Породы, рожденные в море

В море химическим и органическим путем образуется множество горных пород. По химическому составу они разделяются на железистые, кремнистые, фосфоритовые, карбонатные, соляные и органические. Мы расскажем о горных породах трех групп - карбонатных, соляных и органических.

Они нагляднее всего иллюстрируют свойства и происхождение химических и органических пород.

Карбонатные породы состоят из карбонатов - минералов, являющихся солями угольной кислоты. Известно несколько десятков карбонатных минералов, но породообразующими служат только кальцит и доломит. Из кальцита состоят широко распространенные в земной коре известняки, из доломита - одноименная порода.

Известняки по происхождению делятся на органогенные и химические. Органогенные известняки состоят из остатков ископаемых раковин моллюсков, скелетов кораллов, стеблей морских лилий, панцирей известковых водорослей и других организмов, обитавших на дне морей. Менее распространены известняки, образовавшиеся из раковин организмов, обитавших в толще воды и переносившихся волнами и морскими течениями. Такие известняки состоят из окаменевших водорослей и раковин корненожек.

В известняках химического происхождения главным минералом служит кальцит, выпавший в осадок химическим путем. Им свойственно кри, сталлическое строение, в них нет остатков организмов, они залегают в виде выдержанных и протяженных пластов. Химические известняки в виде небольших стяжений образуются в песчаниках и глинах.

Бывало и так, что кальцит накапливался одновременно органическим и химическим путем с образованием известняков смешанного происхождения. К ним относится, например, писчий мел, горная порода несомненно органического происхождения (под микроскопом в ней видны многочисленные известковые остатки морских водорослей), но с примесью кальцита химического происхождения.

Хотя у известняка большая прочность, но он растворим в воде. Кальцит растворяется в количестве одной части по весу на 10800 частей воды, а в воде с углекислотой, заимствованной из воздуха, его растворимость возрастает в 30 - 40 раз. В течение геологического времени влага, просачивающаяся по трещинам, постепенно растворяет углекислый кальций и уносит с собой. Трещины расширяются (рис. 8) и превращаются в лабиринты узких ходов, каверны и естественные колодцы. Потом внутри известняковых массивов возникают пещеры, а на поверхности - естественные воронки и впадины. Этот процесс постепенного и медленного разъедания известняков подземными водами называется карстовым.

Рис. 8. Известняк с пустотами, следами растворения водой. Гора Чатыр-Даг, Крым

Однако растворение известняков - только одна сторона карстового процесса. Чуть только изменится температура воздуха, атмосферное давление или содержание углекислого газа, и тотчас из воды начинают выделяться и оседать на стенках и потолках пещер мельчайшие известковые частицы. От повисшей на выступе скалы капли начинает расти каменная сосулька - сталактит. Обрываясь с его кончика и разбрызгиваясь на полу пещеры, она порождает столб, растущий вверх - сталагмит. Миллионы капель за сотни тысяч лет создают неповторимые украшения карстовых пещер: громадные колонны и ажурные драпировки, отвесные сталактиты-трубки и причудливо изогнутые таинственные геликтиты, изящные известковые цветы и кружевные оторочки ванночек.

Очень сильное разрушение известняков в карстовых районах приводит к возникновению удивительного, фантастического рельефа, состоящего из гор конической формы, похожих на сахарные головы. На юге Китая в провинции Гуанси находятся одни из самых красивых по своим ландшафтам города Гуйлин и Яншо. Высота конических гор, стремительно поднимающихся над речными долинами, достигает 200 м. Естественные огромные известняковые конусы и пирамиды видны повсюду. Гор очень много, они обособлены и не соприкасаются друг с другом, напоминая огромный каменный лес. Гигантским резцом, изваявшим каменный лес Гуйлина, был карст. Образование глубоких полостей и расширение их зашло так далеко, что кровля известняков оказалась неустойчивой и обвалилась. О прежнем мощном монолитном массиве известняков теперь только напоминают каменные пики Гуйлина и Яншо.

Рис. 9. Глыбовая россыпь известняков на оползшем участке морского побережья. Полуостров Казантип, Крым

Да и не только в связи с карстом известняки создают живописный рельеф. Когда они лежат на глинах и по ним постепенно сползают, огромная кольцевая трещина в виде рва отделяет перемещенные и раздробившиеся известняки от коренного массива, как, например, на полуострове Казантип в Крыму (рис. 9). На морском побережье, сложенном трещиноватыми или дроблеными известняками, прибой и штормовые волны разрабатывают уютные бухточки (рис. 10). При пологом залегании мощных пластов известняков образуются куэсты - несимметричные гряды, как, например, в Горном Крыму (рис. 11). А колоссальные обвалы и отрывы глыб от многосотметровой толщи известняков на Южном берегу Крыма создали огромные обрывы в Главной гряде Крымских гор (рис. 12).

Рис. 10. Бухточка в известняках побережья полуострова Казантип, Крым. Возникла при разрушении берега морским прибоем

Доломиты внешне похожи на кристаллические известняки. Они отличаются особым мерцающим блеском, а выветренные поверхности бывают покрыты тонкокристаллическим порошком. Чтобы определить, имеем ли мы дело с известняком или доломитом, нужно образец горной породы проверить кислотой (хотя бы уксусом): известняк бурно реагирует с кислотой и от обильных пузырьков углекислого газа как бы вспенивается; на образец доломита кислота не действует, тонко растертый порошок слабо реагирует с выделением пузырьков газа.

Рис. 11. Вторая гряда Крымских гор, сложенная пластами известняков

По своему происхождению доломиты довольно разнообразны. Одни из них непосредственно выкристаллизовались в морских заливах и лагунах с повышенной соленостью. Другие сформировались при окаменении карбонатного осадка сложного состава. Случалось и так, что доломит образовывался при действии растворов на уже окаменевший известняк. Карбонатные породы широко используются в металлургической промышленности, при изготовлении стекла, для очистки сахара, в строительстве и сельском хозяйстве. При плавке руд известняки и доломиты нужны как флюсы - из расплавленной руды они забирают вредные примеси и переводят их в шлак. Кроме того, доломит - прекрасный огнеупорный материал с температурой плавления около 2300°. Известняк в смеси с глиной идет на изготовление цемента. В химической промышленности известняк и продукты его обжига необходимы для получения карбоната кальция, едкого натрия и других веществ. В сельском хозяйстве он используется для улучшения подзолистых почв. Наконец, известняки издавна применяются в строительстве. Старинная Москва была построена из превосходных местных белых известняков и за светлые и радостные тона зданий была прозвана «белокаменной».

Рис. 12. Скалистые обрывы известняков Главной гряды Крымских гор (на дальнем плане), урочище Джурла