Геологические процессы

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Институт нефти и газа

Кафедра геологии нефти и газа

Курсовая работа

по геологии

Тема:

Геологические процессы

Руководитель: Бойко С.В.

Содержание

• Введение
• 1. Геологическая деятельность ветра
• 1.1 Определение геологической деятельности ветра
• 1.2 Разрушительная деятельность ветра
• 1.3 Транспортировка материала ветром
• 1.4 Аккумулятивная деятельность ветра
• 1.5 Эоловые формы рельефа
• 2. Образование россыпей, их типичные минералы. Полезные ископаемые россыпей
• 2.1 Образование россыпей и их типичные минералы
• 2.2 Полезные ископаемые россыпей
• 3. Общая характеристика карбонатных пород
• 3.1 Определение и классификация карбонатных осадочных пород
• 3.2 Минеральный состав карбонатолитов
• 3.3 Химический состав карбонатных пород
• 3.4 Подразделение карбонатолитов по структуре
• 3.4.1 Известняки
• 3.4.2 Доломитолиты
• 3.4.3 Сидеритолиты
• 3.4.4 Магнезитолиты
• 3.4.5 Манганолиты
• 3.5 Практическое значение карбонатолитов
• Заключение
• Список использованных источников

• Введение
• В данной курсовой работе изучены и раскрыты более подробно некоторые геологические образования, явления и закономерности геологических процессов, протекающих на Земле.
• Геология (греч. «гео» - Земля, «логос» - наука, учение, знание) - комплекс наук о земной коре и более глубоких сферах земли. В ходе работы геологические процессы и образования были описаны с помощью нескольких разделов геологии: минералогии, стратиграфии и динамической геологии.
• Ценность работы состоит в том, чтобы дать более подробные объяснения поставленным в задаче геологическим процессам.
• В первой главе определяются понятия и закономерности, связанные с геологической деятельностью ветра. Вторая глава работы описывает процессы образования россыпей, их типичные минералы. Полезные ископаемые россыпей. В третьей главе описаны процессы образования осадочных карбонатных пород и представлена их классификация и характеристики.
• 
• 1. Геологическая деятельность ветра

1.1 Определение геологической деятельности ветра

Деятельность ветра является одним из основополагающих геологических и рельефообразующих факторов на поверхности суши. Геологическая деятельность ветра связана с динамическим воздействием воздушных струй, потоков на горные породы и выражается в разрушении, размельчении пород, сглаживании и полировке их поверхностей, перенесении обломочного материала и отложении его на поверхности Земли (континентов и океанов).

Ветер - физическое явление, представляющее из себе перемещение воздушных масс из области с большим давлением в области, где давление меньше. Охарактеризовать ветер можно по скорости и направлению. По скорости ветер описывается в м/с или в баллах по шкале Бофорта. Направление ветра определяется по шестнадцати румбам горизонта. Румбом называется направление на плоскости от центра видимого горизонта к точкам его окружности. В метеорологии горизонт делится на 4 главных румба (север, запад, юг, восток) и на 12 промежуточных направлений, являющихся комбинациями главных. Классификация ветра по скорости Ф. Бофорта приведена в табл. 1.

Следует отметить, что скорость ветра близ поверхности суши отличается по величине от скорости ветра на высоте, т.к. на поверхности движение воздуха тормозится рельефом. Все процессы, обусловленные деятельностью ветра, и образованные этими процессами формы рельефа и отложения называются эоловыми (Эол - властитель ветров в древнегреческой мифологии). Для человечества геологическая деятельность ветра является вредным, приносящем урон явлением, которое приводит к разрушению инфраструктуры, плодородных почв и зеленых зон (леса и т.п.).

Таблица 1

Классификация ветра по скорости

Материал, переносимый ветром, может перемещаться на сотни и тысячи километров, например, вклад эолового материала на значительных участках океанического дна составляет 50%-70% и более. Интенсивность эолового процесса зависит от типа и скорости ветра.

Эоловые процессы являются составляющей выветривания пород. Оно представляет собой процесс изменения (разрушения) горных пород и минералов вследствие приспособления их к условиям земной поверхности и состоит в изменении физических свойств минералов и горных пород, главным образом сводящегося к их механическому разрушению, разрыхлению и изменению химических свойств под воздействием воды, кислорода и углекислого газа атмосферы и жизнедеятельности организмов.

Геологическая деятельность ветра представляет из себя совокупность процессов разрушения пород, переноса материала и его аккумуляции.

1.2 Разрушительная деятельность ветра

Разрушительная деятельность ветра состоит из двух процессов - дефляции и корразии.

