Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология

Подождите немного. Документ загружается.

белого цвета). Красновато-бурые сильвиниты имеют тонкослои-

стую текстуру — чередуются слойки сильвина и галита толщи-

ной 1—4 см. Пестроцветные сильвиниты имеют массивную или

пятнистую текстуру.

Порода обладает низкой плотностью (~2,2 г/см

), невысо-

кими твердостью (<2,5) и прочностью. Порода имеет горько-

соленый вкус, легко растворяется в воде. Калийные соли —

сильвиниты часто ассоциируют с каменной солью. Залегают они

в виде линз и пластов толщиной от долей до 20—25 м.

Кроме описанных выше, к группе соляных осадочных обра-

зований относятся такие, как карналлитовая, бишофитовая, по-

лигалитовая, глауберитовая породы и другие, встречающиеся

еще реже. Наибольшее распространение и существенное значе-

ние в строении осадочной оболочки Земли среди соляных пород

имеют каменная соль, ангидрит и гипс.

Соляные породы образуются в водной среде в результате

выпадения солей в осадок из высокоминерализованных вод

в эпиконтинентальных морях, засолоненных лагунах и озерах.

Необходимые условия для выпадения солей в бассейне насту-

пают в обстановке жаркого засушливого климата при малом

выпадении атмосферных осадков при условии, что испарение

воды компенсируется притоком океанических (морских) или

речных вод. Не обязательно они должны быть высокоминерали-

зованными. В результате испарения воды концентрация солей

увеличивается до необходимого уровня. Например соленость

Каспийского моря 1,19%, а питаемый им залив Кара-Богаз-Гол

до 30% (до отгораживания залива от моря дамбой в 1980 г.).

Для образования толщи соли в 1 км надо выпарить слой совре-

менной морской воды толщиной 30 км. Отсюда следует, на-

сколько велик объем испарившейся морской воды для того,

чтобы получились отложения каменной и других солей толщи-

ной 2—3 км.

Опыты по выпариванию морских вод показали следующую

последовательность выпадения солей по мере уменьшения

Таблица 22

Растворимость NaCl и KCl в воде, г/л

(по М. С. Швецову)

Компоненты

Температура,

Компоненты

0 100

NaCl

356 391,8

KCl

283,7 562

Смешанный раствор

(NaCl+ KCl)

NaCl

321

259

KCl

106

359

141

объема раствора и повышению его концентрации: кальцит, до-

ломит, сульфат кальция, хлористый натрий, калийные соли.

Надо однако заметить, что в эпиконтинентальных палеоводое-

мах солевой состав вод отличался от современных морских.

Исследования Я. Г. Вант-Гоффа и Н. С. Курнакова показали,

что изменение количественных соотношений между ионами

в воде, а также термобарических условий нарушает последова-

тельность выпадения солей в осадок при постепенном общем

повышении концентрации раствора. Согласно законам химии

растворимость соли повышается в присутствии другой, если они

не имеют общих ионов и наоборот, растворимость соли падает,

если в системе одновременно находится другая, имеющая об-

щий ион с первой (табл. 22).

Исследования Я. Г. Вант-Гоффа показали, что температур-

ные условия отражаются иа составе выпадающих в осадок со-

лей. Так, выпаривание водного раствора сернокислого кальция

при температуре ниже 63,5

C сопровождается выпадением

гипса, а при более высокой температуре — ангидрита. Присут-

ствие в растворе хлоридов (NaCI, MgCl

и др.) снижает эту

температурную границу. Так, при насыщении хлористым маг-

нием эта граница проходит через О

C. Выпаривание вод, по

составу соответствующим современным морским, при темпера-

туре более 42 °С, вызывает выпадение ангидрита.

В эвапоритовых толщах в общем наблюдается такая после-

довательность (хотя имеются и отклонения) залегания пород

(снизу вверх): известняки — доломиты — сульфаты кальция —

каменная соль — калийные соли. Этот ряд пород формируется

при повышении солености вод. При последующем опреснении

вод сменяемость солей в разрезе должна происходить в обрат-

ном порядке. Поскольку опреснение водоема может происхо-

дить достаточно быстро, отдельные типы пород не успевают

четко сформироваться, поэтому создается впечатление об их

выпадении из разреза.

