ДИСКРЕТНОСТЬ ПРОЦЕССОВ СЕДИМЕНТО- И ЛИТОГЕНЕЗА

До сих пор это положение, хорошо известное минералогам и пе- трологам, не находило должного отклика у литологов. Точнее говоря, литологи акцентировали внимание в основном на фактах фракталь- ности стратиграфической записи вследствие дискретности механизмов осадконакопления. В настоящее время литологи научились замечать признаки множества так называемых скрытых перерывов седиментации внутри, казалось бы, однородных по составу пачек осадочных пород — карбонатных и терригенных. Оказалось, что импульсы накопления осадочного вещества, оставившие о себе память в наблюдаемых нами слоях, составляют не более 5—10% всего геологического времени, приходящегося на этап, датируемый ими (В.Т. Фролов, 1995; и др.). Заполнение «каменными» (породными) документами многочисленных и нередко гигантских перерывов (гиатусов) в разрезах прежде всего континентальных платформ — труднейшая и актуальная задача геологии. Теоретически ее решение видится в поисках коррелятных перерывам отложения преобразований дна бассейнов, происходивших во время перерывов, т.е. в генетическом анализе перерывных (элювиальных) образований. Примером таких образований может служить глауконитовый слой (1,2 м, горизонт леэтси) в нижнем ордовике Ленинградской области и Эстонии, залегающий на обширных линзах горючих диктионемовых сланцев и трансгрессивно на их подстилающих кварцевых песках (пакерортский горизонт) с пластом створковых (оболусовых) фосфоритов.

Этот слой отвечает перерыву длительностью около 1 млн лет. Многие его глауконитовые зерна неоднородны — их длительное многоэтапное формирование было деструктивно-конструктивным: рост сменялся растрескиванием (синерезис), трещины залечивались глауконитом второй генерации и иногда зерно покрывалось оболочкой третьей генерации, чтобы снова расчлениться и т.д., многоциклично. Одна-две тонкие линзы (5—10 см) горючих сланцев прерывали элювиальный процесс на короткое время (сотни-тысячи лет). В вышезалегающем волховском (>10 м) горизонте глаукониты ззо

(2—10 см) переслаиваются с полибиокластовыми сильно элювииро- ванными известняками (10—30 см). 90% толщины горизонта — известняки, но 90—95% времени горизонта представлено элювиальными, перерывными образованиями: 80% — глауконититами, 10— 15% — элювием по доломитам и известнякам.

Механизмы постседиментационного литогенеза в таком же аспекте не привлекали к себе должного внимания, на что указал недавно автор (О.В. Япаскурт, 2005).

Между тем можно привести немало доводов в пользу высказанного выше тезиса о том, что зональность последиагенетического литогенеза представляет собой эффект интеграции прерывистых и не всегда синхронных глубинных процессов, многие из которых относительно кратковременны.

Таковыми были:

  • 1) массовость развития в песчаниках структур гравитационной коррозии обломков — конформных, инкорпорационных, сутурных (уровень их появления отмечался в схемах катагенеза, по Н.В. Логвиненко, как один из реперных признаков начала подстадии глубинного катагенеза);
  • 2) регенерация кварца, полевых шпатов и других кластогенных минералов;
  • 3) развитие структур рекристаллизационного и рекристаллиза- ционно-грануляционного бластеза кварца в песчаниках же (по И.М. Симановичу, это признак динамотермальной активизации в начале метагенеза);
  • 4) возникновение стилолитов, кливажа разрыва и других микротекстур, рожденных процессами растворения под Pst и переотло- жения вещества в соответствии с «принципом Рикке»;
  • 5) метасоматическая карбонатизация регрессивно-эпигенетической природы и др.

Накапливается все больше доказательств скоротечности такого рода преобразований. Вкратце сошлемся на некоторые из них.

Недавние исследования И.М. Симановича и В.В. Костылевой среднедевонских и нижнефранских отложений Среднего Тимана показали, что там структуры гравитационной коррозии в сочетании с регенерацией зерен кварца оказались развиты не в самых погруженных частях, но в бортовых зонах рифтогенной тектонической структуры. В едином разрезе песчаных толщ (пижемской свиты) было выявлено контрастное разделение структур растворения и регенерационных наростов. Первые из них были встречены только в прослоях песчаников с глинистым гидрослюдистым цементом, а аутигенный кварц замечен лишь в прослоях, изначально промытых от глинистого вещества. Это наблюдение свидетельствует в пользу версии о высокой скорости процессов растворения —выноса —осаждения кремнекислоты, опережающих диффузное межслоевое выравнивание кислотности — щелочности.

По мнению упоминаемых исследователей, вспышка вулканизма в бортовых участках депрессии сопровождалась общим увеличением теплового потока из недр, что активизировало геологически мгновенное развитие вышеперечисленных новообразований.

Эти данные хорошо согласуются с определениями скоростей регенерации кварцевых песчаных зерен в экспериментах 60—80-х гг. XX в. Ч. Сесила, М. Хилда, В.Г. Эрнста, X. Блатта и др. В частности, скорости обрастания песчаных зерен кварцем, рассчитанные в 1963 г. У. Филиппом (Philipp) на основе данных о миграции нефти в одном из месторождений ФРГ, позволили ему утверждать, что регенерационные каёмки вокруг 30% зерен возникли в течение 50 тыс. лет. Такой срок представляется мгновением в масштабе геологического времени.

