Классификация карбонатных пород

                                    ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………….……………………....3

Глава 1. Происхождение и изменения карбонатных пород ……………...5

1.1.Диагенетические и эпигенетические  изменения карбонатных пород……7

1.2.Перекристаллизация, доломитизация, выщелачивание и  сульфатизация карбонатных пород……………………………………………………………..12

Глава 2. Растворимость карбонатных пород.  Соотношение растворимости доломита и кальцита..............................................................15

Глава 3. Классификация карбонатных пород…………………………….18

Глава 4. Карбонаты в почве…………………………………………………20

Глава 5. Биологический круговорот кальция и магния………………….21

Заключение……………………………………………………………………….23

Литература……………………………………………………………………….24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Введение

Как в нашей стране, так и за рубежом все чаще в последние годы

поисково-разведочные работы имеют дело с плотными горными породами различного литологического состава, в основном с карбонатными.

Карбонатными породами, как известно, нередко сложены значительные по мощности толщи. Принято считать, что исходным материалом для образования карбонатных пород служили растворенные в водах соли кальция и магния.

Карбонатные породы широко распространены в осадочной оболочке. К этой группе принадлежат породы, в которых карбонатная фракция преобладает над некарбонатными компонентами.

Главнейшие породообразующие компоненты пород – карбонатные минералы, в первую очередь – кальцит, доломит, примеси обломочного и глинистого материала. В зависимости от соотношения этих основных составляющих карбонатные породы делятся на известково-доломитовую, терригенно-карбонатную и карбонатно-глинистую группы.

Почти все карбонатные породы растворимы в кислотах, одни в холодном состоянии (известняки, доломиты), другие при подогреве (магнезит, сидерит). Многие типы карбонатных пород обладают высокой морозостойкостью, диэлектрическими свойствами, декоративными качествами, высокой огнеупорностью.

Развитие и формирование порового пространства карбонатных пород тесно связано с процессом растворения и выщелачивания. Вынос этих соединений в растворенном состоянии является причиной образования пор и пустот, а также причиной расширения трещин.

Цель данной работы -  изучить геохимическое значение карбонатных пород в окружающей среде. Рассмотреть происхождение и изменение карбонатных пород, а так же их растворимость и классификацию. Значение карбонатов в почве, влияние на воды и окружающую среду.

 

Глава 1. Происхождение и изменения карбонатных пород

Карбонатными породами, как известно, нередко сложены значительные по мощности толщи. Принято считать, что исходным материалом для образования карбонатных пород служили растворенные в водах соли кальция и магния. При избыточном количестве последних в водной среде они начинают выделяться в осадок чисто химическим путем, либо при поглощении из водной среды живыми организмами эти соли попадают в осадок в виде карбонатных скелетных остатков.

Несомненным является наличие в этих породах трех генетических карбонатных составляющих: биогенного, точнее органогенного, карбоната, преимущественно СаСО3 , в виде скелетных остатков различных организмов и водорослей; хемогенного карбоната, осажденного непосредственно из водных растворов, и обломочного карбоната, представленного различными по размерам (форме) обломками карбонатных пород, или уплотненных карбонатных осадков. Количественные содержания этих карбонатных составляющих в породах (осадках) могут варьировать в очень широких пределах.[1]

Общие теоретические представления о механизме карбонатообразования базируются в основном на данных о современных процессах карбонатонакопления, которые, как отмечает Η. М. Страхов в главнейших чертах были общими и для древнейших эпох, варьируя в относительно второстепенных деталях.

Главными факторами физико-химических (и гидродинамических) условий, контролирующими осаждение карбонатов, являются:

1) состав  вод седиментационного бассейна — общая их минерализация и солевой состав, поскольку растворимость карбонатов в разных растворах солей (соответственно в водах разных водоемов) будет различной;

2) газовый  фактор — практически количество  растворенной в водах свободной углекислоты (СО2), поскольку повышение или снижение его сдвигает карбонатное равновесие в ту или иную сторону, в частности, для CaCO3: СаСО3 + Н2О + СО2 ^ Ca (HCO3) 2;

3) температура  и давление, изменение которых  вызывает изменение содержания  в водах свободной CO2. Повышение температуры (снижение давления) способствует удалению CO2 из водной среды и, следовательно, выделению карбонатов в осадок.

