Состав, структура и текстура хемогенных горных пород.

 

К хемогенным относятся осадочные горные породы, состоящие из солей, образование которых происходит химическим путем. Соли выпадают из водных растворов в форме мельчайших кристалликов, оседающих на дно морей, лагун и озер в виде илов. Позже из этих илов образуются твердые горные породы тонкозернистой структуры. Соленость морской воды обусловлена наличием в ней ионов Cl¯, SO₄¯ ¯, HCO₃¯, Br¯, F¯, Na⁺, Mg⁺⁺, Ca⁺⁺, K⁺, Sr⁺⁺. Первые места среди них занимают ионы хлора и натрия, последние места – ионы фтора и стронция. При нагревании вода выпаривается, соленость возрастает. При охлаждении растворимость солей падает и часть их выпадает из раствора на дно водоема.

Карбонатные породы. Среди осадочных пород химического происхождения наибольшим распространением пользуются карбонаты: известняки и доломиты.

Известняки – преимущественно морские образования, состоящие из кристалликов кальцита. Могут содержать остатки фауны и примесь песчаных, алевритовых и глинистых частиц, а также аутигенных диагенетических и эпигенетических минералов. По происхождению различают известняки биогенные (зоогенные и фитогенные), хемогенные, перекристаллизованные, обломочные и смешанного генезиса. При метаморфизме известняки преобразуются в мраморы.

Хемогенные известняки изначально тонкозернистые, пелитоморфные, при перекристаллизации переходят в микрозернистые разности. Встречаются как слоистые, так и однородные массивные разности. Органических остатков нет или очень мало. Известняки типичны для областей аридных климатов, образуются в застойных озерах и морских водоемах, где соленость значительно уклоняется от нормы в сторону увеличения.

Известняки пелитоморфные–состоят из частиц пелитовой размерности (0,01-0,001мм). Образуются при литификации известковых илов.

Известняки микрозернистые – состоят из зерен размерами менее 3-4 микронов. Генетические типы: хемогенный, биохемогенный, кокколитовый, фораминиферовый, обломочный (за счет разрушения кальцитовых раковин).

Известняки оолитовые – состоят из оолитовых шариков небольших размеров (до 1-2мм), сцементированных микрозернистым кальцитом. Оолиты скорлуповатые, состоят из арагонита. Отлагаются в нижних зонах шельфа.

Известняки биогенные (органогенные). Преимущественно морского, реже озерного происхождения, сложены в основном из карбонатных скелетов отмерших организмов и растений. Различаются зоогенные и фитогенные известняки. К зоогенным относятся известняки: фораминиферовые, коралловые, остракодовые брахиоподовые, гастроподовые, криноидные. К фитогенным относятся водорослевые известняки.

Известняки – ракушники. Состоят преимущественно из целых или раздробленных раковин. Отлагаются в мелководной зоне шельфа.

Известняки рифовые. Риф – подводные или мало поднимающиеся над уровнем моря скалы, препятствующие судоходству. Это – массивные биогенные известковые сооружения коралловые острова, сложенные преимущественно из скелетов (колониальных кораллов). Рифостроителями являются также известковые водоросли, мшанки, фораминиферы, археоциаты.

Известняки обломочные. Подобны песчаникам, состоят из окатанных обломков кальцита, известняка. Образуются при разрушении известковых пород: раковин, оолитов, мраморов, известняков. В зависимости от размеров обломков выделяются известняки конгломератовидные, брекчиевидные, известняковые гравелиты, песчаники.

Писчий мел – белая мягкая порода состоящая на 60-70% из мелких остатков известковых планктонных морских водорослей – кокколитофорид. Отлагается в теплых морях на глубинах 100-300м, широко распространен в отложениях верхнего мела.

Мергель – осадочная порода смешанного глинисто-карбонатного состава. Содержание карбонатов 50-75%, глины 25-50%. Мергель цементный (он же известняк-натурал) пригоден для изготовления цементного порошка (портландцемента) без других добавок. Содержание СаСО₃ в них составляет 75-80%, кремнезема и глинозема (SiO₂+Аl₂O₃) – 20-25%. Такую характеристику имеют мергели Новороссийской группы месторождений (Краснодарский край).

Доломиты – двойная углекислая соль кальция и магния – CaMg(CO₃)₂. Частой примесью в них является кальцит – СаСО₃. При содержании кальцита от 5-25% доломит называется известковистым, от 25 до 50% – известковым. Растворяются в HCl при нагревании. Цвет белый, серый. Распространены меньше, чем известняки. Образуют пласты, иногда значительной толщины. Доломиты являются осадками морских бассейнов и лагун аридного климата. Встречаются в основном в отложениях древних толщ. Применяются в строительном деле, металлургии для получения магния и изготовления огнеупорного кирпича, в химической промышленности.

Кремнистые породы. Среди хемогенных пород кремнистые породы занимают второе место после карбонатов. К ним относятся диатомиты, трепелы, опоки, кремневые конкреции, яшмы.

В морской воде кремнекислота (SiO₂) находится в двух формах: истинно растворенного мономера ортокремневой кислоты (растворенная) и твердого геля кремнекислоты (опала), слагающего кремневые скелеты морских организмов (взвешенная). Морская вода недонасыщена кремнием. Поэтому взвешенная форма кремнекислоты постепенно в ней растворяется. Современное кремненакопление происходит в морях, океанах, озерах в гумидных климатических условиях главным образом биогенным путем. Организмы (диатомеи, радиолярии, кремневые губки и др.) экстрагируют SiO₂ из воды бассейна, строят скелет из опала (SiO₂·nH₂O), которые позже оседают на дне, образуя кремнистые осадки или примесь в осадках иного состава. Хемогенное кремнеобразование имеет ограниченное распространение. Например, вблизи вулканов опал образуется из горячих вод гейзеров.

Диатомит – рыхлая, зернистая или сцементированная, белая, светло-серая или желтоватая кремнистая порода, состоящая более чем на 50% из микроскопических скорлупок кремнистых панцирей диатомовых водорослей, сцементированных опалом. Иногда наблюдается примесь глин, зерен кварца, глауконита. Обладают большой пористостью, малым объемным весом, высокими адсорбционными и теплоизоляционными свойствами. Распространены в молодых, палеоген-неогеновых и четвертичных отложениях.

Трепел – по своим свойствам аналогичен диатомиту, но отличается от него отсутствием признаков очевидного органического происхождения. Состоит из мельчайших (0,01-0,02мм)опаловых зернышек (глобулей), присутствуют редкие остатки кремневых организмов (диатомовых водорослей, реже спикул губок). Происхождение биохимическое. Применяется для изоляции, фильтрования, шлифования, как строительный материал, наполнитель, адсорбент.

Опал – легкая кремнистая микропористая порода состоящая из аморфного кремнезема (опала) с примесью глинистого вещества, скелетных частей спикул кремневых губок, радиолярий, диатомей. Содержание SiO₂ достигает 92-98%. Опалы чаще бывают твердыми, излом - раковистый, цвет серый до почти черного. Происхождение химическое.

Кремневые конкреции. Кремень – аморфный, микрокристаллический кремнезем (SiO₂). Различают кремни: халцедон-кварцевый, кварцевый, халцедоновый, опало-халцедоновый. Излом раковистый. Твердость 7. образует желваки и конкреции, реже линзы и прослойки в осадочных горных породах, обычно в известняках. Конкреции представляют собой стяжения, какого либо минерала вокруг центра. Размеры их колеблются от долей миллиметра до десятков сантиметров и даже метров. Форма кругловатая, овальная, иногда цилиндрическая, коническая. Образуются на стадии диагенеза осадков, в процессе диффузии или инфильтрации, конкрециеобразования Карбонатов кальция, магния, железа, окислов железа, кремния, алюминия, марганца, сульфатов кальция, сульфидов железа из истинного или коллоидного раствора в результате стяжения к центрам кристаллизации. Кремневые конкреции образуются кварцем или халцедоном с примесью вещества вмещающей породы, окислов железа, органического вещества. Форма овальная, иногда образуются сростки причудливой формы. Встречаются прослои, насыщенные конкрециями.

Яшмы – халцедоновые, халцедон-кварцевые, декоративно окрашенные кремнистые породы. Обладают высокой твердостью, прочностью, красивой пятнистой, полосатой и пестрой окраской, хорошо полируются. Окраска: различные оттенки красного, желтого, темного, зеленого цветов. Происхождение химическое, биохимическое, метаморфическое. Используется как декоративный камень для изготовления ценных поделок, облицовки интерьера.

Соляные породы. К этой группе относятся сернокислые и галоидные породы, объединяющиеся общностью происхождения: их родиной являются усыхающие заливы, лагуны, соленые озера в областях жаркого засушливого климата. Среди них наибольшим распространением пользуется ангидрид, гипс, каменная соль.

Ангидрид – тонкозернистая порода, состоящая из одноименного минерала (CaSO₄). Встречается в виде пластов различной толщины, линз и тонких прослоев среди карбонатных пород. В приповерхностных условиях неустойчив, переходит в гипс.

Ангидрито-доломит – осадочная порода, состоящая в основном из ангидрита и доломита. Преобладает доломит. Встречается в галогенно-карбонатных толщах.

