Утворення хемогенних і органогенних порід

Хімічні та органогенні породи утворюються переважно у водних басейнах і часто бувають пов'язані один з одним рядом переходів. Структура хімічних порід визначається розмірами кристалів складають їх мінералів (крупно-, середньо-, дрібно-, тонкозернисті, землистий, приховано кристалічна), структура органогенних порід - збереженням входять до неї залишків, приналежністю їх до тих чи інших груп організмів. Якщо органічні залишки не зруйновані, структура називається органогенні, якщо зруйновані - детрітусовой (детрітовие). Іноді органічні залишки бувають настільки дрібні, що неозброєним оком не можуть бути виявлені. У таких випадках макроскопічно не вдається встановити приналежність породи до тієї чи іншої з названих груп. Класифікація хімічних та органогенних порід зазвичай проводиться за хімічним складом складають їх мінералів.

 

Залізисті, марганцеві породи.

Залізисті осадочні породи є дуже різноманітною за складом групою відкладів, які об’єднує значний (понад 50%, а кларк заліза в осадочних породах складає 3,33%) вміст з’єднань заліза – гідроокислів заліза (лімоніт), залізистих хлоритів (передусім шамозит), сидериту і сульфідів заліза (пірит і марказит). До феролітів відносять породи вміст заліза в яких (в окисних, гідроокисних, карбонатних і хлоритових мінералах) перевищує 10%.

Багато порід цієї групи є залізними рудами. І взагалі переважна частина залізних руд має нормально-осадочне і метаморфічне походження.

Формування тих чи інших типів руд залежить від умов утворення. В окислювальному середовищі переважає утворення залізистих руд окисного складу, які є самим поширеним і найважливішим в промисловому відношенні типом залізних руд. В відновному середовищі виникають сидеритові і шамозитові руди. В різко відновному середовищі накопичуються сірчано-залізисті з’єднання.

Манганолітами називають породи, що більш ніж наполовину складаються з оксидів і гідроокислів, а також карбонатів марганцю.

Марганцеві породи є більш рідкісними ніж залізисті (що не дивно, оскільки кларк марганцю в осадочних породах 6,7*10″2%, а заліза – 3,33%, або в атомних одиницях – 1,44*103 проти 7,02*104), але дуже близькі до них за умовами утворення і розповсюдження.

Мінеральний склад

Марганцеві мінерали є відносно поширеними, але значні скупчення утворюють рідко, частіше вони розсіяні в вигляді дрібних включень. В окисних манганолітах виділяються два головних типи порід:

- псиломелан-піролюзитові манганоліти (найпоширеніші, утворюють самі великі родовища) -рихлі, землистого вигляду породи. Для перевідкладених відмін характерна пориста і кавернозна будова та широкий розвиток натічних форм.

- кременисто-піролюзитові манганоліти близькі за складом і будовою до порід першого типу, але марганцеві мінерали в них тісно зрощені з щільною кременистою масою опалу, халцедону і осадочного кварцу.

Для карбонатних (родохрозитових) манганолітів характерна асоціація з вапняками і марганцевистими вапняками, складеними манганокальцитом. Карбонатні манганоліти зовні схожі на мікро і тонко кристалічні вапняки, від яких відрізняються вищою густиною. Їх забарвлення світле, сірувато і жовтувато-біле з рожевим відтінком, часто з тонкими чорними прожилками та рихлими кірками на вивітрених поверхнях (оксиди Мп).

У більшості родовищ осадочний рудоносний горизонт складається з одного або кількох рудних пластів, розділених шарами пустих порід. У свою чергу, окремі рудні пласти можуть складатися з кількох рудоносних прошарків потужністю від кількох десятків до кількох сантиметрів, між якими також залягають вміщуючі руду породи. Манганоліти палеоген-неогенового віку часто складені пізоліт-оолітовими утвореннями, а також тонко дисперсними сажистими скупченнями.

