Полная версия

Главная arrow География arrow Литология

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ПРОЦЕССЫ И ФАКТОРЫ ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ

Для любой зоны осадкообразования свойственно устойчивое состояние трех вещественных фаз: твердой, жидкой и газообразной, и частых взаимопереходов между ними. Жидкостно-флюидные фазы насыщены кислородом, углекислотой и различными продуктами метаболизма живых существ. Постоянные взаимодействия их с твердыми фазами внутри единой природной системы обусловливаются процессами многих видов.

Процесс (от лат. processus — движение вперед) — это последовательное закономерное изменение чего-либо; применительно к нашему предмету он понимается как закономерное изменение вещественного (компонентного) состава и строения осадка и породы. Известные нам виды таких процессов могут быть типизированы по генетическому признаку на следующие категории: 1) химические (хемогенные); 2) физико-химические, к которым относится коагуляция коллоидных растворов; 3) хемобиогенные; 4) механические (механогенные); а по направленности процессов их делят на деструктивные и конструктивные. Все они, как правило, оставляют свои следы (признаки) в форме определенных структурных и текстурных особенностей осадка, в его внутрикомпонентных преобразованиях и в остаточных продуктах разрушаемого субстрата (более древних горных пород), из которого извлекались вещества, потребные для дальнейшего их синтеза в осадке.

Основные виды вышеупомянутых процессов при гипергенезе и седиментогенезе таковы: 1) растворение (коррозия) минералов субстрата; 2) трансформации кристаллических решеток в некоторых из них; 3) аутигенез, или выделение твердой фазы из растворов путем кристаллизации из ионного раствора либо «старения» коллоидов; 4) перекристаллизация с фазовыми переходами веществ в результате химических реакций гидролиза; 5) диффузия в жидкой и твердой фазах; 6) метасоматоз; 7) механогенные изменения размеров и формы твердых компонентов по мере их выветривания и транспортировки. Поясним сущность этих механизмов и их признаки конкретными примерами.

Растворение (коррозия) минеральных компонентов, именуемое в англоязычной литературе как внутрислойное растворение минералов (по Ф. Дж. Петтиджону), осуществляется начиная с самых ранних этапов выветривания и на всех дальнейших стадиях. В первую очередь этому процессу бывают подвержены минералы из групп ортосиликатов и цепочечных силикатов (оливины, гранаты, пироксены и амфиболы), а также некоторые из каркасных силикатов (прежде всего кальциевые или существенно кальциевые плагиоклазы) (рис. 3.2). Возрастание химической устойчивости отдельных минеральных видов к их химическому корродированию показано на приведенной ниже схеме (по Н.Л. Боуэну и Т. Барту) стрелками, которые направлены сверху вниз — к наиболее химически инертным видам (калиевый полевой шпат — мусковит — кварц):

Аутигенный кристаллически-зернистый кальцит (С), глубоко корродирующий зерна среднего плагиоклаза (Р1) и кварца в песчанике триаса Тюменской скважины

Рис. 3.2. Аутигенный кристаллически-зернистый кальцит (С), глубоко корродирующий зерна среднего плагиоклаза (Р1) и кварца в песчанике триаса Тюменской скважины

Любопытно, что данная схема полностью адекватна хорошо известному петрологам бинарному реакционному ряду кристаллизуемых расплавов. В этом ряду самыми нестойкими компонентами оказались минералы габбро и диоритов, а наиболее стойкими — из гранитов. Схема учла только породообразующие магматические минералы. Если же добавить к ним акцессории, то рядом с кварцем, согласно максимальной устойчивости, можно было бы поместить циркон, рутил, сфен, турмалин и апатит. Однако и эти относительно стойкие к химическим воздействиям минералы тоже корродируются при наличии должных для этого значений pH в окружающей среде. Так, например, в кислых средах (а их создают повышенные концентрации ОВ) растворению, нередко полному, подвержены калишпаты, карбонаты и фосфаты, включая мелкие скелетные остатки. В щелочных же условиях, наоборот, коррозию и растворение испытывают минералы группы кремнезема.

Корродирование обломочных зерен легко опознается в петрографических шлифах по характерным зубчато-клиновидным углублениям (которые называются петрографами «коррозионные заливы»), нарушающим плавные очертания среза минерального зерна (см. рис. 3.2) или скелетного остатка ископаемой фауны. Это признаки типично деструктивных процессов. К конструктивным относятся аутигенез и минеральные трансформации.

