Хемобиогенные породы

Основным принципом классификации пород этой группы является их химический состав. последовательность в классификационном ряду для хемобиогенных пород определяется подвижностью слагающих их компонентов. В соответствии с миграционной способностью преобладающих компонентов, хемобиогенные породы выстраиваются следующем порядке: аллитовые, железистые, марганцевые, кремнистые, фосфатные, карбонатные и соляные породы. К группе органогенных пород относятся также каустобиолиты – горючие полезные ископаемые.

1.6.3.1 Аллитовые (глиноземистые) породыхарактеризуются высоким содержанием в своем составе глинозема. В этой группе пород выделяют два главных типа: бокситы и латериты.

Бокситы являются наиболее распространенными породами данной группы. Породообразующими минералами являются гидраргиллит (гиббсит), бёмит и диаспор. Кроме гидроокислов алюминия в бокситах обычно присутствуют гематит, гётит, гидрогётит, каолинит, шамозит, различные обломочные и вторичные минералы. По минеральному составу выделяются две разновидности бокситов: гиббситовые и бёмит-диаспоровые.

Бокситы характеризуются значительным разнообразием, они бывают мягкими, рыхлыми, похожими на глину, и плотными напоминающими яшмы или аргиллиты. Окраска бокситов зависит от примесей, чаще всего она бывает красная, бурая, коричневая, зеленовато-серая. Реже наблюдаются серые, белые, желтые и почти черные разновидности бокситов. Характерна значительная плотность, иногда магнитность. Структуры пизолитовые, оолитовые, пелитовые, кристаллически-зернистые и обломочные. Текстура преимущественно беспорядочная, слоистость развита слабо.

Латериты (ископаемые бокситы) – элювиальные образования третичного и четвертичного возраста. Особенностью минерального состава латеритов является большое содержание в них каолинита и гидроокислов железа. Алюминиевые минералы представлены гиббситом, реже бёмитом. Обычно латериты окрашены в красный, бурый или желтый цвет. Латеритов – это результат химического выветривания основных или щелочных изверженных пород.

Изучение аллитов в шлифах обычно не дает хороших результатов, наиболее точными методами их определения являются термический, рентгеноструктурный и химический анализы.

1.6.3.2 Железистые породы осадочного происхождения характеризуются значительным содержанием соединений железа. Среди них выделяют окисные, карбонатные, силикатные и сульфидные типы.

Окисные железистые породы (бурые железняки) пользуются наиболее широким распространением. Они состоят из гётита и гидрогётита; наиболее обычной примесью являются глинистые минералы, опал, халцедон. Цвет темно-бурый или буровато-желтый (охристый). Бурые железняки могут быть рыхлыми, землистыми или плотными, со значительной плотностью. Для бурых железняков характерны землистая, оолитовая, скорлуповатая структуры и массивная, кавернозная, конкреционная текстуры.

Сидеритовые породы сложены минералом сидеритом. В качестве примеси могут присутствовать сульфиды железа, кальцит, магнезит, глинистые и фосфатные минералы. Породы плотные микрозернистые, либо конкреционного радиально-лучистого строения.

Шамозитовые (лептохлоритовые) породы состоят из силикатов закиси железа с примесью окислов и гидроокислы железа, сидерита, кальцита, терригенного материала. Цвет пород от темно-зеленого до черного; характерна оолитовая структура. В поверхностных условиях шамозиты окисляются и переходят в бурые железняки.

Железистые кварциты (джеспилиты) - докембрийские метаморфизованные железисто-кремнистые породы, состоящие из тонких прослоев кварца, гематита и магнетита. Отсутствие терригенных и глинистых примесей позволяет рассматривать джеспилиты как хемогенные образования.

Железистые породы изучаются макроскопически и в шлифах, главным образом в отраженном свете, так как многие железистые минералы непрозрачны или полупрозрачны. Широко применяются также химический, термический и спектральный анализы.

1.6.3.3 Марганцевые породы относительно редко образуют значительные скопления. Породообразующими минералами этих пород являются псиломелан, пиролюзит, а также кремнистые и карбонатные компоненты.

