Основные фациальные группы осадочных пород.

Ключевые слова:Экзогенный процесс, метаморфизм, водоемы, субаэральный, обломочные, оргоначенные, хемогенные, уплотнение, катагенез, литогенез, эпигенез, лагуна, фация.

Образование осадочных горных пород - сложный и длительный процесс, связанный с экзогенными процессами, и можно выделить следующие стадии: 1) образование исходного осадочного материала; 2) перенос осадочного материала; 3)накопление осадка (седиментогенез); 4) преобразование осадка в осадочную породу (диагенез); 5) изменение осадочной породы до начала метаморфизма или начала выветривания (катагенез). Процесс формирования осадочной породы с 1 по 5 стадии - носит название литогенеза.

Исходным материалом осадочных пород служат продукты разрушения магматических, метаморфических и ранее образовавшихся осадочных пород на поверхности земли.

Разрушаются горные породы и входящие в их состав минералы в результате экзогенных процессов, причём основная масса продуктов разрушения образуется в результате выветривания. Под действием поверхностных вод и в меньшей степени ледников и ветра продукты разрушения переносятся к областям седиментации (осадконакопления). Весь этот материал находится на стадии переноса, при соответствующих условиях рельефа и геохимической обстановки может перейти в осадок. При этом начинается 3 стадия образования породы - седиментогенез, или накопление осадка. Осаждение частиц может быть временным, когда частицы вновь подхватываются движением среды, или окончательным, когда происходит накопление осадка, т.е. постепенное закрепление частиц на дне.

Подавляющая масса осадков накапливается в конечных водоёмах стока - озёрах и, главным образом, морях, океанах. Такие осадки называют субаквальными. В отличие от них осадки, накапливающиеся на суше, вне водной среды, называются субаэральным. В конечных водоёмах в зависимости от характера поступающего материала, а так же от гидродинамического и гидрохимического режимов формируются осадки трёх типов: 1)обломочные; 2) органогенные; 3) хемогенные.

На стадии седиментогенеза закладываются такие важнейшие свойства осадка, как минеральный состав, размер и форма слагающих его частиц, слоистость и т.п., которые затем наследуются породой.

Следующим этапом формирования породы является стадия диагенеза. Диагенез - совокупность процессов, преобразующих осадок в осадочную породу. Свежесформированные осадки обычно образуют рыхлые, сильно обводнённые слои, насыщенные разнообразными химически активными соединениями.

Кроме минерального вещества в осадке присутствуют органическое вещество в виде остатков отмерших организмов и живые бактерии. В целом для такого осадка характерно отсутствие физико-химического равновесия между слагающими его твёрдыми, жидкими и газообразными компонентами.

Прежде всего в осадке происходит поглащение свободного кислорода в результате жизнедеятельности бактерий и разложения органического вещества.

После этого начинается редукция гидрооксидов Fe, Mg, Ca и сульфидов. Одновременно некоторые минералы, находящиеся в твёрдой фазе, такие, как CaСО₃, MgСО₃,SiO₂, постепенно растворяются, достигая стадии насыщенных растворов.

Обогащаются такими газами как CO₂, H₂S, CH₄ теряют кислород и сульфаты, резко повышается их щелочной резерв. Изменение состава вод, насыщающих осадок, даёт толчок развитию двух новых процессов.

Первый процесс заключается в установлении физико-химического взаимодействия между водами осадка и бассейна. Из осадка в наддонные воды бассейна уходят CO₂, H₂S, CH₄ и другие соединения, из наддонных вод в воды осадка поступают О2, сульфат ион SO^-2 ₄ и связанные с ним Ca ²⁺ и Mg²⁺. Всё это приводит к дальнейшему изменению состава и концентрации вод осадка.

Второй процесс идёт непосредственно в осадке и заключается в образовании новых, диагенетических минералов. Эти новые минералы называются аутигенными, т.е. образованными на месте. Так в виде сложной серии взаимосвязанных процессов исходная химически неуравновешенная система осадка перестраивается и превращается в систему, внутренне уравновешенную, - осадок становится породой.