Если обратиться по аналогии к росту минералов из расплава в сложных многокомпонентных флюидных средах, то там, по крайней мере, в области температур 80—100 °С и выше такие проо цессы, как регенерация обломочных компонентов, а также рекри- сталлизационный бластез, несомненно, осуществлялись дискретно и в пределах ограниченных интервалов времени.

Найти способы точной фиксации этих временных интервалов применительно к геологической истории БП — значит вывести методику стадиального анализа на качественно новую ступень. В зарубежной литературе уже встречаются подобные попытки (S.P. Dutton and N.D. Timothy, 1990; Spotl et al., 1993): применяя абсолютно-геохронологические, изотопические и другие виды прецизионных анализов в комплексе со стадиально-петрографическими наблюдениями, литологи четко датируют возрастные интервалы аутогенного минералогенеза в крупных БП применительно к кварцу, иллиту, полевым шпатам и карбонатам. При этом оказывалось, что временной интервал формирования отдельного минерального вида колебался от 2,2 до 4 млн лет максимум (рис. 17.1).

Итак, выяснив на многих конкретных примерах, что дискретность литогенетических процессов — явление весьма распространенное, обратим внимание на то, что она имеет многоуровневый характер. К уровню нижнего ранга можно отнести зарождения или преобразования отдельного минерального вида, а самого высокого

Графики погружения пород кровли и подошвы формации «Трэвис-пик», показывающие интервалы времен формирования кварца и других аутигенных минералов

Рис. 17.1. Графики погружения пород кровли и подошвы формации «Трэвис-пик», показывающие интервалы времен формирования кварца и других аутигенных минералов:

7 — положение границ подошвы и кровли осадочной толщи на разной глубине (отмеченг на левой вертикальной оси) и в разном геологическом времени (отмечено на горизон тальной оси); 2 — то же, предположительно; 3 — изотермы, °С (значения см. на правой

вертикальной оси)

ранга — изменение флюидного и термобарического режима во всей системе, которую представляет собой осадочная формация в целом вместе с подстилающими ее и вышележащими образованиями.

Для того чтобы пояснить вышесказанное, напомним: в большинстве пород флюид может медленно просачиваться по границам зерен или внутри их. Водные пленки, адсорбированные на поверхностях минеральных зерен, обычно рассматриваются как катализаторы ускоренных минеральных превращений, которые осуществлялись бы без пленок Н20 очень «растянуто» — за периоды времени порядка 108—109 лет. Однако на границах зерен в породе существуют непрерывные и очень тонкие каналы, через которые флюид способен диффундировать с той же скоростью, как и растворенные вещества в общей его массе.

В конечном итоге каждая осадочная формация сама по себе является флюидогенерирующей системой, и одновременно с этим она может пропускать через себя потоки флюидов из нижележащих породных комплексов (чему способствуют такие новообразования в литифицированных слоях, как швы флюидоразрыва, текстуры кливажа и тектонически ослабленные зоны различной морфологии).

Если обратиться к флюидному режиму в стратисфере, влияющему на аутигенез в целом, то здесь импульсивность и цикличность этих его влияний наиболее заметна. Она коррелируется с цикличностью развития геотектонических режимов развития осадочных бассейнов. Напомним, что как неоднократно подчеркивал В.Е. Хайн, процессы тектоногенеза (включая и складкообразование) протекают непрерывно и постоянно, но непрерывность не означает равномерности. Текгоногенез периодически обнаруживает резкие возрастания своей интенсивности, приводящие к существенным качественным изменениям — перестройкам внутренней структуры крупных участков литосферы. С подобными импульсами геотектонических активизаций в различных регионах (Большой Кавказ, Балтийский щит, Верхоянье и др.) удается увязывать некоторые конкретные этапы формирования или постседиментационного преобразования отдельных аутогенных минералов (иллитов, глауконитов, сульфатов, кварца и др.) в породах конкретной осадочной формации, о чем сравнительно недавно было сообщено в работах отечественных ли- тологов и геохимиков — В.И. Виноградова, И.М. Горохова, И.М. Си- мановича, О.В. Япаскурта и др.

Здесь невольно возникает потребность в сравнениях этапности эволюционирования литогенетических процессов с известными моделями метаморфической эволюции фанерозойских складчатых поясов.

По данным петролога С.П. Кориковского, изотопное датирование ясно показывает, что весь проградно-ретроградный цикл метаморфизма ограничивается геологически очень коротким интервалом — от нескольких миллионов лет до 10—12 млн лет, что несравнимо с длительностью стадии прогибания БП. Однако и в пределах данного цикла может проявиться еще до 5—6 этапов деформаций и рассланцевания с меняющейся ориентировкой складчатых структур.

Применительно к стадиям предметаморфизма — литогенеза некоторая (хотя и не полная) аналогия их циклически-импульсивного развития с эволюцией метаморфических комплексов обнаруживается только теперь. По-видимому, дискретность литогенетических процессов может рассматриваться как одно из частных проявлений всеобщего закона дискретности геологических форм движения материи (О.В. Япаскурт, 2005).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >