнезем фиксируется организмами, которые были названы выше. Пока организм поддерживает свою жизнедеятельность, растворения кислорода не происходит. Однако сразу после отмирания, защитная оболочка организма разрушается и начинается достаточно активное растворение кремнезема. В тоже время большая доля скелетов организмов успевает достичь морского дна. Выделяемый здесь в результате продолжающегося растворения кремнезем связывается в поровых пространствах осадка, постепенно превращаясь в опал. Дальнейшие процессы диагенеза способствуют преобразованию менее стабильных минералов в более стабильные с кварцем на последней стадии.

Накопление кремнистых осадков наиболее активно происходит в глубоководных частях Мирового океана, вблизи или ниже уровня карбонатной компенсации. На глубинах выше этого уровня доминируют карбонатные или кремнисто-карбонатные осадки. Здесь следует отметить, что уровень карбонатной компенсации в геологической истории претерпевал значительные изменения, а потому площади кремненакопления в отдельные эпохи могли быть значительно больше, чем в настоящее время. Среди осадков океанического дна выделяют следующие фации с участием кремнистых осадков

фация радиоляриево-фораминиферовых илов

фация диатомово-фораминиферовых илов

фация радиоляриевых илов

фация диатомовых илов

фация терригенных и терригенно-биогенных (диатомо-терригенных) осадков глубоководных желобов

Дадим их краткую характеристику на основе знаний об особенностях фаций в современном океане. Фации радиоляриево-фораминиферовых илов встречаются в тропической зоне океана на глубинах 4,0-4,5 км. Они представлены главным образом тонкими пелитовыми и алевропелитовыми илами. Основным компонентом осадка являются раковины фораминифер, радиолярий и их фрагменты, панцири диатомовых водорослей, спикулы кремнистых губок, остатки силикофлагеллят; в небольшом количестве присутствуют и кости позвоночных. В виде примеси присутствует пирокластический материал. В ряде случаев такие илы содержат остатки кокколитофорид, остракод, бентосных фораминифер, а также терригенные примеси. Радиоляриево-фораминиферовые илы имеют бежевую или коричневую окраску светлых тонов, иногда белую. Наиболее значительные площади распространения осадков этой фации отмечаются в восточной части тропической зоны Тихого океана.

Фация диатомово-фораминиферовых илов встречается в средних широтах, в южной части океана на глубинах 1,5-4,0 км, на границе с полосой развития диатомовых илов приполярной зоны. Осадки сложены панцирями диатомей и раковинами планктонных фораминифер, в небольшом количестве присутствуют радиолярии и скелеты силикофлагеллят. Осадки содержат грубый материал айсбергового и ледового разноса. На относительно небольших глубинах (1500-2000 м) осадки этой фации представлены алевритами и даже песками, глубже алевропелитовыми и пелитовыми илами. Полоса распространения диатомово-фораминиферовых илов меняет свое положение в пространстве в связи с изменениями климата.

Фация радиоляриевых илов представлена осадками алевропелитового и пелитового гранулометрического состава. Основным компонентом ила служат раковины и обломки раковин радиолярий, почти всегда в значительном количестве встречаются панцири диатомовых водорослей и в виде примесей - спикулы губок, фораминиферы, терригенный и пирокластический материал. Радиоляриевые илы окрашены в желтовато-бурые тона и имеют характерную "творожистую" консистенцию, небольшую плотность. Содержание аморфного кремнезема редко достигает 30%, что, вероятно, связано с большей устойчивостью раковин радиолярий по сравнению с панцирями диатомей при растворении. Содержание органического углерода изменяется в пределах 0,2-0,6%. Радиоляриевые илы распространены в экваториальной зоне не больших глубинах, ниже развития карбонатных осадков. Радиолярии в виде заметной примеси встречаются в терригенных и диатомово-терригенных осадках глубоководных желобов и в осадках континентального склона. В связи с высоким содержанием панцирей диатомовых водорослей радиоляриевые илы чаще правильнее называть диатомово-радиоляриевыми. В пределах Тихого и Атлантического океанов эта фация занимает незначительные площади, тогда как она хорошо выражены в Индийском океане.