Гипс находится вместе с ангидритом, состоит из одноименного минерала (CaSO₄·2H₂O). Образуется химическим осаждением в осолоненных бассейнах на начальных стадиях галогенеза. В приповерхностных условиях образуется при гидратации ангидрита. В виде отдельных зерен и кристаллов образуется в глинах, песках, песчаниках, доломитах. Применяется в строительной промышленности для изготовления гипсового цемента, штукатурного и формовочного гипса, для получения серной кислоты, как удобрение.

Гипсо-ангидрид – осадочная порода, состоящая в основном из ангидрита и гипса. Образуется в нижних частях зоны гидратации ангидрита.

Каменная соль сложена галитом (NaCl), иногда с примесью других хлористых и сернистых соединений, окислов железа и терригенных частиц. Происхождение химическое. Окраска разнообразная, обусловлена присутствием примесей: черная – присутствием органического вещества, красная и желтая – микровключениями окислов и гидроокислов железа, серая – примесью ангидрита и карбонатно-глинистого вещества, синяя и фиолетовая – воздействием радиоактивным излучением изотопа калия. Наиболее крупные залежи каменной соли приурочены к отложениям кембрия, девона, перьми, неогена. Применение: в пищевой промышленности, как консервант, в химической промышленности для производства соды, хлора, соляной кислоты, натрия, едкого натра и ряда солей.

Железистые породы. К ним относятся железные руды: окислы и гидроокислы железа, сернисто-железистые породы и силикаты железа. Наибольшее распространение среди них имеют окисные железные руды, состоят из гематита (Fe₂O₃) и бурого железняка (лимонита) – HFeO₂·nH₂O. Они представляют собой осадочные образования поверхностных зон земной коры, формируются в болотах, озерах и морях и при окислении и разрушении железисто-магнезиальных горных пород и минералов. Примером являются оолитовые бурые железняки, состоящие из округлых скорлуповатых или радиально-лучистых оолитов размерами до 15-20мм в диаметре. Иногда они бывают обогащены окислами марганца, алюминия.

К железисто-карбонатным породам относятся сидериты состоящие из одноименного минерала (FeCO₃). Образуются в мелководных бассейнах в восстановительной среде. Пласты сидеритовых руд встречаются в карбонатных толщах. Примером является Бакальское железорудное месторождение на Южном Урале. Среди глин и мергелей сидериты чаще встречаются в виде линз и отдельных конкреций.

Сернисто-железистые породы состоят преимущественно из сульфидов железа – пирита (FeS₂) и марказита (FeS₂). Встречаются в виде конкреций и маломощных линз в глинистых и углистых отложениях. Образуются в восстановительных условиях на стадии диагенеза осадков.

Бокситы. Боксит представляет собой алюминиевую руду, состоит из минералов гидроокиси алюминия: гиббсит (гидраргиллит) – Al(OH)₃, бемит - AlOOH, диаспор - HAlO₂.

Химический состав бокситов очень изменчивый. В значительном количестве (до 40%) в них присутствует окисел железа (Fe₂O₃). В меньших количествах присутствуют SiO₂ - до 12%, TiO₂ до 4%, FeO до 5%. В природе встречаются три разновидности бокситов: твердая, рыхлая, глиноподобная. Цвет чаще красный, темно-красный, реже белый, серый, черный, зеленый. Структура бобовая, оолитовая, пелитовая, комковатая, текстура массивная, редко слоистая. Происхождение элювиальное (латеритное), осадочное и карстовое. Латеритные бокситы встречаются в кайнозойских отложениях в областях тропического климата. Бокситы являются главной рудой для получения алюминия. Используются для изготовления искусственного корунда (абразивного материала высокой твердости), огнеупорных материалов высоких марок и др.

Фосфатные породы. К фосфатам относятся минералы из группы апатита, содержащие 12-40% окиси фосфора (P₂O₅). Горные породы, состоящие из фосфатов называются фосфоритами. Цвет белый, серый, черный, редко зеленый, красный, желтый в зависимости от примеси красящих веществ. Различают несколько видов фосфоритов: пластовые, желваковые (конкреционные), зернистые, ураноносные и др. Пластовые фосфориты образуются в неглубоких морях, лагунах. Происхождение биохимическое. Встречаются в отложениях всех возрастов. Желваковые фосфориты состоят из конкреций округлой формы размерами более 2мм. Образуется на дне морей, озер и в глубоководных зонах. Встречаются в отложениях юры, мела, палеогена. В ураноносных фосфоритах сосредоточены значительные запасы урана. Накопление урана происходит одновременно с образованием фосфоритного горизонта хемогенным способом. Ураноносные органогенно-фосфатные образования (костные остатки рыб) имеют ограниченное площадное распространение в глинистых толщах. Применение: фосфориты используются как удобрения в виде фосфоритной муки.