Карбонатные горные породы
Карбона́тные го́рные поро́ды (карбонатолиты), осадочные горные породы (экзолиты), более чем наполовину состоящие из минералов класса карбонатов (кальцита, арагонита, доломита, сидерита, магнезита, родохрозита, натрона и др.).
Минералогическая классификация
Главные карбонатные породы, образующие геологические формации (по убыванию распространённости): известняки, состоящие из природных карбонатов кальция – кальцита и арагонита; доломиты (или доломитолиты); сидериты (или сидеритолиты); магнезиты (или магнезитолиты). Родохрозитовые и содовые карбонатные породы, как правило, образуют геологические тела небольших размеров.
Известняк нуммулитовый.
Образец из коллекции ФГБУ «ВСЕГЕИ».Выделяют карбонатные породы смешанного состава. Наиболее часто встречаются биминеральные породы: известняки доломитистые (примеси доломита < 25 %) и доломитовые (25–50 %), а также доломиты известковистые (примеси кальцита < 25 %) и известковые (25–50 %). Триминеральные карбонатные породы редки. Известняки и конкреционные сидериты чаще, чем другие карбонатные породы, имеют глинистую примесь (0–50 %). Сильно глинистые известняки (25–50 % примеси глинистых минералов) именуют мергелями. В качестве примеси, главным образом в известняках, также присутствуют халцедон (в виде кремнёвых конкреций), кварцевый и другой песчаный материал.
Карбонатная порода смешанного состава – известняк доломитовый. Окрестности г. Санта-Клара (штат Калифорния, США).
Экспонат из коллекции Национального музея естественной истории, Смитсоновский институт (Вашингтон, США).Основные характеристики
Структуры карбонатных пород, определяемые способом их образования, самые разнообразные. По размеру слагающих зёрен различают карбонатные породы визуально зернистые – фанеромерные (яснозернистые) – и визуально незернистые – криптомерные (пелитоморфные, состоящие из зёрен размером менее 0,05 мм, например писчий мел, мергели). Структуры как фанеромерных, так и криптомерных карбонатных пород (с приставкой микро-) разделяют на биоморфные (цельноскелетные и биокластовые), сфероагрегатные (сферолитовые, оолитовые, конкреционные), обломочные, кристаллические (или гранобластовые). Наиболее структурно разнообразны известняки.
Карбонатные породы легко растворяются в соляной кислоте, в воде (особенно в холодной). Часто массивы карбонатных пород закарстованы. Толщина известняковых формаций достигает 3–5 км, доломитовых – 1 км, магнезитовых – нескольких сотен метров, сидеритовых – нескольких десятков метров, родохрозитовых – 5–10 м.
Образование
Карбонатные породы полигенетичны. Их подразделяют на первичные, или седиментационные, и вторичные, или «преобразовательные».
Первичные карбонатные породы
Первичные карбонатные породы образуются в результате биологической, химической или механической аккумуляции природных карбонатов, главным образом из воды (в океанах критическая глубина карбонатонакопления около 4500 м).
Биогенные карбонатные породы (в основном биоморфные известняки) возникают путём осаждения известковых скелетных остатков планктонных и нектонных организмов, накопления скелетов бентосных организмов, а также биохемогенным путём (химическое осаждение карбоната кальция и доломита вокруг водоросли или внутриклеточно за счёт пересыщения воды CO2).
Хемогенные карбонатные породы (микрокристаллические доломиты, магнезиты, известняки) образуются в тиховодной обстановке в озёрных, морских, лагунных, океанических бассейнах при осаждении под действием силы тяжести микроскопических кристаллов карбонатных минералов, выделяющихся из пересыщенных ионных растворов. Хемогенные сфероагрегатные известняки, доломиты, а также родохрозитовые породы часто формируются в подвижных водах вблизи пляжей, на поверхностях карбонатных банок и отмелей путём выпадения карбонатных минералов на взмученных песчинках, являющихся центрами образования оолитов и пизолитов.
Механогенные карбонатные породы с обломочной структурой возникают в процессе накопления и последующей цементации обломков различных карбонатолитов.
Биогенная карбонатная порода – известняк ракушечный.
Образец из коллекции ФГБУ «ВСЕГЕИ».Вторичные карбонатные породы
К вторичным карбонатным породам относятся неседиментогенные конкреционные породы (известняки, доломиты, сидериты), кальцитовые, доломитовые и сидеритовые панцири, метасоматические крупнокристаллические доломиты, магнезиты, сидериты, а также перекристаллизационные породы (например, крупнокристаллические известняки). Эти карбонатные породы формируются главным образом в постседиментационную стадию и являются результатом процессов стяжения минерального вещества, химического выветривания (в том числе гальмиролиза), замещения и перекристаллизации.
Доломит метасоматический с пустотами выщелачивания каменной соли. Образец из коллекции ФГБУ «ВСЕГЕИ».
Распространённость. Практическое значение
Карбонатные породы составляют 20–25 % по массе от всех образований осадочной оболочки Земли (стратисферы).
Выходы кайнозойских карбонатных пород на плато Устюрт (Казахстан).Эти широко распространённые на поверхности Земли породы являются коллекторами нефти и природного горючего газа, подземных вод. Их используют для хранения вредных отходов промышленности. Карбонатные породы применяют в строительстве (как природные строительные материалы и сырьё для производства цемента, извести и др.), в металлургии (как флюс и сырьё для огнеупоров), в сельском хозяйстве (например, для нейтрализации кислых почв), а также в химической, пищевой, целлюлозно-бумажной, парфюмерной и других отраслях промышленности. Многие карбонатные породы – руды железа, магния, марганца и др.