ГлавнаяКарбонатные породы — распространенные осадочные образования, встречаются среди продуктов выветривания и ассоциируются с континентальными и морскими отложениями.
В процессе выветривания при физико-химическом разрушении доломитовых пород образуются скопления доломитовой муки. Магнезитовые колломорфные, тонкозернистые стяжения —«капустники», конкреции и сгустки карбоната кальция распространены в корах выветривания ультраосновных и основных изверженных пород. В зонах окисления меденосных пород и медных руд образуются малахитовые скопления.
Своеобразными зернистыми формами карбоната кальция в почвах являются каличе и карбонатные плиты. Они возникают в условиях засушливого умеренного, субтропического и тропического климатов путем выпадения кальцита и других карбонатов при испарении инфильтрационных почвенных вод. Разновидностью таких образований в почвах степных районов являются «журавчики» — стяжения люблинита (землистого кальцита), Характерно, что в докембрийских протопочвах каличе и карбонатные стяжения представлены доломитом. Как правило, почвенные карбонатные образования пористы, разнозернисты, содержат включения обломочного материала.
Отложение карбонатов имеет место при выходе в субаэральных условиях термальных вод. В этих условиях формируются скопления хемогенных зернистых, часто пористых известняков — травертинов. Корки землистого, тонкозернистого кальцита наблюдаются в областях перемещения холодных ледниковых вод или высокогорных рек, в участках некоторого повышения температуры (валунник в русле рек и т. д.).
В бассейнах конечной седиментации на суше (озера, старицы и др.) карбонатные осадки многообразны и достаточно многочисленны. В их распределении доминируют два фактора: климат и количество обломочного, некарбонатного материала. В условиях умеренного климата накопление карбонатного материала связано с водоемами, заселенными фауной, раковины которой состоят из карбоната кальция. Химическое осаждение кальцита наблюдается в старицах и мелких озерах, имеющих подток грунтовых вод, насыщенных карбонатом кальция. В таких условиях формируются осадки, называемые пресноводным или озерным мелом, болотной известью (марлем) и др. В ископаемых отложениях подобные образования известны в угленосных толщах, но они отличаются повышенным содержанием органического вещества и глинистого материала.
В условиях засушливого климата от умеренного пояса до тропического коптинентальное карбонатное осадконакопление обычно. Можно отметить протодоломитовые осадки оз. Балхаш, известковые илы Мертвого моря и др. В ископаемых отложениях известняковые осадки известны в различных фанерозойских толщах. В позднедокембрийских формациях они чаще представлены доломитами, которые нередко ассоциируются с продуктами переотложения кор выветривания (кварцевые песчаники, каолинитовые глины и т. д.).
Эвапоритовыми продуктами являются также содовые и троновые осадки, известные в современных и кайнозойских отложениях. Они отлагаются химическим путем в озерных водоемах засушливых зон умеренного, субтропического и тропического климатов. Примерами скоплений подобного типа являются содовые озера Кулундинской степи и оз. Сирлс в Северной Америке. Иногда они климатически азональны за счет подтока в водоемы минерализованных термальных вод, например, в оз. Натрон (Танзания).
Давсонитовые породы представляют собой полигенные образования. В Кузбассе и Припятской впадине это — продукты разложения натрийсодержащих алюмосиликатных минералов под воздействием углекислых карбонатных вод, обогащенных органическим веществом. Осадочная гипотеза основана на парагенезисе давсонита и нахколита.
Морские карбонатные породы — самые распространенные хемогенные и органогенные отложения. Они многообразны по составу и условиям формирования.
Проблема седиментационного генезиса карбонатных осадков определяется оценкой соотношения накопления химической, органогенной и обломочной составляющих. В современных условиях преобладают осадки обломочного и органогенного генезиса. Скопление раковин, скелетных элементов растений, а также их обломки образуют несколько фациальных областей концентрации: прибрежную, шельфовую, присклоновую и пелагическую.