Дефляция (лат. deflation - сдувание) - процесс выдувания и развевания ветром частиц рыхлых горных пород. Дефляции подвергаются мелкие частицы пелитовой, алевритовой и песчаной размерности. Различают площадную и локальную дефляцию.

Площадная дефляция приводит к равномерному выдуванию рыхлых частиц с обширных площадей; понижение поверхности за счёт такой дефляции может достигать 3 см в год. Площадная дефляция наблюдается как в пределах коренных пород, подверженных процессам выветривания, так и особенно на поверхностях, сложенных речными, морскими, водно-ледниковыми песками и другими рыхлыми отложениями. В твердых трещиноватых скальных горных породах ветер проникает во все трещины и выдувает из них рыхлые продукты выветривания. Поверхность пустынь в местах развития разнообразного обломочного материала в результате дефляции постепенно очищается от песчаных и более мелкозернистых частиц (выносимых ветром) и на месте остаются лишь грубые обломки - каменистый и щебнистый материал.

Площадная дефляция иногда проявляется в засушливых степных областях различных стран, где периодически возникают сильные иссушающие ветры - "суховеи", которые выдувают распаханные почвы, перенося на далекие расстояния большое количество ее частиц.

Развитие локальной дефляции определяется особенностями движения воздушных потоков и характером рельефа. Локальная дефляция проявляется в отдельных понижениях рельефа. Многие исследователи именно дефляцией объясняют происхождение некоторых крупных глубоких бессточных котловин в пустынях Средней Азии, Аравии и Северной Африки, дно которых местами занижено на многие десятки и даже первые сотни метров ниже уровня Мирового океана.

Рисунок 1 - Дефляционная впадина

В жаркие безветренные дни над солончаками днищ котловин вследствие разницы в нагреве различных элементов поверхности часто возникают мощные турбулентные потоки восходящего воздуха (штопорообразные смерчи). Восходящие токи и ветер в течение лета могут вынести весь разрыхленный материал. Ежегодное повторение указанного процесса приводит к дальнейшему углублению дефляционных впадин, или котловин выдувания.

Локальная дефляция проявляется также в отдельных щелях и бороздах в горных породах (бороздовая дефляция). В трещинах, узких щелях или бороздах сила ветра больше, и рыхлый материал выдувается оттуда в первую очередь. В частности, с этим видом дефляции связано углубление колеи дорог: в Китае, на сложенных лёссом территориях, на месте дорог образуются узкие каньоны глубиной впервые десятки метров.

Корразия - процесс механического истирания горных пород обломочным материалом, перемещаемым ветром во взвеси. Заключается в обтачивании, шлифовании, и высверливании горных пород. Песчаные частицы поднимаются ветром на различную высоту, но наибольшая их концентрация в нижних приземных частях воздушного потока (до 1,0-2,0 м). Сильные длительно продолжающиеся удары песка о нижние части скальных выступов подтачивают и как бы подрезают их, и они утончаются в сравнении с вышележащими.

Рисунок 2 - Пример проявления корразии

Этому способствуют также процессы выветривания, нарушающие монолитность породы, что сопровождается быстрым удалением продуктов разрушения. Таким образом, взаимодействие дефляции, транспортировки песка, корразии и выветривания придают скалам в пустынях своеобразные очертания. Некоторые из них грибообразной формы, другие сходны с подточенными столбами или обелисками. При преобладании ветров одного направления в основании скальных выступов образуются различные коррозионно-дефляционные ниши, небольшие пещеры, котлообразные и другие формы.

Рисунок 3 - Корразионный гриб

2.1 Образование россыпей и их типичные минералы

Россыпями называют рыхлые либо сцементированные механогенные скопления терригенного материала, содержащие в себе полезные компоненты в виде минералов или минеральных агрегатов.

Компонентами, представляющими собой ценность в промышленной отрасли, в россыпях являются минералы, устойчивые к химическому и физическому воздействию среды. В другом случае минералы разрушаются, подвергаясь воздействию процессов выветривания.

Так в качестве полезных ископаемых для россыпей в большинстве случаев выступают химически стойкие благородные металлы (золото, серебро, металлы платиновой группы (МПГ)), некоторые рудные минералы (оловянный камень, вольфрамит, магнетит), соединения редких элементов (монацит) или драгоценные камни (алмаз, рубин, сапфир.)

