Основные понятия о процессах породообразования Часть 1

происходящих в различных термодинамических и физико-химических условиях, определяющих их строение

и минералогический состав.

Выявление в породе многостадийной истории ее формирования представляет собой задачу стадиального анализа.

Литогенез (породообразование)

Диагенез Катагенез Метагенез

Стадии литогенеза

"преобразование".

"... Диагенез есть стадия физико-химического уравновешивания многочисленных реакционно-способных веществ

с противоречивыми свойствами, возникшими при образовании осадка. Уравновешивание происходит в термодинамических условиях, близких к поверхностным (в общем, низкое давление и низкая температура), за счет внутренних запасов энергии в веществах, слагающих осадок". Н. М. Страхов (1933),

Результатом диагенетических преобразований является перерождение осадка в горную породу.
Основой такого перерождения служит отсутствие физико-химического и биохимического равновесия: процесс преобразования или "старения" осадка выражается в создании такой равновесной системы, в которой составные части приспособились для совместного существования.
Диагенез ведет к уменьшению числа компонентов породы.

Диагенез

вещества,
Изменчивые окислительно-восстановительные потенциалы,
Высокая концентрация веществ в иловых водах,

обеспечивающая широкий диффузионный обмен ионов и газов,
Время.

Факторы диагенеза

Существо диагенеза во многом заключается в преобразовании исходно захороненной в осадке воды под влиянием взаимодействия с твердой фазой осадка

диффузный обмен и приводит к растворению твердой фазы, гидролизу силикатов

и гидратации

– десятки и тысячи бактерий, а в 1 г ила –

до миллиона клеток)
Способствует интенсивной переработке осадка и создает благоприятные условия для протекания геохимических и минералообразовательных процессов
Уничтожает растворенный в воде кислород,
Восстанавливает окислы Fe, Mn,Cr и другие,
Разрушает рассеянное в осадке ОВ с выделением СО2, Н2, NH4, СH4, Н2S.
Разлагает клетчатку: лигнин превращается в гуминовые кислоты, белки дают аминокислоты, высвобождаются P, S и другие химические элементы.
Состав - бактерии сульфатредуцирующие, метановые, тиобактерии, железобактерии, нитрофикаторы и др.
Максимальное содержание бактерий приурочено к верхним 20-30 cм осадка, ниже – их число резко уменьшается, аэробные бактерии сменяются анаэробными.

разных типах осадков в зависимости от растворимости веществ диагенез протекает

по-разному.

в илах часто меньше 1 см)
Восстановительные, возникающие вследствие жизнедеятельности бактерий

и разложения органического вещества, - ниже.
Граница между окислительной и восстановительной зонами - важный геохимический рубеж, где активизируются процессы диффузии, дегазации и дегидратации породных компонентов.
Глубже рН часто снова повышается до 7-7.5.
Eh и рН меняются от берега к центру моря или океана: от окислительных и кислых до восстановительных и щелочных (но в океанских красных глинах – снова до окислительных условий). Эти параметры меняются и по типам осадков (пески обычно менее восстановлены по своим иловым водам, чем глинистые и другие тонкие осадки, карбонатные имеют щелочную реакцию).

Окислительно-восстановительные
условия

кристаллизацию твердых фаз

в зоне диагенеза и соответственно химических реакций.
2. Чем выше

скорость осадконакопления, тем менее преобразованными в диагенезе остаются осадки.
3. Глубина наиболее интенсивных диагенетических процессов - от 10 до 50 и более м,
4. Продолжительность – десятки и сотни лет.
 

неравновесность осадка

Отчасти энергия химических реакций (экзотермических)

Радиоактивный распад.
Движущие силы

диагенеза

и минералов.
Превращение неустойчивых в устойчивые.
В итоге сильно возрастает

концентрация веществ в иловых растворах по сравнению с донными водами.
Оливин серпентин
2Mg2SiO4+2H2O 3MgO.2SiO2 .2H2O+Mg(OH)2
КПШ каолинит

Дегидратация-гидратация

Гипс ангидрит
CaSO4+2H2O CaSO4x2H2O

Обмен катионов или оснований

Сохраняется структурный план решетки и баланс электрических зарядов
Биотит хлорит или каолинит (в разных ус-ях)
Кальцит доломит

различные катионы.
Происходит резкое обеднение редкими элементами поровых вод.
Так, в осадочных

Fe рудах всегда есть много Se, Pb и As.

Окисление-восстановление

Восстановление при смене окислительной об-ки на восстановительную
Fe3+ Fe2+ = гидроиллит перекристаллизуется

+ пирит
S ионы
в воде
сидерит

Красно-бурая порода темно-серая
или зеленовато-серая

есть

нет

Карбонатизация-декарбонатизация

Карбонатизация – при активном оттоке СО2 вверх кристаллизация агрегатов СаСО3, либо FeCO3 + цементация глинисто-алеврито-песчаных частиц (возникновение конкреций)
Декарбонизация – насыщение газами СО2 (бактерии + разное ОВ) обеспечивает растворение карбонатных примесей в глинистом, алевритовом или песчаном осадке растворение мелких раковинок или кристаллов Са

Еh среды, состава атмосферы, давление, температура, жизнедеятельность организмов);

2. Аутигенное

минералообразование за растворением и восстановлением. (распространены сульфиды железа, окислы и гидроокислы, сульфаты, карбонаты, фосфаты, силикаты);

Основные процессы диагенеза

устойчивых минеральных модификаций (арагонит переходит в кальцит, опал – в

халцедон и др.);

4. Дегидратация (обезвоживание) или гидратация (водные соединения) осадка (первично до 85 % воды, вода отжимается, насыщая вышележащие толщи);

5. Перераспределение вещества - выпадение из раствора в твердую фазу любого вещества создает градиент концентрации (разницу между насыщенными и ненасыщенными этим компонентом участками). Ионы перемещаются от насыщенных к ненасыщенным объемам осадка при проницаемости для диффузии вещества;

и объединяются.
Закон действия масс приводит к растворению мелких и

перетягиванию их вещества – конкрециеобразователя к более крупным.

осадка у глинистых илов увеличивается с 1.2 до 1.6-1.7 г/см3; у

песчаников – с 1.5-1.7 до 1.7-1.9 г/см3);

характерен для тонкодисперсных илов с повышенным содержанием биогенного вещества.