Псиломелан-пиролюзитовые руды наиболее распространенны. В первичным залегании они представляют собой черные землистого вида рыхлые породы, для переотложенных разностей характерно пористое или кавернозное строение и широкое развитие натечных форм.

Кремнисто-пиролюзитовые руды представляют собой тесное срастание марганцевых и кремнистых (кварца, опала, халцедона) минералов.

Карбонатные руды марганца представляют собой скопления карбонатных марганцевых минералов (марганокальцита, родохрозита). По внешнему виду карбонатные марганцевые породы похожи на обыкновенные известняки, от которых они отличаются большей плотностью и черной рыхлой корочкой на выветрелых поверхностях породы.

Марганцевые руды образуются в результате химического и биохимического осаждения в условиях мелководья в морях, реже в озерах и болотах.

Марганцевые минералы непрозрачны, для их изучения лучшим методом является рентгено-стуктурный анализ.

1.6.3.4 Кремнистые породы (силициты) сложены осадочным кремнеземом, классифицируются по минеральному составу игенезису. По первому признаку выделяют породы опаловые, халцедоновые и кварцевые, по второму – хемогенные, биогенные и «криптогенные» разности. «Криптогенные» кварциты (термин введен М.С. Швецовым) представляют собой перекристаллизованные, не сохранившие первичной структуры породы. По морфологическим признакам среди кремнистых пород выделяют пластовые и конкреционные разности.

Главными разновидностями пластовых кремнистых пород являются диатомиты, радиоляриты, спонголиты, трепелы, опоки и яшмы.

Диатомиты - легкие светлые тонкопористые породы, состоящие из опаловых скелетов диатомовых водорослей.

Радиоляриты сложены опаловыми скелетами радиолярий, по внешнему виду не отличимы от диатомитов.

Спонголиты состоят преимущественно из опаловых спикул губок; часто содержат примесь песчано-алевритового материала и глауконит.

Трепелы и опоки – белые или серые, очень легкие породы, похожие на каолиновую глину или мел. Состоят из опала (иногда из халцедона). В небольшом количестве в них можно встретить остатки диатомовых водорослей и спикулы губок.

Яшмы – массивные плотные неравномерно окрашенные породы с характерным раковистым изломом, состоящие из халцедона или микрозернистого кварца с постоянной примесью тонко рассеянных гидроокислов железа. Иногда в яшмах присутствуют остатки радиолярий, что подтверждает осадочное происхождение этих пород. Яшмы обычно ассоциируют с эффузивными породами.

Конкреционные кремнистые породы представлены желваками и конкрециями, которые сложены аутигенным кремнеземом (так называемые кремни). Кремни могут быть образованы в различных других породах – известняках, песчаниках, глинах. Обычно кремни приурочены к определенным стратиграфическим горизонтам.

Кремнистые породы изучают макроскопически и в шлифах. При более детальных исследованиях используют химический анализ.

1.6.3.5 Фосфатные породы (фосфориты) представляют собой породы, содержащие значительное количество фосфатов кальция. По условиям залегания фосфориты подразделяются на два типа: конкреционные и пластовые.

Конкреционные (желваковые) фосфориты представляют собой скопления фосфатных конкреций или желваков в песчано-глинистых, карбонатных и некоторых других породах. Эти породы окрашены в буровато-серые до черного или зеленоватые цвета. По особенностям строения среди конкреционных фосфоритов выделяют радиально-лучистые и желвакообразные их разности.

Пластовые фосфориты залегают в виде пластов мощностью от нескольких сантиметров до десятков метров. По внешнему виду напоминают известняки, песчаники, яшмы, опоки. При изучении подобных пород в шлифах видно, что они состоят из округлых комочков — псевдоолитов фосфата, а также колломорфных или скрытокристаллических выделений. В качестве примеси обычны карбонатные и терригенные минералы.

Фосфориты – морские отложения. Источником Р₂О₅ в морской воде является разложение планктонных организмов.

