ПОСТСЕДИМЕНТАЦИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Постседиментационные преобразования глинистых пород на стадиях диагенеза, катагенеза и метагенеза обусловлены, прежде всего, трансформационными процессами, изменениями политипии кристаллических решеток и общим увеличением степени кристалличности глинистых частиц. Признаки минеральных трансформаций не всегда бывают визуально очевидными, но они надежно выделяются путем сочетания прецизионных методов рентген-дифрактоме- трии, микрозондовой аналитики и электронографии.

Яснее всего проявляется трансформация терригенной триоктаэд- рической слюды — биотита. Она частично (а на стадии метагенеза полностью) замещается пакетами хлорита и иллита, а излишние количества Si02, FeO и ТЮ2 выводятся при этом из кристаллических решеток в форме мельчайших аутогенных кристалликов кварца, сидерита либо титаномагнетита, рутила и других минералов (см. рис. 4.13).

Гораздо масштабнее (а внешне менее заметно) совершаются трансформации седиментогенных глинистых минералов, в особенности смектитов — различных монтмориллонитов, бейделитов, нонтронитов, сапонитов и других — у них при температуре 70-80 °С и выше начинают активизироваться процессы ухода межслоевых молекул Н20 совместно с ОВ и обменными катионами (Na+, Са2+, Mg2+, Fe2+), а в тетраэдрических элементах кристаллической решетки осуществляется частичная замена каждого 3-го катиона Si+4 на катион А1+3, обладающий меньшим ионным радиусом. Этим процессом нарушается баланс кристаллических зарядов. Он тут же восстанавливается привносом в межслоевое пространство (на место «выдавленной» молекулы воды) катионов К+(рис. 7.5). Источником последних могут послужить корродируемые полевые шпаты и другие минералы из соседних слоев алевритовых, песчаных пород либо кислых эффузивов. Таким путем совершается межслоевой обмен веществом: из глин в песчаники поступают растворы Si02 (пополняющие резерв кремнезема, необходимого для развития кварцевого регенерационного цемента), а в глины привносится из песчаников К+, что влечет за собой трансформацию смектита в диоктаэд- рическую слюду — иллит.

Принципиальная схема процесса трансформирования кристаллической решетки монтмориллонита в иллитовую

Рис. 7.5. Принципиальная схема процесса трансформирования кристаллической решетки монтмориллонита в иллитовую:

1-2 — анионы в вершинах тетраэдрических и октаэдрических позиций; 3-4 — катионы внутреннего выполнения этих позиций; 5 — межслоевая молекула воды (вместе с ОВ и обменными катионами); 6 — катион калия; 7 — направления миграции компонентов, привносимых в кристаллическую решетку (полая стрелка) и выносимых из нее (черная

стрелка)

В некоторых случаях, когда песчаные породы имели граувак- ковый состав или в разрезе присутствуют прослои туфов и вулканитов основного состава (насыщенных железом и магнием), в решетки трансформируемых смектитов вместо калия поступают в массовом количестве катионы Fe2+ и Mg2+. Они совместно с анионами

ОН- и О2- формируют пакеты октаэдрических слоев, и в итоге возникает новообразованный хлорит.

Зоны трансформаций смектитов в иллиты или хлориты имеют толщины порядка многих сотен метров. Процессы эти осуществляются не сразу, а через переходные, так называемые смешано- слойные образования. В последних часть слоев трансформирована, а другая часть на какое-то время сохранилась в прежнем виде. Постепенно, сверху вниз по разрезу процентные соотношения исходных и трансформированных слоев внутри глинистого кристалла меняются в сторону увеличения последних. Полная их трансформация в слюду или хлорит завершается синхронно с предельным уплотнением породы (пористость 5—2%), превращаемой в аргиллит.

В термобарических условиях глубокого катагенеза трансформационные иллиты и хлориты начинают испытывать политипные преобразования структур своих кристаллических решеток. Иллиты по- литипной модификации 1М превращаются в серицитоподобную слюду 2Mj на стадии метагенеза все слюды трансформируются в по- литипную модификацию 2Mj а хлориты, также меняя политипную модификацию, становятся более магнезиальными и менее железистыми.

Трансформации структур слоистых силикатов могут осуществляться в двух противоположных направлениях, названных французским литологом Ж. Милло в 1968 г. деградацией и аградацией. Деградацией он именует «отрицательные» преобразования, связанные с выветриванием и выносом вещества, а аградацией — «положительные» преобразования, связанные с совершенствованием кристаллической структуры и присоединением вещества. В такой трактовке все перечисленные варианты трансформаций относятся к аг- радационной категории.

Примеры деградации иные, это ряды:

  • 1) иллит —> смешанослойный —> вермикулит —» смешано- слойный —» монтмориллонит диоктаэдрический;
  • 2) биотит —»гидробиотит —»вермикулит —> монтмориллонит три- октаэдрический;
  • 3) биотит —»хлорит —» смешанослойный —»вермикулит —»монтмориллонит диоктаэдрический.

Аградационные процессы будут осуществляться в обратном порядке (справа налево). Они особо активизируются при метагенезе, где зарождаются минералы, которые господствуют на ранней стадии зеленосланцевого метаморфизма, а именно: серицит и магнезиальный хлорит. Эти минералы начинают под действием фактора Pst

приобретать однонаправленную ориентировку, которая не всегда совпадает с простиранием седиментационной слоистости. Зарождается сланцеватая текстура, которая на выветрелой поверхности геологического обнажения способствует формированию у пород тонкоплитчатой отдельности. Поверхности плиток приобретают характерный шелковистый облик, который придают им плоскости спайности у одинаково ориентированных чешуек серицита. В этом случае можно констатировать, что аргиллит превращен в глинистый сланец. Его разновидность в случаях существенной раскристаллизации слюд и хлоритов именуется филлитовидным сланцем (от греч. philos — листок), который в быту называют «кровельным сланцем» за его вязкость (не раскалывается при аккуратном пробивании гвоздем) и пригодность для покрытия домов декоративной кровлей.

Уместно также упомянуть о важнейшей роли глинистых пород как генераторов, а также экранов (пластичные глины) либо как коллекторов (трещиноватые аргиллиты) нефтяных и газовых залежей. Отсюда становится понятно, почему именно глинистые отложения продолжают привлекать к себе первоочередное внимание исследователей самого различного профиля. К тому же следует заметить, что глинистое вещество в большем или меньшем количестве, как правило, присутствует почти во всех видах осадочных пород, а при большом его содержании (25—50%) литологами выделяются разновидности смешанных образований: глинисто-алевритовых, глинисто-песчаных, глинисто-карбонатных и др. Последние настолько широко распространены в природе, что получили собственное наименование — мергели. О них рассказано в гл. 8.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >