Химический состав известняков

Химический состав известняков, как и следует ожидать, довольно четко отражает их минеральный состав. Поскольку известняки в основном сложены кальцитом, содержание CaO и CO2 в них особенно высокое (табл. 10-4) и составляет в некоторых случаях более 95% от всей породы. Другой составной частью, которая обычно играет значительную роль, является MgO. Содержание его в количестве более 1 или 2% может указывать на присутствие минерала доломита. Роджерс ограничил применение термина магнезиальный известняк только теми породами, которые содержат несколько процентов MgO, но не содержат минерала доломита. За исключением кальцита, осажденного организмами, в твердом растворе не может содержаться более 2% MgCO3 (менее 1% Mg). Твердый раствор неустойчив, поэтому ископаемый кальцит всегда содержит менее 1 или 2% MgCO3.

Содержание магния зависит как от содержания его в скелетных обломках, так и от постседиментационного привноса. Обычно содержание магния увеличивается при процессе доломитизации, хотя некоторые древние породы содержат меньше магния, чем его могут содержать органические обломки, что связано с потерей магния, выделяемого при разложении обогащенного магнием кальцита. Хотя в среднем известняк содержит 7,9%

MgO, эквивалентных 16,5% MgCO3, большинство известняков содержат магния намного меньше или намного больше (рис. 10-8). Большинство известняков содержат менее 4% или более 40% MgCO3; породы промежуточного состава редки. Средний известняк Кларка, следовательно, является средним карбонатной породы — не известняка, а включает как доломиты, так и известняки. Эти данные по химическому составу отражают простой факт, что обычные карбонатные породы являются или преимущественно кальцитовыми, или преимущественно доломитовыми—смешанный кальцит-доломитовый состав весьма редок (рис. 10-9). С другой стороны, содержание магния в современных осадках не характеризуется подобным бимодальным распределением (рис. 10-10).

Кремнезем, если он присутствует в больших количествах, указывает на наличие значительного объема некарбонатного детрита, например глины или песка, кремнистых спикул или кремней (см. табл. 10-4, Б и Г). Если содержание окиси алюминия также высокое, кремнезем, вероятно, является составной частью примеси глинистого материала. При наличии такого глинистого материала содержание поташа (K2O) и связанной воды (H2O+) также выше обычного (см. табл. 10-4,Б). В исключительных случаях в известняках в больших количествах могут содержаться микрокомпоненты, такие как фосфор, окислы железа или сульфиды серы. Присутствие в значительных количествах сульфата серы указывает на наличие ангидрита или гипса. Последние наиболее характерны для доломитов.

Поскольку многие известняки состоят из скелетных остатков или их обломков, состав подобных пород является выражением валового состава скелетных элементов. Состав раковин или других твердых частей меняется в зависимости от типа организма и условий его обитания.

Химический состав неорганических составляющих был изучен Кларком и Вилером.

Как следует из табл. 10-5, даже если в филогенетической группе химический состав меняется в некотором диапазоне, все равно между группами имеются различия. Известковые водоросли, например, гораздо более богаты MgCO3, чем моллюски; панцири ракообразных обогащены фосфатами, и т. д. Чейв провел изучение магния, содержащегося в карбонатах морских беспозвоночных. Он обнаружил, что содержание магния уменьшается с повышением уровня организации. Содержание MgO также зависит от температуры среды и обычно выше у раковин, обитающих в более теплых водах. Наиболее важным фактором является минеральный состав раковины. Арагонитовые раковины бедны магнием, кальцитовые — обычно обогащены этим компонентом.

При анализе данных Чейва ясно, что распределение MgCO3 в древних известняках определяется не простым скоплением скелетного материала. Обогащенные магнием породы либо могут обогащаться неорганически осажденным доломитом, либо представлять собой скелетные скопления, обогащенные этим элементом. Наиболее обычный тип известняка с содержанием MgCO3 менее 4% должен являться либо неорганическим осадком кальцита (или арагонита), либо представлять собой скопление органического детрита организмов, скелет которых обеднен магнием; он может быть также представлен скоплениями других организмов, скелетное вещество которых потеряло свой магний. Последнее предположение, по-видимому, доказывается в тех случаях, когда органические обломки представлены организмами, современные типы которых обогащены магнием, такими как криноидный известняк (см. табл. 10-4,Б, например, с криноидами; табл. 10-5). Эти соотношения являются важной частью доломитовой проблемы.