Карбонатные породы и условия их образования

Целью работы является обобщение современных представлений о условиях образовании карбонатных комплексов.

Запасы карбонатного сырья учитываются по различным отраслям применения: цементное сырье; доломит для металлургии; мел; природные облицовочные камни; камни пильные; магнезит. Карбонатное сырье исключительно широко применяется в самых разнообразных отраслях: производство цемента, извести, щебня, штучного и облицовочного камня; флюсы, огнеупоры, известкование кислых почв, добавки к корму животных и птиц; оно используется также в цветной металлургии, химической, сахарной, целлюлозно-бумажной, электротехнической, парфюмерной и другой промышленности [4].
Известняки, как и другие осадочные породы, часто бывают смешанного минерального состава. Чаще всего к известкову веществу примешивается доломит – второй по распространенности карбонатный минерал Ряд полной их смешанности (от 0 до 100% доломита и кальцита) принято делить, по представлению С.Г.Вишнякова на:
1) известняк чистый (доломита 0-5%),
2) известняк доломитистый (5-25%),
3) известняк доломитовый (25-50%),
4) доломит известковый (50-75%),
5) доломит известковистый (75-95%),
6) доломит чистый (95-100% доломита).
Из некарбонатных примесей чаще всего встречаются кварц, силикатные минералы, литокласты, глинистое вещество и кремнезем первично- или вторично-хемогенный. В случае обломочной примеси классификация смешанных пород строится аналогично классификации известково-доломитовых пород:
1) известняк чистый (примеси песка 0-5%)
2) известняк песчанистый (5-25%)
3) известняк песчаный (25-50%)
4) песчаник известковый (50-75%)
5) песчаник известковистый (75-95%)
6) песчаник чистый (95-100%).
Такова же классификация известково-алевритовых смешанных пород, а также известково-гравийных и известково-галечных. Те же нормы приняты и для известково-глинистых пород, но традиционная их номенклатура имеет отличия:
1) при содержании глинистой примеси в 25-50% вместо рационального названия «известняк сильно глинистый» все еще употребляется термин «мергель»,
2) глина сильно известковистая (25-50% СаСО3 ) называется мергелем глинистым.
Известково-кремневые смешанные породы должны подразделяться по тем же нормам:
1) известняк чистый (SiO2 <5%)
2) известняк слабокремнистый (SiO2 5-25%)
3) известняк сильно кремнистый (SiO2 25-50%)
4) кремень (или силицит) сильно известковистый (SiO2 50-75%)
5) кремень слабо известковистый (SiO2 95-100%)
Различия в системах классификаций обусловлены расхождением во взглядах авторов на интерпретацию размеров, генезиса, морфологии и сортировки частиц, слагающих породу. В России первая попытка разделения карбонатных пород принадлежит И.А. Ильину (1911 г.), в Западной Европе одной из первых была классификация Гиршвальда (1912 г). Впервые различные классификации были сопоставлены Г.И. Ершовой и В.Л. Либровичем (1969 г.), ими были критически рассмотрены классификации, предложенные Фолком, Кароши, Маме, Пламли, Монти и Рютте.
нашей стране наиболее известными являются классификации М.С. Швецова (1958 г.) и Г.И. Теодоровича [3]. Структурная классификация карбонатных пород по Г.И. Теодоровичу более расширена, чем предыдущая. В ней имеются разделы, объединяющие цементирующие материалы, минеральные массы и более детальное описание зернистости.
Самой удобной и поэтому наиболее используемой отечественной классификацией является классификация И.В. Хворовой (1958 г.). Она основана на выделении различных типов пород в зависимости от происхождения осадочного материала, т.е. является генетической.
За рубежом наиболее актуальна классификация карбонатных пород, предложенная Р. Дэнхэмом [4]. В ее основу положен литолого-морфологический принцип, базирующийся на сортировке по числу зерен в породе (менее 10 %, более 10 %, более 20-30 %), их размерам (более или менее 2 мм), типу цемента, его объему и соотношению в породе различных типов цемента (спарит, микрит), органическим остаткам в зависимости от морфологии организмов и их твердых скелетов, а также механизма связывания осадка.
Р. Дэнхэм использовал термины, сочетающие названия структурных типов с названиями типов зерен (остракодовый мадстоун, криноидный пакстоун). В классификации Р. Дэнхэма в большей степени заложены возможности установления динамики седиментогенеза. Эта классификация наиболее популярна среди литологов западных стран.
Классификация карбонатных пород М.С. Швецова
Диаметр частиц (обломков, зерен, кристаллов), ммСтруктура
Обломочные породы
>1,0Грубообломочная (псефитовая)
1,0 -0,5Крупнозернистая песчаная (псаммитовая)
0,5 -0,25Среднезернистая песчаная
0,25 - 0,10Мелкозернистая песчаная
0,10 -0,01Алевритовая
< 0,01Пелитовая
Неотсортированная Разнозернистая
Карбонатные и другие породы
> 1,0Грубокристаллическая (грубозернистая)
1,0 -0,5Крупнокристаллическая
0,5 -0,25Среднекристаллическая
0,25 -0,10Мелкокристаллическая
0,10 -0,01Скрытокристаллическая или меловая
< 0,01Афанитовая
Неоднородная зернистаяОолитовая, сферолитовая, сгустковая, комковатая, органогенная, органогенно-обломочная и др.
Классификация карбонатных пород Р. Дэнхэма, с дополнениями Эмбри, Кловена (1971 г.)И.В. Хворовой (1953 г.)
Мадстоун - Шламовый известняк
Вакстоун - Микрозернистый известняк
Пакстоун - Известняковый песчаник
Грейнстоун - Мелкообломочный известняк
Рудстоун - Известняковые конгломераты, гравелиты, крупнообломочные известняки
Флоутстоун - Брекчии
Баффлстоун, Байндстоун - Фитогенные, зоогенные, фитозоогенные известняки
Фреймстоун - Зоогенные породы

