Карбонатные породы

(практическое занятие)

Карбонатными называют породы, состоящие более, чем на 50% из карбонатных минералов. Важное породообразующее значение среди карбонатных минералов имеют кальцит (CaCO3), доломит (Ca, Mg (CO3)2 ) и сидерит (Fe CO3) и меньшее магнезит (MgCO3). В конкрециях формируются минералы с различными соотношениями Mg²⁺ и Fe²⁺ в ряду сидерит-магнезит, а также минерал сложного состава - анкерит, принадлежащий группе доломита и содержащий, кроме Са²⁺ и Mg^2+, также Fe²⁺и Мn²⁺. В скелетах многих современных организмов содержится также арагонит - минерал того же состава, что и кальцит, но принадлежащий иной кристаллической сингонии, образующий игольчатые агрегаты.

Основные породообразующие карбонатные минералы легко отличаются от других минералов осадочных пород: большой разницей показателей преломления, в результате чего возникает псевдоабсорбция - потемнение и просветление минералов в проходящем свете при вращении столика микроскопа; очень высоким двупреломлением с перламутровыми или золотистыми цветами интерференции, нередко кристаллическим, часто микрозернистым строением. Между собой карбонатные минералы трудноразличимы, их уверенная диагностика под микроскопом затруднена, поэтому для их определения используют комплекс методов исследований.

1.Классификация основных типов карбонатных пород.

Согласно Г.Л. Крашенинникову и др. (МГУ, 1988), с уточнениями, карбонатные породы по структурно-генетическим особенностям разделяются на 4 основные группы.

1. Органогенные карбонатные породы. Среди них выделяются подгруппы:

- биогермных известняков и доломитов - водорослевых и строматолитовых известняков и доломитов, коралловых, мшанковых, мшанково-водорослевых и др.;

-цельнораковинных карбонатных пород (ракушечников) - брахиоподовых, двустворковых, остракодовых, фораминифировых, кокколитовых и др.;

-детритовых карбонатных пород - брахиоподовых, мшанковых, криноидных,фузулиновых, нуммулитовых,полидетритовых, пеллетовых и других, сложенных обломочным материалом окаменевших организмов.

Кратко по классификационной терминологии организмов органогенных карбонатных пород.

Водоросли - древнейшие представители растительного мира. Это низшие споровые автотрофные растения, синтезирующие из минеральных соединений за счет энергии некоторых химических реакций, необходимые для жизни органические вещества. Они содержат в своем составе хлорофилл и живут преимущественно в воде. Насчитывается около 40000 видов, объединенных в отделы: Зеленые, Золотистые, Диатомовые, Бурые, Красные и др.

Наиболее древние из водорослей - сине-зеленые. Их ископаемые остатки и продукты жизнедеятельности обнаружены в породах, образовавшихся 3–3,5 млрд. лет назад, в архейскую эру. Полагают, что первые на Земле (докембрийские) экосистемы состояли только из прокариотических организмов, в том числе цианобактерий(сине-зеленых водорослей). Интенсивное развитие цианофит имело громадное значение для развития жизни на Земле, и не только из-за накопления ими органического вещества, но и в связи с обогащением первичной атмосферы кислородом. Существенную роль cинезелёные водоросли сыграли и в создании известковых пород

Прокариотические клетки - это наиболее примитивные, очень просто устроенные, сохраняющие черты глубокой древности организмы. К прокариотическим (или доядерным) организмам относят бактерии и синезеленые водоросли (цианобактерии). Большинство живых организмов в том числе более высокого уровня развития водорослей, объединено в надцарство эукариот, включающих царство растений, грибов и животных. Эукариотические клетки крупнее (примерно в 1 тысячу раз) прокариотических клеток, состоят из поверхностного аппарата, ядра и цитоплазмы.

Образователями строматолитов являются цианобактерии и другие виды бактерий; в постройке некоторых из них принимают участие и эукариотические водоросли.Строматолиты формируются в опреснённых или засолонённых зонах или в зонах с периодической сменой пресной и солёной воды.

Как объекты палеонтологии, строматолиты были выделены благодаря устойчивости и повторяемости их морфологических признаков. Известны с протерозоя, особенно обильны от докембрия до ордовика. Строматолиты широко используются при расчленении и корреляции (в том числе межконтинентальной) верхнепротерозойских образований. В ископаемом состоянии чаще всего встречаются постройки, сформированные в зоне накопления относительно мелководных морских отложений существенно карбонатного состава, причем большая часть таких построек несомненно испытывала влияние приливно-отливных течений.

Кораллыэтоклассморскихбеспозвоночных. Они неподвижны и по виду напоминают ветви растений. Однако все же это не растения: каждая ветвь коралла — это скопление мельчайших животных, коралловых полипов. Такие скопления называются колониями. Каждый полип образует вокруг себя защитную известковую оболочку. Когда рождается новый полип, он прикрепляется к предыдущему и начинает строить новую оболочку — так коралл «растет». «Рост» коралла составляет около 1 см в год в благоприятных условиях. Большие скопления кораллов образуют так называемые коралловые рифы. Поэтому на формирование среднего рифа могут уйти столетия, острова — тысячелетия. Коралловые полипы обитают в тёплых тропических морях, где температура воды не ниже 20 °C, и на глубинах не более 20 метров,

