Слайд 2Стадии образования и преобразования осадочных пород
Седиментогенез – образование осадочного материала,
его транспортировка и осаждение
Осадок
Слайд 3Литогенез
Диагенез
Преобразование осадка в горную породу
Катагенез
Метагенез (апокатагенез)
Глубокие (предметаморфические)
преобразования осадочных пород
Изменения осадочных
пород под действием
давления, температуры, флюидов и времени
Гипергенез
Метаморфизм
Слайд 4Диагенез – процесс превращения осадка в породу
Слайд 51. Уплотнение осадка
Плотность глинистых илов 1,2-1,3 г/см3.
Плотность песчаных осадков 1,3-1,7
г/см3.
После диагенеза:
плотность глин 1,6-1,8 г/см3,
плотность песков 1,7-1,9 г/см3.
Слайд 62. Дегидратация и гидратация осадка
Осадки, накопившиеся в воде, содержат от
75 до 85 % воды.
При уплотнении отжимается до 50% воды
– дегидратация.
Осадки, накопившиеся в воздушной среде, получают влагу из подстилающих отложений или из атмосферы – гидратация.
Слайд 73. Переработка осадка организмами
Осадки перерабатывают бактерии, грибы, бентос и корни
растений.
Слайд 84. Образование устойчивых минеральных модификаций из неустойчивых
Переход гидротроилита (FeS nH2O)
в пирит (FeS2).
Переход арагонита в кальцит.
Переход опала в халцедон.
Слайд 95. Растворение и разложение неустойчивых частей осадка
В речных осадках карбонатные
остатки фауны растворяются (pH меньше 7).
В осадках теплых морей карбонатные
остатки фауны сохраняются (углекислоты мало, pH больше 7).
Слайд 106. Минеральное новообразование
Новые минералы возникают в результате реакций между твердыми,
органическими, жидкими и газообразными фазами осадка.
Они образуют конкреции и цемент
породы.
Слайд 11Взаимодействие окислов железа с органическим веществом приводит к образованию сидерита:
2Fe2O3
nH2O + C = 4FeO + CO2 + nH2O
FeO +
CO2 = FeCO3
Слайд 12Реакция между гидроокислами железа и сероводородом дает сульфиды железа (пирит).
Реакция
между известковым илом и морской водой, обогащенной ионами магния, приводит
к образованию доломита.
Взаимодействие воды, обогащенной ионами кальция, и углекислоты приводит к образованию кальцита.
Слайд 137. Кристаллизация и перекристаллизация составных частей осадка.
Эти процессы характерны для
хемогенных осадков (эвапоритов).
Происходит укрупнение и упорядочивание кристаллических индивидуумов.
Слайд 14Диагенетические преобразования ОВ
Биохимическая (микробиальная) стадия преобразования ОВ, особенности которой определяет
окислительно-восстановительный потенциал среды (Eh).
Eh среды определяют:
1. количество свободного кислорода
2. количество
ОВ
Слайд 15В окислительных обстановках происходит аэробное бактериальное окисление ОВ
ОВ + O2
=> CO2 + H2O
1. Если кислорода достаточно – все ОВ
удаляется из осадка (сгорает).
2. Если кислорода недостаточно для окисления всего ОВ – в осадке возникают восстановительные условия.
Слайд 16В восстановительных обстановках происходит анаэробное бактериальное окисление (брожение) ОВ
ОВ +
H2O => CO2 + H2
CO2 + 4H2 => CH4 +
2H2O
Слайд 18Продукты диагенетического преобразования ОВ
Метан, гуминовые кислоты, битумоиды (мало), кероген (основной
поставщик УВ в диагенезе).
Углекислый газ, сероводород, азот.
Пирит, сидерит.
Слайд 19Продукты диагенетического преобразования ОВ
Торф
Сапропель
Слайд 20Продукты диагенетического преобразования ОВ
Осадки накапливаются медленно.
Жидкие и газообразные продукты легко
удаляются.
Осадки накапливаются быстро.
Жидкие и газообразные продукты перемещаются вбок и в
вышележащие слои.
За чет погружения растут давление и температура.
Слайд 21Вторичные изменения осадочных пород
Слайд 221. Катагенез
2. Метагенез
Гипергенез
Диагенез
Метаморфизм
Вторичные изменения осадочных пород
Слайд 24Катагенез – процесс изменения осадочных пород при повышенных температуре и
давлении в присутствии подземных вод и флюидов.
