Тихоненко Д.Г. Геологія з основами мінералогії

Подождите немного. Документ загружается.

220

Поклади

є в Південному Казахстані (Каратау), Московській,

Курській, Брянській, Кіровській (Вятсько-Камське) областях Росії.

Вівіаніт (синя болотна руда) — мономінеральна порода, що

складається з однойменного мінералу Fe

(PO

)

•8H

O — гідратова-

ного фосфату заліза(ІІ).

Утворюється в болотних ґрунтах, торфовищах, у нижніх горизон-

тах тундрових, підзолистих і глеєпідзолистих ґрунтів, як продукт

реакції заліза з фосфоровмісними органічними рештками, які при-

носяться в болота ґрунтовими і поверхневими водами.

Структура

дрібнокристалічна.

Утворює пухкі землисті маси разом із лимонітом, сидеритом, бо-

лотним вапном, а також у вигляді вицвітів на фосфоритах.

Текстура

пухка. За зовнішнім виглядом нагадує глину, але від-

сутня пластичність.

Колір

свіжої породи безбарвний, на повітрі вона окиснюється і

набуває спочатку синього, зеленого, а потім бурого кольору.

Застосовують

для виготовлення компостів, а також як синю

фарбу.

Поклади

є в Керченському залізорудному районі, Московській облас-

ті (Росія), в Білорусі, на Таманському півострові (Північний Кавказ).

Манганові породи

Найпоширенішими представниками манганових порід є піролю-

зит і псиломелан.

Піролюзит — мономінеральна порода, що складається з одно-

йменного мінералу MnO

з домішками Fe

, SiO

Відкладається в зоні вивітрювання з інших манганових мінера-

лів і в морях за допомогою бактерій.

Будова

прихованокристалічна.

Часто залягає разом з

псиломеланом

(

MnO•MnO

•

O) у вигляді

оолітів, конкрецій, землистих мас, натічних утворень.

Піролюзит і псиломелан мають чорний

колір

із синьою мінливістю.

Блиск

матовий, рідше напівметалічний, металічний.

Ці породи — найважливіші манганові руди,

використовують

для

виготовлення манганових мікродобрив (агроруда), в медицині, тех-

ніці.

Відомі

поклади

в Україні (Нікопольське родовище, м. Марга-

нець), на Закавказзі, Уралі.

Органогенні осадові породи

Утворюються внаслідок життєдіяльності живих організмів і

складаються переважно з їхніх решток.

Залежно від горючості органогенні породи поділяють на біоліти

(негорючі) та каустобіоліти (горючі).

221

У свою чергу, серед біолітів розрізняють:

³ карбонатні (вапняки-черепашники, фузулінові вапняки,

крейда);

³ кременисті (діатоміт, кізельгур);

³ фосфатні (фосфорит).

БІОЛІТИ

Карбонатні породи

Органічні вапняки — мономінеральні породи, які складаються з

черепашок молюсків та інших скелетних частин тваринних органі-

змів (зоогенні) або з водоростей (фітогенні). Органічні вапняки на-

зивають за тими організмами, з яких вони складені, наприклад:

коралові, моховаткові, брахіоподові, гастроподові, фузулінові, нуму-

літові тощо.

Вапняки, в яких добре збереглися стулки черепашок молюсків,

називають

вапняками-черепашниками

(рис. 4.11), а ті, що склада-

ються з їхніх уламків —

детритусовими

Структура

органічних вапняків біоген-

на детритусова.

Текстура

зцементована.

Колір

білий з відтінками.

Форма залягання

— пласти потужніс-

тю в декілька десятків метрів.

Породи

м’які

, легко дряпаються ножем.

Реагують з НСl.

У зв’язку з великою пористістю порід в їх

товщі інколи циркулюють підземні води,

які розчиняють карбонати, внаслідок чого в

породах утворюються порожнини, печери.

Поклади

органічних вапняків знаходяться на узбережжях Чор-

ного, Азовського, Каспійського морів, у Криму, на Уралі.