Россыпи являются вторичными источниками ископаемых, т.к. они образуются посредством разрушения коренных материнских пород, являющихся предшественниками россыпей

Классифицировать россыпи можно на основании их расположения относительно коренного месторождения (перемещенные и неперемещенные россыпи). Перемещенные россыпи различаются на основе процессов, вследствие которых был осуществлен перенос обломочного материала с месторождения коренных пород к месту залегания россыпи. Эти же процессы обычно обусловливают и положение россыпи относительно тех или иных элементов рельефа земной поверхности. На основании этих признаков россыпи могут быть подразделены на следующие категории: элювиальные, коллювиально-делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, прибрежно-морские, озерные, гетерогенные, техногенные. Кроме того, для некоторых видов полезных ископаемых практический интерес представляют эоловые, ледниковые, водно-ледниковые, карстовые и другие россыпи.

Элювиальные россыпи сложены неперемещенными продуктами выветривания (щебнисто-дресвяными или глинистыми), в которых содержание полезного компонента близко к его концентрации в коренном источнике или несколько выше вследствие выноса части продуктов выветривания. Эти россыпи обычно имеют вид плоской залежи, контуры которой в плане примерно совпадают с контурами выхода коренного источника на дневную поверхность.

Делювиальные россыпи (солифлюкционные, склоновые др.) образуются при сползании по склону продуктов разрушения коренных источников и материала элювиальных россыпей. На относительно ровных склонах они имеют в плане плащевидную форму.

Пролювиальные россыпи приурочены к отложениям конусов выноса и пролювиальным шлейфам, образующимся в результате деятельности временных водотоков. К пролювиальным россыпям близко примыкают ложковые россыпи, залегающие на дне логов, распадков, лишенных постоянного водотока, и в долинах небольших ключей. Они тяготеют к коренным источникам, часто характеризуются резкими колебаниями мощностей продуктивных отложений и по условиям образования являются промежуточными между склоновыми и аллювиальными россыпями.

Для указанных типов россыпей характерна слабая окатанность обломочного материала, плохая сортировка и неравномерное распределение полезных компонентов, часто по всей толще рыхлых отложений.

Аллювиальные россыпи образуются в результате размыва и переотложения водными потоками элювия, склоновых и других рыхлых образований, содержащих полезные минералы. Для аллювиальных россыпей характерна слоистость отложений и сортированность обломочного материала по крупности. В зависимости от положения в долине среди них выделяются русловые, долинные и террасовые россыпи.

Русловые россыпи залегают в русле водного потока или под ним. Они образуются там, где в сферу влияния водотока, врезающегося в рыхлые или скальные породы, попадают коренные источники россыпей или ранее образовавшиеся россыпи. Русловые россыпи характерны для молодых долин, находящихся в стадии врезания или только недавно ее завершивших. Разновидностью русловых россыпей являются щеточные россыпи, в которых полезный минерал концентрируется в трещинах пород плотика, и косовые россыпи, залегающие на галечных островах, косах и отмелях и содержащие наиболее подвижные в аллювиальной среде мелкие частицы полезных минералов.

Долинные россыпи залегают в пределах современного днища речных долин как на коренных породах, так и внутри рыхлой толщи, вне зависимости от расположения современного русла. Они формируются на разных стадиях развития рек.

Террасовые россыпи представляют собой реликтовые участки долинных россыпей прежних эрозионно-аккумулятивных циклов, сохранившиеся от разрушения при последующей глубинной эрозии и склоновой денудации. При смещении по склону полезных минералов террасовые россыпи преобразуются в террасо-увальные.

Помимо россыпей современных долин, широко распространены также аллювиальные россыпи древних долин. К ним относятся, в основном, россыпи долин неогенового, палеогенового, мелового, юрского периодов. В современном рельефе среди этих россыпей выделяются приподнятые (на водоразделах, где перекрывающие их более молодые отложения денудированы) и погребенные. Последние обычно перекрыты четвертичными отложениями аллювиального, ледникового, вулканогенного и другого происхождения, не содержащими россыпного полезного компонента.

Прибрежно-морские россыпи образуются в прибрежной полосе морей под действием волн, прибоя, приливов, отливов и береговых течений за счет материала, приносимого реками, или в результате абразии минерализованных пород, коренных рудопроявлений и месторождений, а также россыпей различного генезиса, расположенных на берегу. Среди прибрежно-морских россыпей выделяются надводные - пляжевые и террасовые и россыпи подводного берегового склона - донные и бенчевые.

Донные россыпи образуются в результате размыва прибрежно-морскими течениями подводных дельт и затопленных морем пляжевых россыпей.

Бенчевые россыпи формируются при абразии коренных пород на участках подводного берегового склона - бенча, представляющих собой обширные участки скального дна, покрытого маломощным слоем наносов.