Аутигенное минералообразование (аутигенез) всегда было в центре внимания литологов. Парагенезы аутогенных минералов брались ими за основу диагностик стадийности осадко- и породообразо- вания. Сущность рассматриваемого процесса лаконично сформулировал американский литолог Р. Фейрбридж в 1985 г. Он в переведенной на русский язык книге (Диагенез..., 1971) писал: «Аутиге- незом называется процесс, при котором происходит образование минералов in situ. Термин введен Калковски (Е. Kalkowsky, 1880) и употребляется при образовании любых минералов..., но не в процессе трансформации или перекристаллизации; термин обычно применяется по отношению к осадочным породам, находящимся в низкотемпературных условиях».

Аутигенез может осуществляться несколькими способами: химической садкой минералов из ионных растворов поровых вод, коагуляцией коллоидных растворов и синтезом новых минералов из смеси разнородных коллоидных фаз. Продуктами аутигенеза являются включения в осадке кристаллов новообразованных минералов, а также их агрегаты в формах конкреционных стяжений (большинство их принадлежит стадиям диагенеза и катагенеза — см. гл. 4; известны и седиментогенные конкреции). В последнем случае микроструктура аутогенного вещества бывает: аморфной, криптозернистой, кристаллически-зернистой (гранобластовой) либо листоватой (лепидобластовой).

Трансформации минералов — это понятие было введено французским исследователем глин Ж. Милло (1968). Он трактовал трансформацию как преобразование минерала в иной вид, осуществленное с сохранением изначального структурного типа кристаллической решетки, внутри которой некоторые анионы или катионы замещаются на другие, с сохранением общего баланса уравновешивающихся электрических зарядов. При этом физические (оптические в том числе) свойства вещества претерпевают принципиальные изменения. Особо подчеркнем, что этот процесс реализуется целиком в твердофазной среде, совершенно без признаков растворения и новой кристаллизации (т.е. без фазовых переходов). Его наблюдать можно в слоистых силикатах, в прозрачных шлифах при максимальных увеличениях поляризационного микроскопа, а также с помощью электронной микроскопии и электронографии. Подробные иллюстрации и минералы см. в разделе «Глинистые породы», а также в учебниках и книгах В.А. Дрица и А.Г. Коссовской (1990) и О.В. Япаскурта (2005). Классическими примерами могут послужить трансформации выветриваемых при условиях низких значений pH триоктаэдрических слюд-биотитов в каолинит (некоторые почвы угольных пластов — бывший субстрат торфяников). Те же биотиты, попадая в щелочную среду осадков соленых лагун и озер, способны частично или полностью трансформироваться в монтмориллонит. Иные примеры приведены в гл. 4 при описании внутристратис- ферных процессов, где явления трансформаций тоже широко распространены.

Ранее отмечалось, что трансформации не причисляются к аути- генезу. Так же считал и Ж. Милло. Процесс возникновения нового минерала из растворов, питаемых за счет коррозии и разрушения других, неустойчивых к данной среде минералов, он предложил именовать «новообразованием», противопоставив этот термин минеральным трансформациям. Но следует помнить, что различить новообразованные и трансформированные аутогенные минералы на практике не так-то просто и не всегда удается доказать это с полной уверенностью.

Прочие процессы (перекристаллизация с фазовыми переходами, диффузия и метасоматоз) охарактеризованы в гл. 4 при описании стратисферы, где они проявлены в больших масштабах сравнительно с зоной осадкообразования. А о следах механогенных процессов см. в гл. 6.

Что же влияет на интенсивность и результативность работы вышеупомянутых процессов и какие факторы ими управляют? Это один из принципиальных вопросов теории осадко- и породообразо- вания. Понятие фактор (от лат. factor — делающий) определяется как движущая сила какого-либо процесса, влияющее на него условие. Массовым количеством работ литологов всех стран было установлено, что главными факторами мобилизации веществ и седименто- генеза в геологическом прошлом и ныне служат: климаты; тектонические перемещения земной поверхности, создающие ее рельеф; вещественные составы и динамика газов атмосферы и вод гидросферы; вулканизм; биос; а в последнее время — антропогенная деятельность. В целом энергетические процессы зоны осадкообразования подвержены встречным влияниям внешних, космических воздействий (лучистая солнечная и приливно-отливная энергия, проникновение космических частиц и волн) и внутрипланетных воздействий (гравитация, радиация, тепло- и флюидоотдача). Рассмотрим это подробнее применительно к конкретным стадиям (рис. 3.3).

Стадии процессов седиментогенеза, литогенеза и их главнейшие

Рис. 3.3. Стадии процессов седиментогенеза, литогенеза и их главнейшие

параметры

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>