ХИМИКО-ОРГАНОГЕННЫЕ ПОРОДЫ

Химические и органогенные породы образуются преимущественно в водных бассейнах. Структура химических (хемогенных) пород определяется агрегатным состоянием минералов, их слагающих - кристаллическим или аморфным, и размерами кристаллических зерен. Структура органогенных пород - состоянием слагающих их органических остатков и принадлежнос-тью организмов к тем или иным группам. Классификация хемогенных и органогенных горных пород обычно производится по химическому составу слагающих их минералов.

КАРБОНАТНЫЕ ПОРОДЫ. На долю карбонатных пород в осадочной оболочке Земли приходится около 14%. Они представлены известняками, доломитами, мергелями. Главный породообразующий минерал этих пород - кальцит, в меньшей степени - доломит. Соответственно, наиболее распространенными среди карбонатных пород являются известняки.

ИЗВЕСТНЯК -мономинеральная порода, состоящая из кальцита. Свойства, присущие этому минералу, могут быть использованы для определения известняков. Цвет известняков обычно светлый - белый, светло-желтый, светло-серый, но примесями может быть изменен в любой, вплоть до черного. Известняки бывают химического и органогенного (биогенного) происхождения. Первые образуются при выпадении кальцита из вод морей, озер, подземных вод. Среди них различают:

1) плотные мелко- и тонкокристаллические массы, в которых кристаллическое строение определяется лишь микроскопически - плотные (пелитоморфные) известняки;

2) скопление известковых оолитов скорлуповатого или радиально-лучистого строения, соединенных известковым цементом - оолитовые известняки, образующиеся в прибрежной зоне моря;

3) сильнопористые породы, состоящие из мелкокристаллического или скрытокристаллического кальцита, - известковые туфы, или травертины, - связанные с выходами на поверхность подземных вод;

4) обломочные известняки, образованные обломками известняков разных размеров и окатанности, скрепленными карбонатным цементом.

Среди биогенных известняков прежде всего выделяются известняки, состоящие из цельных остатков органогенных построек или отдельных раковин - известняки-ракушечники и из их обломков - детритусовые известняки.

Следующий признак для подразделения органогенных известняков основывается на систематической принадлежности органических остатков. Например, выделяют известняки коралловые, брахиоподовые, фузулиновые и др. Иногда органические остатки бывают столь мелки, что невооруженным глазом не могут быть обнаружены. В таких случаях макроскопически не удается установить принадлежность породы к тому или другому из названных генетических типов. К таким породам относится, например, мел.

МЕЛ - белая землистая порода, сложенная из мелких частиц порошковатого кальцита, раковин фораминифер и одноклеточных морских водорослей с известковым панцирем.

В известняках обычно присутствуют различные примеси - кремнезем, углистое вещество, терригенный материал и др. Одной из распространенных пород смешанного состава является мергель.

МЕРГЕЛЬ - порода, состоящая из кальцита и на 25-75% из глинистых частиц. Внешне она мало отличима от известняков. Обычно светлая, но встречается бурая, красная и др. цветов. Текстура массивная или тонкослоистая. Структуры пелитоморфная. Определяющим признаком является реакция с соляной кислотой, после которой на высохшей поверхности породы возникает пятно, вызванное концентрацией глинистых частиц. По происхождению они являются морскими или озерными осадками. Используется как цементное сырье.

ДОЛОМИТ - осадочная горная порода, состоящая из минерала доломит CaMg(CO₃)₂. В доломитах часто содержится примесь кальцита и глинистого материала, иногда отмечаются гипс, целестин, флюорит, опал. Похожи на известняки и отличаются от них более слабой реакцией с соляной кислотой (реагируют только в порошке). Образуются главным образом при химических изменениях известняков, а также путем выпадения из водных растворов. Между доломитами и известняками имеются промежуточные разности - доломитизированные известняки.

Карбонатные породы широко используются в различных отраслях промышленности - в металлургии, для изготовления огнеупоров, в строительном деле и др.

