Седиментогенез (накопление осадков)
Основные этапы седиментогенеза сводятся к следующему:
1. Мобилизация вещества в корах выветривания и образование исходного материала для осадков. Состав его лежит в основе генетической классификации осадочных горных пород: обломки – обломочные горные породы, глинистые продукты – глинистые горные породы, растворы – породы химического и биохимического происхождения.
2. Перенос вещества (транспортировка волочением, во взвешенном состоянии или в виде растворов).
3. Осаждение (седиментация) материала в депрессиях водосборных площадей и конечных водоемах стока.
В процессе транспортировки и осадконакопления осуществляется уникальное природное явление – осадочная дифференциация (разделение) транспортируемого вещества.
Механическая дифференциация связана с разделением обломочно-глинистого материала в двигающейся водной среде под воздействием силы тяжести, при этом осадочный материал сортируется по размеру и весу, в благоприятных обстановках формируются россыпи.
Химической дифференциации подчиняются растворы, которые встречая геохимические барьеры, сбрасывают в различных формах часть растворенного вещества. Такими барьерами являются:
- зона высачивания вод кор выветривания в поверхностные водотоки, где вследствие перехода в окисленное состояние резко понижается растворимость некоторых элементов (Fe, Mn, и др.);
- зона смешивания пресных речных и соленых морских вод. Здесь происходят массовая коагуляция коллоидных растворов гидрооксидов Al, Fe, Mn, биологическое извлечение элементов из ненасыщенных морских вод;
|
|
|
- в случае аридизации климата в дифференциации начинает доминировать последовательное в соответствии с растворимостью отложение вещества из пересыщенных растворов. Во внутриконтинентальных морях накапливаются хемогенные известняки, затем доломиты; при отделении бассейнов от открытого моря вследствие нарастающей концентрации солей накапливаются сульфаты. Завершается дифференциация в пересыхающих бассейнах отложением хлористых солей натрия и калия.
Диагенез
На стадии диагенеза происходит превращение осадков в осадочные горные породы путем приведения крайне неравновесной «пестрой» системы осадка в равновесное состояние. Принципиальное отличие диагенеза от последующих катагенетических преобразований – развитие процессов за счет внутренних ресурсов самого осадка. Мощность зоны диагенеза – десятки-сотни метров. Различают ранний и поздний диагенез.
Ранний диагенез
Ранний диагенез осуществляется при низких температурах (ниже 250 С) в условиях активной бактериальной деятельности и сводится к генерации аутигенных (образовавшихся на месте нахождения) диагенетических минералов. На окислительном этапе в самом верхнем слое осадка образуются фосфаты, оолиты гидрооксидов железа и марганца, глобулярный (шаровые сгустки) опал. По мере смены окислительных условий восстановительными трехвалентное железо трансформируется в двухвалентную восстановленную форму. При наличии в поровых водах растворенных ионов серы, железо связывается в пирит, затем при наличии растворенной кремнекислоты образуются железистые хлориты и, наконец, карбонат железа – сидерит.
|
|
|
Поздний диагенез
Действующими факторами позднего диагенеза являются температура (до 50-750 С), давление (до 15-25 МПа) и геологическое время (тысячи-миллионы лет).
На стадии позднего диагенеза осуществляются уплотнение и обезвоживание осадка, перераспределение аутигенных минералов в конкреции и сгустковые цементы, отмечается локальная обычно слабая литификация (окаменение) осадков.
Растительное вещество под действием анаэробных микроорганизмов подвергается гумификации и превращается в торф, который на заключительных этапах диагенеза преобразуется в бурый уголь.
|
|
|
Глинистые минералы сохраняют неупорядоченное строение, обусловливающее высокую гидрофильность и размокаемость пород. Породы представлены нелитифицированными (рыхлыми) представителями: песками, алевритами нередко с глинистым наполнителем, глинами. Четвертичные отложения слагаются песками, супесями, суглинками, глинами.
Катагенез
Под катагенезом понимают дальнейшее преобразование вещества осадочных толщ под воздействием температуры (до 210-2800 С), давления (до 200 МПа), химического воздействия поровых вод и геологического времени (десятки - сотни миллионов лет). Глубины воздействия в разных регионах колеблются от сотен метров до 5 - 8 км.
Катагенез локализуется в отложениях чехла платформ и слабодислоцированных участках прогибов.
В обстановке катагенеза неупорядоченные гидрослюды преобразуются в низкотемпературные хрупкие гидрослюды (политип IМ), неупорядоченный каолинит в упорядоченный, глины замещаются аргиллитами, бурый уголь на начальных стадиях катагенеза превращается в каменный уголь марки Д, на заключительных стадиях – ОС, Т.
Обломочные породы: алевриты, пески – преобразуются в алевролиты и песчаники, глинистое вещество в них – в глинистый цемент.
|
|
|
МЕТАГЕНЕЗ (ПРОТОМЕТАМОРФИЗМ)
Спорная область преобразования осадочных горных пород, рассматриваемая и как завершающий этап прогрессивного литогенеза (апокатагенез по Н.Б. Вассоевичу), и как переходная область к метаморфизму (метагенез по Н.М. Страхову). Авторы придерживаются последней точки зрения.
Факторами метагенеза являются температура (до 300-3500 С), давление (до 200-600 МПа), мобилизованные поровые воды со свойствами гидротерм, геологическое время (сотни миллионов лет).
Метагенез характерен для осадочных толщ, выполняющих краевые и межгорные прогибы в участках интенсивной складчатости.
Наиболее подвержены метагенезу глинистые породы и глинистое вещество цементов обломочных пород.
Образовавшиеся на стадии катагенеза низкотемпературные хрупкие гидрослюды замещаются высокотемпературными упругими гидрослюдами (политип 2М) и на завершающих этапах метагенеза тонкочешуйчатым мусковитом – серицитом, упорядоченный каолинит – хлоритом. Опал преобразуется в халцедон, последний замещается кварцем.
Аргиллиты и углистые аргиллиты переходят в характерные для окончания метагенеза глинистые (хлорит - гидрослюдистые) сланцы и аспидные филлитоподобные сланцы, состоящие из гидрослюд, хлорита и серицита.
Обломочные породы (алевриты, песчаники) внешне сохраняют облик неизменных осадочных пород, однако глинистая часть их цементов испытывает те же изменения, что и вещество глинистых пород, в цементах обильно развивается карбонатное и кремнистое вещество.
Характерные для завершения катагенеза каменные угли марки Т постепенно переходят в антрациты и на завершающих этапах метагенеза в графитизированные антрациты.
Минеральные превращения в глинистой части пород на стадиях катагенеза и метагенеза оказывают существенное влияние на прочностные свойства пород и должны учитываться в инженерно-геологических прогнозах (рис. 1).
 |
Рис. 1. Изменение прочностных свойств аргиллитов углевмещающих пород Донбасса в процессе катагенеза и метагенеза толщ (по С.И. Малинину, 1970): 1 – зона нарастающего уплотнения первичных неупорядоченных глинистых минералов; 2 – зона преобразования неупорядоченных гидрослюд в хрупкие низкотемпературные гидрослюды (политип 1М); 3 – зона преобразования хрупких низкотемпературных гидрослюд в упругие высокотемпературные гидрослюды (политип 2М) с последующим замещением серицитом
По составу исходного материала осадочные горные породы объединяют в следующие группы:
1. Обломочные горные породы (в том числе вулканогенно- осадочные обломочные – пирокластические горные породы).
2. Глинистые горные породы.
3. Породы химического и биохимического происхождения (включая каустобиолиты).
Дата добавления: 2020-12-12; просмотров: 156; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!