Карбонатные породы вместе с глинистыми и обломочными образуют триаду наиболее важных и распространенных пород осадочного чехла Земли. По данным различных авторов содержание карбонатных пород колеблется от 18 до 29% от общего количества осадочных пород.

Карбонатные породы — это породы, более чем на 50% сложенные минералами — солями угольной кислоты. Минералов такого состава в земной коре достаточно много (в крупных справочниках приводится описание не менее 70 минералов), однако набор пород резко ограничен. Как правило, это более или менее мономинеральные породы, поэтому их название — это, по сути дела, названия минералов во множественном числе: сидериты, магнезиты, родохрозиты, трона, состоящая из минерала — природной соды, однако абсолютно преобладают две породы: известняки, состоящие в основном из кальцита, и доломиты, состоящие из одноименного минерала. В группе известняков в виде самостоятельной породы иногда выделяют мел — породу специфическую по своим физическим свойствам, происхождению и распространению. В составе карбонатных пород обычно рассматриваются мергели — породы переходные к глинистым.

Основные типы карбонатных пород

Известняки — это породы, на 50% и более состоящие из минерала кальцита. Современные известковые осадки в значительной мере сложены арагонитом и высокомагнезиальным кальцитом (содержание магния иногда достигает 8%), однако эти минералы неустойчивы и достаточно быстро уже в диагенезе переходят в кальцит, поэтому известняки, по сути дела, сложены кальцитом.

Кроме основного породообразующего минерала, в известняках в качестве примесей могут присутствовать доломит, глинистый материал, кремнезем (обычно в виде опала, халцедона, реже кварца), глауконит, обломочный материал алевритовой и песчаной размерности, оксиды и гидроксиды железа, пирит, органическое вещество и др.

Частое наличие в известняках того или иного количества доломита требует отмечать его при описании породы; при этом очень важно различать два понятия: «доломитность» и «доломитизация». Первое характеризует лишь наличие доломита в породе, поэтому термины «доломитовый известняк» или «доломитистый известняк» отражают то или иное содержание в известняке доломитовой составляющей, что может быть определено химическим анализом, но не указывает на происхождение этого доломита. Второе же понятие указывает, во-первых, на процесс и, во-вторых, на его вторичность, наложенность на первичную породу (или осадок). В связи с этим термин «доломитизированный известняк» четко указывает на происхождение породы за счет постседиментационного изменения первичного известняка, что очень важно при реконструкциях условий карбонатонакопления и для характеристики породы как коллектора. В связи с этим использование термина «доломитизированный» возможно только после детального литологического, в том числе в шлифах, изучения породы и достоверного установления вторичности появления доломита в результате метасоматических процессов.

Доломиты как породы не менее чем на 50% состоят из минерала доломита. Кроме этого в породах нередко присутствуют кальцит, глинистый материал, кремнезем, обломочный материал, оксиды и гидроксиды железа, реже гипс, ангидрит, целестин, флюорит, барит, пирит, органическое вещество.

Собственно терригенные обломочные примеси в виде алевритовых, песчаных и более крупных зерен в известняках и доломитах встречается довольно редко и в относительно небольших количествах, поэтому при их наличии к основному названию добавляется соответствующее прилагательное.

Известняки и доломиты обычно светлые породы — от чисто белого мела до светло-серых, серых, зеленовато-серых или розовато-серых окрасок, обусловленных наличием примесей глинистого материала, а также оксидов железа разной валентности. Более редки темно-серые и почти черные породы. Цвет последних обычно определяется присутствием значительных количеств дисперсного органического вещества, а иногда и появлением пирита.

Прочность известняков и доломитов различна и зависит от их структуры и степени цементации слагающих их фрагментов. Существуют очень мягкие породы — мел, не очень прочные слабо сцементированные известняки биоморфной структуры и, напротив, весьма прочные кристаллические разности; доломиты обычно породы более прочные. Столь же велик диапазон и плотности карбонатных пород — от высокопористых до сплошных монолитных, практически не пористых и очень плотных пород.

Мергели — тонкозернистые обычно мягкие светлоокрашенные породы. Эти породы характеризуются специфическими структурами и самим принципом их выделения. Если основанием выделения типов карбонатных пород, является содержание основного породообразующего минерала не менее 50%, то мергели — это породы, где содержание глинистого материала колеблется в пределах 25-75%, а карбонатного соответственно от 75 до 25%. Более того, само по себе наличие соответствующего количества глинистого материала в известняке (доломите) не делает породу мергелем. В мергелях структура карбонатной части пелитоморфная (т.е. размер кристалликов менее 0,01 мм), и глинистая и карбонатная части образуют равномерную смесь. Если карбонатная составляющая мергеля представлена кальцитом, то породу называют просто мергелем, если доломитом — то доломитовым мергелем.

Важным диагностическим признаком карбонатных пород является их реакция с соляной кислотой. Известняки активно вскипают при взаимодействии с каплей кислоты, доломиты в массе практически не реагируют или реагируют очень слабо, но в порошке реакция идет достаточно активно. Аналогичным образом с кислотой взаимодействуют известковые и доломитовые мергели, но после реакции остается грязное пятно нерастворимого в кислоте глинистого материала.