КРЕМНИСТЫЕ ПОРОДЫ состоят главным образом из опала и халцедона. Так же, как карбонатные, они могут иметь биогенное, химическое и смешанное происхождение.

К биогенным породам относятся диатомиты и радиоляриты, состоящие из мельчайших, не различимых невооруженным глазом скелетных остатков диатомовых водорослей и радиолярий, скрепленных опаловым цементом.

ДИАТОМИТ - это сцементированная или рыхлая кремнистая порода, состоящая из остатков диатомовых водорослей. В диатомитах встречаются скелеты радиолярий и иглы губок, часто присутствует глинистое вещество, зернышки кварца и глауконита. Макроскопически - это белые, светло-серые или светло-желтые породы, легко растирающиеся в тонкий порошок, пачкающие руки. Очень легкие (объемная масса 0,4 - 0,85), что обусловлено большой микропористостью. С этим связана способность этих пород жадно впитывать влагу (липнут к языку). Диатомиты образуются на дне морей и озер. Иногда они слагают достаточно крупные залежи.

К хемогенным и хемобиогенным породам относятся также трепелы и опоки.

ТРЕПЕЛ - порода очень похожая на диатомит, но состоящая не из органических остатков, а из мелких (0,01 - 0,001мм) опаловых или кремнистых зернышек, скрепленных опаловым цементом. Происхождение трепелов не вполне ясно. Предполагают их образование биохимическим путем. Макроскопически неотличимы от диатомитов.

ОПОКА, как и трепел, состоит из зернышек опала и остатков кремневых скелетов организмов, что можно установить только микроскопически. Макроскопически это твердые породы белого, серого до черного цвета, обладающие обычно раковистым изломом. Некоторые при ударе раскалываются с характерным звенящим звуком. Легкие, но обладают большей, чем трепел, плотностью (1,1-1,82).

Химическое происхождение имеют гейзериты и кремнистые туфы, состоящие также из опала. Это светлоокрашенные породы с пористой текстурой. Образуются на поверхности из вод гейзеров и горячих минеральных источников.

Кремни - породы также химического происхождения, состоящие из халцедона, опала, глинистых частиц. Обычно встречаются среди осадочных пород в виде конкреций, возникших в процессе диагенеза.

Кремнистые породы применяются для изготовления кремнистого цемента, как тепло- и звукоизоляционный материал. Некоторые разновидности используются как поделочный камень.

Галоидные и сульфатные породы относятся к химическим образованиям, выпадающим в осадок из растворов. Классифицируются по минеральному составу.

СУЛЬФАТНЫЕ ПОРОДЫ - гипс, ангидрит.

ГИПС - порода, состоящая в основном из минерала того же названия CaSO₄×nH₂O. В качестве примесей часто встречаются доломит, галит, пирит, опал, халцедон, кварц, глинистое вещество и песчано-алевритовый обломоч­ный материал.

Макроскопически гипсы обычно представляют собой слоистую или массивную породу различной плотности от микро- до грубо­зернистой структуры. Цвет белый, светло-серый, желтоватый до красного и черного. Массивные белые мелкозернистые разности гипса называют алебастром. Алебастром также называют обожженный при температуре 170°С гипс, используемый в строи­тельном деле. Розовые, параллельно-волокнистые разности, обыч­но выполняющие трещины, называют селенитом. Гипс легко определяется по своей небольшой твердости - он чертится ногтем.

АНГИДРИТ — порода, состоящая из минерала ангидрита. При­меси те же, что и у гипса. Цвет обычно голубовато-белый. Ангид­рит более твердая (твердость до 4) порода, чем гипс.

Гипс и ангидрит - типичные химические осадки. Ангидрит вы­падает из чистого раствора при температуре 66°С, а при наличии в растворе солей NaCl и MgCl - при температуре 20-30°С. Гипс выпадает при более низкой температуре. Однако гипс образуется и при гид­ратации ангидрита

CaSO₄ + nH₂O → CaSO₄ • nH₂0.