Озерные россыпи крупных водоемов по условиям формирования близки к прибрежно-морским, но обычно характеризуются меньшей концентрацией полезных минералов. Особое место занимают озерные россыпи малых водоемов (малых озер), которые формируются в низкоэнергетической обстановке, где могут накапливаться минералы малой плотности и устойчивости.

Эоловые россыпи возникают в результате концентрации полезных компонентов под воздействием ветровой денудации. Они наиболее характерны для аридных областей, но развиты также вдоль морских побережий и крупных речных долин. Большие объемы песков создают благоприятные условия для разработки эоловых образований, несмотря на низкое содержание в них полезных минералов. Эоловые россыпи обычно приурочены к тыловым шлейфам отдельных дюн, к дефляционным ваннам, мелким котловинам и западинам. Они представляют собой скопления зерен тяжелых минералов в тонком плаще на поверхности пустынных отложений, часто в виде отдельных пятен, гнездовых скоплений и мелких струй.

Ледниковые и водно-ледниковые россыпи образуются в результате разрушения коренных источников или доледниковых, преимущественно аллювиальных, россыпей и захвата продуктивных отложений движущейся мореной. Различают россыпи боковых, донных, конечных морен и флювиогляциальных отложений. Для ледниковых (гляциальных) россыпей характерна незначительная концентрация полезного компонента и плохая сортированность обломочного материала. В большинстве своем, за исключением водно-ледниковых, они не имеют промышленного значения.

Карстовые россыпи приурочены к карстовым воронкам, колодцам, чашеобразным или вытянутым в плане углублениям в коренном днище или на склонах долин, развивающимся при совместном проявлении склоновых процессов, речной эрозии, химического выветривания и карстообразования. Россыпи отличаются сложной формой. Встречаются подземные карстовые россыпи. Содержание полезных минералов достигает высоких значений при крайне неравномерном распределении.

Гетерогенные (смешанные) россыпи имеют наиболее сложное строение и формируются в отложениях различных генетических типов (аллювиальных, пролювиальных, морских и т. д.).

Техногенные россыпи представлены отвалами вскрышных пород (отвалы торфов), гале-эфельными отвалами и накоплениями илов бывших илоотстойников. По распределению полезных компонентов и их содержаний они резко отличаются от первоначальных природных россыпей. Россыпи отвалов вскрышных работ формируются за счет непромышленных концентраций полезных минералов, содержащихся во вскрышных породах, и маломощных висячих пластов, селективная отработка которых была нерентабельной. Россыпи гале-эфельных отвалов формируются за счет неполноты извлечения минералов из добытых песков вследствие несовершенства применявшихся технических средств обогащения, несоответствия схем промывки технологическим свойствам песков, нарушений технологических процессов. Размер частиц полезных компонентов в этих отвалах меньше, чем в «первичных» месторождениях, хотя иногда могут попадаться и крупные самородки.

В техногенных россыпях золота может быть заключено, по различным оценкам, до 30% и более от запасов первичной золотоносной россыпи.

К техногенным россыпям также могут относиться хвосты обогатительных фабрик, перерабатывающих коренные руды, в том числе поступающие в среду активного гидродинамического воздействия (сброса в акватории заливов, озер, выноса рек, размывающих хвосты). Важнейшими факторами их образования служат сепарация и обогащение материала в зоне активного волнового воздействия, способствующего возникновению повышенных концентраций полезных минералов преимущественно мелких классов.

С определенной долей условности к техногенным россыпям можно отнести остаточные целиковые части месторождения, частично или полностью погребенные под отвалами (хвостами) предшествующих отработок, состоящие из бортовых, внутриконтурных, недоработанных участков первичной россыпи и охранных целиков. Распределение полезного компонента и средние содержания в них определяются природными условиями залегания «первичных» россыпей. Условием отнесения «остаточных» россыпей к техногенному типу служит соотношение запасов полезного компонента в целиковых участках месторождения и отвалах.

