ГРУППА КАРБОНАТНЫХ ПОРОД

Доля карбонатных пород среди осадочных толщ в земной коре составляет от 14 до 20%.

Главными представителями их являются известняки, доломиты, малораспространенные магнезиты, а также мергели — смешанные глинисто-карбонатные и карбонатно-глинистые породы.

Осадочные карбонатные породы могут иметь не только биохимическое, но и хемогенное происхождение и рассматриваются в подотделе биохимических пород до некоторой степени условно — из-за широкого развития среди них органогенных разностей, а также в целях удобства изложения материала.

Известняк и мел

   

Краткая характеристика

Происхождение названия породы. Назван по составу (главный компонент — углекислая известь СаСO₃).

Морфологические признаки.

Структура крайне разнообразна, служит основой для выделения большого количества разностей известняка.

Текстура однородная, слоистая, иногда пористая, кавернозная и др.

Порода состоит из кальцита, редко — арагонита.

Обычные примеси: доломит, кремнистое вещество, песчанистый и глинстый материал, битумы. Повышение их содержания в известняке ведет к образованию породы смешанного состава: соответственно доломитового, кремнистого, песчанистого известняка, мергеля, битуминозного известняка и т.д.

Менее характерные примеси: углистое вещество, глауконит, пирит, марказит, лимонит и др. Многие известняки содержат остатки раковин или иных скелетов морских организмов.

Порода каменистая, прочная, иногда бывает землистая, слабо связанная (мел).

Твердость средняя (нож оставляет заметную царапину).

Излом неровный.

В воде не размокает.

Цвет обычно белый, светло-серый, реже темно-серый и черный — вследствие примеси углистого вещества или битума, желто-бурый — в связи с примесью гидроокислов железа, зеленоватый — из-за примеси глауконита.

Бурно растворяется в НСl (вскипает).

Главнейшие разновидности известняка:

1. Органогенный известняк состоит в основном из целых раковин или их обломков (детрита), сцементированных карбонатным веществом. Представителями органогенных известняков, в частности, являются:

• известняк-ракушечник — легкий, пористый или ноздреватый, белый, желтый или серый, почти целиком сложенный крупными (0,5-2 см) раковинами моллюсков или обломками таких раковин;
• рифовый известняк — чрезвычайно богатый и разнообразный в отношении остатков фауны: кораллов (сноповидные агрегаты более или менее тонких трубочек с многочисленными поперечными перегородками), мшанок (колонии из множества ячеек размером до 3 мм, объединенных единым стволом; отпечатки имеют форму мелкой сетки), морских лилий (цилиндрические членики — части бывшего стебля со следом осевого канала в центре), раковин двустворчатых моллюсков и др.;
• нуммулитовый и фузулиновый известняк состоящий из раковин древних простейших организмов: уплощенных округлых раковинок нуммулитов и удлиненных, веретенообразных раковинок фузулин.

2. Мел — микрозернистая (размер зерен менее 0,01 мм), тонкопористая порода. Состоит из мельчайших, видимых лишь Под микроскопом зерен кальцита и обломков скелетов моллюсков и водорослей, иногда с примесью глинистых минералов (мергелистый мел) или обломочных зерен кварца (песчанистый мел), которые обнаруживаются лишь после полного растворения кусочка мела в HCl.
3. Оолитовый известняк (синоним — икряной камень) — агрегат сферических или эллипсоидальных оолитов кальцита размером от долей миллиметра до 2-2,5 мм, сцементированных скрытокристаллическим карбонатным веществом (оолитовая структура). Оолиты имеют концентрически-зональное, реже радиально-лучистое строение, причем в центре каждого из них находится мельчайший обломок раковины, песчинка или зерно кальцита.
4. Известковый туф (синоним — травертин) — микрозернистая, пористая, ноздреватая неслоистая порода, нередко содержащая отпечатки листьев и стеблей наземных растений.

Происхождение и распространение. Формы залегания — слои и мощные слоистые толщи, непрерывно прослеживающиеся на многие сотни километров; куполовидные массивы, линзовидные тела и различные по величине и форме гнезда (рифовые известняки).

Органогенные известняки образовались вследствие отмирания морских организмов и накопления их скелетов в осадках на дне водоема. Благоприятными условиями для развития таких организмов были мелководные, теплые моря со спокойным течением при отсутствии сноса обломочного материала с суши. Их массовая гибель объясняется изменениями глубины моря, температуры, солености морской воды в связи с колебательными движениями земной коры и другими причинами.

Мел имеет органогенно-химическое происхождение. Это продукт совместного накопления на дне водоема илоподобного химического карбонатного осадка и остатков известковых скелетов микроорганизмов.

Оолитовый известняк и известковый туф — продукты химического осаждения карбоната кальция, первый — в морских водоемах, второй — из углекислых вод минеральных источников.

Наиболее распространенные изменения известняков — окремнение (замещение кальцита халцедоном), доломитизация (замещение доломитом с образованием доломитизированного известняка). На поверхности под воздействием текучих вод, являющихся нередко слабокислыми растворами и проникающих в карбонатную толщу по трещинам, известняки часто растворяются. При этом образуются воронки, колодцы, провалы, пещеры, подземные каналы и другие проявления карста.

Известняки распространены практически повсеместно, за исключением областей Зап. Сибири и Забайкалья. Органогенные известняки широко известны в Крыму, на Черноморском побережье Кавказа и в Приуралье (рифовые); мел — в Воронежской, Курской, Белгородской и примыкающих областях Украины, в Среднем и Нижнем Поволжье; известковые туфы — в районах Пятигорска, Еревана и др.

Диагностические признаки. Средняя твердость (у большинства разновидностей), неразмокаемость в воде, бурное вскипание под воздействием НСl (без нагревания) в любом участке породы. Мел может иметь низкую твердость, легко крошится и пачкает пальцы, слегка прилипает к языку.

Практическое значение. Определяется высокой прочностью (временное сопротивление сжатию до 900 кг/см² и более), средней твердостью и связанной с этим возможностью распила известняка на правильные блоки и плиты, обилием чистых разновидностей, лишенных примесей фосфора, серы, кремнезема и др.

Области применения известняков следующие:

• строительный камень для изготовления стеновых блоков, плит, ступеней и облицовки;
• бутовый камень и щебень для дорожного строительства;
• наполнитель бетона (щебень и крошка, образующаяся при распиловке известняка);
• флюс в черной и цветной металлургии (вещество, способствующее разжижению шлаков и понижению температуры их плавления);
• сырье для производства извести, цемента и других вяжущих растворов, а также многих химических продуктов;
• добавка в стекольном производстве, из-за которой стекло становится химически и термически стойким и прочным;
• наполнитель для некоторых сортов бумаги;
• литографский камень в полиграфической промышленности для печатания многоцветных рисунков, марок, карт и т.п.;
• абразивный материал для тонкой шлифовки и полировки металлоизделий;
• сырье для производства зубного порошка, минеральной ваты, красок, замазок и т.д.;
• технологическое сырье в пищевой (сахарной) промышленности;
• минеральная добавка в корм скота и птицы.
• Молотый известняк используется для известкования почв.