Різновидом вапняків вважають

крейду

, яка складається з чере-

пашок мікроскопічних організмів — форамініфер і вапнякових во-

доростей — коколітофорид, змішаних із порошкоподібним кальци-

том і мулом.

Порода утворилась у крейдяний період.

Це землиста, м’яка (твердість 1) порода, легко розтирається між

пальцями, забруднює руки.

Колір

білий, жовтуватий, сіруватий, зеленкуватий. Бурхливо ре-

агує з НСl.

Форма залягання

— пласти великої потужності.

Застосовують

крейду для виробництва цементу, в скляній, гумо-

вій, паперовій, фармацевтичній промисловості, для писання на до-

шці, як хімічний меліорант на кислих ґрунтах.

Рис. 4.11. Вапняк-

черепашник

222

Поклади

крейди є в Україні, в Курській, Бєлгородській, Вороне-

зькій областях Росії, в Поволжі.

Кременисті органогенні породи — це дрібнозернисті або пористі

відклади. Вони утворилися внаслідок скупчення скелетів мікроор-

ганізмів, які складаються з опалу, халцедону, кварцу, домішок піс-

ку, глини, глауконіту і карбонату кальцію. Представниками цих

порід є діатоміт, кізельгур, трепел, опока. Останні дві породи мають

змішане (біогенно-хімічне) походження.

Діатоміти і радіолярити

складаються з мікроскопічних, непоміт-

них оком скелетних решток діатомових водоростей і радіолярій,

уламки яких складаються з опалу.

Структура

порід біогенна детритусова.

Текстура

пориста, слабко зцементована, липне до язика.

Колір

білуватий.

Порода досить пухка, схожа на крейду (але не «кипить» під дією

HCl). Дуже легка (щільність 0,40 – 0,85 г/см

Погано проводить тепло і звук, вогне- та кислототривка.

Застосовують

для тепло- і звукоізоляції, як будівельний матері-

ал, наповнювач і поглинач, для виготовлення динаміту, фільтру-

вання і шліфування.

Поклади

відкрито в Поволжі (Росія), Грузії, Донбасі (Україна).

Кізельгур (інфузорне борошно) має такий самий склад, як і діа-

томіт.

Це борошниста пухка (не зцементована) за структурою маса. На-

гадує крейду, але не «кипить» під дією HCl.

Утворення породи відбувається досі в озерах, на деяких морських

узбережжях.

Трепел

складається з мікроскопічних зерен опалу, спікул губок,

черепашок радіолярій з домішками піску і глини, скріплених опа-

ловим цементом.

За зовнішніми ознаками, мінеральним складом і властивостями

подібний до діатоміту.

Порода

дуже легка (щільність 0,8 – 1,4 г/см

), інтенсивно вбирає

воду, м’яка, забруднює руки.

Родовища

трепелу серед крейдяних і третинних покладів є в

Україні, Курській, Орловській, Смоленській областях Росії.

Опока

—

порода за складом близька до трепелу, але різниться

більшими зцементованістю, твердістю (але дряпається ножем) і ра-

ковистим зламом. Дуже легка (щільність 1,1 – 1,8 г/см

), оскільки

пориста.

Порода складена опалом, має домішки кварцу, глини, спікул і

радіолярій, зцементованих кремнеземом. Деякі різновиди опоки

збагачені карбонатами.

Колір

від ясно-сірого іноді до чорного. Від удару розколюється із

дзвоном на гострокутні уламки.

223

Опока, вірогідно, є продуктом перетворення діатомітів і трепелу.

Вона легко вивітрюється з утворенням гострокутних уламків.

Поклади

в Поволжі, Сибіру, на Уралі.

Каустобіоліти

Назва походить від грецьких слів æαυστός — горючий, βίος —

життя і ...

літ

Вуглеводисті породи поділяють на різновиди:

³ тверді (торф, сапропель, вугілля, горючі сланці, бурштин тощо);

³ рідкі (нафта);

³ газоподібні (горючі гази).

Тверді каустобіоліти формуються в дві стадії: І стадія — утворен-

ня торфу із розсипних решток; ІІ стадія — під товщею порід торф

перетворюється спочатку на буре, а далі — на кам’яне вугілля й ан-

трацит.