В россыпях могут концентрироваться минералы, которые обладают, было упомянуто, химической стойкостью в экзогенных условиях, относительной физической прочностью и преимущественно большой плотностью. Последнее касается в основном минералов, образующих россыпи в удалении от источников. Например, горный хрусталь, хотя он и имеет невысокую плотность (2,65 г/см³), формирует элювиальные россыпи, но очень редко добывается из аллювиальных россыпей. Минералы, формирующие россыпи, по плотности образуют следующий ряд: осмистый иридий (19-21 г/см³), золото (19,3-15,6 г/см³), платина (14-19 г/см³), киноварь (8-8,2 г/см³), танталит (5,3-8,3 г/см³), вольфрамит (7,2-7,7 г/см³), касситерит (6,8-7,1 г/см³), шеелит (5,9-6,1 г/см³⁾, монацит (5-5,5 г/см³), магнетит (5,17 г/см³), ильменит (4-5 г/см³), циркон (4,7 г/см³), хромит (4,5 г/см³), рутил (4,2 г/см³), корунд (4 г/см³), гранат (3,5-4,25 г/см³), топаз (3,4-3,6 г/см³), алмаз (3,5 г/см³), силлиманит (3,23 г/см³), кварц (2,65 г/см³), полевые шпаты (2,5-2,76 г/см³).

2.2 Полезные ископаемые россыпей

По видам полезных ископаемых россыпи подразделяются на сырьевые группы (благородные, цветные, редкие, черные металлы, ювелирные, поделочные камни и др.) и классы (золотые, платиновые, иридия и осмия, оловянные, вольфрамовые и др.), в пределах которых выделяются промышленные типы. В связи с широким минеральным спектром россыпных месторождений признаки, лежащие в основе выделения их промышленных типов, могут существенно различаться. В промышленной классификации мономинеральных россыпей (золота, олова и алмазов) главными критериями являются условия залегания (морфогенетический тип), а также технологические свойства песков, в полиминеральных россыпях (металлов платиновой, редкометалльных, титаноциркониевых групп) - состав и соотношение основных (иногда и попутных) полезных минералов. В отдельных случаях в качестве главного классификационного признака выступают также качество и крупность выделения полезного компонента или качество рудных концентратов. Содержание полезного сырья в россыпях различается в зависимости от размера россыпей, последний варьируется от крупного до мелкого.

Россыпи благородных металлов (золота и металлов платиновой группы) по распространенности, разведанности и отработке занимают ведущее место среди россыпных месторождений. Основными полезными компонентами в россыпях благородных металлов являются самородное золото и минералы МПГ («шлиховое золото» и «шлиховая платина»), иногда в сростках с другими минералами. В некоторых россыпях золота в промышленных количествах присутствуют шлиховая платина и другие минералы МПГ, а в россыпях МПГ - самородное золото.

Средние размеры зерен самородного золота и минералов МПГ в россыпях обычно превышают средний размер их выделения в питающих коренных источниках, что связано с преимущественным выносом мелких и тонких фракций за пределы промышленного контура россыпей. Вместе с тем в определенных условиях - в продуктах перемещения кор химического выветривания, в глинистых несортированных толщах во впадинах - возможны значительные концентрации тонкого и мелкого золота размером менее 0,1 мм.

Содержание золота и минералов МПГ в россыпных месторождениях колеблется от десятков миллиграммов до единиц и редко до десятков граммов на 1 м³ песков. Протяженность россыпей - от сотен метров до десятков километров, ширина - от первых десятков до сотен метров при мощности пласта от десятков сантиметров до нескольких метров (редко десятков метров).

Самородное золото обычно содержит в различных количествах серебро, медь, железо и другие элементы-примеси. Содержание химически чистого золота в самородном золоте называется пробой золота. Она представляет собой отношение (измеряемое в промилях) химически чистого золота к сумме химически чистого золота и других примесей.

Самородная платина представляет собой твердый раствор различных платиноидных элементов (платины, осмия, рутения, иридия, родия, палладия). В качестве примесей присутствуют железо, никель, медь, золото, серебро и другие элементы. Иногда россыпи МПГ содержат в качестве самостоятельных минералов изоферроплатину, поликсен, самородный осмий, иридосмин (OsIr), рутениридосмин (OsIrRu), реже - арсениды и гидроксиды платиноидов. Содержание химически чистых платины, палладия, родия, иридия, рутения, осмия, золота в шлиховой платине определяется в процентах по массе относительно общей массы минералов МПГ.

3. Общая характеристика карбонатных пород

3.1 Определение и классификация карбонатных осадочных пород

Карбонатные породы (карбонатолиты) - осадочные образования, имеющие в своем составе 50% и более минералов карбонатной группы - кальцит, арагонит, сидерит, доломит, анкерит, магнезит и другие. Есть карбонатные породы, относящиеся к другим группам пород: родохрозитолиты - к рудам марганца, или к манганолитам, сода - к солям (карбонат натрия), либо к эваполитам.

