Осадочные породы химического происхождения

Эти породы сформировались в результате выпадения солей из водных растворов или в результате различных химических реакций, происходящих в земной коре. Осаждение солей из водных растворов возможно в морских заливах при жарком и сухом климате, в континентальных усыхающих бассейнах. Соли выпадают из засоленных источников, а также при коагуляции коллоидных растворов, кремнезем откладывается из горячих источников – гейзеров. В формировании пород могут принимать участие организмы.

Классификация пород химического происхождения

Подразделение осадочных химических пород производится по химическому составу слагающих их минералов. Среди них различают: карбонатные, сульфатные, хлоридные, фосфоритовые, кремнистые, железистые, аллитовые и марганцевые породы. Классификация и свойства пород приведены в таблице 5.

Карбонатные породы

Из карбонатных пород наиболее распространены известняки, породы, состоящие главным образом из кальцита с примесями глины и песка. При увеличении количества глинистых примесей известняки переходят в мергели, а при повышении количества песка – в песчаные известняки и известковистые песчаники.

Известняки химического происхождения возникают в результате осаждения карбонатного материала из водных растворов. Эти породы бурно вскипают от действия слабого раствора соляной кислоты. Цвет известняков может быть белым, серым, бурым (из-за примесей соединений железа).

Оолитовые известняки образуются в прибрежной зоне моря и представляют собой скопления шаровидных известковых зерен – оолитов, округлых шариков концентрического скорлуповатого или радиально-лучистого строения, диаметром до 0,5 мм.

Известковые туфы образуются в местах выхода на поверхность подземных вод, обогащенных углекислым кальцием. Иногда их называют луговой или болотной известью, т.к. они часто встречаются на лугах в поймах рек. Окраска пород различная: серая, серовато-желтая, красноватая, темная. Туфы, имеющие плотное строение, называются травертинами.

Мергели формируются в морских бассейнах, лагунах и пресноводных озерах. Имеют белую, серую, темно-серую или бурую окраску. Содержат материал органогенного, химического или обломочного происхождения. Эти породы представляют собой сильно уплотненные и обогащенные углекислым кальцием глины и хорошо вскипают под действием разбавленной соляной кислоты. После реакции остается грязное пятно, имеют раковистый излом.

Доломиты содержат не менее 95% СаСО₃ и MgC0₃. Доломит имеет белую, желтую, серую, зеленоватую окраску. Вскипает от холодной разбавленной соляной кислоты в порошке. В куске вскипает от горячей соляной кислоты. Пылеватая разновидность доломита называется доломитовой мукой.

Магнезиты встречаются среди доломитов, известняков. Имеют белую, кремовую, желтоватую, серую окраску. Порошок магнезита вскипает при действии нагретой соляной кислоты. Применяется в сельскохозяйственном производстве как агроруда, содержащая магний.

Все остальные описанные карбонатные породы применяются как известковые материалы.

Сульфатные породы

Представляют собой химические осадки солей серной кислоты, образовавшиеся в замкнутых морских бассейнах и соленых озерах в условиях засушливого климата. Из насыщенных водных растворов обычно первыми выпадают сульфаты кальция, затем каменная соль и в последнюю очередь – магниевые и калийные соли.

Гипс – наиболее широко распространенная сернокислая порода. Окраска разнообразная, зависит от примесей. Чистый гипс имеет белую, светло-серую, желтую или розоватую окраску. Порода мягкая, царапается ногтем. Довольно легко растворяется в воде. Применяется для гипсования солонцов.

Ангидрит – безводный сульфат кальция. Ангидрит при соприкосновении с водой гидратируется и переходит в гипс, сильно увеличиваясь в объемах. Окраска серая или голубовато-серая. Имеет среднюю твердость.

Мирабилит (глауберова соль) формируется в морских заливах и соленых озерах. Цвет белый или бесцветный, мягкий или средней твердости, горьковато-соленый, холодящий вкус, легко растворяется в воде.

Хлоридные породы

Образуются путем отложения из воды в соленосных бассейнах. Строение зернистое. Встречаются в виде мощных сплошных масс, слоев и в виде примесей в обломочных породах и глинах. Все соли хорошо растворимы в воде.

Галит (каменная соль) широко распространен в природе. Без примесей – белого цвета, примеси придают различные оттенки (желтый, голубой). Имеет соленый вкус, легко растворим в воде.