Одновременно с физико-химическими процессами происходят уплотнение осадка и отжатие избытка насыщающих его вод. Уплотнение осадка осуществляется под действием нагрузки прикрывающих его новых порций осадков, а так же в результате образования диагенетических минералов, которые цементируют отдельные частицы.

На стадии диагенеза уплотнение сильнее всего проявляется в кремнистых и карбонатных осадках, которые подвергаются полному окаменению.

Стадией диагенеза заканчивается процесс собственного формирования осадочной породы. Она продолжает существовать в земной коре до тех пор, пока находится в термодинамических условиях, характерных для верхних горизонтов коры, в глубинных зонах осадочная порода не остаётся неизменной. Наступает стадия катагенеза. На этой стадии породы подвергаются различным изменениям, однако в основных чертах сохраняет своё строение и минеральный состав. Катагенез - совокупность процессов, изменяющих осадочную породу в период её существования до начала метаморфизма или выветривания.

В условиях нисходящих тектонических движений земной коры в равной мере проявляются все три фактора катагенеза, что приводит к уплотнению и обезвоживанию породы, растворению одних минералов и образованию других, перекристаллизации минералов. Под действием давления происходят сближением частиц породы, их взаимоприспособление, образование более плотной упаковки. Это приводит к отжатию содержащихся в породе вод, которые мигрируют в вертикальном или горизонтальном направлении.

В условиях восходящих тектонических движений основным фактором катагенеза является воздействие подземных вод. При подъёме территории появляются дополнительные области разгрузки, в связи с чем усиливаются привнос и вынос вещества в пластах осадочных пород.

Так осуществляется круговорот осадочных пород в природе разрушения коренных пород, преобразование обломков в новую породу, новое разрушение.

Первичной формой залегания осадочных образований является слои, или пласт. Пластом называется геологическое тело, сложенное однородной осадочной породой, ограниченными двумя параллельными поверхностями направления, имеющее примерно постоянную мощность и занимающую значительную площадь (кровля, подошва пласта, мощность - истинная, видимая, линзообразная, гнездообразная форма залегания, простирание пласта, падение пласта, угол падения, элементы залегания пласта, согласное, несогласное залегание, поверхность размыва, перерыв в осадконакопление и т.д.)

Комплекс отложений, отличающихся составом и физико- географическими условиями образования от соседних отложений того же стратиграфического возраста, называется фацией, т.е. однородной по составу комплекса пород, образовавшихся в сходных физико-географических условиях. В соответствии с тремя основными физико-географическими обстановками на поверхности Земли выделяют 3 основные группы фаций:

1)Морские; 2) Континентальные; 3) Лагунные.Наиболее широко распространены морские фации, поскольку основная масса осадочных горных пород образуется в море.

Морские отложения весьма разнообразны по составу: они включают как грубообломочные, так и тонкозернистые терригенные осадки, значительные площади покрыты известняками, доломитами, мергелями, нередко встречаются глубоководные илы и химические осадки.

Однако распределение всего многообразия морских осадков подчинено определённым закономерностям и обусловливается в основном глубиной морского бассейна. Поэтому в группе морских фаций выделяют:

Прибрежные (сформировавшиеся на глубине до 20м), мелководные (20-200 м), средних глубин (200-2000 м) и глубоководные (образующие на глубинах море более 2 км) фаций.

Контрольные вопросы:

1. Как происходит образование исходного осадочного материала?

2. Как происходит перенос осадочного материала?

3. Как происходит взаимодействие химических компонентов на обр. породе?

4. За счет, каких факторов происходит уплотнение осадка?

5. Влияют ли тектонические движения на процесс осадконакопления?

6. Что такое слой, пласт, толща осадочных пород?

7. Какая отличительная черта осадочных пород от других пород?

Литературы:

1. Якушева А. Ф. «Общая геология». М. Недра 1988.

2. Мельничук В. И. «Общая геология». М. Недра 1989.

3. Ершов В. В. «Основы геологии». М. Недра 1986.

4. Иванова М. Ф. «Общая геология». М. Недра 1974.

5. Панюков П. Н. «Основы геологии». М. М. Недра 1978.

Лекция № 11