Диагенез (геология). Литература 11 Введение Переход осадков в горные породы длительный и сложный процесс, который носит название диагенеза, что в переводе с греческого означает перерождение
 Скачать 28.48 Kb.
|
|
СОДЕРЖАНИЕ Введение 3 1.Основы диагенеза 4 2. Преобразование осадков 6 3.Последиагенетические изменения 9 3.Заключение 10 4. Литература 11 Введение Переход осадков в горные породы — длительный и сложный процесс, который носит название диагенеза, что в переводе с греческого означает «перерождение». Процесс изменения осадка и превращения его в горную породу начинается еще в морском бассейне и длится многие десятки лет. В процессе диагенеза первоначальный осадок подвергается различным химическим изменениям, зависящим от условий среды и уплотнения. В окислительной среде происходит окисление находящихся в осадке закисных соединений, что особенно заметно отражается на изменении железистых минералов. В восстановительной среде, наоборот, окисные соединения переводятся в закисные. Значительную роль в этих процессах играют различные бактерии. Некоторые из них разлагают органическое вещество, вызывая появление углекислоты и сероводорода, и тем способствуют изменению химизма среды; другие непосредственно участвуют в окислительных или восстановительных процессах. Основы диагенеза Диагенез — совокупность процессов преобразования первоначального осадка. Осадки, отлагающиеся на дне водных бассейнов, с течением времени изменяются, уплотняются и, цементируясь различными соединениями, переходят в состояние горных пород. Так, из известкового ила образуются известняки, из кварцевых песчинок – различные песчаники (в зависимости от характера цемента – известковистые, железистые и т.д.). Одна часть изменений происходит до перехода до осадка в состояние осадочной породы (ранний диагенез), а другая – в уже сформированной осадочной породе (поздний диагенез). В стадию раннего диагенеза происходит (по Л.В. Пустовалову): образование конкреций, перекристаллизация осадка, переход минералов из одной, менее устойчивой, модификации в другую, более устойчивую модификацию, извлечение растворимых солей и удаление малоуйсточивых минералов, обезвоживание осадка и его цементация. Так, марказит, барит, сидерит, флюорит почти всегда встречаются среди осадочных пород в виде явно кристаллических конкреций, возникших за счет местной концентрации и перекристаллизации соответствующего тонко рассеянного материала. Часты переходы минералов в более устойчивые модификации: арагонита – в кальцит, опала – в халцедона – в кварц, марказита – в пирит. Вследствие взаимодействия между собой составных частей осадка и органического вещества из бурых окислов железа может образовываться сидерит, из гипса – сера. В стадию позднего диагенеза (по терминологии Л.В. Пустовалова – эпигенеза) происходит дальнейшее взаимодействие составных частей породы (если оно не закончилось в стадию раннего диагенеза) и взаимодействие осадочной породы с новой окружающей средой, стремящееся к установлению физико-химического равновесия как внутри осадочной породы, так и между нею и окружающей ее средой. В эту стадию могут продолжаться многие процессы, начавшиеся в стадию раннего диагенеза, но возникшие осадочные образования могут также претерпевать изменения под влиянием окружающей среды. Это возникновение минеральных ассоциаций, более соответствующих характеру окружающей среды. Так, минералы, содержащие закисное железо, могут оказаться неустойчивыми в окислительной обстановке, где более устойчивы окислы железа. Наоборот, минералы, возникшие в окислительной обстановке (окислы железа, марганца и др.), при перемене ее на восстановительную, могут восстанавливаться до закисных соединений. К стадии эпигенеза относятся также те изменения, которые происходят в осадочных породах вследствие воздействия жидкостей и газов, циркулирующих в них. В большинстве случаев деятельность вод сводится к местному, внутрипластовому перемещению составных частей осадка, к облегчению перекристаллизации породы и иногда к выносу за пределы тех или иных ее компонентов. Быстро циркулирующие в породах растворы производят лишь растворяющее действие, не вступая в химическое взаимодействие с породами: это формирование каверн, подземных русел и другие явления. Перераспределение в процессе диагенеза вещества внутри осадка может привести к концентрации его в отдельных пластах, создать промышленно ценные накопления полезных ископаемых. Так образуются осадочные сидеритовые руды, скопления желваков сидеритов, самородной серы и др. с процессами диагенеза связано также образование каменных углей и нефти из органического вещества. Преобразование осадков По данным Н.М. Страхова, в преобразовании осадков в горные породы участвуют многие факторы: 1. Высокая влажность осадков, имеющая огромное значение в перераспределении отдельных элементов в осадке и обусловливающая диффузное перемещение вещества в вертикальном и горизонтальном направлениях, что способствует взаимодействию различных составляющих и образованию новых диагенетических минералов. 