Кокколитофориды (от др.-греч. κόκκος — зернышко, λίθος — камень, φορέω — ношу) — группа одноклеточных планктонных гаптофитовых водорослей, образующих на поверхности известковые пластинки — кокколиты. Кокколитофориды составляют существенную (до 98 %) часть нанопланктона, а их известковые скелеты, входящие в состав донных отложений, часто используются для определения возраста горных пород. Играют важную роль в биогеохимии океана, вызывают цветения вод в полярных широтах (особенно в Баренцевом море ) и в Черном море. Кокколитофоры являются одними из основных известняк-продуцирующих организмов в Мировом океане, наряду с фораминиферами. Эти водоросли участвуют в обмене углерода между океаном и атмосферой, и являются важным звеном поглощения неорганического углерода из атмосферы

Брахиоподы.Раковины брахиопод – неотъемлемый компонент морской палеофауны палеозоя.Большая их часть постоянно прикреплена мясистым отростком (ножкой) к твердой поверхности морского дна, где наблюдаются выходы горных пород, валунов или других раковин. Брахиоподы - не моллюски, хотя имеют двустворчатую раковину, а самостоятельный тип морских раковинных животных (Brachiopoda). По мнению многих палеонтологов, они родственны мшанками, хотя на первый взгляд между ними мало общего. Как правило, брахиоподы прикрепляются ко дну толстой мускулистой ножкой. Фильтраторы по типу питания. Размер раковин брахиопод редко превышает 7-10 сантиметров, хотя у некоторых видов раковины достигают 20-30 сантиметров в ширину. Брахиоподы существуют с начала палеозоя, они возникли в раннем кембрии, а может быть и раньше. Они были очень широко распространены в девоне и карбоне (каменноугольном периоде), в настоящее время представлены на Земле только 200 видами. Кое где брахиоподы и сейчас образуют огромные скопления, просто теперь экологические ниши, которые брахиоподы занимали в палеозое и в начале мезозоя, заняты двустворчатыми моллюсками, а брахиоподы оттеснены на глубины и в холодные воды. Мшанки – колониальные животные, известные с ордовика и до сих пор, существующие в водах различной солености. Колонии мшанок состоят из крошечных существ – зооидов, каждый из которых заключён в известковую, хитиноидную или студенистую ячейку Водные, преимущественно морские, сидячие колониальные животные. Размеры отдельных особей не превышают 1—3 мм, при этом стелющиеся колонии мшанок могут занимать площадь более 1 м². Колонии имеют множество форм: одни обрастают доступные поверхности (камни, раковины, водоросли) в виде корочек и комков; другие имеют вееровидный, древовидный или кустикообразный вид. Как следует из названия, колонии некоторых мшанок внешне похожи на моховой покров; другие можно спутать с гидроидными и коралловыми полипами или водорослями.

Остракоды (остракодовые рачки). Остракоды - обширный (около 70 ООО видов) класс микроскопических ракообразных, тело которых заключено в двустворчатую известковую раковину. Они прекрасно сохраняются в ископаемом состоянии (известны, начиная с кембрия), а ныне населяют все возможные водные биотопы, от океанической ультраабиссали до подземных вод и влажных наземных местообитаний (даже на деревьях), образуя в каждом из них специфические комплексы видов. Традиционно остракоды широко используются в геологии в качестве руководящих ископаемых, преимущественно при поисках нефти и газа, поскольку зарекомендовали себя как прекрасные индикаторы в био- и экостра-тиграфии, палеоэкологии, палеобатиметрии, палеоокеанологии, палеогеографии, палеоклиматологии Фораминиферы бывают как бентосными, так и планктонными. Раковины фораминифер являются наиболее распространённым компонентом биогенных отложений (фораминиферовый ил) океанов. Ископаемые фораминиферы служат для определения возраста палеозойских, мезозойских и кайнозойских отложений. Большинство раковин известковые, иногда образуют хитиноидные или состоящие из посторонних частиц, склеенных выделениями клетки.Фораминиферы — одиночные преимущественно морские протисты; некоторые формы обитают в солоноватых и пресных водоемах; встречаются формы, обитающие на большой глубине в рыхлом жидком илу (до 16 м от поверхности дна). К примеру, фораминиферы были обнаружены на дне Марианской впадины на глубине более 10 тысяч метров^[3

Современные фораминиферы, как правило, мелкие (0,1—1 мм), а некоторые вымершие виды достигали 20 см. Основная масса раковин фораминифер имеет размер песчаной фракции — более 61 мкм. Концентрация фораминифер в морской воде максимальна в экваториальных и высокоширотных водах. При этом видовое разнообразие и сложность строения раковин характерны лишь для экваториальных областей. Концентрация фораминифер может достигать 100 тыс. экземпляров на 1 кубический метр воды..

Криноидеи являются древней ископаемой группой, которая впервые появилась в морях среднего кембрия, около 300 миллионов лет до эпохи динозавров. Они процветали в палеозойскую и мезозойскую эры, а некоторые виды дожили до наших дней. Криноидеи являются морскими животными, имеют несколько разветвленных «рук» (brachials), расположенных вокруг верхней шаровидной части тела, и чашеобразной структуры (чашечки), заключающей основное тело животного. Эта чашечка прикреплялась к гибкой ножке, которая была связана с морским дном.

2.Хемогенные карбонатные породы. Эта группа включает:

-зернистые (мелко-_и микрозернистые ) породы;

-пизолитовые, оолитовые и сферолитовые карбонатные породы;

-натечные - сталактиты, сталагмиты и корки;

-известковые туфы.

3.Обломочные карбонатные породы. Известняковые и доломитовые конгломераты и конгломерато-брекчии, доломитовые песчаники и алевролиты, смешанные известняково-доломитовые породы перечисленных типов

4. Криптогенные перекристаллизованные карбонатные породы:

- перекристализованные;

-гранулированные;

-пелитоморфные или микрокорполитовые (афанитовые и микритовые).