Сильвин содержит 52,5% калия, мягкий, средней твердости, цвет молочно-белый, красноватый. Горьковато-соленый вкус. Легко растворяется в воде. Сильвинит – смесь галита с сильвином.

Карналлит – содержит магния 8,7%, калия 14,1%. Твердость средняя или мягкий. Чаще имеет красную окраску, иногда желтоватый, реже бесцветный, белый. Вкус горький. На воздухе впитывает воду и расплывается.

Все калийные соли применяются в качестве удобрений или для приготовления калийных удобрений. В природе при осаждении калийные соли выпадают из раствора последними, поэтому концентрируются в верхних частях соляных залежей.

Породы биохимического происхождения

В эту группу осадков химического происхождения входят некоторые фосфатные, кремнистые, а также железистые, аллитные и марганцовистые руды, в образовании которых принимают участие организмы. Данные породы обычно имеют биохимическое происхождение.

Фосфатные (фосфоритные) породы

Образуются химическим и биогенным путем в морях и на континентах. Фосфориты состоят чаще всего из апатита с примесью кварца, кальцита, глауконита, органического вещества, скелетных остатков морских организмов (таблица 5). Фосфат кальция фосфоритов обычно находится в аморфном виде. Содержание Р₂О₅ от 12–30 до 40%. В зависимости от характера и количества примесей внешние признаки фосфоритов изменяются в широких пределах. В некоторых случаях встречаются слои песка, глины или иной породы, сцементи­рованные фосфатом. Нередко в породах имеются фосфоритизированные органические остатки. Цвет фосфоритов серый, темно-серый, черный, желтоватый, коричневый, почти белый. При трении одного куска фосфорита о другой чувствуется запах, напоминающий запах жженой кости. Применяются для получения удобрений (суперфосфатов).

Водные и безводные оксиды

Породы представляют собой окислы кремния, железа, алюминия или марганца с разными примесями (таблица 5).

Кремнистые породы

Это тонкозернистые или пористые отложения аморфного кремнезема из горячих источников. Кремнистые туфы или гейзериты представляют породу большой твердости белой, сероватой, желтоватой, бурой, красноватой или пестрой окраски. Не реагируют с разбавленной соляной кислотой.

Таблица 5 – Осадочные породы химического происхождения

Группы пород по хим. составу	Название пород	Формула	Состав	Строение
1	2	3	4	5
Карбонатные породы – соли угольной кислоты	Известняк	СаСО3	Кальцит с примесью глины, песка, бурого железняка.	Плотное, землистое, оолитовое, сланцеватое.
	Известковые туфы	СаСО3	Кальцит.	Пористое, землистое, ноздреватое, плотное (у травертина).
	Мергели	СаСО3 (20-50%) с глиной	Известняк с глиной (50–70%).	Плотное, землистое. Землистое, скрытокристаллическое.
	Доломит	CaCО3·MgCO3	Доломит с примесью кальцита и глинистых минералов.
	Магнезит	MgCО3	Магнезит с примесью сидерита, глины, ангидрита, гипса.	Зернистое, плотное.
Сульфатные породы – соли серной кислоты	Гипс	CaSO4·2H2O	Гипс с ангидритом, глинистыми минералами.	Зернистое, волокнистое, плотное.
	Ангидрит	CaSO4	Ангидрит с примесью гипса и глинистых минералов.	Зернистое, плотное.
	Мирабилит (глауберова соль)	NaSO4·10H2O	Мирабилит с примесью галита и других галоидов, а также гипса.	Зернистое, плотное.
Хлоридные породы – соли соляной кислоты	Галит (каменная соль)	NaCl	Галит с примесью сильвинита, гипса, магнезита, иногда лимонита.	Зернистое, плотное.
	Сильвинит	КСl·NaCl	Смесь сильвинита с галитом, иногда с карналлитом.	Зернистое.
	Карналлит	КСl MgCl·6H2O	Карналлит с примесью гипса.	Зернистое.
Фосфоритовые породы	Фосфорит	Ca5(PO4)3(F, Сl, ОН)	Апатит, кальцит, кварц, глина, органическое вещество.	Землистое, в виде желваков, имеющих угловатую или округлую форму.