Соляные породы распространены на всех материках, исклю-

чая Антарктиду. Человечество нашло им широкое применение.

Ангидрит и гипс используются главным образом в строитель-

ном деле для приготовления вяжущих материалов — алебастра,

гипсовых и ангидритовых цементов, формовочного гипса, для

отливки архитектурных деталей. Эти породы и продукты их

переработки используют также при производстве серной кис-

лоты, бумаги, в медицине. Каменная соль в огромных количе-

ствах используется в пищевой промышленности для сохранения

скоропортящихся продуктов и как приправа к пище. В течение

года взрослый человек потребляет около 8 кг соли. Значитель-

ная часть соли используется в промышленности. Она служит

сырьем для получения каустической и кальцинированной соды,

хлора, соляной кислоты, применяется в кожевенном, текстиль-

142

ном, металлургическом производствах и других отраслях про-

мышленности. Калийные соли способствуют повышению уро-

жайности полей, поэтому они используются, главным образом

(на 90—95 %), как удобрение, а также для получения препа-

ратов калия. Карналлит — руда на магний и, кроме того, слу-

жит для получения магнезиальных реактивов.

Среди месторождений каменной соли наиболее известны

Славянско-Артемовское на Украине, Баскунчакское в Урало-

Поволжье, Соль-Илецкое в Оренбургской области, Усольское

в Иркутской и др. Основные промышленные запасы (>50%)

калийных солей сосредоточены на месторождениях Пермской

области. Кроме того, калийные соли добывают на Старобин-

ском месторождении Белоруссии, Стебникском и Калушском

месторождениях в Западной Украине и др.

Гипсы добывают в Псковской, Архангельской, Свердловской,

Тульской областях, Татарии, Якутии, на Украине и других рай-

онах страны. Бишофит — одна из редких пород, встречается

в пермских отложениях Волгоградской и Саратовской областей.

§ 3. КРЕМНИСТЫЕ ПОРОДЫ

Кремнистые осадочные породы в значительной части состоят

из опала SiO

• nH

O и халцедона SiO

. Содержание этих мине-

ралов в породах составляет от 50 до 98%. Кроме кремнезема

в кремнистых породах могут присутствовать оксиды и сульфиды

железа, глинистые минералы, карбонаты кальция и магния,

органическое вещество. Породы с незначительной примесью со-

единений железа и органического вещества имеют светлую

окраску. В случае присутствия оксидов железа окраска пород

красноцветная с различными оттенками. Гидроксиды железа и

органическое вещество придают породам зеленовато-серый, го-

лубовато-серый, серый или черный цвет. Породы, состоящие из

опала, отличаются меньшей плотностью, повышенной пористо-

стью, в отличие от халцедоновых. Наиболее распространен-

ными среди опаловых пород являются диатомиты, трепелы,

опоки, радиоляриты. Главные представители халцедоновых по-

род— яшмы и кремни.

Диатомиты в значительной части состоят из опала. Как это

следует из названия породы, в ее строении большую роль иг-

рают мельчайшие опаловые остатки планктонных диатомовых

водорослей (до 70—80 %)· Пространство между остатками ди-

атомовых водорослей выполнено колломорфным кремнеземом.

Размер опаловых фрагментов диатомовых водорослей от ты-

сячных долей до целых миллиметров. В качестве примеси в не-

большом количестве могут присутствовать глинистый материал,

тонкодисперсное органическое вещество, соединения железа.

143

Окраска пород белая, иногда с желтоватым или сероватым от-

тенком. Породы легкие (плотность 0,9 г/см

), высокопористые,

в сухом состоянии плавают на поверхности воды. По внешнему

виду диатомиты напоминают писчий мел, пачкают руки, впиты-

вают воду, но не «вскипают» при взаимодействии с соляной

кислотой.

Радиоляриты в значительной части состоят из остатков ске-

летов радиолярий, размером в сотые и тысячные доли милли-

метра. Породы легкие — их плотность обычно не превышает

1,5 г/см

. Окраска пород серая, до темно-серой. В качестве при-

месей в породах присутствуют тонкодисперсное органическое

вещество, гидроксиды железа, глинистые минералы. При пере-

кристаллизации породы превращаются в радиоляритовый кре-

мень.

