ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ГЕНЕЗИСА И КРАТКАЯ ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Известняки относятся к осадочным породам, которые образуются в результате разрушения и последующего отложения разнообразных продуктов разрушения горных пород, погибших животных и растений. Образование осадочных пород связано с экзогенными процессами, протекающими на поверхности земли и в гидросфере, где под влиянием колебаний температуры, воздействий воды, ветра, газов, деятельности организмов и других факторов происходит разрушение горных пород, их физическое и химическое разложение, называемое выветриванием.
Основная масса разрушенного вещества переносится текучими водами, ветром, льдом и организмами. Особенно велика в этом отношении транспортирующая роль водных потоков, переносящих огромное количество материала.
Продукты выветривания переносятся либо в виде твердых частиц, либо в растворенном состоянии. В связи с этим и отложение материала также может происходить в виде твердых частиц (механические осадки) и в виде выпадения вещества из раствора (химические и органические осадки).
В составе продуктов выветривания значительное место занимает кальций. Вместе с углекислотой кальций образует прочные, устойчивые соединения, которые используются морскими животными (моллюски, мшанки и др.) и растениями для построения своих раковин и скелетов. В процессе гибели этих животных и растений их остатки, содержащие кальций в раковинах и внутренних скелетах, оседали и накапливались на дне морских бассейнов, образовывая начало горным породам — органогенным известнякам.
Морская вода частично растворяет углекислый кальций, в результате чего образуются шарообразные ионы, перемещаемые морскими течениями. При изменении условий концентрации, температуры и давления и других факторов происходит выпадение карбонатного осадка, из которого позднее образуются хемогенные известняки.
Образовавшиеся осадки, состоящие из целых раковин, скелетов или их обломков, а также из известнякового ила, еще не являются горными породами. Они проходят стадию уплотнения и цементации— диагенеза, которая приводит к перекристаллизации осадков, образованию оолитовых выделений, дегидратации и цэментации осадка. В результате происходит образование плотных осадочных горных пород. Образование известняков можно представить схемой.
Процесс диагенеза длительный. На ранних стадиях этого процесса в породах можно наблюдать отдельные раковины и другие составляющие части. Обычно эти породы пористые, имеют отчетливую слоистость, обусловленную чередованием различных организмов пли ракушек и цементирующего их материала. Такие породы имеют резко отличные механические (прочностные) характеристики в направлениях по слоистости и перпендикулярно к ней.
Известняки, прошедшие длительный процесс диагенеза, становятся слабо пористыми, плотными породами, в них редко можно наблюдать отдельные фрагменты раковин и по внешнему виду они похожи на мраморы. Эти породы, как правило, массивные и изотропны по физико-механическим характеристикам.
В результате поднятия земной коры месторождения известняков оказываются на дневной поверхности и начинают подвергаться процессам выветривания (эрозии). Часть известнякового материала растворяется, часть переходит в механические обломки различной величины. Все это уносится в морские бассейны, давая начало новым горным породам.
Вскрытые эрозией известняки добывают экономически эффективным открытым способом — в карьерах. Это богатейшие месторождения Апшеронского полуострова АзССР, Крыма Укр. ССР (районы Евпатории, Севастополя, Симферополя), Кавказа (районы Пятигорска, Ессентуков и др.)» Кара-Кушханинское месторождение Уз. ССР, некоторые месторождения Молд. ССР.
В районах, где известняковые породы на поверхность не выходят, их разрабатывают с применением карьерно-галерейной системы добычи. По этой системе ведется разработка известняковых пород на большинстве месторождений Молдавии, на юге Украины. Значительно реже известняки добывают подземным шахтным способом.
Известняки состоят, главным образом (на 874-90%), из одного минерала — кальцита СаС03. В чистом виде он содержит 56% СаО и 44% СO2. Примесями в известняках могут быть глинистые и песчаные частицы, бурые окислы железа, соли.
Наиболее распространенными являются известняки обломочного происхождения, образовавшиеся из органических и механических осадков. Раковины и скелеты организмов могут сохраниться полностью или претерпеть дробление, разрушение, перекристаллизацию. В том случае, когда известняк состоит из целых и битых раковин, он называется ракушечник. Такие известняки широко распространены в Крыму, на Кавказе, в Молдавии.
В зависимости от преобладания в породе остатков тех или других организмов различают известняки криноидные, фузулиновые, нуммулитовые, мшанковые, литотамниевые и др. Криноидные известняки состоят из частей известнякового скелета морских лилий (криноидей); фузулиновые сложены из зернышек корненожек (фузулии), напоминающих по форме и размеру зерна ржи; нуммулитовые представлены известковыми фораминиферами, имеющими раковину в виде диска, чечевицы или монеты.
Известняки химического происхождения обычно мелкозернисты, имеют часто оолитовое, концентрическое строение (оолитовые известняки).
Окраска известняков преимущественно светлая, белая, серая. В воде известняки не растворимы, но хорошо растворяются в воде, насыщенной углекислотой или в разбавленных кислотах (с шипением).
Известняки-ракушечники отличаются ярко выраженной слоистостью с размером пор до нескольких десятков миллиметров. Встречаются известняки-ракушечники белого, желтого, бурого и кремового цветов.
Нуммулитовые известняки имеют структуру без явно выраженной слоистости, довольно плотную, мелкозернистую. Преобладающий размер пор 0,05-0,15 мм. Цвет таких известняков белый, реже — с голубоватым или кремовым оттенком.
Мшанковые известняки — очень плотная порода обломочной структуры. При среднем размере частиц (мшанок) 0,2-0,3 мм преобладающий размер пор 0,05-0,1 мм. Слоистость выражена весьма слабо и может быть определена лишь по отдельным включениям сохранившихся обломков. Цвет голубовато-серый, реже — белый с зеленоватым или кремовым оттенком.
Оолитовые известняки имеют четко выраженную структуру. Диаметр оолитовых зерен 0,34-2,5 мм. Преобладающий размер пор 0,5-0,7 мм. В составе основной массы породы встречаются включения очень плотных или очень рыхлых участков. Цвет светло-серый, иногда серый с зеленоватым оттенком или желто-бурый.
Часто встречаются смешанные типы известняков. Например, на территории Молдавии разрабатываются раковинно-детритусовые, детритусово-оолитовые и др. типы известняков.