Слайд 25В отличие от диагенеза катагенез –абиотический (физико-механический и физико-химический) процесс.
Слайд 26Температуры катагенеза от 25 до 200ºС
Слайд 27Давление при катагенезе от 10 до 200 МПа (до 3-5
тыс. кгс/см2).
Слайд 28Такие условия возникают при погружении на глубину от 3 до
20 км (в зависимости от величины геотермического градиента).
Они могут существовать
у поверхности в экзоконтактах интрузий или в зонах тектонических нарушений.
Слайд 29Основные факторы катагенеза:
1. температура;
2. давление;
3. щелочно-кислотные (pH) и окислительно-восстановительные (Eh)
свойства подземных вод;
4. растворенные и газообразные вещества;
6. время.
Слайд 30Свойства пород, определяющие течение катагенеза:
1. минеральный состав;
2. структура;
3. физико-химические свойства
(химическая устойчивость, твердость, пластичность, пористость, проницаемость и др.).
Слайд 31Катагенетические преобразования:
1. уплотнение;
2. отделение воды (обезвоживание);
3. растворение;
4. минеральное новообразование;
5. перекристаллизация;
6.
раскристаллизация.
Слайд 321. Уплотнение пород
Увеличение плотности пород за счет уменьшения их пористости
или заполнения пустот минеральными новообразованиями.
Слайд 33По мере роста давления происходит более плотная укладка частиц.
Слайд 34Кубическая укладка равновеликих шаров
Тетраэдрическая укладка равновеликих шаров
Пустое пространство –
47,6
%
Пустое пространство – 25,9 %
Слайд 35Дальнейшее уплотнение происходит за счет:
- дробления зерен,
- их растворения в
точках контакта, - приспособления зерен друг к другу с образованием
конформных, инкорпорационных и микростилолитовых контактов.
Слайд 36Точечные контакты
Конформные контакты
Инкорпорационные и микростилолитовые контакты
Слайд 37Глинистые частицы чешуйчатой формы ориентируются параллельно друг другу и образуют
агрегаты с ничтожной пористостью.
Слайд 38Коэффициент уплотнения (Кδ) – отношение плотности породы к плотности ее
твердой фазы.
Классификация пород по степени уплотнения
Слайд 39Песчаные и алевритовые породы равномерно уплотняются до Кδ = 0,90
- 0,95, а затем очень медленно.
Глинистые породы быстро уплотняются до
Кδ = 0,8 - 0,85, а затем очень медленно.
Известняки очень быстро уплотняются до Кδ = 0,95 - 0,97.
Слайд 40Уплотнение и разуплотнение пород в литогенезе
(по Махусу, Бурлину, Соколову)
Слайд 412. Отделение воды (обезвоживание)
Вначале отжимается свободная и пленочная вода.
Гигроскопическая вода
отделяется при давлении 1-5 тыс. кгс/см2.
Химически связанная вода выделяется при
нагревании до 80-400° С.
Слайд 42При снижении пористости от 40 до 5% из 1 км3
водоносного песчаника отжимается 350 млн. т воды.
Слайд 433. Растворение
Происходит химическое взаимодействие минеральных и органических соединений с жидкими
и газообразными флюидами.
Слайд 44Минералы и органические соединения растворяются подземными водами и нефтью.
Слайд 45Факторы определяющие растворение минералов:
а) давление,
б) температура,
в) фильтрационная способность пород,
г) свойства
мигрирующих флюидов (минерализация, состав, Eh, pH).
Слайд 46Хорошо растворимыми соединениями являются галоиды, сульфаты, карбонаты.
Растворяются кварц, алюмосиликаты, некоторые
окислы и др.
Слайд 474. Минеральное новообразование
Из флюидов кристаллизуются вторичные минералы :
кварц, халцедон, кальцит,
доломит, ангидрит, калиевые полевые шпаты, кислые плагиоклазы, глинистые минералы (гидрослюды,
хлориты).
Слайд 48Вторичные минералы выделяются в трещинах, кавернах, порах, образуют каемки регенерации,
замещают органические остатки или зерна, образуют цемент.
Слайд 495. Перекристаллизация
Происходит укрупнение кристаллов за счет их объединения и их
приспособление к соседним минералам.
Слайд 50Перекристаллизация затрагивает хемогенные и органогенные породы, цемент обломочных и эффузивных
пород.
Перекристаллизация наиболее характерна для известняков, доломитов и гипсов.