В прибрежной зоне накапливаются ракушняки, содержащие то или иное количество частично или полностью окатанного детрита, онколитов и оолитов. Наиболее многочисленны они в субтропической и тропической зонах. В особый тип выделяются органогенные постройки. Для умеренной зоны они представлены прижизненными скоплениями ракушняки — банки, для субтропической — банками и отдельными биостромами, а для тропической — рифами с участием герматипных шестилучевых кораллов. Состав организмов-рифостроителей менялся в истории осадконакопления (табл. IX.3).
На шельфе карбонатонакопление имеет органогенно-обломочный характер, в этой зоне формируются отдельные органогенные постройки, сложенные остатками животных и растений, отвечающих конкретной ландшафтно-климатической зоне, а также продукты механического разрушения материала, продуцируемого па шельфе и в прибрежно-морской зоне. Фиксируются такие компоненты, как обломки раковин, оолиты и их обломки. Окатанность этого материала, как правило, невелика. Большую роль в осадках играют мелкоалевритовые, пелитовые обломки карбонатного материала, потерявшие свои признаки как внешние — морфологические, так и внутренние — структурные.
Материал шельфового происхождения поступает по ложбинам, каньонам и другим отрицательным структурам в области континентального склона, где он смешивается с крупнообломочным компонентом местного происхождения, а также с остатками наннопланктона, проступающего из верхних слоев морской воды. Этот гетерогенный материал участвует в строении двух основных типов осадков: мелоподобных и карбонатного флиша.
Сложен путь накопления карбонатного материала в пелагических частях морей и океанов. В основном он имеет биогенное происхождение и образуется в скелетных элементах планктона. После гибели последнего он осаждается на дно в виде тонкой мути или продуктов выделения рачков.
Существуют определенные уровни устойчивости различных минеральных и структурных форм карбонатов. Так, арагонит неустойчив на глубинах около 1000 м, а кальцит не сохраняется ниже критической глубины в 4000—5000 м. Однако карбонатные осадки могут встречаться ниже этих глубин в случае быстрого захоронения (например, при подводных оползнях).
Дискуссионной является проблема химической седиментации карбонатного материала. Доказана химическая садка кальциевых, кальциево-магниевых карбонатов во внутриконтинентальных морях и в прибрежных зонах теплых морей (рифы, банки). Видимо, в более далекие геологические эпохи роль химического осаждения кальцита, магнезиального кальцита, протодолом ита была выше, а в докембрии этот процесс мог доминировать.
Диагенетическим путем возникают многие карбонатные минералы. Типичным продуктом диагенеза в континентальных осадках является сидерит, характеризующий восстановительные условия среды. Следующий диагенетический процесс — постседиментационная миграция магния, которая осуществляется двумя способами. Во-первых, часть его может перейти из осадка в поровый раствор. Эксперименты показывают, что интенсивность этого процесса обратно пропорциональна степени солености раствора. Во-вторых, часть магния высвобождается при разложении метастабильных карбонатов — магнезиальных кальцитов и протодоломитов. Этот магний, совместно с магнием, присутствующим в аморфном кальциево-магниевом карбонате и норовом растворе, является тем резервом, который обеспечивает региональное доломитообразование в стадию диагенеза. При достаточном резерве этого элемента в результате преобразования первичных метастабильных илов формируются мощные, широко распространенные толщи доломитовых пород типа тех, которые известны в позднем докембрии многих древних платформ. При дефиците магния образуются так называемые «метасоматические» доломиты, присутствующие в виде пятен в известняках, а при его избытке — включения магнезитов в доломитовых породах.
Катагенез относится к процессам, окончательно формирующим кристаллический облик карбонатных минералов. Экспериментальные исследования и наблюдения природных объектов свидетельствуют о том, что образование кристаллических форм кальцита, доломита и, видимо, других карбонатов может происходить только с участием жидкой фазы. Это в равной степени относится также к процессам локальной доломитизации и дедоломитизации. В сухих системах, как показали опыты В.А. Дымкина, ни улучшения кристаллической структуры, ни новообразований в карбонатном порошке не происходит.