Кременисті породи

Кременисті породи, Силіциди (рос. кременистые породы, силициды; англ. ciliceous rocks, нім. Kieselgesteine n pl) – група осадових гірських порід, складених більш ніж на 50% аутигенними мінералами кремнезему(SiO2): опалом, кристобалітом, тридимітом, халцедоном і кварцом.

Ме́ргель (рос. мергель, англ. marl, marlstone; нім. Mergel m, Mergelboden m) – осадова гірська порода змішаного глинисто-карбонатного складу, яка представлена переважно вапняком та глинами; містить 30–90% карбонатів (кальцит, рідше доломіт) і, відповідно, 70–10% глинистих частинок. В залежності від складу породотвірних карбонатних мінералів мергелі поділяються на вапнякові, доломітові, глинисті, кремнеземисті. За запасами мергелів (7 родовищ) перше місце в Україні займає Донбас. Використовують мергель у цементній промисловості, будівництві.

Бокси́ти — осадова гірська порода, що складається в основному з оксидів і гідрооксидів алюмінію, а також оксиду заліза та різних домішок (глинистих частинок).

Головні рудотвірні мінерали Б.: діаспори, беміт, гібсит, гетит, гідрогетит, гідрогематит, каолініт, шамозит, хлорити, рутил, анатаз, ільменіт, алюмогетит, алюмогематит, сидерит, кальцит, слюди.

Фосфорити - осадова гірська порода морського походження, сформована головним чином з фосфату кальцію (P₂O₅)

 

3 ) Карбонатні породи: вапняки, доломіти, мергелі.

Карбонатні породи: вапняки, доломіти, мергелі, крейда. У них зустрічаються: двостулкові молюски, плечистоногі, корали, лопатоногі молюски, брюхоногі молюски, головоногі молюски, форамініфери, різні водорості, строматоліти, строматопорати, хететиди, кільчасті хробаки, трилобіти, конодонти, остракоди, тентакуліти, моховинки, голкошкірі, дуже рідко граптоліти, риби, залишки вищих рослин, губки.

Карбонатні породи є найбільш поширеними з даної групи. Представлені вони найчастіше вапняками і мергелями.

Вапняк - широко поширена мономінеральна порода, що складається з кальциту, вона легко визначається за бурхливої ​​реакції з соляною кислотою. Колір вапняків звичайно білий або світло-жовтий, але за рахунок домішок може бути змінений аж до чорного. Вапняки бувають органогенного та хімічного походження. Якщо вдається визначити, із залишків яких організмів складається вапняк, то по них йому дається більш точну назву, наприклад фузуліновий, кораловий та ін Якщо організми не визначені і порода складається з цілих і битих раковин, то вона називається черепашник.

Різновидом органогенного вапняку є крейда, що складається головним чином з дрібних раковин фораменіфер, їх уламків, порошкоподібного кальциту і скелетів найпростіших морських водоростей. Мел - біла землистая порода, широко використовується в народному господарстві.

Вапняки хімічного походження зустрічаються у вигляді:

а) щільних вапняків з тонкокристаллическая масою;

б) оолітових вапняків, що складаються з дрібних кульок скорлуповатого або радіально-променевого будови, з'єднаних карбонатним цементом;

в) ізвестковістих туфу, який складається з дрібнокристалічного кальциту. Ця пориста маса утворюється з розчиненого в підземній воді вуглекислого кальцію, що випадає в осад. Ізвестковістих туф називають також травертином;

г) натічних утворень кальциту, що утворюються з підземних вод. Найбільш характерними з них є печерні освіти - сталактити і сталагміти.

Доломіт складається з мінералу того ж назви. Зовні він схожий на вапняк, але відрізняється від нього слабкою реакцією з соляною кислотою, буруватим кольором і більшою твердістю. Утворюється він шляхом хімічного зміни вапняних опадів. Доломіт застосовується в якості флюсу, вогнетриву, а також у будівельній справі.

Мергель - порода змішаного складу, що складається на 50-75% з кальциту і на 25-50% з глинистих частинок. Зовні мергель мало відрізнити від вапняку: характерним його ознакою є реакція з соляною кислотою, після якої на поверхні мергелю залишається сіра пляма, утворення якого пов'язано з концентрацією глинистих частинок на місці реакції. Порода широко застосовується для виробництва цементу.