Торф — бура або темна пухка пориста маса, що складається з

напіврозкладених рослинних решток (листя, стебел, коріння, дере-

вини, моху). Сухий торф містить до 60 % вуглецю і 34 % азоту. Цей

матеріал звуглений і збагачений гумусовими речовинами. Залягає

шарами і лінзами завтовшки до 15 м. Утворюється в болотах за уча-

стю анаеробних бактерій. За типами боліт торфи поділяють на

ни-

зинні

верхові

перехідні

. Торфи низинних боліт мають високі сту-

пінь розкладання рослинних решток і зольність, реакцію близьку до

нейтральної, містять значні потенційні запаси азоту та інших еле-

ментів живлення. Торфи верхових боліт мають низькі ступінь роз-

кладання і зольність, високу кислотність, дуже гігроскопічні, забар-

влені в бурі і світло-бурі тони.

Використовують

як місцеве паливо, будівельний та ізоляційний

матеріал, органічне добриво. З низинних і перехідних торфів готу-

ють компости (з гноєм і мінеральними добривами), верхові торфи

застосовують як підстилку для сільськогосподарських тварин.

Поклади

торфу є в Архангельській області, під Санкт-Петербур-

гом, в Карелії, Білорусі, Україні (Полісся).

Сапропель (гнилий мул) утворюється з перегнилих водоростей і

планктону на дні стоячих прісних водойм. Згодом він змішується з

донними осадами. Накопичується в процесі перетворення озера на

болото, тому часто підстилає шари торфу. Товща їх невелика (мен-

ша за 30 м).

Внаслідок перегонки він перетворюється на рідке паливо, дьо-

готь. Використовують для одержання газу, коксу, смоли, як лікува-

льну грязь, органічне добриво.

Вугілля

утворюється з наземних дерев’янистих рослин (гумусове

вугілля) та із сапропелю (сапропелеве вугілля). Воно складається з

органічної маси з домішками кварцу, глини, піриту, гіпсу. Залежно

224

від кількості вуглецю розрізняють буре, сапропелеве, кам’яне вугіл-

ля та антрацит.

Буре вугілля

— проміжний продукт між торфом і кам’яним ву-

гіллям. Містить близько 70 % вуглецю. Буро-чорного кольору, щіль-

ність 0,8 – 1,8 г/см

, злам землистий, блиск матовий, риска бура.

Кам’яне вугілля

утворюється з бурого. Вміст вуглецю 85 – 90 %.

Колір чорний, має шарувату будову. Щільніше за буре вугілля (бли-

зько 1,3 г/см

), злам землистий, блиск матовий або блискучий, риска

чорна (забруднює руки).

Антрацит —

остання стадія перетворення вугілля. Вміст вуглецю

95 – 97 %. Колір чорний із сильним напівметалічним блиском, злам

нерівний, раковистий, рук не забруднює, щільність 2,0 – 2,5 г/см

Вугілля залягає пластами і лінзами. З кам’яного вугілля виготов-

ляють кокс, рідке паливо, світильний газ, під час коксування одер-

жують ще кам’яновугільну смолу. Переробкою смоли отримують

анілінові фарби, бензол, нафталін. Вугілля і всі ці продукти вико-

ристовують у народному господарстві і в побуті як паливо і сирови-

ну для хімічної промисловості.

Поклади

є в Донбасі, Кузбасі, Черембасі, Тунгуському басейні.

Горючі сланці — темно-сірі або бурі тонкошаруваті породи змі-

шаного уламкового та органогенного походження. Утворюються на

дні водойм у разі одночасного осадження органічних речовин (до

20 – 60 %) і глинистих або вапняково-глинистих часточок. Ці орга-

нічні речовини перебувають у початковій стадії анаеробного роз-

кладання, їх називають

бітумами

. Під час горіння породи поширю-

ється запах бітуму. Використовують їх як сировину для хімічної

промисловості для отримання летких речовин.

Поклади

є в Естонії, під Санкт-Петербургом, у Середньому По-

волжі.

