Органогенные и хемогенные горные породы

Органогенные и хемогенные породы образуются как в водной среде, так и на поверхности суши в результате жизнедеятельности животных и растительных организмов или химических процессов, а часто тех и других процессов вместе. В связи с этим органогенные и хемогенные породы рассматриваются вместе, а классифицировать их наиболее удобно по химическому составу, выделяя карбонатные, кремнистые, сернокислые и галогенные, фосфатные и углеродистые (горючие).

Карбонатные породы. Среди карбонатных пород наибольшим распространением пользуются известняки и доломиты.

Известняки – образования, состоящие из кальцита, часто с примесью глины и песка. По содержанию глинистых примесей различают глинистые известняки (глины<20%), известковистые мергели (>20%), мергели (30-50%) и известковистые глины (глины >50%). При увеличении количества песка в известняках их называют песчанистыми известняками или известковистыми песчаниками. При определении известняков следует прежде всего использовать реакцию с разбавленной соляной кислотой, при воздействии которой они бурно вскипают, но при этом на поверхности образца не образуется, в отличие от мергелей, грязного пятна.

По происхождению известняки разделяются на органогенные и хемогенные.

Органогенные известняки бывают как плотными, так и пористыми и даже кавернозными. Их органическое происхождение часто очевидно: во многих случаях они состоят из хорошо различимых раковин моллюсков, члеников морских лилий, раковин фузулинид, скелетных частей других организмов – зоогенные известняки – или из скелетных образований водорослей – фитогенные известняки.

Известняки, которые состоят из полностью или почти полностью сохранившихся створок раковин пластинчато-жаберных моллюсков, или гастропод, называют ракушечниками.

Биохимические известняки состоят из мельчайших зерен кальцита, выделенных бактериями; в них не наблюдается каких-либо следов органогенной структуры. Типичным примером таких пород может служить писчий мел, в котором на долю раковин, главным образом планктонных организмов, приходится 60—70% извести, а остальная масса представлена порошкообразным кальцитом химического происхождения.

Хемогенные известняки встречаются достаточно часто; среди них наибольшее значение имеют микрозернистые и оолитовые разности, известковые туфы и натеки.

Микрозернистые известняки имеют обычно белый или кремовый цвет и состоят из мельчайших зерен кальцита. Оолитовые известняки образованы шаровидными известковыми зернами со скорлуповатым или радиально-лучистым строением – оолитами.

Известковые туфы – пористые породы, формирование которых связано с отложением кальцита водами источников, богатыми растворенной двууглекислой известью. Так же образуются и натеки, примерами которых могут служить сталактиты и сталагмиты в известняковых пещерах.

Мергели широко распространены и имеют большое практическое значение как сырье для цементной промышленности. Обычно это плотные породы с раковистым или неровным сколом, белой или разнообразной светлой окраской. С разбавленной соляной кислотой мергели бурно реагируют, причем на поверхности породы остается грязное пятно.

Доломиты – породы, содержащие не менее 95% минерала доломита. Чистые доломиты встречаются очень редко; в основном наблюдаются различные переходы от известняков к доломитам. Известковистые доломиты содержат более 50% доломита, а доломитовые известняки менее 50%. Макроскопически отличить доломиты от известняков обычно нельзя. Диагностическим признаком является реакция с разбавленной соляной кислотой: (доломиты вскипают только будучи растертыми в порошок). Для доломитов характерен шершавый, как бы тонкопесчанистый излом.

Кремнистые породы. Породы, состоящие преимущественно из кремнезема, могут иметь как органическое, так и химическое происхождение. Из кремнистых пород органического происхождения большое значение имеют диатомиты, которые представляют собой скопления микроскопических скелетов диатомовых водорослей, состоящих из опала. Диатомиты – белые или светло-желтые пористые, мягкие и легкие рыхлые породы, часто похожие на писчий мел, но, в отличие от последнего, не реагируют с соляной кислотой. Трепелы внешне неотличимы от диатомитов, но имеют коллоидно-химическое происхождение. Они состоят не из скорлупок, а из мельчайших зернышек опала, видимых только под микроскопом.

Опоки – пористые кремнистые породы от серого до черного цвета, состоящие из опала с примесью кремнистых остатков мелких организмов – радиолярий, спикул губок, панцирей диатомей. Это твердые и легкие породы, при ударе раскалывающиеся на мелкие остроугольные обломки с раковистым изломом.

К кремнистым породам относятся яшмы – плотные и твердые породы, сложенные скрытокристаллическим кварцем или халцедоном; часто они содержат остатки кремнистых раковин микроскопических животных – радиолярий. Обычно яшмы обладают красивой красной, красно-бурой (сургучные яшмы), зеленой или полосчатой окраской. Образуются они в результате накопления кремнистого вещества вулканического происхождения (из гидротерм на дне водоемов).

Сернокислые и галогенные породы. Сернокислые и галогенные породы различаются по химическому составу, но близки по условиям формирования. Среди этих пород наиболее распространены мономинеральные разности: каменная соль, гипс и ангидрит, которые образуются в соленосных водных бассейнах.

Каменная соль (галит) представляет собой зернисто-кристал-лическую или сливную массу; окраска ее изменяется от светлой до черной – в зависимости от примесей. Диагностические признаки: соленый вкус, легкая растворимость в воде, небольшая плотность (2100 кг/м³). Каменная соль встречается как в сплошных массах, так и в виде примесей в обломочных породах и глинах.

Гипс, как и каменная соль, встречается в виде зернисто-крис-таллических масс. Чистый гипс снежно-белый, желтый или розовый, но окраска может быть самая разнообразная – в зависимости от состава примесей. Гипс легко распознается по небольшой твердости и малой плотности. Часто гипс наблюдается в виде мелких зерен или друз в различных осадочных породах.

Ангидрит – серая или голубовато-серая плотная порода с плотностью до 3100 кг/м³ и твердостью до 3,5 по шкале Мооса, что резко отличает его от гипса. Ангидрит встречается на глубинах более 70 м; на поверхности он вследствие гидратации переходит в гипс. Увеличиваясь при этом в объеме, гипс сминается, приобретая гофрированную текстуру.

Железистые породы. Железистые породы имеют большое практическое значение. Из них наиболее распространены следующие: 1) оксиды и гидроксиды железа; 2) карбонаты железа и 3) сульфиды железа.

Среди пород первой группы широко развиты и используются в промышленности оолитовые железные руды, представляющие собой скопления оолитов лимонита размером в поперечнике от 0,2 до 15 мм; эти руды часто обогащены псиломеланом – марганцевой рудой. Образуются они при выпадении гидроксидов железа из морской или пресной воды.

В состав второй группы входит сидерит, который встречается в виде минеральных включений в осадочных породах или, реже, образует небольшие пласты и линзы. Из-за сложностей технологии в качестве руды используется редко.

Сульфиды железа, относящиеся к третьей группе – пирит и марказит, – описаны в разделе, посвященном минералам; они также слагают иногда пласты и линзы, но большого промышленного значения эти минералы не имеют.

Фосфатные породы. Осадочные породы, богатые фосфатами кальция, называют фосфоритами. Они содержат фосфат кальция в аморфном виде, примеси глины или песка. В зависимости от состава и количества примесей внешний вид фосфоритов изменяется в широких пределах. Фосфориты в основном окрашены в темные тона, но встречаются и светлые разновидности.

Углеродистые породы (каустобиолиты, горючие ископаемые). В эту группу входят как органогенные, так и хемогенные породы. Из них широко распространены торфы, ископаемые угли, горючие сланцы, битуминозные породы и нефть. Все эти образования относятся к полезным ископаемым; большинство из них формируется в результате углефикации органических остатков.

Торфы представляют собой бурую или черную массу не до конца разложившегося растительного материала, обугленного и обогащенного органическими кислотами. Торфы рыхлые, режутся лопатой; образуются они в болотах.

Ископаемые угли сложены остатками растительности, которые накапливались в мелководных водоемах и болотах. В дальнейшем этот материал претерпевал сложный химический процесс углефикации, в результате которого органическое вещество постепенно теряло кислород и водород и обогащалось углеродом по следующей схеме: древесина (50% С) – торф – бурый уголь (около 70% С) – каменный уголь (82% С) – антрацит (95% С). Бурый уголь – плотная темно-бурая или черная порода с матовым или (реже) стеклянным блеском, раковистым изломом и бурой чертой. Каменный уголь – черный, с жирным блеском и черной матовой или блестящей чертой; хрупок, пачкает руки; излом раковистый. Большинство бурых и каменных углей обладает хорошо выраженной слоистостью. Антрацит отличается от каменного угля большей твердостью, ярким полуметаллическим блеском, неровным изломом и тем, что он не пачкает рук.

Горючие сланцы – сланцеватые темно-серые, бурые или коричневые породы, горящие коптящим пламенем с выделением густого дыма и запаха битума. Образуются они при накоплении битумов одновременно с отложением тонких илов.

Битумы представляют собой нефти и летучие горючие вещества. Процесс их образования в условиях наиболее затрудненного доступа кислорода к захороненным органическим остаткам называется битуминизацией.

Нефти представляют собой жидкости от светло-желтого (легкие разновидности) до коричневато-черного (тяжелые разновидности) цвета со специфическим запахом битума и масляным блеском; ничтожные количества нефти, попавшие на воду, образуют радужные пленки. Залежи ее формируются в пористых и трещиноватых породах, которые в этих случаях играют роль коллекторов.