Известняки. Принципы классификации. Условия и способы формирования.

Известняки пользуются наибольшим распространением и видовым разнообразием. Основой их классификации служат компонентные составы и структурные особенности, в которых находят свое отражение конкретные способы седиментации и постседиментационных изменений известковых отложений. Морфология их компонент несет в себе ценную генетическую информацию. Рассмотрим это на конкретных примерах.

Основы классификаций. Отечественными литологами выделяются нижеследующие главные классы и виды пород описываемой группы.

1.Известняки биоморфные цельноскелеткые - коралловые, мшанковые, водорослевые, брахшшодовые, двустворковые, остракодовые, фораминиферовые и др.

2.Известняки биоморфно-детритовые, сложенные более чем на 50% осколками скелетных остатков - брахиоподовые, мшанковые, криноидные, полидетритовые.

3.Известняки биоморфные пелоидные, состоящие более чем на 50% из пеллет, копролитов и подобных им комковатых частиц.

4.Известняки сфероагрегатные - оолитовые, пизолитовые, сферолитовые.

5.Известняки обломочные, состоящие в основном из карбонатных литокласт или кнтракласт. Подразделяются на виды в соответствии с формой и размерами кластических зерен - наподобие классификации пород обломочных, то есть со структурами; брекчиевыми, конгломератовыми. дресвяными, гравийными, песчаными, алевритовыми и пелитовыми.

6.Известняки кристаллически-зернистые, или криптогенные (т.е. неясного генезиса, вторично перекристаллизованные - вплоть до превращения их в мраморы).

Способы и условия формирования известковых отложений узнаются легче и определеннее сравнительно с большинством других групп осадочных пород благодаря выразительным признакам породообразующих компонентов кальцитового и арагонитового состава. Если они в основной своей массе представлены так называемыми «форменными элементами», т.е. скелетно-раковиными остатками животных организмов либо продуктов их жизнедеятельности (например, окаменелыми комковатыми экскрементами червей, моллюсков, рыб и др. морских животных - копролитами или пленками обизвесткования цианобактериальных матов, то в таких случаях становится очевидным биогенный генезис исходного осадка. Иные по своему облику обломочные структуры служат свидетелями механогенных процессов седиментации. А сфероагрегатные (оолитовые) образования присущи хемогенному либо биохемогенному способам карбонатонакопления (подробнее см. ниже). Несколько труднее узнать генезис разностей с кристаллически-зернистым строением, по нижеследующим причинам.

Кристаллическизернистая (гранобластовая) структура породы любого вещественного состава свидетельствует о хемогенной кристаллизации вещества. Изначально хемогенные известковые осадки всегда пелитоморфны. Но далеко не все пелитоморфные известняки были хемогенными.

Начнем со способов образования морских известковых илов. Они продуцируются как донными (бентосными), так и плавающими (планктонными) организмами — животными, растительными и бактериальными. Они своей жизнедеятельностью, гибелью и воспроизводством новых поколений вносят большой вклад в карбонатонакопление так называемой литорали — участка морского шельфа с небольшими глубинами, куда проникал солнечный свет, необходимый для существования большинства из вышеназванных обитателей. При этом надо заметить, что накопление чистых известковых осадков происходит на тех обширных площадях морского дна, куда не поступают вовсе или поступают в малом количестве песчаные и алеврито-глинистые компоненты, т.е. вдали от речных дельт и от обрывистых берегов. Иначе может возникнуть парадоксальное несоответствие: при обильной садке СаС03, он подавляется терригенно-глинистым материалом, в котором карбонатное вещество составляет второстепенную примесь.

Цианобактериапьные маты. Их окаменелые (карбонатизированные) остатки представляют собой пластовые либо бугорчатые и столбообразные строматолиты, широко распространенные в разновозрастных отложениях — от позднедокембрийских (где они используются в качестве стратиграфических индикаторов неопротерозоя) и до современных. В старых учебниках эти образования описывались как синезеленые водоросли. Сейчас биологи признают их бактериями, имеющими прокариотный уровень организации (сдоядерным клеточным строением) и относящимися к царству Procaryotae.