Бурштин (С

О) — аморфна маса з механічними домішками і

вкрапленням бульбашок газу, часточок рослин, комах. Це викопна

смола хвойних порід дерев палеогенового періоду.

Колір

жовтий,

бурий, червонуватий, рідше — зелений, фіолетовий.

Блиск

смолис-

тий, злам раковистий, твердість 2,0 – 2,5, щільність 1,0 – 1,1 г/см

Трапляється у формі краплин, сталактитів.

Застосовують

для виготовлення бурштинової кислоти, лаків, як

електроізолятор у фізичних приладах, в ювелірній справі.

Родовища

є на узбережжі Балтійського і Білого морів, у пониззі

Єнісею, в околицях Києва у палеогенових відкладах.

Нафта — рідкий оліїстий мінерал із характерним запахом.

Щільність 0,76 – 1,0 г/см

. Це суміш рідких і газоподібних вуглевод-

нів (парафінового ряду, нафтенового та бензольного). Розрізняють

нафту

парафінову

(видобувають у Грозному, на півострові Челекан)

нафтенову

(в Баку).

225

Нафта складається з 85 % вуглецю, 12 % водню, 1 – 3 % азоту,

кисню, сірки тощо.

Колір

— від темно-бурого (важкі різновиди) до

жовтуватого (легкі різновиди). Нафта залягає в земній корі так са-

мо, як і вода. Вона просочує пористі породи (піски, пісковики, вап-

няки) й утворює нафтоносні горизонти. Під тиском газів вона може

виходити на денну поверхню у вигляді фонтанів.

Нафта має органічне походження, тобто утворилася внаслідок

розкладання відмерлих рослинних і тваринних організмів у гли-

бинних шарах Землі в умовах високих тиску і температури. Згідно

із сапропелевою теорією (за акад. І.М. Губіним), нафта утворилася із

сапропелю (гнилого мулу), що виник на дні водойм із решток водо-

ростей і планктонових тварин. У сапропелевому горизонті нафта в

корінному заляганні, але під дією тиску і температури вона мігрує у

верхні горизонти, де накопичується в колекторах (пористих поро-

дах).

Нафту

використовують

як паливо і сировину для хімічної проми-

словості, для отримання бензину, гасу, мазуту, мастил, нафтового

коксу тощо.

Поклади

розвідано в Баку, Грозному, Майкопі, на півострові Че-

лекан, у Поволжі, Приураллі, Башкортостані, Україні, на Сахаліні,

у Західному Сибіру (Тюмень).

Асфальт (гірська смола)

•P(O,S) — тверда зв’язна порода.

Це суміш окиснених вуглеводнів. Щільність 1,0 – 1,2 г/см

Темно-

бурого і чорного кольору, з великораковистим зламом, із запахом

нафти. Блиск слюдистий, плавиться за 50 – 60 °С. Утворюється з

нафти нафтенового ряду. Він насичує пісковики, мергелі, вапняки.

Утворює асфальтові озера, натеки, покриви.

Застосовують

для асфальтування шляхів та виготовлення лаків.

Поклади

є в Поволжі (Сизрань), на Кавказі (Гагра, Батумі), в

Криму, Казахстані, на Сахаліні.

Озокерит (гірський віск) — темно-бура, коричнева маса, схожа на

віск, із запахом нафти. Щільність 0,80 – 0,97 г/см

. Це продукт виси-

хання нафти парафінового ряду. Температура плавлення 50 –

100 °С. Залягає пластами, виповнює тріщини в породах, пронизує

пористі породи.

Застосовують

для виготовлення штучного воску, просочування

тканин для гідроізоляції, в медицині.

Поклади

є на півострові Челекан, в Україні (Львівська область).

Горючі гази виходять з надр Землі по тріщинах. Головна їх скла-

дова частина — метан. Трапляються в нафтоносних областях.

Застосовують

як паливо і хімічну сировину.

Родовища

: Дашавське і Шебелинське (Україна), Ставропольське

і Березівське (Росія), Газлінське (Узбекистан), Карадазьке (Туркме-

нія), в Західному Сибіру.

