1.1.4. Стадия диагенеза
Стадия диагенеза – совокупность процессов, превращающих осадки в породу. Эти процессы сводятся к механическому уплотнению, потере жидкой фазы, преобразованиям коллоидов, химическим реакциям между компонентами осадка, что выражается в уменьшении его объема и цементации.
Осадок представляет собой рыхлое насыщенное водой полужидкое тело. Кроме обломочных частиц, дисперсных коллоидных систем, химически осажденных веществ, в осадке присутствует некоторое количество кислорода, растворы гидроокислов кремния, железа, марганца, живые бактерии, органическое вещество. Важнейшим свойством осадка является отсутствие физико-химического равновесия между его твердыми, жидкими и газообразными частями. В результате этого, в общем случае, в стадию диагенеза в осадках идут процессы окисления, затем в результате накопления толщ идут восстановительные реакции. В результате диагенеза образуются такие аутигенные минералы как глауконит, гидроокислы железа, марганца, фосфатные минералы - индикаторы окислительной обстановки. В восстановительной обстановке идет образование сульфидов, силикатов железа, кальцита, доломита, сидерита. Иногда, особенно, в современных осадках выделяют ранний – окислительный и поздний – восстановительный этапы диагенеза.
При диагенезе происходит обособление коллоидных систем, одновременно с образованием диагенетических минералов происходит их перераспределение в осадке – растворение в одних частях, отложение в других. В результате образуются конкреции (глинистые, кальцитовые, сидеритовые, фосфатные, марказитовые), а также пятна, линзы, прослои, обогащенные теми или иными минералами.
Процессы диагенеза идут за счет энергии, заключенной в самом осадке, движущей силой является физико-химическая неуравновешенность осадка.
Процессы диагенеза весьма многообразны и зависят от климата, среды (суша, море, океан), геотектонической позиции (платформы, геосинклинали), в которых происходит диагенез и от состава осадка. Продолжительность стадии диагенеза может измерятся десятками лет и достигать 150 млн. лет, а мощность зоны диагенеза от метров до сотен метров. В результате диагенеза осадок обычно превращается в твердую (литифицированную) породу, но может оставаться рыхлой. Глины и пески встречаются не только в составе молодых отложений, но и среди древних осадочных пород.
1.1.5. Эпигенез
Эпигенезом называется совокупность процессов, изменяющих осадочные породы в период их существования от образования до начала выветривания или превращения в метаморфическую породу.
В результате эпигенеза преобразуется состав породы и внутреннее строение – разрушаются одни минералы, образуются другие. Во время эпигенза происходит дальнейшее уплотнение породы, коррозия, растворение, регенерация, кристаллизация, перекристаллизация, замещение, цементация, образование конкреций и различные другие химические превращения в породе. Минералы, образовавшиеся в стадию эпигенеза имеют более значительные размеры, чем в предыдущую стадию. Это обычно зерна и зернистые агрегаты, иногда кристаллы, имеющие правильную форму. Часто отмечается рост минералов по обломочным зернам, они образуют каемки нарастания на обломках, облекая их, заполняют поры, капилярные трещины, трещины отдельности и пустоты. Пористость пород заметно уменьшается, до 3-5 %. Текстуры пород сохраняются, структуры заметно изменяются. Для стадии эпигенеза характерно образование конформных, регенерационных, перекристаллизованных и стилолитовых структур.
В отличие от диагенетических процессов, причиной эпигенеза является воздействие на породу внешних сил. Основные факторы эпигенеза:
1. Давление вышележащих толщ.
2. Повышение температуры, связанное с погружением породы.
3. Напряжения, возникающие при горообразовательных процессах.
4. Подземные воды, циркулирующие в осадочных породах.
Температуры процесса изменяются от 30-50 °С до 200 °С. Давления изменяются от 100-200 атм. до 2000 атм.
Изучение осадочных толщ показывает, что существует эпигенетическая зональность, связанная с направленным изменением факторов эпигенеза.
В зависимости от интенсивности эпигенетических преобразований пород выделяются различные стадии этого процесса:
1) стадия начального эпигенеза;
2) стадия глубинного эпигенеза;
3) стадия метагенеза.
В последнее время введено понятие о фациях регионального эпигенеза, которые характеризуются ассоциациями новообразованных минералов.
Фации регионального эпигенеза не могут рассматриваться как равновесные системы, что отличает их от фаций регионального метаморфизма. Возникающие в процессе эпигенеза минеральные ассоциации содержат наряду с новообразованиями в разной степени устойчивые реликтовые ассоциации, находящиеся в различной степени приспособления к данным термодинамическим условиям.
В настоящее время стадию эпигенеза литологи разделяют на катагенез и метагенез, придавая последнему собственно метаморфические изменения осадочной породы.