Трепелы слагаются главным образом опалом, который при-

сутствует в виде глобулей (округлых стяжений) размером в ты-

сячные доли миллиметра. Морфология глобулей достаточно

четко проявляется при растровой электронной микроскопии.

В небольшом количестве в породах присутствуют остатки ди-

атомовых водорослей, радиолярий, спикул губок. В виде приме-

сей присутствуют глинистый и обломочный материалы, могут

быть и карбонатные минералы. Окраска пород серая, желто-

вато-серая, светло-серая.

Опока, как и трепел, в основном состоит из мельчайших

глобулей опала, содержит редкие остатки диатомей, радиоля-

рий и спикул губок. В отличие от других опаловых пород со-

держит значительное количество терригенного (песчаного, алев-

ритового, глинистого) материала, составляющего до 40—50 %.

Окраска пород в целом более темная, чем у ранее рассмотрен-

ных—от серой до темно-серой и черной. В обнажениях окраска

пород обычно осветляется за счет окисления органического ве-

щества и гидроксидных соединений железа. Плотность опок

также выше, чем у других опаловых пород и может достигать

1,8 г/см

Спонголит — опаловая порода, в строении которой сущест-

венную роль играют спикулы — скелетные остатки губок

(рис. 46), часто содержит значительную примесь терригенного

материала, глауконит, кальцит. Спонголиты, как и все опа-

ловые породы, имеют небольшую плотность, высокую пори-

стость. Окраска серая различной интенсивности (от светлой до

темной).

Яшмы слагаются преимущественно халцедоном или смесью

халцедона и кварца. В их составе наблюдается существенная

примесь глинистого материала, оксидов железа, а в некоторых

разностях присутствует органическое вещество. Благодаря на-

личию значительных количеств хромофоров, яшмы нередко

имеют яркие окраски — красновато-коричневые различных от-

144

Рис. 46. Спонголит. Увел.

43. Палеоген Прикаспий-

ской впадины

тенков, бурые, зеленые, пестрые. Породы иногда содержат не-

большое количество остатков радиолярий и спикул губок.

Яшмы прочные, твердые породы с раковистым изломом. Плот-

ность их составляет до 2,5 г/см

Кремни — породы, состоящие из сочетаний разных форм

кремнезема: кварца-халцедона, опала-халцедона, кварца-халце-

дона-кристобалита. Залегают они в виде скоплений конкреций и

линз, приуроченных к определенным стратифицированным

пластам и слоям чаще карбонатного состава (известняки, мел),

но встречаются среди глинистых и обломочных пород. Кремне-

вые конкреции в толщах писчего мела получили название флин-

тов. Цвет их разнообразен: серый, желтовато-серый, серовато-

оранжевый, темно-серый. В разрезе конкреции нередко видна

зонально-полосчатая окраска. Кремни обладают высокими твер-

достью (5—7), прочностью. Размер конкреции может достигать

нескольких десятков сантиметров.

Кремнистые породы образуются в результате осаждения

кремнезема в океанических, морских и континентальных бас-

сейнах. Источник кремнезема — бассейновые воды, а также под-

водные вулканы и термальные воды, поступающие по разломам

в морских и океанических бассейнах. Переход кремнезема

в твердую фазу осуществляется биогенным, а также химиче-

ским путями в связи с охлаждением термальных вод и, как

следствие, понижением растворимости SiC>2. В континентальных

условиях кремнистые породы возникали в пресноводных озерах

за счет жизнедеятельности диатомовых водорослей. В водоемах

вулканического происхождения кремнистые осадки могли обра-

зовываться за счет химического осаждения.

Существует представление, согласно которому яшмы обра-

зовались в результате перехода опала в халцедон и кварц на

стадиях диагенеза и катагенеза. Форма залегания опаловых

пород и яшм пластовая и линзовидная. Кремни — образования

вторичные. Они сформировались в результате перераспределе-

ния кремнезема на стадии диагенеза и катагенеза. Источник

кремнезема — седиментогенный опал и нестойкие силикатные

145

(и алюмосиликатные) минералы. В благоприятных условиях

(обилие углекислоты, сульфат-ионов и некоторых других компо-

нентов) эти минералы растворялись в иловой или пластовой во-

дах; продукты реакции переносились и отлагались в новых гео-

химических условиях.