 

Солі, соляні породи

Соляні породи є осадовими породами неорганічного походження. Головні їх представники – ангідрит, гіпс і кам'яна сіль. В більшості своїй соляні породи є мономінеральні - скупченнями якогось одного з мінералів.

Соляним породам властиве утворення, в більшості, на дні морських бухт, де присутні умови аридного клімату. Через постійний випар води моря, згодом концентрація розчинених у воді мінералів збільшується до моменту, поки не буде досягнутий граничний рівень розчинення мінералів у воді, і останні не почнуть випадати в осад. За цього процесу, послідовність осаду мінералів зворотна до їх розчинності: спочатку у вигляді осаду випадають ангідрит (CaSO4) і гіпс (CaSO4 * 2H2O), потім хлорид натрію (NaCl), останніми осаджуються калійні солі. Через свою гарну розчинність, залежи соляних порід виникають переважно в умовах жаркого сухого клімату.
Хлорид натрію (NaCl), або кам'яна сіль – завдяки своєму специфічному смаку, одна з найвідоміших соляних порід. У російській мові хлорид натрію ще відомий за назвою «поварена сіль». Розташування кам'яної солі в корі землі зазвичай шарувате. Солі характерна грубозерниста структура. У природі сіль має сірувате, жовтувате або ж червонувате забарвлення. Харчова сіль білого кольору виготовляэться шляхом хімічного очищення природної солі, що добувається з надр Землі.
Сульфатом кальцію (CaSO4), або ангідритом називають соляну породу, схожу за виглядом на кам'яну сілль. Ангідриту не властивий "соляний" смак. Ангідрит знаходить застосування, в основному, у будівництві, як в'яжучий матеріал.

 

5) Викопне вугілля, стадії формування. Горючі сланці, нафта

Викопне вугілля тверда горюча корисна копалина осадового походження. До його складу входять: органічна речовина, мінеральні речовини (умовно не більше 60 % від сухої маси) і волога. Значною мірою викопне вугілля представлене гумолітами, органічна речовина яких утворилася в результаті біохімічних і фізичних змін відмерлих вищих рослин. У загальному процесі вуглеутворення виділяють дві фази: торфоутворення і вуглефікацію. Ідеальним середовищем торфоутворення були болота з водою, збідненою киснем з лужною рН. Торф, який утворився в результаті біохімічних реакцій залишків вищих наземних рослин, був вихідним матеріалом основної маси викопного вугілля — гумолітів.

Основними процесами перетворення рослинних залишків у першій фазі вуглеутворення були:геліфікація лігніно-целюлозних тканин рослин в анаеробних умовах і перехід продуктів розкладу цих тканин до колоїдного стану з подальшим обезводненням і затвердінням гелів і утворенням однорідної маси, яка цементувала інші компоненти;фюзенізація — обезводнення і окиснення в аеробних умовах лігніно-целюлозних тканин і продуктів первинної їх геліфікації з частковим обвуглюванням рослинного матеріалу;елювіація — винесення з торфу проточними водами колоїдних продуктів, що супроводжувалося збагаченням торфу ліпоїдними стійкими до розкладу компонентами рослин;ілювіація — привнесення на площу торфяника розчинених гумінових речовин;бітумінізація — анаеробний процес розкладу багатих на жири і білки речовинних комплексів нижчих рослин і відмерлих мікроорганізмів (зоопланктону), який призводив до утворення сапропелю — основного вихідного матеріалу сапропелітів, та сапрогумолітів.

Друга фаза вуглеутворення - вуглефікація — починалася і протікала після поховання торфу в надрах Землі (перекриття його кластичними осадами). У результаті діагенезу торф перетворювався у м'яке буре вугілля. Наступний метаморфізм привів до формування широкого спектра природних різновидів викопного вугілля — від бурого вугілля до суперантрацитів.

