62 Стадия диагенеза

СТАДИЯ ДИАГЕНЕЗА — вторая стадия формирования осадочных пород, начинающаяся с момента фиксации осадочных частиц на дне бассейна и завершающаяся превращением осадков в осадочных породах. При этом происходит физико-хим. уравновешивание осадка как сложной гетерогенной системы (см. Диагенез). Длительность СТАДИи ДИАГЕНЕЗА варьирует в широких пределах, достигая, по-видимому, иногда десятков млн. лет (напр., на дне океанов встречены палеогеновые осадки, еще не превратившиеся в осад. п.).

ДИАГЕНЕЗ (Gümbel, 1888 а. о.; Walter, 1893), — этимологически слово Диагенез означает “перерождение” или “преобразование”, поэтому оно позволяет трактовать Диагенез двояко. Одни исследователи имеют в виду всю совокупность изменений осадка от первоначального его вида до метаморфич. пород. Именно в таком широком смысле понимается Диагенез в западной литологической лит. Другие ограничивают Диагенез только первыми моментами преобразования осадка, а именно превращением его в осад. п., выделяя более поздние превращения самой п. в особые стадии — катагенеза и метагенеза, или раннего метаморфизма. Именно такая трактовка Диагенез распространена в советской лит. Диагенез мыслится при этом как этап физико-хим. уравновешивания осадка, представляющего собой первоначально неравновесную физико-хим. систему, сильно обводненную и богатую орг. веществом, как живым (бактерии), так и мертвым. Самым ранним из процессов уравновешивания является поглощение организмами свободного кислорода иловой воды, после чего начинается редукция окислов Fe3+, Mn4+, V5+ и др., а также SO42-. Среда из окислительной превращается в восстановительную, ее Eh понижается, а рН после некоторого понижения в начале процесса обычно повышается. Имеющиеся в осадке твердые фазы SiO2, СаСОз, MgCO3, SrCO3, и др. веществ, длительно соприкасаясь с водой, не насыщенной ими, постепенно растворяются, превращая воду в насыщенный раствор. Между катионами, находящимися в поглощенном состоянии на мицеллах глинистых м-лов, и катионами иловой воды происходит обмен, в результате которого изменяется состав как илового раствора, так и поглощенных оснований, и многие малые элементы в большей или меньшей степени обогащают иловый раствор. Одновременно разлагается и само орг. вещество, переходя при этом частично в газы (СО2, NH3, H2, N2, CH4 и др.), частично же давая водорастворимые соединения, накапливающиеся в воде, и более устойчивые, сохраняющиеся в твердой фазе осадка. В итоге этих процессов состав воды, пропитывающей осадок, особенно глинистый, коренным образом изменяется. Она в большей или меньшей степени лишается сульфатов, резко повышается ее щелочной резерв и обогащается Fe2+, Mn2+, SiO2, орг. веществом, фосфором, малыми элементами, лишается О2, вместо которого накапливаются H2S, CH4, CO2, NH3, H2 и др. Eh ее резко падает до минус 150—300 мв, а pH колеблется от 6,8 до 8,5. Возникает геохим. мир, резко отличный от мира наддонной воды, хотя и находящийся в ближайшем с ним соседстве.

Формирование специфических иловых растворов дает толчок двум важным процессам. Первый заключается в “обмене веществ” между наддонной водой и иловым раствором. Исчезающие из осадка в ходе Диагенеза О2 и SO42-(a вместе с сульфатным ионом частично Ca и Mg) интенсивно диффундируют в иловый раствор из наддонной воды и поглощаются илом. С другой стороны, газы, накопившиеся в илах (СО2, NH3 и др.), а также Fe2+, Mn2+, SiO2, CaCO3 и др. компоненты, обогащающие иловый раствор, медленно диффундируют в наддонную воду. Этот обмен веществ захватывает осадок на глубину до 2—4 м. Еще существенней другой процесс, протекающий только в илах. Сочетания некоторых ионов, находящихся в иловой воде, рано или поздно насыщают раствор тем или иным веществом, которое поэтому и выпадает в осадок, образуя аутигенные диагенетические м-лы, такие, как глауконит, фосфориты, лептохлориты, сидерит, родохрозит, сульфиды Fe, Pb, Zn, Cu, вивианит, цеолиты и др. С началом образования этих м-лов ранее указанные процессы редукции, растворения и десорбции не прекращаются, но между ними и садкой аутигенных м-лов устанавливается характерное соотношение: Исходное реакционноспособное вещество → переход его в раствор → достижение насыщения и пересыщения раствора новыми соединениями → выпадение твердых фаз аутигенных минералов.

В ходе процесса минералообраэования отчетливо различаются два этапа: 1) окислительный, когда возникают глауконит, фосфаты, цеолиты, иногда глобулярный опал, оолиты и 2) восстановительный, когда генерируются карбонаты, фосфаты, силикаты и сульфиды Fe, Pb, Zn, Cu и др. тяжелых металлов, карбонаты и фосфаты Mn. Вместе взятые этапы окислительного и восстановительного минералообразования представляют собой ранний Диагенез. Однако генерацией диагенетических м-лов процесс уравновешивания в осадках не заканчивается. Пестрота физико-хим. обстановки (по pH, Eh, концентрации ионов) в разных частях осадка приводит к тому, что диагенетические м-лы, вначале распределенные в осадках более или менее равномерно, начинают уходить из одних мест и создавать сгущения в других (пятна неопределенных очертаний, линзы, конкреции, пластообразные сгущения и т. д.). Возникают кальциевые, доломитовые, сидеритовые, кремневые, пиритные и др. стяжения. Время их генерации является этапом позднего Диагенез, или этапом перераспределения. И в раннем и в позднем Диагенез уменьшается количество иловой воды путем отжимания ее вверх и в сторону более проницаемых г. п. Осадок в некоторой степени литифицируется, но слабо и лишь локально, пятнами. Сплошная литификация достигается на более поздних стадиях катагенеза и метагенеза (См. Гамагенеэ, Эволюция дшиенетического минералообразования). Н. М. Страхов.

Диагенез

Осадок, накопившийся на дне водоема или на поверхности суши, обычно представляет собой неравновесную систему, состоящую из твердой, жидкой и газовой фаз. Между составными частями осадка начинается физико-химическое взаимодействие. Активное участие в преобразовании осадков принимают обитающие в иле организмы.

Во время диагенеза происходит уплотнение осадка под тяжестью образующихся выше него слоев, обезвоживание, перекристаллизация. Взаимодействие составных частей осадка между собой и окружающей средой приводит к растворению и удалению неустойчивых компонентов осадка и формированию устойчивых минеральных новообразований. Разложение отмерших животных организмов и растений вызывает изменение окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных свойств осадка. К концу диагенеза жизнедеятельность бактерий и других организмов почти полностью прекращается, а система осадок — среда приходит в равновесие.

Продолжительность стадии диагенеза изменяется в широких пределах, достигая десятков и даже сотен тысяч лет. Мощность зоны осадка, в которой протекают диагенетические преобразования, также колеблется в значительном диапазоне и, по оценке большинства исследователей, составляет 10— 50 м, а в ряде случаев, по-видимому, может быть и больше.