Опаловые породы широко используются как строительный,

звукопоглотительный и теплоизоляционный материал. Кроме

того они могут использоваться как наполнитель, адсорбент при

изготовлении специальных сортов цемента. Яшма прекрасный

отделочный и декоративный материал.

Кремнистые породы широко распространены. Опаловые по-

роды известны в Урало-Поволжье, на Северном Кавказе, в За-

падной Сибири и других районах, причем приурочены они

обычно к кайнозойским и меловым отложениям. Для палеозой-

ских отложений более характерны халцедоновые и кварц-хал-

цедоновые породы. Они известны на Южном Урале, в Тянь-

Шане, Саянах и других районах развития складчатых соору-

жений.

§4. ФОСФАТНЫЕ ПОРОДЫ

К фосфатным породам относят осадочные образования, в ко-

торых содержится не менее 25—35 % фосфатных минералов

или 10—15% Р

(а иногда и менее). В чистых минералах

содержание фосфорного ангидрита может составлять до 35—

40%. Наиболее распространенные фосфатные минералы в оса-

дочных породах — каллофанит Ca

(PO

)

(OH)

, гидроксил-

апатит Ca

(PO

)з(ОН), фторапатит Ca

(PO

)3F.

Значительную часть породы — до 60% и более, составляют

компоненты-спутники. Они представлены главным образом гли-

нистым материалом, карбонатами кальция и магния, песком,

алевритом, а также органическим веществом, опалом, глауко-

нитом, пиритом и другими веществами, присутствующими в не-

больших количествах (торий, уран и др.). В зависимости от со-

става преобладающей примеси фосфориты внешне могут быть

похожи на различные осадочные породы — песчаники, глины,

известняки и др. Для их уверенного определения производят

качественную реакцию на фосфор. С этой целью небольшое

количество порошка породы смачивают несколькими каплями

смеси, состоящей из молибденово-кислого аммония (NH

MoO

)

15—20 %-ной концентрации и крепкой азотной кислоты (в от-

ношении 1:1). Появление ярко желтой окраски, в связи с обра-

зованием фосфата молибдена, свидетельствует о присутствии

фосфора — подобный же эффект дает и мышьяк, но в осадоч-

ных породах он присутствует в весьма ограниченных количе-

ствах.

146

Среди осадочных пород относительно распространены фос-

фориты нешироко. Они одни из немногих пород, в которых глав-

ный компонент (фосфатные минералы) составляет менее поло-

вины массы.

Окраска фосфоритов обычно темная, серая, черная, коричне-

вато-серая, зеленовато-серая. Она определяется присутствием

веществ-хромофоров, главным образом органического вещества,

сульфидов железа, глауконита. При отсутствии хромофоров

фосфориты имеют белый цвет.

По месту образования различают фосфориты морские и кон-

тинентальные, а по условиям залегания — пластовые и конкре-

ционные. Среди последних выделяются лучисто-конкреционные

и желваковые.

Пластовые фосфориты представляют собой зернистые тем-

ноцветные образования, напоминающие песчаники или граве-

литы (рис. 47). Частицы, слагающие их, нередко покрыты кон-

центрическими слоистыми оболочками фосфата более поздней

генерации. Размер зерен преимущественно 0,1 — 1 мм, форма

их шаровидная, эллипсоидальная или неправильная. Сцементи-

рованы зерна обычно аморфным фосфатом или кальцитом.

Вольские белые фосфориты (Саратовская область) напоминают

опаловые и кремневые породы. Пластовые фосфориты залегают

в виде пластов мощностью от долей метра до 15—17 м.