226

Запитання для самоконтролю:

Що називають гірською по-

родою?

Як поділяють гірські породи за походженням?

Які поро-

ди називають первинними, а які вторинними?

Що таке інтрузивні

магматичні породи?

Як утворюються ефузивні магматичні породи?

Які структури мають інтрузивні й ефузивні магматичні породи?

Які текстури властиві інтрузивним і ефузивним магматичним породам?

Назвіть форми залягання інтрузивних і ефузивних магматичних порід.

Як і з яких гірських порід утворюються метаморфічні породи?

10.

Які струк-

туру і текстуру мають метаморфічні породи?

11.

Внаслідок яких геологіч-

них процесів утворюються осадові гірські породи?

12.

На які генетичні гру-

пи поділяють осадові гірські породи? Як вони утворюються?

13.

Що таке

каолінові і бентонітові глини? Чим вони різняться?

14.

За допомогою якої

хімічної реакції можна визначити карбонатні породи?

15.

Які осадові поро-

ди використовують для хімічної меліорації солонцюватих і підзолистих ґру-

нтів?

227

Розділ 5

ОСНОВИ

ГЕОХРОНОЛОГІЇ

5.1. АБСОЛЮТНИЙ ВІК ГІРСЬКИХ ПОРІД

Можливість визначення абсолютного віку геологічних формацій

з’явилася у ХХ ст. у зв’язку з відкриттям радіоактивного розпаду

деяких елементів.

Ядра атомів радіоактивних елементів (радій, уран, торій та ін.)

самочинно розпадаються з властивою кожному з них сталою швид-

кістю, яка не залежить від зовнішніх умов. Внаслідок такого розпа-

ду утворюють атомні ядра нерадіоактивних, так званих стабільних

елементів, наприклад свинцю з урану, аргону з калію. Отже, радіо-

активні елементи можуть бути еталоном земного часу.

Для визначення абсолютного віку гірських порід використовують

такі методи абсолютної геохронології: свинцевий, гелієвий, арго-

новий, рубідієво-стронцієвий і вуглецевий.

Свинцевий метод. Вік мінералу чи гірської породи встановлюють

за вмістом у ній свинцю з атомною масою 206, який є кінцевим про-

дуктом розпаду урану з атомною масою 238. Перетворення полови-

ни кількості урану, який міститься в мінералі в момент його утво-

рення, на свинець триває 4,52 млрд років. Уран з атомною масою

235 розпадається з утворенням нукліда свинцю-207. Процес розпаду

такого урану триває 891 млн років. Торій під час розпаду дає нуклід

свинцю з атомною масою 208. Період його піврозпаду дорівнює 13,9

млрд років.

Свинцевий метод можна використовувати для визначення віку

гірських порід, які містять уранові і торієві мінерали (ураніт, торбер-

ніт, монацит та ін.): за кількістю свинцю, що утворюється з 1 г урану

за рік і загальним вмістом його в даному мінералі розраховують аб-

солютний вік мінералу в тій чи іншій гірській породі. Цей метод дає

добрі результати, якщо мінерал містить значну кількість урану чи

торію і якщо його вік становить не менше 30 млн років.

Гелієвий метод. Дає змогу визначити вік мінералів за кількістю

гелію, який утворюється одночасно з ізотопами свинцю під час ра-

діоактивного розпаду елементів.

Аргоновий метод. За ним встановлюють вік калійних мінералів і

гірських порід, які містять ці мінерали. Суть методу полягає в тім,

228

що нуклід калію з атомною масою 40 перетворюється на аргон з та-

кою самою атомною масою. Аргон на відміну від гелію добре утри-

мується в мінералах. Вік мінералу обчислюють за співвідношенням

аргону і калію, які містяться в ньому. Калій входить до складу

майже всіх гірських порід.

Рубідієво-стронцієвий метод. Ґрунтується на тому, що нуклід ру-

бідію з атомною масою 87 перетворюється на стронцій з такою самою

атомною масою. Період піврозпаду рубідію становить 50 млрд років.

