Глава 7. Карбонатные породы

Карбонатные породы составляют 15—20% обьема всех осадочных образований, содержат крупнейшие залежи нефти и газа и распростра­нены в пределах платформенных и геосинклинальных областей, встречаются в комплексах широкого возрастного диапазона - от докембрия до ныне.

К карбонатным породам и осадкам относятся образования, сло­женные на 50% и более карбонатными минералами. Среди последних наиболее часто встречаются соединения групп кальцита и доломита, кристаллы которых имеют тригональную сингонию. Реже в составе породообразующих компонентов отмечаются минералы группы ара­гонита, принадлежащие ромбическим карбонатам.

В группу кальцита помимо CaCO₃ входят магнезит (MgCO₃), родо­хрозит (MnCO₃), смитсонит (ZnCO₃). Вторая группа включает доломит (CaMg[CO₃]₂), анкерит (CaFe[CO₃]₂) и кутнагорит (СаМn[СO₃]₂). Арагонит по составу аналогичен кальциту, кроме него к этой группе относится стронцианит (SrCO₃) и церуссит (PbCO₃). Минералы этих групп способ­ны к изоморфизму и образуют твердые растворы с широкой смеси­мостью.

Кальцит - устойчивая форма CaCO₃ в большом интервале темпера­тур и давлений. Кальцит может представлять чистый CaCO₃ или содер­жать металлы Fe, Mg, Mn. Чаще всего происходит замещение кальция магнием. Кальцит с содержанием MgCO₃ более 5% относится к высоко­магнезиальному.

Арагонит - неустойчивая форма CaCO3 и известен преимуществен­но в современных осадках биогенного генезиса. С течением времени он может самопроизвольно превращаться в кальцит. Арагонитовые решетки лишь в некоторых случаях присоединяют ион Mg²* до 0,001%. Количество присоединяющегося к ним стронция может достигать концентрации около 1%.

Доломит слагает одноименные породы, имеющие обычно хемоген- ное происхождение. Кристаллическая решетка доломита в высокой степени упорядочена и образована замещением атомов Ca в кальците через один на атом Mg. В доломите место Mg²* нередко занимает Fe²* с образованием непрерывного ряда твердых растворов вплоть до анке­рита. Обогащенный железом доломит, как правило, встречается с железными рудами. Породообразующий доломит характеризуется низким содержанием железа.

Описанные выше минералы по-разному реагируют с соляной кислотой. Кальцит и арагонит легко растворяются в холодной 2- 10%-й НС1 Доломит реагирует с кислотой либо в порошке, либо после подог­ревания HC1. Распознаванию карбонатных минералов способствуют методы травления и окрашивания в образцах и шлифах, а также исследования порошков этих компонентов методами химического, термического и рентгеноструктурного анализов. В последние годы изучаются микроструктуры карбонатных минералов при помощи элек­тронной сканирующей микроскопии. Для решения вопросов о проис­хождении карбонатов проводятся изотопные исследования и опреде­ляются соотношения ¹⁸ О/“ О и ¹³ С/¹² С.

В зависимости от преобладания в составе отложений CaCO3 или CaMg(CO3)2 выделяют две основные группы карбонатных пород - известняки и доломиты, связанные смешанными разностями между собой и с другими осадочными образованиями. Например, породы, содержащие в соизмеримых количествах карбонатный и глинистый материал, называются мергелями.