Наоборот, при понижении температуры вод (повышении давления) растворимость CO2 в них возрастает, соответственно повышается растворимость CaCO3, что препятствует его осаждению;

4) щелочной  резерв (рН) водной среды — для возможностей садки карбонатов она должна быть щелочной, со значениями рН больше или равно 8, при этом не только в поверхностных, но и в придонных слоях бассейна, так как иначе отложения карбонатов вновь будут переходить из осадка в раствор;

5) гидродинамический  режим водных бассейнов, который  создается различными движениями  вод — волновыми, течениями (со всегда присущей им турбулентностью) и в подчиненной степени приливо-отливными движениями и конвекционными потоками. Все эти перемещения, перемешивая водные массы, меняют физико-химические условия в различных участках седиментационного бассейна. Кроме того, они вызывают горизонтальные переносы осевшего на дно карбонатного материала, пока он еще не зафиксирован в осадок. [3]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.Диагенетические  и эпигенетические изменения  карбонатных пород

Диагенетические изменения карбонатных осадков, так же как дальнейшие эпигенетические преобразования уже литифицированных карбонатных пород, во многом предопределяются условиями образования осадков - их вещественным составом и структурными особенностями.

Различают стадии раннего и позднего диагенеза, хотя строгого критерия этого разграничения не существует. В раннем диагенезисе осадок представляет собой высокопористую, сильно обводненную, резко неуравновешенную, неустойчивую многокомпонентную физико-химическую систему легкоподвижных и реакционноспособных веществ.

На стадии позднего диагенеза процессы изменения осадков значительно замедляются и в конце ее осадок достигает состояния внутренне уравновешенной системы, т. е. превращается в породу.

Дальнейшие изменения возникшей породы относятся уже к стадии эпигенеза. Можно различать эпигенез "прогрессивный" и "регрессивный ". Для первого Н. Б. Вассоевич в 1957 г. предложил название "катагенез", получивший широкое распространение. В катагенезе преобразования пород происходят при постепенном погружении их на большие глубины. В условиях заметного возрастания температуры и давления породы, почти не меняя минеральный состав, испытывают значительное региональное уплотнение. Следствием его является перекристаллизация карбонатного материала (укрупнение зерен) с возможным образованием сложных, зубчатых контактов зерен. Имеющиеся в карбонатных породах поры, а также трещины при наличии в разрезах глинистых пород могут заполняться водами, при региональном уплотнении отжимаемыми из глин в больших количествах. Возможно " катагенетическое проникновение " в карбонатные породы вод и другого происхождения, в том числе эндогенного.

Процессы, которые могут происходить в карбонатных осадках в диагенезе и в карбонатных породах в эпигенезе, весьма сходны. К ним относятся уплотнение, цементация, доломитизация, перекристаллизация, сульфатизация, выщелачивание и др. [5]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.Перекристаллизация, доломитизация, выщелачивание и  сульфатизация карбонатных пород

Перекристаллизация

Перекристаллизация - процесс роста кристаллических зерен, т. е. увеличение их размеров, которое согласно общепринятым определениям происходит без изменения их минерального состава. Однако в последние годы к перекристаллизации относят также и укрупнение зерен, происходящее при переходе неустойчивых метастабильных модификаций СаСО3 (арагонита и высокомагнезиального кальцита) или СаСО3 * MgCO3 (кальциевого доломита, или протодоломита) в устойчивые низкомагнезиальный кальцит и доломит.