В ходе проделанного нами исследования мы изучили массы карбонатных пород, а также их комплексная характеристика по данным, анализ литературных источников и нормативной документации.
В работе было проведено систематизирование современных представлений о строении, образовании и свойствах продуктивных карбонатных комплексов.
Можем сделать выводы о том, что карбонатные породы — распространенные осадочные образования, которые встречаются среди продуктов выветривания и ассоциируются с континентальными и морскими отложениями.
В современных условиях преобладают осадки обломочного и органогенного генезиса. Скопление раковин, скелетных элементов растений, а также их обломки образуют несколько фациальных областей концентрации: прибрежную, шельфовую, присклоновую и пелагическую.
Одним из способов образования стабильной формы карбонатного материала для соответствующих условий является развитие процессов перекристаллизации, в результате которых осуществляется ликвидация мелких кристаллов и формирование на их месте более крупных. Увеличение температуры и давления, при которых протекает рассматриваемые преобразования, кроме этого создает благоприятную обстановку для преимущественного "вшивания" кристаллов с более ровными гранями, так как приближение формы кристаллов к оптимальной сопровождается снижением поверхностной и, следовательно, собственно свободной энергии.
Образование вторичных доломитов связано с высокотемпературными процессами, о чем говорят катодолюминесцентные характеристики —многочисленные тонкие зоны, коррозия отдельных зон, включения в кристаллы доломита гематита.
Распределение пустотного пространства в отложениях в первую очередь контролируется процессами выщелачивания и кавернообразования, связанными с экспозицией и эрозией.
Типичным продуктом диагенеза в континентальных осадках является сидерит, характеризующий восстановительные условия среды.
Катагенез относится к процессам, окончательно формирующим кристаллический облик карбонатных минералов. Экспериментальные исследования и наблюдения природных объектов свидетельствуют о том, что образование кристаллических форм кальцита, доломита и, видимо, других карбонатов может происходить только с участием жидкой фазы. Это в равной степени относится также к процессам локальной доломитизации и дедоломитизации.
Дальнейшие исследования могут быть разработаны на основе изучения вторичных изменений в карбонатном массиве в направление изучения фильтрационноемкостных характеристик и их анизотропии.
Задача курсовой работы, состоящая в проведении исследований карбонатных пород, выполнена в полном объеме.