Фосфориты по своему внешнему облику могут быть похожи на многие другие породы. В полевых условиях для диагностики фосфоритов раствор молибденово-кислого аммония в азотной кислоте. Результатом действия одной – двух капель этого реактива на фосфатные соединения является появление на поверхности породы ярко-желтой окраски. Наиболее полное представление о составе и строении фосфоритов дает их изучение в прозрачных шлифах. Оценка количественного содержания Р₂О₅ в фосфоритах производится с помощью химического анализа.

1.6.3.6 Карбонатные породыпредставлены преимущественноизвестняками и доломитами. В основе классификации карбонатных пород лежит количественное соотношение породообразующих минералов – кальцита и доломита, наличие примесей обломочного и глинистого материала.

Известняки – породы, сложенные более чем на 50% кальцитом; цвет от белого, желтоватого, бурого, серого, темно-серого до черного. Среди известняков выделяют органогенные, хемогенные, обломочные и криптогенные структурно - морфологические типы.

Органогенные известняки сложены целыми раковинами или обломками раковин (детрит) различных морских беспозвоночных, а также остатками известковых водорослей, слагают рифы. Этот тип известняков имеет наибольшее распространение.

Хемогенные известняки лишены органических остатков, залегают в виде более или менее выдержанных пластов или образуют отдельные конкреции. К этому типу относят известняки, состоящие из кальцита, отложившегося в осадок чисто химическим путем. Такими образованиями являются оолитовые известняки, известковые туфы, конкреции, микрозернистые известняки.

Обломочные известняки состоят из более или менее окатанных обломков более древних карбонатных пород.

Криптогенные известняки (известняки неизвестного происхождения) характеризуются кристаллически-зернистыми структурами. В результате перекристаллизации кальцита они утратили первоначальное строение, отражавшее условия их образования.

Доломиты – породы,состоящие более чем на 50% из минерала доломита, по внешнему виду очень похожи на известняки. Цвет доломитов белый, желтовато-белый, светло-бурый. Для доломитов характерны ромбоэдрическая форма зерен, микрозернистые и различные реликтовые структуры (последние возникли в процессе доломитизации известняков). Органические остатки в доломитах встречаются редко (рисунок 4).

В зависимости от количественного соотношения в породе кальцита и доломита наблюдаются постепенные переходы от чистых известняков к чистым доломитам.

Породы смешанного состава – гибридные породы содержащие карбонатные, терригенные и глинистые компоненты в количестве более 5%. По этим признакам выделяют терригенно-карбонатные и глинисто-карбонатные разности. Количество глинистой примеси в карбонатных породах может колебаться в широких пределах. Порода, характеризующаяся приблизительно равным содержанием карбонатного и глинистого материала, называется мергелем.

Кроме перечисленных выше компонентов, в карбонатных породах фиксируются аутигенный кремнезем (опал, халцедон и кварц), сульфаты (гипс, ангидрит и целестин), а также аутигенные полевые шпаты, глауконит и некоторые другие минералы.

а б

Рисунок 4 – Доломиты

а - ромбоэдры доломига заключены в микрозернистом кальците;

б - чередование доломитовых (мелкозернистые, более темные) и кальцитовых (более сетлые) микрослоев

Диаметр поля зрения – 1мм

Образованию известняков способствуют теплый климат и малое поступление в бассейн обломочного материала.

Доломиты образуются химическим осаждением в засолоненных заливах и лагунах, а так же в результате доломитизации известняков.

1.6.3.7 Эвапориты (соляные породы) состоят из сульфатных и галогенных соединений, выпадающих в осадок в случае увеличения их концентрации в природных водах.

Главными породообразующими минералами эвапоритов являются гипс CaSO₄´2H₂O, ангидрит CaSO₄, галит NaCl, сильвин КС1, карналлит KCl´MgCl₂. В качестве примесей могут присутствовать глинистые, карбонатные минералы, окислы железа и битуминозные вещества. Породы, имеющие переходный состав, называются соляными глинами и соляными мергелями.