Для визначення віку геологічних формацій беруть слюди і низку

інших силікатів. Метод має дуже широке використання, оскільки

мінерали, збагачені рубідієм, трапляються рідко і перетворення ру-

бідію на стронцій відбувається дуже повільно.

Вуглецевий метод. Використовують для встановлення віку архе-

ологічних дерев’яних предметів, рослинних решток «стародавніх»

дерев. У живих тканинах у сталих співвідношеннях містяться ра-

діоактивний і нерадіоактивний вуглець з атомною масою 14. Після

відмирання організму накопичений радіоактивний вуглець посту-

пово розпадається і через 5560 років залишається тільки половина

початкової його кількості. Вуглецевий метод дає змогу визначити

вік організму за рештками кісток. Недолік цього методу — немож-

ливість встановити вік об’єктів, який перевищує 15 – 30 тис. років.

Численні і досить ретельні визначення абсолютного віку гірсь-

ких порід дали змогу скласти геохронологічну шкалу. Відповідно до

неї вік стародавніх геологічних утворень Кольського півострова ста-

новить 3,5 млрд років.

5.2. ВІДНОСНИЙ ВІК ГІРСЬКИХ ПОРІД

До відкриття методів абсолютної геохронології вік гірських порід

визначали за допомогою методів відносної геохронології. Для вста-

новлення положення шарів один відносно одного сьогодні викорис-

товують такі методи: стратиграфічний, літолого-петрографічний і

палеонтологічний.

Стратиграфічний метод. Ґрунтується на тому, що кожен нижче

розміщений шар старіший за вище розміщений. У разі порушеного

залягання шарів за допомогою цього методу визначити їх відносний

вік важко, а іноді й неможливо.

Літолого-петрографічний метод. Полягає у вивченні складу шарів

гірських порід і його зіставлянні зі складом подібних шарів в інших

районах, відносний вік яких відомий. Відносний вік магматичних

гірських порід, зокрема інтрузивних, можна встановити за віком

вміщуючих їх осадових порід. Наприклад, якщо інтрузія яких-небудь

магматичних порід має розірвані контакти з осадовими породами, що

вміщують їх, то магматичні породи є молодшими за осадові.

229

Палеонтологічний метод. Ґрунтується на результатах вивчення

тваринних і рослинних решток, які збереглися в шарах осадових

гірських порід у вигляді різних скам’янілостей і відбитків. Одні фо-

рми тваринних і рослинних решток у часі поступово змінюються

іншими, причому в цій зміні спостерігається певний процес прогре-

сивного розвитку організмів. За палеонтологічними рештками мо-

жна встановити відносний вік гірських порід, в яких вони знайдені,

оскільки в різних за віком геологічних утвореннях знаходяться ре-

штки різних за досконалістю розвитку організмів: у найдавнішіх

відкладах — примітивні, в молодших — високорозвинені. Однак під

час визначення так віку гірських порід потрібно враховувати, що

деякі види організмів були досить довговічними і жили упродовж

багатьох мільйонів років, не зазнаючи істотних змін. Рештки цих

організмів можуть знаходитись у різних за віком гірських породах, а

рештки організмів, що відносно швидко вдосконалювались за фор-

мою, трапляються лише у відкладах, які утворилися в якісь певні,

відносно короткі інтервали часу. Викопні форми цих організмів на-

зивають

керівними

(рис. 5.1). Для керівних форм характерні не

тільки відносна недовговічність, а й значне горизонтальне поши-

рення. Тому геологічним утворенням певного віку відповідає пев-

ний комплекс таких форм.

Палеонтологічний і стратиграфічний методи дають змогу зістав-

ляти вік гірських порід зовсім різних територій, систематизувати їх

у хронологічній послідовності у вигляді геологічної шкали часу.

Рис. 5.1. Деякі керівні викопні форми:

1, 2

— трилобіти (відповідно кембрій та ордовик);

— брахіоподи (відповідно силур

і карбон);

— риби (девон);

— корали (карбон);

— амоніти (відповідно перм і

юра);

— белемніти (тріас);

— ехіноідеї (крейда);

— плезиозавр (юра);

—

трицератопс (крейда)