2. Наличие многочисленных бактерий, главная масса которых сосредоточена в верхних первых сантиметрах осадков. Бактерии играют различную роль в преобразовании вещества. В одних случаях они разлагают углеводороды и органические соединения, создают новые реактивы и изменяют химизм среды. В результате деятельности различных бактерий происходят сложные процессы - окисление закисных соединений и чаще, наоборот, перевод окисных соединений в закисные. В других случаях бактерии служат главным источником накопления органического вещества в верхней части слоя. 3. Иловые растворы воды, пропитывающие осадок, существенно отличаются от состава наддонной воды океана более высокой минерализацией, уменьшенным содержанием сульфатного иона, присутствием железа, марганца и других элементов. Различие состава иловых растворов и придонной океанской воды вызывает обмен веществ между ними. При большой концентрации ряда веществ в иловых растворах в осадке образуются новые диагенетические минералы. 4. Органическое вещество, большое скопление которого в осадке вызывает дефицит кислорода, появление углекислого газа и сероводорода, т. е. создает восстановительные условия. 5. Окислительно-восстановительный потенциал зависит от содержания органического вещества и от гранулометрического состава осадка. В мелководных зонах, где преобладают хорошо водопроницаемые пески с отсутствием или ничтожным содержанием органического вещества, создаются окислительные условия среды, наблюдающиеся и в глубине осадка. В этом случае возможны единичные новообразования гидроксидов железа или бурых корок вокруг зерен песка. В более глубоководных тонких илах, богатых органическим веществом и бактериями, окислительные или нейтральные условия создаются лишь в самой верхней части осадка мощностью около 10-15 (20) см, с которой связано образование гидроксидов железа и марганца, ниже располагается восстановительная зона, где возможно образование серного колчедана (пирита). В результате сложные и длительные процессы диагенеза приводят, в конце концов, к превращению осадков в горные породы. К главным изменениям осадков при диагенезе могут быть отнесены: 1. Обезвоживание и уплотнение, возникающие под давлением накопившихся новых слоев осадка. 2. Цементация, происходящая из-за наличия различных химических соединений, заполняющих поры и пустоты и цементирующих частицы осадка. Цементирующими веществами чаще всего являются кремнезем, оксиды железа, карбонаты и другие, что в ряде случаев находит отражение в названиях горных пород, например железистый песчаник, известковистый песчаник и т. п. 3. Кристаллизация и перекристаллизация, особенно проявляющиеся в мелкозернистых и иловых хемогенных и органогенных осадках, состоящих из легко растворимых минералов. Это может приводить к переходу опала в халцедон, а затем кварц. Из аморфных гелей образуются кристаллические формы глинистых и других минералов. Очень быстрая кристаллизация характерна для органической основы коралловых рифов, преобразующейся в кристаллические известняки. 4. Образование конкреций. В процессе диагенеза формируются различные новообразования, отличающиеся друг от друга по составу и форме нахождения. Некоторые из них бывают рассеяны по всей толще осадка, например глауконит, пирит, сидерит и другие минералы. Но часто новообразования концентрируются вокруг каких-либо центров и образуют конкреции шаровидной, почковидной, лапчатой, вытянутой формы. Размеры их от нескольких миллиметров до больших конкреционных линз, протягивающихся на несколько метров. При значительной концентрации фосфорных, железистых и других конкреций они становятся объектом промышленных разработок. Всю совокупность сложных процессов образования осадков (седиментогенез) и осадочных горных пород (диагенез) Н.М. Страхов предложил называть литогенезом (греч. "литос" - камень), являющимся объектом изучения науки "литология". 3. Последиагенетические изменения К последиагенетическим изменениям осадочных горных пород относятся: катагенез (греч. "ката" - вниз); метагенез (греч" "мета" - после); гипергенез (выветривание). Одним из важнейших факторов, определяющим последиагенетические изменения горных пород, является различная направленность и характер тектонических движений земной коры. Под катагенезом понимаются процессы, протекающие при прогибании территории, когда горные породы оказываются погруженными на значительные глубины, где испытывают влияние повышенных давлений и температур, а также минерализованных подземных вод. Чем больше температура и давление вышележащих слоев, тем больше происходят уплотнение и изменение осадочных горных пород. Особенно большое уплотнение наблюдается в глинах. При прогибании до 4,5-5,0 км пористость глин изменяется от 49-50 % (изначальная) до 5 % и менее (рис. 10.12) и они превращаются в аргиллиты. Высокие температура и давление, и наличие минерализованных вод способствуют процессам растворения, образованию новых вторичных минералов, частичной перекристаллизации вещества. Существенные преобразования претерпевает органическое вещество. В условиях катагенеза образуется каменный уголь высокой степени преобразования (углефикации), содержащий до 82-90 % углерода и антрацит-свыше 95 %. Со средними и поздними стадиями катагенеза Н. Б. Вассоевич и другие исследователи связывают образование нефти и газа за счет планктонных животных и растительных организмов. Некоторые углеводороды в рассеянном виде образуются из органического вещества еще в осадках на дне водоемов при их захоронении и последующем диагенезе. Подтверждаются слова В.И. Вернадского о том, что "нефть зарождается в самом живом веществе". Заключение В заключение следует отметить значительную длительность катагенетических и метагенетических процессов во времени. Здесь рассмотрены диагенез, катагенез и метагенез применительно к осадкам оказывающихся в соответствующих условиях. Список используемой литературы Основы геологии / Под ред. Н. В. Короновский, А. Ф. Якушева. Москва. https://bigenc.ru/geology/text/1954076 |