После глин, карбонатолиты являются наиболее распространёнными в стратисфере и занимают ее пятую долю. Из карбонатных пород сложены рифовые, мелководно-шельфовые и планктоногенно-шельфовые формации. Также карбонатные породы можно встретить в составе вулканогенно-осадочных и иных осадочных породных образований в виде обломков либо пластов и линз. Стоит отметить, что обломки карбонатолитов - олистолиты могут достигать гигантских размеров (в сотни метров).

Чаще всего карбонатные породы имеют белый и светло-серый цвет. Железистые карбонатные породы вблизи поверхности выветривания красные или розовые, а в случае присутствия марганца в карбонатолитах их цвет будет розовый и черный. Темно-серый цвет обусловлен содержанием органического вещества (ОВ) в карбонатных породах. Можно добавить, что следует фиксировать цвет свежей, молодой породы и ее части, которая подверглась выветриванию. В нежелезистых карбонатных породах цвет белесый, у железистых - красный, у марганцовистых - черный.

Карбонатолиты различаются по внешнему виду от пелитоморфных (визуально не зернистых) до зернистых разной крупности и характера: кристаллических, песчаниковых, гравийных, брекчиевых и других обломочных и разнообразных биоморфных - раковинных, биогермных, биокластовых и др., следовательно, терригенные породы карбонатного состава являются карбонатолитами. Карбонатные породы определяются и подразделяются по минералогической классификации. Согласно минералогической классификации, карбонатные породы подразделяются на:

1) известняки, сложенные кальцитом или арагонитом;

2) доломиты, сложенные одноименным минералом;

3) сидериты, состоят из минерала сидерит;

4) магнезиты - состоят из магнезита;

5) анкериты, слагаемые минералом анкерит;

6) родохрозиты - слагаются родохрозитом.

Далее минералогические петротипы карбонатолитов описываются по структуре. В структурной классификации выделяются практически все структурные типы, свойственные осадочным горным породам (ОГП). Исходя из вышеупомянутого можно судить о структурном разнообразии карбонатных пород и о их полигенетичности.

3.2 Минеральный состав карбонатолитов

В группе карбонатных минералов находится мало породообразующих минералов. Все карбонаты кристаллические, большинство тригональные, кристаллизуются в виде ромбоэдров. Карбонатолиты являются солями угольной кислоты H₂CO₃. Группа арагонита имеет ромбическую сингонию в отличие от группы кальцита. Помимо шести основных минералов - кальцита, доломита, сидерита, магнезита, родохрозита и метастабильного арагонита - нередки анкерит и минералы нескольких изоморфных рядов: полных (в любых соотношениях) - сидерит магнезит, сидерит-родохрозит, родохрозит-кальцит, и не-полных, разорванных по середине кальцит сидерит магнезио-доломит-ферродоломит и др. Последний ряд представлен кальцитом слабожелезистым (FеСО₃ до 1%), феррокальцитом (FеСО₃ от 1 до 15%), сидеродотом (FеСО; от 80 до 95%) сидеритом слабоизвестковистым (FеСО₃ от 95 до 100%). Водные карбонаты натрия и магния - сода (NaCO₃), термонатрит (Na₂CO₃•H₂O), трона (Na₃H(CO₃)₂•2H₂O) ‚ гидромагнезит (Mg₅(CO₃)₂(OH)₂•H₂O), несквегонит (MgCO₃•3H₂O) и другие - более редки. Они рассматриваются с звапоритами, с которыми образуют парагенезы, а гидромагнезит встречается в корах выветривания ультрабазитов и как гидротермальный минерал. Основные медные карбонаты - малахит (Cu₂(CO₃)₂(OH)₂ или CuCO₃•Cu(OH)₂) и азурит (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂ или 2CuCO₃•Cu(OH)₂) - образуют небольшие тела в осадочных медистых песчаниках. Они относятся к группе дочерних осадочных пород.

Все карбонатные породы растворяются в соляной кислоте (HCL), имеют совершенную спайность, размер кристаллов находится в промежутке от коллоидального до гигантокристаллического (5-10 см). В горных породах карбонатолиты в основном изометрично зернисты и рельефны, реже волокнисты и игольчаты; в таких случаях они зачастую сферолитовые. Твердость большинства карбонатов невысокая, по относительной шкале Мооса величина твердости большинства карбонатных минералов имеет значение 3-4,5, их можно поцарапать ножом.

Карбонатолиты часто встречаются с примесями гипса, ангидрита, фосфатов, минералов глинистой группы, халцедона, кварца, также можно встретить в составе породы кластические компоненты и органическое вещество. К ним приурочены бокситы, руды меди, железа, полиметаллов.