Конкреционно-лучистые фосфориты представляют собой ша-

ровидные образования размером от единиц до 20 см, залегаю-

щие в глинистых породах. В Советском Союзе такие фосфориты

встречаются в районе Могилева-Подольского (УССР). Окраска

этих образований черная или коричневато-черная, поверхность

глянцевая, бугорчатая. На плоскости раскола конкреций отчет-

ливо видно радиально-лучистое строение, а в центральной части

наблюдаются свободные или заполненные сульфидами поло-

сти. В виде включений присутствуют аутигенный кварц и

кальцит.

Желваковые фосфориты слагаются стяжениями фосфата,

имеющими разнообразные форму и размер. По данным

Дж. Гринсмита (1978 г.) у Калифорнийского побережья Север-

ной Америки встречены фосфоритовые желваки и плиты весом

до 70 кг. В самих стяжениях находится значительное количе-

ство примесей в виде зерен кварца, глауконита и глинистого

вещества. В желваковых фосфоритах нередко встречаются сло-

женные кальцитом обломки раковин гастропод, пелеципод, бе-

лемнитов, а также фосфатизированные растительные остатки.

Поверхность первичных желваков шероховатая, а переотложен-

ных— глянцевая. Химический состав фосфатных пород до-

вольно постоянен, но количественные соотношения между от-

дельными составными частями колеблются в широких пределах

(табл. 23).

147

Рис. 47. Фосфатоносный гравелит. Зерна фосфатного гравия с зародышами

из обломков костей сцементированы доломитом. Поляроид 1. Нижний кар-

бон, Шотландия (по Д. Гринсмиту)

Текстуры фосфоритов слоистые, косослоистые, массивные,

конкреционно-лучистые, конкреционно-желваковые. Структуры

пород также разнообразны. Среди них наиболее распростра-

нены алевропелнтовая, песчано-алевритовая, биогенная, ооли-

товая, пизолитовая. В обломочных породах фосфаты нередко

играют роль цемента, встречаются в виде обломочных зерен;

в глинистых породах часто присутствуют фосфатизированные

органические остатки — раковинки, фрагменты скелетов рыб

(их чешуя, кости, зубы), окаменевшие древесные обломки и т.д.

Генезис фосфатных пород недостаточно ясен. Структура, тек-

стура и формы залегания пород дают основание считать фос-

фориты полигенетическими, но почти всегда связанными с жиз-

недеятельностью фауны и флоры.

Согласно представлениям А. В. Казакова, нашедшим теперь

поддержку и в зарубежной литературе (Р. К. Селли, 1976 г.),

многие пластовые фосфориты образуются на морском шельфе.

Морские фосфорсодержащие планктонные организмы, обитаю-

щие в приповерхностной толще воды, отмирая, медленно погру-

жаются. В процессе их разложения фосфор переходит в раство-

ренное состояние, чему способствует углекислота, содержание

которой с увеличением глубины (вследствие повышения давле-

ния и понижения температуры) в воде возрастает. На глубине

148

Таблица 23

Химический состав фосфоритов, % (по Г. И. Бушинскому)

Основной

компонент

Пластовые фосфориты

Конкре-

ционно-

лучистый

фосфорит

из Подолии

Желваковые фосфориты

Основной

компонент Белые

из Вольска

Темно-серые

из Каратау

Конкре-

ционно-

лучистый

фосфорит

из Подолии

Глинистый

егорьевский

из Подмо-

сковья

Песчаный

из Брянска

SiO

2,38

3,80

3,25 9,09

47,01

,09

0,81 0,23

2,36 0.70

1,23

0,61

2,50 2.08

2.87

FeS

Отс у т.

0,30 Отсут.

1,12

OTCУT.

TiO

» 0,07 0,10 0,11

MnO 0,07 0,07

0,20 0,13

0.05

CaO 50,07

48,75 49,79

41,95 24,01

MgO

0,70 2,53

0,35

0,67 0.42

O 1,27 Отсут.

0,19

0,08

0,70

0,36

0,26 0,11

0.12

0,37

34,82

24.29

36,18

27,07

15,61

2,73 3,96

4,43

5,24

2,73

F 3,44

4,49 0,57

3,28

1.88

0.32

0,85

Отсут. 3,02

1,20

п. п. п. 3,37 0,41 1,86 4,04

2,60

350—1000 м количество Р

достигает 300 мг/м

, превышая со-

держание в приповерхностной зоне в 20—30 раз. При возникно-

вении донных течений в сторону берега (например, в случае

сгонных ветров, дующих с берега) глубинные воды попадают

в область мелководного шельфа, где гидростатическое давление

значительно ниже. Вследствие этого концентрация углекислоты

понижается, что сначала влечет за собой выпадение в осадок-

кальцита, затем, на меньших глубинах (50—150 м) и фосфатов.