Процесс этот сопровождается значительным увеличением объема (до 60%) и протекает обычно на глубине до 150 м. На большой глубине наблюдается обратный процесс - переход гипса в ангидрит.

Нагретый до определенной температуры гипс теряет воду и приобретает свойства вяжущего вещества, в качестве которого используется основная масса добываемого гипса.

ГАЛОИДНЫЕ ПОРОДЫ. Важнейши­ми из них являются: каменная соль (NaCl) и сильвинит (КСl). В чистом виде все они бесцветны или молочно-белого цвета. Примеси придают красный, желтый, бурый и другие цвета. Все соли легко растворимы в воде и в той или иной степени гигроскопичны. Структура обычно кристаллически-зернистая, текстура – массивная, тонкослоистая.

КАМЕННАЯ СОЛЬ - светлоокрашенные полнокристаллические агрегаты галита, образующие слоистые толщи, в которых нередко чередуются с прослоями других, близких по генезису пород (калийных солей, гипса и др.). Легко определяется по признакам, характерным для минерала галит.

СИЛЬВИНИТ – порода, состоящая преимущественно из минерала сильвина. Примеси – галит, доломит, глинистый материал.

Спутниками их являются гипс и ангидрит, карбонаты, глини­стый материал и иногда органические вещества. Соли - важней­шее сырье для химической и пищевой промышленности.

Большое практическое значение среди пород биогенного происхождения имеют железистые и марганцевые осадочные руды.

ЖЕЛЕЗИСТЫЕ ПОРОДЫ. Осаждение железистых пород происходит из коллоидных растворов. При этом большое значение имеет кислородный режим среды. В зависимости от наличия свободного кислорода выпадают окисные (гидрогетит, гематит), карбонатные (сидерит) или силикатные (железистые хлориты) руды. Наиболее распространены бурые железняки (лимониты), представляющие собой полиминеральную смесь.

БУРЫЙ ЖЕЛЕЗНЯК – порода, состоящая преимущественно из гидроксидов железа с глинистым и частично песча­нистым материалом. Окраска бурая с разнообразными оттенками. Структура скрытокристалли-ческая, пелитоморфная, текстура – землистая, пористая, оолитовая, слоистая. При содержании железа более 30—40% бурые железняки считаются железными рудами.

СИДЕРИТ – порода, состоящая из минерала того же названия. Структура кристаллически-зернистая, пелитоморфная. Текстура массивная. Сидериты являются важной рудой на железо.

30% мировой добычи железных руд приходится на долю осадочных месторождений железа.

МАРГАНЦЕВЫЕ ПОРОДЫ. В промышленном отношении также чрезвычайно важны марганцевые осадочные месторождения. Марганец также переносится и отлагается из коллоидных растворов, но на больших глубинах, чем железо. Марганцевые породы состоят преимущественно из смеси минералов: пиролюзита, манганита, псиломелана – оксидов и гидроксидов марганца. Структура пелитоморфная, кристаллически-зернистая. Текстура плотная, землистая, оолитовая. Часто мягкие, сажистые, имеют конкреционное строение.

ГЛИНОЗЕМИСТЫЕ ПОРОДЫ.

БОКСИТ – порода, представляющая собой агрегатную смесь гидрок-сидов алюминия, глинистых минералов, хлорита, сидерита, оксидов и гид-роксидов железа и др. Окраска красная, коричневая, серая до белой. Струк-тура пелитоморфная, текстура – оолитовая плотная. По происхождению раз-личают бокситы остаточные (латеритные) и осадочные (переотложенные).

Бокситы используются как руда на алюминий, для производ­ства электрокорунда, цемента, огнеупоров.

К биохимическим осадкам принадлежат также и фосфатные породы.

ФОСФАТНЫЕ ПОРОДЫ. Образование больших скоплений фосфоритов происходило в местах массовой гибели организмов в морях. При разложении остатков фосфорнокислая известь костей, тканей и т. п. переходи­ла в раствор, а затем отлагалась на поверхности раковин в виде конкреций фосфоритов или в виде тонкодисперсных фосфорных соединений. В результате образовались различные типы фосфат­ных пород - фосфоритов. Породы довольно редкие, но встреча­ются в отложениях всех систем от кембрия до неогена.