Существуют на ряду с мономинеральными карбонатными породами и смешанные породы: доломитолиты известковистые, кальцитолиты доломитистые, доломито-анкеритовые, сидерито-доломитовые и другие карбонатолиты. Отмечается и присутствие аутигенных минералов: пирит, альбит, марказит, глауконит и др.

3.3 Химический состав карбонатных пород

По своей природе карбонатолиты часто встречаются почти чистыми, с содержанием сторонних компонентов меньше 1%, химический состав карбонатных пород сильно меняется, тем самым отражая степень смешанности породы. Известняк, состоящий только из кальцита, имеет простой химический состав: CaO - 56%, CO₂ - 44%. По такому же принципу и состав доломита: CaO - 30,4%, MgO - 21,9% и CO₂ - 47,7%. Изложенные значения заметно снижаются за счет кремнезема (до 50% в известняках, переходящих в кремень), глинозема (до 8% и более в мергелях), соединений железа (до 2% и более) и других компонентов.

Чистые магнезиты состоят из 47,6% MgO и 52,4% CO2, а чистые сидериты - из 62,1% FeO (или 40,3% Fe) и 37,9% CO2, родохрозиты (или родохрозитолиты) - из 61,7% MnO (47,8% Mn) и 38,3% CO2. Более сложный и меняющийся состав имеют анкериты, и соотношение Mg и Fe в них переменное. Если оно 1:1 (MgO - 10,07% и FeO - 17,94%), то CaO - 30,4%, а CO2 - 47,9%, т. е. как в доломите, ибо изоморфное замещение идет только за счет молекулы MgCO₃. Анкериты можно представить как изоморфный ряд доломита (или магнезиодоломита) и теоретического ферродоломита - CaFe(CO₃)₂, смешивающихся, по-видимому, не во всех отношениях. Вероятно, и с манганодоломитом CaMn(CO3)2 магнезиодоломит смешивается не во всех отношениях. Исследователи называют смеси с преобладанием магнезиальной молекулы доломитами (чистыми и «железистыми»), а с преобладанием железной - анкеритами.

3.4 Подразделение карбонатолитов по структуре

Карбонатные горные породы имеют сложный минеральный состав и разнообразные структурные типы, поэтому они весьма различны петрографически.

3.4.1 Известняки

Известняки преобладают по распространенности над доломитами и другими карбонатолитами. Петрографическое разнообразие карбонатолитов определяется, как уже было упомянуто выше, прежде всего максимальным структурным богатством по которому им нет равных среди других горных пород.

Основными структурными компонентами древних известняков и современных карбонатолитов являются: зерна (аллохемы), ил (микрит), цемент и реже терригенные зерна.

Карбонатные зерна подразделяются на биогенные и абиогенные. Биогенные зерна можно подразделить на цельноскелетные и биокластовые (обломки скелетов - составные части). Преобладающая часть карбонатных частиц образуется из твердых частей скелетов беспозвоночных известковых организмов. Организмы могут образовывать свои твердые карбонатные скелеты из арагонита, низкомагнезиального и высокомагнезиального кальцита.

В раковинах моллюсков наблюдается сложное чередование кальцитовых и арагонитовых слоев, образующих различные геометрические узоры. Раковины двустворчатых моллюсков состоят из двух или трех слоев кальцита, арагонита или обоих минералов. Раковины гастропод также имеют слоистую кальцитовую или арагонитовую структуру. Большинство головоногих моллюсков также имеют слоистую раковину. Исключение составляют белемниты, имеющие радиально-волокнистую структуру.

Раковины брахиопод целиком состоят из кальцитовых (тонких первичных и толстых вторичных) слоев, образующих фибровую структуру. В раковинах некоторых брахиопод может встречаться третий внутренний призматический слой. У ряда видов брахиопод в большом количестве встречаются иглы, и при определенной ориентировке в шлифах невнимательный наблюдатель может поначалу спутать их с оолитами.

Скелеты кораллов, включая наружные стенки, пластинки, септы и др., построены из крошечных кальцитовых (табуляты, ругозы) или арагонитовых (шестилучевые кораллы) нитей, имеющих различную ориентировку.

Раковины фораминифер обычно построены из кальцита и имеют микрогранулярную, фарфоровидную, радиально-волокнистую, игольчатую и монокристаллическую структуру.

Остатки иглокожих состоят из петлевидных кальцитовых элементов и имеют весьма характерную поровую структуру. Отдельные частицы остатков иглокожих под микроскопом при скрещенных николях выглядят как монокристаллы кальцита.