Желваки и конкреции фосфоритов образуются в стадию

диагенеза. Фосфаты неравномерно пропитывают осадок, при

этом образуются неправильные стяжения, желваки, в которых

фосфатное вещество служит цементом. Кроме того фосфориты

могут образоваться при массовой гибели позвоночных организ-

мов (рыб, млекопитающихся), при этом фосфат кальция кон-

центрируется в костях и чешуе. Известны также фосфоритовые

галечники и конгломераты, образование которых связывают

с перемывом желваковых фосфоритов, механическим разруше-

нием пластовых фосфоритов и переотложением образующихся

при этом обломков.

Пластовые фосфориты часто имеют оолитовую и пизолито-

вую структуры, причем последние могут достигать 10 см в диа-

метре. Такие текстуры свидетельствуют об образовании фосфо-

ритов в условиях подвижной среды. Структура желваковых

фосфоритов неравномернозернистая — песчано-алевритовая,

149

алевропелитовая и др. В них фосфат кальция часто совместно

с кальцитом, цементирует песчаные обломочные зерна кварца,

полевого шпата, глауконита и других минералов. Обломочные

фосфориты обычно имеют галечную или гравийную структуру.

Фосфориты представляют собой основное сырье для произ-

водства фосфорных удобрений, получения фосфора, фосфорных

кислот и других соединений. Месторождения фосфоритов изве-

стны во многих районах СССР. Пластовые фосфориты добывают

в Каратауском, Алтае-Саянском бассейнах. Желваковые фосфо-

риты образуют месторождения в Подмосковье, Актюбинской,

Курской, Костромской и других областях, конкреционные фос-

фориты развиты на Украине, в районе Могилев-Подольского.

§ 5. АЛЮМИНИСТЫЕ (ГЛИНОЗЕМИСТЫЕ) ПОРОДЫ

Осадочные алюминистые породы в значительной своей части

представляют скопление алюминийсодержащих минералов с вы-

соким содержанием глинозема (Al

). Главнейшие компо-

ненты этих пород — моногидраты диаспор, бемит — AlOOH и

тригидрат гиббсит (гидраргиллит)—Al(OH)

. Кроме того

в алюминистых породах часто присутствуют другие минералы

с высоким содержанием алюминия — каолинит, высокоглинозе-

мистый шамозит и некоторые другие. Часто породообразую-

щими являются минералы железа — гетит, гидрогетит, гематит.

Характерно, что породообразующие минералы (алюминия и же-

леза) присутствуют в тонкодисперсном состоянии, вследствие

чего без лабораторных исследований трудно диагностируются.

В виде примесей могут присутствовать обломочные минералы —

кварц, полевые шпаты, рутил, мусковит, а также карбонаты

кальция, магния и некоторые другие, менее распространенные.

Содержание глинозема в алюминистых породах колеблется

в широких пределах, составляя при этом в промышленных алю-

миниевых рудах не менее 28 %.

Основные алюминистые осадочные породы — бокситы,

а также их элювиальная разновидность латерит. Бокситы и ла-

териты— многокомпонентные породы. Прочность их непосто-

янна. Встречаются рыхлые разности и очень прочные, твердые,

иногда царапающие стекло. Цвет пород в значительной степени

определяется количеством и формой нахождения железа. Наи-

более характерна коричневато-красная окраска различной ин-

тенсивности и оттенков, но встречаются розовая, светло-серая,

желтая, белая и даже черная разности. Структура пород весьма

разнообразна. Характерны бобовая, оолитовая, пелитоморфная,

а также конгломератовидная, афанитовая.

Латериты не всегда можно отличить от бокситов. Они

обычно менее прочны, часто сильно пористы, имеют землистое

сложение. В отличие от бокситов, в латеритах отсутствуют кар-

150