Фация диатомового ила широко распространена в Южном полушарии в антарктической зоне, значительно меньше - в Северном полушарии в арктической и приэкваториальной зонах. Диатомовые илы встречаются главным образом на глубинах от 5 до 6 км, но известны осадки, обогащенные панцирями диатомовых водорослей, и на меньших глубинах - вплоть до шельфа (диатомово-терригенные илы областей апвеллинга). Диатомовые илы состоят из панцирей и их фрагментов диатомовых водорослей, содержат раковины радиолярий, спикулы губок, иногда фораминиферы и примеси (в разном количестве) пирокластического и терригенного материала. В осадках шельфа и материкового склона областей апвеллинга основным компонентом является терригенный материал, а панцири диатомовых представляют примесь. Диатомовые илы имеют желтовато-бурый цвет, иногда слегка зеленоватый и характерную "творожистую" консистенцию. В сухом состоянии они светлые - до белых, ломкие, хрупкие. Определение влажности дает обычно завышенные результаты, т.к. при температуре 105⁰С выделяется часть воды опала. В диатомовых илах иногда содержатся железо-марганцевые конкреции. Среднее содержание органического вещества составляет 0,3-0,5%. Однако в диатомово-терригенных илах шельфа областей апвеллинга содержание органического вещества может достигать 10-15%. Среднее содержание кремнезема в диатомовых илах 35-50%, максимальное в типичных илах антарктической области океана - до 72%. В приэкваториальной области развиты т.н. этмодискусовые илы, состоящие из панцирей теплолюбивых форм диатомовых водорослей. Диатомовые и терригенно-диатомовые илы широко распространены в окраинных морях океанов. кремнистый порода сицилит минеральный

Фация терригенных и терригенно-биогенных (диатомо-терригенных) осадков глубоководных желобов достаточно специфична. Основным компонентом осадка является тонкий терригенный материал, поступающий с суши или островов. Вторым не менее важным компонентом являются панцири диатомей, раковины радиолярий, иногда спикулы губок, в небольшом количестве кости рыб и других позвоночных. В составе терригенного материала преобладают глинистые минералы (гидрослюды, хлорит, минтморллонит), кварц, полевые шпаты. Содержание органического вещество от 1 до 2%. Верхние горизонты осадков окисленные, имеют бурую окраску, ниже на глубине десятков сантиметров - первых метров осадки восстановлены, зеленовато-серого цвета и содержат сульфиды железа. Довольно часто в толще этих осадков встречаются прослои с градационной слоистостью, с более грубым алевритовым и крупнозернистыми песчаным материалом. Описанные отложения содержат в переменном количестве вулканогенный материал и прослои, обогащенные пирокластикой. Для ряда желобов характерны также эдафогенные образования - скопления обломков различного размера, представляющие собой продукты тектонической дезинтеграции коренных пород на склонах, перемещенные на дно обвалами, оползнями и турбидитовыми потоками. Подобные образования встречаются и в рифтовых долинах срединно-океанических хребтов.

Кремненакопление в геологической истории Земли имеет четко выраженные эволюционные тренды. Имело место возрастание роли биомассы в процессах кремненакопления. Это связано как с ростом самой биомассы организмов с кремнистой функцией, так и с сокращением распространения территорий с условиями, способствующими массовому хемогенному накоплению кремнистых осадков. Очень часто в разрезе конкретных территорий можно проследить следующую закономерность. Наиболее молодые (неоген-четвертичные) кремнистые породы (как правило, диатомиты) слагаются опалом-А и реже опалом-СТ. Верхнемеловые-палеогеновые породы чаще состоят из опала-СТ и представлены опоками и трепелами. Еще более древние образования, отличающиеся более низкой пористостью и кремнеподобным обликом, состоят из опала-С. Халцедоновые и кварцевые кремнистые породы пользуются наибольшим распространением среди домеловых осадочных пород. Выделяют также несколько эпох осадоконакопления:

диатомитовая эпоха (неоген-квартер)

опоковая эпоха (верхний мел-палеоген)

яшмовая эпоха (палеозой-средний мезозой)

кварцитовая эпоха (докембрий-ранний палеозой)

Вместе с тем, обособление таких эпох связано не только и не столько с эволюцией кремненакопление, сколько с интенсивностью процессов диа- и катагенеза, которым подвергаются осадочные образования. Наиболее древние их них оказываются по естественным причинам наиболее измененными, а потому для них характерен кремнезем в наиболее устойчивой кристаллической форме, тогда как в наиболее молодых породах кремнезем сохраняется в форме аморфного опала. Таким образом, важнейшими факторами, определяющими состав кремнистых пород, являются температура, глубина погружения первичного осадка и циркуляция растворов.

Размещено на Allbest.ru