Вуглеутворення — регіональний процес, який протікав з різною інтенсивністю в окремі періоди геологічної історії Землі на великих площах і локальних ділянках всіх континентів, де виникало сприятливе поєднання фітологічних, кліматичних, палеогеографічних і геотектонічних передумов. Початок масштабного вуглеутворення датується середнім девоном. Природним завершенням девоном був процес руйнування вугленосних формацій, що стали внаслідок загального підйому материків і горотворчих процесів областю розмиву. Цей процес особливо виразно виявився у верхньопалеозойських кам'яновугільних басейнах, які сформувалися в складних авлакогенах (Донбас), великих глибоких прогинах пригеосинклінальних і складчастих областей (Кузнецький, Горлівський, Карагандинський бас.).

Горючі і вуглисті сланці

Під сланцями взагалі (як горючими, так і вуглистими) розуміють такі викопні матеріали, в яких разом з органічними речовинами міститься велика кількість мінеральних речовин (умовно понад 40%). Термін «горючі сланці» прийнято поширювати на сланці з органічною масою (тобто з керогеном) лише сапропелевої природи. Високозольні ТГК з органічною масою гумусної природи називають звичайно «вуглистими сланцями». Слід враховувати, що за характером органічної маси в природі зустрічаються сланці як гумусного і сапропелевого, так і ліптобіолітового, а також змішаного походження.

Відмітною ознакою всіх горючих (і вуглистих) сланців у зв’язку з великою їх зольністю є висока дійсна густина (d > 2,0 • 103 кг/м3). Залежно від переважання в них мінеральних речовин, сланці забарвлені в різний колір – темно-сірий, жовтий, коричневий і чорний. В грудках всі сланці є досить твердими і щільними утвореннями, що іноді розшаровуються на плитки. Горючі сланці, крім того, легко спалахують і горять полум’ям, що коптить. Численними дослідженнями уточнена природа керогену різних родовищ горючих сланців, причому було встановлено, що ленінградські і естонські сланці належать в основному до сапропелевих; волзькі горючі сланці за походженням виявилися змішаними з переважанням сапропелітових речовин над гумусними. Поклади основні ресурси — близько 430—450 трлн. т (24—25 трлн. т сланцевої смоли) зосереджені в США (штати Колорадо, Юта, Вайомінг) і пов'язані з формацією Грін-Рівер. Великі поклади горючих сланців є в Бразилії, КНР, менші — в Болгарії, Великобританії, Росії, ФРН, Франції, Іспанії, Австрії, Канаді, Австралії, Італії, Швеції, на території колишньої Югославії. Родовища горючих сланців поширені на всій території країн СНД. Усього відомо близько 50 родовищ, найбільш великі з них Прибалтійське, Волзьке, Оленекське (Арктика), Кендирликське в Казахстані. Прибалтійське родовище сланцю-кукерситу належить до найбільш древніх геологічних утворень (ордовик – нижній силур) і розробляється на території Естонії. У Волзькому сланцевому районі розробляється Кашпірське родовище, яке належить до верхньоюрської геологічної системи. Родовища горючих сланців розвідані в Узбекистані, на Кавказі, у республіці Комі, на Уралі, у Білорусії й в Україні (Болтишське родовище).Болтишське родовище горючих сапропелітових сланців знаходиться у центральній частині України на межі Кіровоградської та Черкаської областей.В складі їх органічної речовини є сапропелітові матеріали. Пористість сланців 40-50%, густина 1,8-2,0 г/см3, зольність 52-65%, теплота згорання – 8,4 МДж/кг.Менілітові сланці знаходяться у Українських Карпатах. Вони входять до складу менілітової серії мають вигляд монолітної шаруватої породи. Під дією вітру і води вони інтенсивно розкладаються на тонкі пластини.Зольність їх змінюється з 68 до 90%, вологість – 0,4 – 0,7%, вихід летких речовин – 10 – 15%, густина – 2,14 – 2,84 г/см3, вихід сланцевої смоли 2 – 4, іноді 6%, теплота згоряння – 4 – 8 МДж/кг. Запаси менілітових сланців в Українських Карпатах складають більш 500 млрд. т.