ПРОЦЕССЫ, УСЛОВИЯ И СТАДИИ ОСАДОЧНОГО МИНЕРАЛО- И ПОРОДООБРАЗОВАНИЯ. ОСНОВОПОЛАГАЮЩИЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ

3.1. Вводные замечания

Данный раздел введен в книгу потому, что до сих пор различными научными школами геологов не достигнуто согласия в единой трактовке основополагающих понятий: фация, геологическая осадочная формация (см. в главе 2), осадочный бассейн, литогенез и его стадии, и многих др., к которым геоминералогия имеет самое непосредственное отношение. Поэтому автор посчитал необходимым дать применительно к этим понятиям и к отражающим их терминам необходимые комментарии, а также конкретизировать трактовки, принятые в данном курсе, с тем, чтобы избежать недопонимания возможными оппонентами при оценке значимости описываемых здесь результатов стадиально- геоминералогического исследования осадочных образований.

Зона осадкообразования и стратисфера. Осадок и горная порода

Эти понятия прочно вошли в обиход литологов после классической работы Л.В. Пустовалова 1940 г.

Зона осадкообразования — термин, введенный им для обозначения приповерхностного земного пространства, где совершаются физические, химические и биологические процессы, приводящие к образованию осадков. Эта зона включает в себя: собственно поверхность суши и дна всех водоемов, всю гидросферу, нижнюю часть атмосферы и те самые верхние участки литосферы, которые подвержены гипергенным процессам. Внутри зоны осадкообразования осуществляется мобилизация осадочных веществ, их перенос и седиментация (см. в 3.4). А главными факторами влияния на их стадиальные процессы и на конечные результаты служат: климаты; тектонические перемещения земной поверхности, создающие ее рельеф; вещественные составы и динамика газов атмосферы и вод гидросферы; вулканизм; биос; в последнее время — антропогенная деятельность. Энергетически процессы зоны осадконакопления подвержены встречным влиянием внешних, космических воздействий (лучистая солнечная и приливно-отливная энергии, проникновение космических частиц и волн) и внутрипланетных воздействий (гравитация, радиация, тепло- и флюидоотдача). Для зоны осадкообразования свойственно устойчивое состояние 3-х вещественных фаз: твердой, жидкой и газообразной, и взаимо- переходов между ними. Процессы обеспечивают всеобщие проявления осадочной дифференциации, которая осуществляется механическими, химическими и биологическими способами. Благодаря им в подавляющем большинстве случаев конечные продукты переотложения мобилизуемых веществ представлены не хаотичными смесями, а четко ранжируемыми таксонами — согласно их вещественному составу (различные глинистые, кремнистые, известковые, фосфатные и др. илы, соли, бокситы, торф и др.) и размерностям породообразующих компонент (валунники, галечники, гравий, пески, алевриты, пелито- вые осадки и др.). Так же формируются осадочные руды Fe, AI, Мп, Mg, Са, Р, Si, Аи и др. Теоретические основы учения о природных законах, управляющими эти процессами, см. в тр. Л.В. Пустовалова, Н.М. Страхова (1960, 1962), М.С. Швецова (1960) и их последователей.

Ниже зоны осадкообразования ее продукты-осадки превращаются в осадочные горные породы, которые в своей совокупности слагают осадочную оболочку литосферы, или стратисферу. Прежде, чем дать ей определение, сформулируем исходные понятия: осадки и осадочные породы.

Осадки (англ, sediments) — продукты геологических процессов в зоне осадкообразования — скопления твердых минеральных и (или) органических компонент на земной поверхности, возникшие в приповерхностных Р-Тусловиях из любой окружающей среды (воздуха, воды, льда). По их происхождению осадки бывают субаэральными (возникшими на границе литосферы с атмосферой), субгляциальными (ледовыми) и субак- вальными (подводными). Структуры их разнообразны: начиная от скоплений глыб >10 м в поперечнике из разрушаемых выветриванием горных пород и различных грубо-, крупно-, средне- и мелкокомпонентных смесей, и вплоть субколлоидных фаз. Последние категории распространены среди субаквальных осадков (дна озер, морей и океанов), где именуются илами.

Ил — это разновидность тонкозернистого (состоящего из глинистых, карбонатных, кремневых и др. частиц размерами <0,001 мм) водонасыщенного неконсолидированного осадка, который в естественных условиях обладает текучестью, а при высыхании приобретает свойства твердого тела. Более крупнокомпонентные, сравнительно с илом, осадки обладают высокой пористостью (>85%) и типичными физическими свойствами гранулированных сред.

На стадии диагенеза (см. 3.4) осадки преобразуются в горные породы. Они местами формируются и вне стадии диагенеза, например: изначально литифицированные карбонатные рифовые тела или железистые панцири в зоне гипергенной латеритизации.

Осадочными горными породами называются геологические тела минерального или органического состава, возникшие на земной поверхности либо вблизи нее под воздействием химических, физических и (или) биологических процессов, и существующие при термодинамических условиях, свойственных для верхней части земной коры (то есть до температур не выше порядка 350°С и давлений не более 250 МПа). Они чрезвычайно разнообразны по составу и происхождению (генезису). К ним относятся, например, механические смеси обломочных частиц минералов или минеральных агрегатов из подвергшихся разрушению более древних пород (алевриты, глины, галечники, пески, песчаники и проч.), скопления частиц, выброшенных вулканическими взрывами (туфы), продукты химического выветривания разных пород (некоторые глины, латериты, бокситы), химические накопления водных бассейнов (соли, некоторые карбонатные породы), биогенные образования (угли, ракушняковые и коралловые известняки, писчий мел и др.) и сложные водорос- лево-бактериально-хемогенные накопления (фосфатные, карбонатные, кремневые, железистые, марганцовистые и проч.).