ФОСФОРИТ – осадочная порода (песчаного, глинистого, мергелистого состава), обогащенная кальциевыми солями фосфорной кислоты (12 – 40 % P₂O₅). Вещественный состав: преимущественно аморфные и скрыто-кристаллические разности апатита, примеси – кальцит, доломит, халцедон, кварц, глинистые минералы, обломочные зерна, органогенные остатки. Окраска – от серой до черной. Встречаются сплошные пластовые фосфориты и желваковые – в виде конкреций. Структура скрытокристаллическая, пелитоморфная, текстура массивная, тонкослоистая, конкреционная.

Исполь­зуются для приготовления фосфорных удобрений.

Биохимическим путем образуются осадочные месторождения урана, некоторых сульфидов молибдена, свинца и цинка. Месторождения приурочены обычно к углистым породам и углистым прослоям в породе, углистым сланцам и битуминозным породам. Это связано с высокой адсорбционной способностью органического вещества.

УГЛЕРОДИСТЫЕ ПОРОДЫ(КАУСТОБИОЛИТЫ (греч. «каусто» - горючий, «биос» - жизнь) ) - образуются из растительных и животных остатков, преобразованных под влиянием различных геологических факторов. Эти по-роды обладают горючими свойствами, чем и обусловлено их важное практическое значение. К ним относятся породы ряда углей (торф, ископаемые угли), горючие сланцы, нефть и газы. Методика изучения двух последних существенно отличается, и на их описании мы не останавливаемся.

Породы ряда углей, представляющие собой разные стадии разложения растительных организмов в условиях с затрудненным доступом кислорода или без него, пользуются широким распространением в природе.

ТОРФ - более или менее рыхлая, землистая, пористая, гумусовая масса желтого, бурого или черного цвета, содержащая видимые невооруженным глазом растительные остатки, а также терригенный материал. Он является результатом неполного разложения растительности в болотах при участии бактерий (первая стадия превращения растительного материала по пути его преобразования в уголь). Содержание углерода в торфе 55-60%.

Ископаемые угли образуются преимущественно из древесной растительности (гумусовые угли), меньше - из водорослей (сапропелевые угли). В углях присутствует терригенная примесь. По степени разложения органического вещества выделяют:

БУРЫЙ УГОЛЬ - плотная, темно-бурая или черная порода с землистым, редко раковистым изломом, матовым блеском. Черта темно-бурая. Неразложившиеся части растений встречаются редко. Содержание углерода 60-75%.

КАМЕННЫЙ УГОЛЬ - результат более глубоко зашедшего процесса преобразования органического вещества. Содержание углерода увеличивается до 90%. Порода черная, более плотной текстуры, чем бурый уголь, излом землистый, блеск обычно матовый, черта черная (пачкает руки).

АНТРАЦИТ - результат еще большей переработки ископаемых углей в условиях повышенного давления и температуры. Содержание углерода увеличивается до 97%. Макроскопически плотные, серовато-черные породы с сильным металловидным блеском. Излом неровный, раковистый; рук не пачкает.

Плотность углей возрастает от 0,7 у торфа до 1,6 у антрацита.

Породы ряда углей макроскопически не всегда легко различаются друг от друга.

ГОРЮЧИЙ СЛАНЕЦ - порода смешанного обломочного и органогенного происхождения, образующаяся на дне бассейнов при одновременном осаждении органического вещества (до 20-60%) и глинистых или известково-глинистых частиц. Вещественный состав представляет собой породу типа мергеля или аргиллита, пропитанную органическими битуминозными веществами – продуктами разложения одноклеточных водорослей. Окраска светло-каштановая, темно-серая, черная. Плотность 1,4 - 2,7. Характерна плитчатая отдельность. Структура пелитоморфная, текстура тонкослоистая, сланцеватая; легко воспламеняется, при горении выделяет запах битума.