В диагенезе перекристаллизация происходит за счет частичного растворения и переотложения растворенного карбоната в осадке иловыми водами. В эпигенезе она обусловлена в большей степени растворяющим влиянием давления (при катагенезе) либо воздействием циркулирующих в породе вод (при регрессивном эпигенезе). Общим правилом растворения является лучшая растворимость более мелких зерен, за счет которой и растут зерна, относительно более крупные.

Результатом диагенетической перекристаллизации служит частичное или полное преобразование пелитоморфной (коллоидной, тонкозернистой) карбонатной массы в мелкозернистую. Условно размер возникающих зерен ограничивается пределом 0, 05 мм. Как правило, диагенетическая, особенно раннедиагенетическая, перекристаллизация, происходящая в заметно обводненном осадке, носит более или менее равномерный характер.

Оценки роли перекристаллизации в изменении пористости пород противоречивы. Как считают Г. А. Каледа и Е. А. Калистова, в большинстве случаев перекристаллизация снижает пористость, но иногда приводит к ее возрастанию. По мнению же К. Б. Прошлякова и др. она увеличивает емкость известняков и доломитов.

Очевидно, влияние перекристаллизации на пористость может выражаться по - разному:

1) пористость  не будет меняться, если происходящее  при перекристаллизации частичное  растворение и переотложение карбонатных веществ будет сбалансированным;

2) пористость  может ухудшаться при возникновении  компактного сложения карбонатной  массы, что довольно распространено  при процессах диагенетической перекристаллизации;

3) пористость  может возрастать в тех случаях, когда растворение карбонатного  материала преобладает над переотложение, т. е. растворенный карбонат частично удаляется из породы (случаи, более типичные для эпигенетической перекристаллизации).

Доломитизация

Доломитизация, которой подвергались известняки, может быть диагенетической и эпигенетической. Раннедиагенетическая седимент-ционно-диагенетическая доломитизация известковых илов, как уже указывалось выше, один из наиболее вероятных и наиболее распространенных путей формирования доломитов и первичных известково-доломитовых пород. Возникающий при этом доломит может быть как мелкозернистым, так и тонкозернистым, с зернами (соответственно 0, 01 - 0, 05 и менее 0, 01 мм), имеющими большей частью неправильные, изометрично-округленные или ромбоэдрические очертания.

На более поздних этапах раннего диагенеза формируются относительно более крупные зерна доломита, размерами до 0, 05 и частично до 0, 1 мм. В силу того, что доломит обладает более высокой кристаллизационной способностью, чем кальцит, зерна большей частью имеют отчетливую форму ромбоэдров.

Раннедиагенетический доломит, формируясь в рыхлом осадке, распределяется в известковой массе более или менее равномерно. При этом нередко в породах с комками, оолитами и другими подобными карбонатными форменными образованиями последние сложены тонко- и мелкозернистым кальцитом и доломитом одновременно, как без резкого обособления их зерен, так и с раздельными преимущественными концентрациями их в отдельных участках или концентрических слоях.

Более поздний диагенетический доломит обнаруживает наклонность к избирательному развитию в отдельных участках тонкозернистой известковой массы. Нередко мелкие доломитовые зерно внедряются в периферийные участки скелетных осадков и других форменных образований.

При эпигенетической доломитизации известняков зерна доломита чаще всего имеют размеры более 0, 1 мм (до 1 - 2 мм и более) и распределяются в известковой массе неравномерно. Обычно они имеют ромбоэдрическую форму, нередко обладая зональным строением. Иногда содержат микровключения кальцита. Они развиваются как в зернистой известковой массе, так и в остатках фауны и в других форменных образованиях, по периферии и внутри их.

Выщелачивание

Выщелачивание - это процессы растворения веществ, сопровождаемые выносом растворенных компонентов. В породах она находит отражение в образовании различных по форме и размерам пустот выщелачивания. Выщелачиванию могут подвергаться как карбонатные осадки (диагенетические), так и карбонатные породы (эпигенетические).