Продолжение таблицы 5

1	2	3	4	5
Водные и безводные окислы: кремнистые породы	Кремнистые туфы или гейзериты	SiO2·nH2O	Опал.	Пористое, плотное.
	Яшмы	SiO2, SiO2·nH2O	Смесь кристаллического и аморфного кремнезема с примесями глинозема, извести.	Плотное, часто пятнистое, полосчатое.
	Кремни	SiO2	Халцедон с примесями глины, опала, кальцита.	Плотное.
Железистые породы	Лимониты (бурые же­лезняки)	Fe2O3·nH2O	Лимонит, сидерит, пиролюзит, гематит, каолинит.	Плотное, оолитовое, конкреции, землистое.
Аллитовые (глиноземистые) породы	Бокситы	Al2O3·nH2O	Боксит с примесью лимонита, каолинита.	Плотное, землистое, оолитовое.
Марганцевые породы	Пиролюзит	MnО2	Гидраты окислов марганца с примесью лимонита, каолинита и окиси кремния.	Оолитовое, землистое, плотное, в виде конкреций.

Яшмы – это физические смеси кристаллического и аморфного кремнезема с примесями. Различие состава яшмы обуславливает и различие ее цвета, и пестроту рисунка. Яшма бывает красная, бурая, сургучная, черная, палевая, темно-кофейная, голубая, фиолетовая, зеленая, белая, часто пятнистая, полосчатая. Обладает большой твердостью. Излом неровный, края обломков острые.

Кремни представляют собой халцедон с примесями глины, опала, кальцита, остатков организмов. Цвет у кремня бурый, желтый, серый, черный, непрозрачный, твердый. Встречается кремень в виде желваков, в основном в известняках, мергелях и мелах.

Железистые породы

Формирование пород связано с химическим выветриванием богатых железосодержащими минералами ультраосновных магматических пород. Продукты выветривания перемещаются поверхностными и подземными водами и осаждаются в различных водоемах. Определенную роль при этом играют бактерии.

Лимониты (бурые железняки) – механическая смесь гидроокислов железа с песчаным и глинистым материалом (таблица 5). Цвет лимонита бурый, черный, охряно-желтый, черта ржаво-бурая, охряно-желтая. Твердость непостоянная, встречаются разности мягкие, средней твердости, твердые. Встречаются среди осадочных пород в зоне выветривания рудных месторождений, содержащих соединения железа, на дне современных озер и болот и у выходов железистых ис­точников. Накапливаются такие руды в болотах и на лугах Нечерноземной зоны.

Аллитовые (глиноземистые) породы

Образуются эти породы в процессе химического выветривания богатых алюминием магматических пород и при последующем переотложении (механическом или химическом) продуктов выветривания. Состоят главным образом из гидроокислов алюминия и железа (таблица 5).

Бокситы представляют собой скопления гидратов окиси алюминия с примесью гидроокислов железа, каолинита и окиси кремния. Порода мягкая или средней твердости, цвет белый, красно-бурый, розовый, блеск матовый. Черта бледнее цвета. Тощий на ощупь, с водой не дает пластичной массы.

Породы, содержащие марганец

Породы формируются в мелководной прибрежной части моря. Коллоидные марганецсодержащие растворы приносятся реками в морские бассейны. Под действием растворенных в воде солей происходит коагуляция коллоидов и отложение марганцевых соединений в прибрежной части морей. В их образовании принимают участие бактерии. Кроме того, породы образуются в результате химического выветривания.

Пиролюзит представляет собой скопление гидратов окиси марганца с примесями (таблица 5). Цвет породы черный, темный, стально-серый, черта черная, пачкает руки, мягкий. Встречается среди осадочных пород.

Разнообразие способов образования химических пород обусловливает многообразие их строения. Соли обычно имеют зернистое строение: крупнозернистое, среднезернистое, мелкозернистое или тонкозернистое. Часто встречается и плотное строение, когда зерна неразличимы невооруженным глазом (кремень, яшма, мергель). Землистое строение характерно для мягких пород (пиролюзит, охра). Только у пород химического происхождения встречается оолитовое строение. В плотной массе встречаются шарики концентрического строения. Оолиты имеют тот же минералогический состав, что и основная цементирующая их масса (оолитовый известняк, боксит, пиролюзит).

Среди пород химического происхождения много агрономических руд. Это химические мелиоранты: известняки, известковые туфы, доломиты, мергели, гипсы. Фосфориты применяются для приготовления фосфорных удобрений: суперфосфатов и фосфоритной муки, а все соли, содержащие калий, используются непосредственно в качестве калийных удобрений или как сырье для их изготовления.