Рисунок 9 - Фрагмент панциря трилобита

Скелеты трилобитов состоят из микроскопических призм кальцита, вытянутых перпендикулярно краям щитка. Раковины остракод похожи по структуре, но тоньше.

Известковые бентосные водоросли имеют разнообразную структуру. Вертикальные ветвеобразные формы первоначально разрушаются до частиц гравийной размерности. Многие водоросли обладают ячеистой внутренней структурой.

Известковые планктонные водоросли представлены в больших количествах. Первоначально, при жизни, клетку водоросли окружали мельчайшие диски круглой до овальной формы, называемые кокколитами. Для кальцитовых кокколитовых пластинок типичен максимальный диаметр от 2 до 20 мкм (рис 10).

Рисунок 10 - Кокколиты под микроскопом

Рисунок 11 - Оолиты

Интракласты и литокласты. Это обломки уплотненного ила либо полностью сцементированных карбонатных и глинисто-карбонатных пород. Первые из них образуются непосредственно в бассейне осадконакопления, вторые могут быть также принесенными издалека (экстракластами).

Пеллеты и пелоиды. Многие организмы пропускают через себя ил, чтобы извлечь питательные вещества. Использованный ил выбрасывается в виде фекальных пеллет - яйцеобразных аморфных комочков длиной от 0,1 до 3 мм и толщиной от 0,05 до 1 мм. Более крупные фекальные комки именуются копролитами. В древних породах фекальные пеллеты трудно отличить от аморфных комков, образовавшихся при микритизации обломков, и от интракластов. Поэтому для овальных микрозернистых частиц лучше использовать термин пелоид.

Оолиты и онколиты. Оолиты представляют собой сферические или слегка яйцеобразные округлые карбонатные частицы, обладающие ядром из обломочного материала и имеющие концентрическую слоистую оболочку из арагонита или высокомагнезиального кальцита. Оолиты размером более 2 мм называют пизолитами.

Онколиты - овальные карбонатные образования. Как и оолиты, они имеют ядро из обломочного материала и концентрическую слоистую оболочку. От оолитов отличаются невыдержанностью слоев и несколько большими размерами. Их образование связывают с деятельностью цианобактерий (сине-зеленых водорослей).

Карбонатный ил (микрит). Многие из современных накоплений карбоната в шельфовых обстановках содержат ил (частицы размером менее 60 мкм), который является в основном результатом дезинтеграции скелетных компонентов сверлящими микроорганизмами и путем механического истирания в зоне волнений. Часть микритовых частиц образуется путем непосредственной кристаллизации арагонита из морской воды. Он является, таким образом, сингенетическим материалом (аналогично глинистому матриксу в обломочных породах).

Цемент представляет собой кристаллический агрегат кальцита. Он кристаллизуется в поровом пространстве на стадии диагенеза и является эпигенетическим. В отличие от обломочных и глинистых пород, которые долгое время могут оставаться рыхлыми, карбонатные осадки подвержены ранней цементации, так как карбонат кальция легко растворяется и отлагается из растворов.

Рисунок 12 - Карбонатный ил (микрит)

Рисунок 13 - Цемент между зернами

Основные структурные разновидности карбонатных пород.

Известняки биоморфные цельноскелетные - коралловые, мшанковые, водорослевые, брахиоподовые, двустворковые, остракодовые, фораминиферовые и др.

Известняки органогенно-детритовые - сложены более чем на 50% фрагментами скелетов - брахиоподовые, мшанковые, криноидные, полибиокластические (смешанные).

Известняки биоморфные пелоидные, состоящие более чем на 50% из пеллет, копролит в и подобных им комковатых частиц.

Сфероагрегатные известняки - основными структурными элементами этого типа являются оолиты, пизолиты, сферолиты, псевдоолиты, также в этот тип входят копролиты (пеллеты), онколиты и другие биогенные сфероагрегаты.

Терригенные известняки или кластокальколиты. Подразделяются на виды в соответствии с размерами и формой кластических зерен - наподобие классификации пород обломочных, т.е. со структурами: брекчиевыми, конгломератовыми, дресвяными, гравийными, песчаными, алевритовыми и пелитовыми.

Натечные известняки - травертины и некоторые известковые туфы - формируются в пещерах и у выхода источников, по берегам озер. Это ограниченные в пространстве тела мощностью до десятков метров. Известковыми туфами называют более пористые, часто губчатые известняки, образующиеся у выхода источников осаждением извести на листьях и ветках растений, иногда на траве в реках. Строение таких известняков часто сетчатое, крепость слабая, обычны полурыхлые туфы. Обильны отпечатки листьев. Структура микритовая. Мощность достигает десятков метров.