Эвапориты классифицируется по минеральному составу. Наиболее распространенными породами этой группы являются гипс, ангидрит, каменная соль, сильвинит и карналлитит.

Гипсовые и ангидритовые породы слагаются одноименными минералами – гипсом и ангидритом, которые в природных условиях в результате гидратации и дегидратации легко переходят друг в друга. Процесс гидратации ангидрита сопровождается существенным увеличением объема породы (на 64,9%). ангидрит отличается от гипса большей твердостью. Обычно это светлые породы – белые, зеленоватые, светло-серые, серовато-голубоватые. В шлифах гипс и ангидрит легко диагностируются благодаря различным кристаллооптическим свойствам. Гипс и ангидрит образуют пласты или желваки и жилы в трещинах и пустотах других пород (рисунок 5).

а б в

Рисунок 5 – Ангидрит

акрупнозернистый радиальнолучистый ангидрит (светлые обособления), промежутки кристаллами заполнены доломитом (темные обособления);

б – мелкозернистый радиальнолучмстый ангидрит с включениями зернистого доломита и прожилками гипса;

вгранобластовый ангидрит с редкими ромбовидными включениями доломита.

Диаметр поля зрения – 3мм

Каменная соль сложена галитом. В качестве примесей могут присутствовать сильвин, глинистые минералы, органические соединения и окислы железа. Чистая каменная соль бесцветна, примеси могут ее окрашивать в серый, красный, синий и другие цвета. Каменная соль залегает в виде пластов и линз и обычно ассоциирует с другими эвапоритами.

Сильвинит и карналлитит относятся к группе калийно-магнезиальных пород. Сильвинит сложен минералами сильвином и галитом, карналлитит – карналлитом и галитом. В качестве примесей могут присутствовать ангидрит и глинистые минералы. Сильвинит и карналлитит часто бывают окрашены в красные или бурые тона, обусловленные тонкораспыленным коллоидным гематитом.

При изучении эвапоритов используются химические анализы, иммерсионное определение минералов, а также исследование их в шлифах. Чтобы изготовить шлиф из этих минералов следует вместо воды использовать спирт, керосин или глицерин.

1.6.3.8 Каустобиолиты – ископаемые горючие породы биогенного происхождения, возникшие за счет массового захоронения и дальнейшего преобразования остатков растительных или животных организмов. Встречаются в природе в твердом, жидком и газообразном состоянии. К этой группе относятся угли, горючие сланцы, торф, нефть, горючие газы.

Угли состоят из органического вещества и минеральных примесей. Количество последних обусловливает зольность углей.

В зависимости от исходного биогенного материала выделяют три группы каустобиолитов:

1) гумусовые породы, образующиеся за счет остатков высших растений (к этой группе принадлежат торф, бурые и каменные угли, антрациты);

2) сапропелиты – сапропелевые угли и горючие сланцы (в составе этих пород преобладают остатки планктонных организмов и низших водорослей);

3) липтобиолиты, слагающиеся лишь наиболее стойкими компонентами остатков высших растений - оболочками спор, кутикулами (тонкой поверхностной кожицей), смоляными тельцами и другими образованиями; к липтобиолитам относятся некоторые своеобразные и редкие типы углей.

Угли возникли в результате разложения без доступа кислорода растительных остатков в болотах, мелких озерах и лагунах. В первую стадию накопления растительного вещества образуется торф. В последующие стадии погребенный торф превращается в бурый уголь и далее – в каменный уголь и антрацит,

Образование углей в широком масштабе началось лишь с девонского периода, при этом более 50% всех известных запасов углей связано с молодыми (третичными и верхнемеловыми) отложениями. Периодами наиболее интенсивного углеобразования на территории явились карбон (Донбасс, Западный Урал, Подмосковная котловина), пермь (Кузбасс) и юрский период (Средняя Азия, Восточная Сибирь, Дальневосточный край).

При изучении месторождений угля следует уделять большое внимание петрографическому исследованию вмещающих пород, что позволяет выяснить условия среды, в которой шло углеобразование, облегчает стратиграфические сопоставления угольных, пластов и помогает решению ряда других задач