Слайд 516. Раскристаллизация (девитрификация)
Переход вещества из аморфного состояния в кристаллическое.
Происходит девитрификация
опаловых пород, фосфоритов, обломков эффузивных пород.
Известковые илы раскристаллизовываются на стадии
диагенеза.
Слайд 52Степень преобразования вещества определяют с помощью шкал углефикации
Слайд 54Шкала углефикации
(по И.И. Амосову)
Слайд 55Бурый уголь
Каменный уголь
Антрацит
Графит
Прото-катагенез
Мезо-катагенез
Апо-катагенез
Метаморфизм
Слайд 56Стадии литогенеза (по Н.Б. Вассоевичу)
Слайд 57Вертикальная зональность образования углеводородов в осадочных породах (по В.А. Соколову
и Н.Б. Вассоевичу)
Слайд 58Главная фаза нефтеобразования – «нефтяное окно»
Глубина кровли – 1,5-3,5 км,
температура – 50-100°С.
Глубина подошвы – 3,1-8 км,
температура – 150-210°С.
Градации
мезокатагенеза – МК1 – МК3.
Стадии углефикации – Д, Г, Ж.
Слайд 59Главная фаза нефтеобразования – «нефтяное окно»
Первая стадия (МК1, МК2; Д,
Г) – активная генерация керогеном жидких углеводородов. Образуется «микронефть».
Вторая стадия
(МК2, МК3; Г, Ж) – активная миграция жидких углеводородов, которые отделяются от материнского ОВ и минеральных компонентов породы, растворяются в воде и сжатых газах. «Микронефть» преходит в «макронефть».
Слайд 60Главная фаза газообразования
Из керогена выделяется преимущественно метан.
Нижняя часть зоны мезокатагенеза
(градации МК4, МК5), верхняя часть зоны апокатагенеза (градация АК1).
Стадии углефикации
– К, ОС, Т.
Слайд 61Подстадии катагенеза:
1. ранняя (начальная) – протокатагенез
2. поздняя (глубинная) – мезокатагенез
Слайд 62Признаки раннего катагенеза:
1. осадочные породы мало изменены и слабо уплотнены
(Кδ < 0,85);
2. в глинах присутствуют монтмориллонит, каолинит, смешаннослойные образования;
3.
песчано-алевритовые породы и известняки имеют высокую пористость.
Слайд 63Осадочные толщи, прошедшие ранний катагенез, состоят из глин, слабо сцементированных
алевролитов и песчаников, слабо уплотненных известняков, бурых углей.
Слайд 64Признаки позднего катагенеза:
1. осадочные породы сильно изменены и уплотнены (Кδ
> 0,85);
2. в аргиллитах доминируют смешаннослойные образования, гидрослюды и хлорит;
3.
песчаниково-алевролитовые породы и известняки имеют низкую пористость.
Слайд 65Осадочные толщи, прошедшие поздний катагенез, состоят из аргиллитов, алевролитов, прочных
песчаников, известняков, каменных углей.
Слайд 67Метагенез –глубокое преобразование осадочных пород в нижней части стратисферы.
Слайд 68Метагенез начинается на глубине от 5-7 до 15-20 км.
Температура выше
200-250° С
Давление больше 200 МПа (>3-5 тыс. кгс/см2).
Слайд 69Флюиды имеют большую минерализацию и газонасыщенность, обычно более восстановительные и
более кислые.
Слайд 70При метагенезе породы максимально уплотняются (Кδ = 0,95-1).
Флюиды перемещаются по
трещинам или путем диффузии.
Слайд 71Химические реакции идут в твердой среде на границах между минеральными
частицами.
Слайд 72Изменения минерального состава пород:
1. окварцевание или альбитизация зерен полевых шпатов,
2.
серицитизация или гидрослюдизация глин.
Слайд 73Изменения структуры пород:
1. укрупнение обломков за счет их регенерации,
2. упорядочивание
ориентировки структурных элементов.
Минеральные зерна стремятся к таблитчатой форме и ориентируются
большой гранью перпендикулярно направлению давления.
Слайд 74Возникают листоватая, таблитчатая или мозаичная структуры с зубчатыми и шиповидными
контактами минеральных зерен.
Слайд 75Осадочные толщи, прошедшие стадию метагенеза, состоят из рассланцованных аргиллитов, окварцованных
песчаников, мраморизованных известняков и доломитов, антрацитов.