Возникшие корки повторяют неровности дна, нередко возвышаются над дном. Твердые тела пластообразной формы именуются биостромами, а возвышающиеся (в форме плоско-выпуклой линзы) — биогермами.

Цианобактерии и водоросли поселяются нередко на мелких галечках и обломочных песчаных зернах (минеральных или скелетно-детритовых), обволакивая их в форме эллипсоидальных или шаровидных тел. Они называются онколитами.

Их сферичность связана с возникновением их на мелководье, где морские волны и шторма периодически перекатывают и поднимают со дна частицы, что позволяет им обволакиваться пленками повсеместно. Внешне такие образования очень похожи на также описанные выше оолиты. Последние отличаются очень правильным концентрически-зонарным строением, тогда как онколиты в срезе шлифа под микроскопом выглядят как весьма «корявые», петлеообразные налеты на поверхности обломка.

В любом случае находка оолитового (или онколитового) известняка может дать интереснейшую и вполне конкретную палеогеографическую информацию относительно: 1) мелководности (в зоне волнений) бассейна; 2) тепловодности; 3) удаленности побережья либо наличия равнинного берега аридной климатической области.

Среди рифов выделено два крупных типа — каркасные и бескаркасные. В формировании первых определяющую роль играют разнообразные колониальные животные — кораллы, строматопо- роидеи и др., а также водоросли, которые образуют жесткий скелет. Типичные представители рифов первого типа: нижне-среднекембрийские археоциатовые, верхнеюрские — губковые и среднемеловые — рудистовые. В этих рифах количество скелетных организмов относительно невелико, сами они находятся не в прижизненном положении и не обеспечивают создание волноустойчивого каркаса. Эти остатки служили субстратом, на котором селились цианобактерии и водоросли, которые были основными рифостроителями.

Во втором типе рифов каркасные структуры практически отсутствуют, и ведущую роль приобретают организмы-цементаторы. Выделены три группы рифов этого типа: 1) постройки, созданные скелетными кубковидными организмами; 2) так называемые иловые холмы, или микритовые купола с незначительными количествами скелетных включений в однородной известковой массе; 3) постройки, сложенные онколитоподобными образованиями. В формировании 2-го и 3-го типов ведущим фактором была водо- рослево-цианобактериальная жизнедеятельность.

Рифовые постройки формировались либо в виде изолированных тел среди отложений литорати, либо образовывали цепь тел на перегибе мелкого моря к глубокому, либо формировали атоллы на подводных возвышенностях вулканогенной природы в океанах.

В пределах глубоководья, морского и океанского, карбонатные илы имеют иной облик. Это пелитоморфные отложения почти без признаков сезонной слоистости.

Глубоководные известковые илы пользуются широкой распространенностью на океанском дне, однако не повсеместно, а до батиметрических уровней в 3,5 — 5,5 км. Ниже развиты только красные глубоководные глины либо кремнистые илы (диатомитовые и радиоляриевые), несмотря на то что над ними, в приповерхностных прогреваемых и освещаемых солнечным светом водах, продолжают интенсивно плодиться и погибать организмы-карбона- тонакопители. Этот кажущийся парадокс объясняется тем, что на больших глубинах при увеличении давления и уменьшении температуры воды (она у дна океана снижается почти до +2°С) повышается растворимость газов, а следовательно, возрастает содержание С02. Он способствует растворению опускающихся на эти глубины карбонатных раковинок.

Пелитоморфные планктоногенные известковые осадки формировались не только в океанах. В прошлом они накаливались и в мелководных эпиплатформенных морях. Типичным представителем таких отложений является писчий мел. По своим структурным особенностям и компонентному составу он представляет собой типичный гомолог (но не аналог!) глубоководных кокколитовых илов кайнозоя в Атлантике.