Одно только простое перечисление этих разновидностей пород заняло бы несколько страниц. Но всех их объединяют общепородные признаки осадочного генезиса: преимущественно пластовая форма залегания, своеобразие строения (структуры и текстуры) и компонентного состава — см. в учебниках (Логвиненко, 1984; Фролов, 1992, 1995; Япаскурт и др. 2004). Все эти особенности досконально изучены литологами, однако, до сих пор остается в некоторой мере неопределенным вопрос о конкретных параметрах различия между понятиями «осадок» и «осадочная горная порода», а также о параметрах начальной границы метаморфизма этих образований.

На первый взгляд критерии границ между упомянутыми природными образованиями очевидны свой ясностью и простотой. Так, например, среди геологов укоренилось представление о том, что осадок — это образование рыхлое, еще не связанное цементацией, а порода — нечто твердое, литифицированное. Известный литолог США Ф. Дж. Петтиджон (F.J. Pettijon) в своем неоднократно переиздававшемся (переведенном и изданном у нас в 1981 г.) труде «Осадочные породы» пишет, что литифика- ция это тот комплекс процессов, который превращает свежеотложенный осадок в твердую породу. Процессы породообразо- вания Ф.Дж. Петтиджон (1981) объединил в 6 нижеследующих групп: 1 — цементация и расцементирование, 2 — образование новых минералов (аутигенез) (см. ниже), 3 — диагенетическая дифференциация химических соединений с сегрегацией более редких в конкрециях, 4 — метасоматические замещения отдельных минералов за счет материала, притекающего со стороны, 5 — процессы растворения и выноса вещества (например, при стилолитизации), 6 — сдавливание, сокращение порового пространства и выдавливание растворов, содержавшихся в порах.

Так же трактовали границу осадок — порода в середине XX века известные английские исследователи условий осадкообразования и стратиграфии В.К. Крумбейн и Л.Л. Слосс (W.C. Krumbein and L.L. Sloss), которые осадочной породой называли уплотненный или окаменевший (литифицированный) осадок. Однако, согласно представлениям многих других лито- логов, в данной трактовке присутствует неточность: литифицированный осадок — это всегда порода, однако не всякая горная порода бывает окаменелой. В данном случае существенную коррективу в терминологию внес И.В. Логвиненко, написавший в Геологическом словаре 1973 г. о том, что рыхлые образования (например, пески, алевриты, глины и др.), находимые в составе древних толщ, должны рассматриваться не как осадки. Это уже разновидности горных пород, вступивших в самую начальную подстадию катагенеза (см. ниже).

Еще раньше М.С. Швецов в своем докладе, подготовленном к Международному конгрессу седиментологов 1960 г., обстоятельно проанализировал разные точки зрения зарубежных и отечественных геологов о процессах осадочного породообра- зования, и пришел к такому заключению: представление о том, что порода отлична от осадка твердостью, явно не точны. Известно, что существуют не только мягкие и сравнительно слабо сцементированные породы, как, например, лесс, но и совершенно рыхлые, рассыпающиеся пески. Глина, размоченная ливнем, иногда становиться полужидкой. И наряду с этим некоторые осадки сразу же после выпадения оказываются довольно твердыми, например, некоторые известковые туфы, натеки, соли и др. Из этого следует такое заключение: «Все сказанное показывает, что границы между осадком и породой провести невозможно [здесь и далее курсив наш — автор] .... Куски свежего известкового натека, соли из высохшего водоема, глинистый ил только что высохшей поймы являются и осадками и породами. Полужидкий морской сапропель — несомненный осадок — в шкафу без диагенеза становиться твердым и неразмокающим камнем, т.е. несомненно породой. Попытки установить точную формальную границу между породой и осадком безнадежны, да и схоластичны, тем более, что диагенетические процессы могут прерываться на разных стадиях. Один и тот же осадок может превратиться в разные породы» (Швецов, 1960, с. 159).

Автор целиком разделяет такую точку зрения. Геологические рубежи в большинстве своем представляют собой не резко выраженную по всем своим параметрам границу-плоскость, а некую узкую переходную зону, которая только при мелкомасштабных сводных обобщениях условно видится отчетливой плоскостью. Вышесказанное относится и к границам стратисферы.

Стратисферасовокупность осадочных пород, возникших за всю историю Земли, сохранившихся от денудации и не перешедших в состояние метаморфических образований. Это, как писал Л.В. Пустовалов в 1940 г., создание прежних зон осадкообразования, т.е. космических и планетарных сил, которые господствовали в течение долгого геологического времени, с тех пор как на Земле появилась твердая кора. И это же самораз- вивающаяся и очень сложная флюиднопородная система. В ней во внутренних трещинно-поровых пустотах находятся водно-газовые флюиды различного генезиса: унаследованные от прежних зон осадкообразования, выделившиеся из кристаллических решеток минералов и из органических компонент осадочных пород и разные ювенильные. При их активном участии, под влияниями глубинных Р-Т и др. факторов осадочные породы претерпевают многоэтапные вещественно-структурные преобразования. Вместе с ними в стратисфере рождаются артезианские воды, нефть, горючий газ, каменные угли и стратиформные руды многих металлов.

Стратисфера представлена совокупностью множества бассейнов породообразования (разнотипных впадин, выполненных осадочными толщами — см. в 3.4) и складчатых систем (вторично дислоцированных породных бассейнов). Будучи порождением древних зон осадконакопления, она хранит в себе важнейшую о них информацию, которая воплощена в особенностях минерального состава, структуры, текстуры пород и в закономерностях их сочетания внутри стратисферы. Однако эта информация, как правило, оказывается в той или иной мере утраченной или же существенно искаженной разнообразными постседи- ментационными процессами. Их мы рассмотрим в следующем разделе.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >