3.5.3. Диагенез

Диагенез карбонатных осадков - это сложное, обычно многоактивное явление. В нем можно выделить: перекристаллизацию карбонатных минералов, сопровождающюся структурными преобразованиями пород; появление новых аутигенных карбонатных минералов и их перекристал­лизацию; появление новых аутигенных некарбонатных минералов (глауко­нита, фосфатов, гидроокисных соединений железа и др.); растворение при этом нередко неоднократно. Перекристаллизация. Первоначально осадок име­ет пелитоморфную или органогенную структуру. В диагенезе седиментогенные карбонатные минералы подвергаются перекристаллизации, сопровождающейся увеличением их размеров. В первично пористых и про­ницаемых органогенных, обломочных и оолитовых илах возникают кальцитовые щетки и крустификационный цемент, а также регенерационные кай­мы вокруг скелетных остатков организмов, обломков карбонатных пород и оолитов. Особенности литификации и цементации карбонатных пород в зна­чительной степени обусловлены обстановками седиментации. В надприливной полосе теплых морей выше обычного уровня прили­ва и выше зеркала грунтовых вод часто формируются пляжные пески, со­стоящие из арагонитовых и высокомагнезиально-кальциевых скелетных обломков и контактового, контактово-порового, порово-базального цемента, сложенного микрозернистым и пелитоморфным магнезиальным каль­цитом с некоторой примесью арагонита. Цементация происходит в ре­зультате потери углекислоты морской водой, поступающей в песок заплеском волн. В приливно-отливной (литоральной) и сублиторальной зоне также происходит интенсивная литификация карбонатных осадков, которая здесь идет под влиянием периодического осушения осадков, смешения морских вод с пресными и под влиянием бактериально-водорослевой ак­тивности и биохимических процессов. Осадки здесь цементируются шестоватым высоко магнезиальным кальцитом, нередко в межзерновых про­странствах возникает игольчатый арагонит и образуются корочки магнезиально-кальцитового микрита биогенного происхождения. В карбонатных осадках теплых морей установлен ряд нарастающей устойчивости карбо­ната кальция: высокомагнезиальный кальцит - арагонит - низкомагнезиальный (обычный) кальцит. В дальнейшем арагонит переходит в кальцит в твердой фазе (перекристаллизация), а высокомагнезиальный кальцит - в кальцит с образованием некоторого количества доломита. При погруже­нии и перекрывании новыми порциями осадков наряду с перекристаллиза­цией идет доломитизация. Карбонатные осадки ложа океана (фораминиферовые илы и др.) в большинстве случаев остаются рыхлыми. Однако во многих местах глубоководного карбонатонакопления обнаружена подводная приповерхностная литификация. Литифицированные илы обнаружены на глубинах 200-300 м и содержат высокомагнезиальный кальцит и доломит. Цементация и литификация карбонатных осадков на морском дне и образование плотной известковой корки - явление закономерное и независимое от глубины. Определяется оно прежде всего замедлением или временной приоста­новкой осадконакопления. Параллельно идет насыщение карбонатов маг­нием, что при дальнейшей стабилизации минерального состава вылива­ется в кристаллизацию доломита. Минеральная стабилизация цементи­рованных метастабильными минералами осадков влечет их перекристаллизацию. Изменение режима ведет к перемежаемости прослоев, испытавших и неиспытавших поверхностную литификацию. Диагенетические изменения рифовых построек проявляются в це­ментации, сопровождающейся явлениями растворения и переотложения карбонатов, трансформацией минерального состава и сменой генераций карбонатного цемента. Цементация рифового каркаса происходит в под­водных условиях и осуществляется довольно быстро. Цемент представ­лен игольчатым агрегатом и в меньшем количестве - высокомагнезиальным кальцитом, причем арагонит кристаллизуется на поверхности кораллов, а кальцит тяготеет к остаткам водорослей. В коралловых рифах фор­мирование твердой породы - первая стадия диагенетических превраще­ний. Кроме того, происходит трансформация метастабильных минералов в стабильные, что ведет к частичной или полной перекристаллизации и доломитизации известняков. В рифовых постройках особенно интен­сивно идут изменения под влиянием пресных вод, что выражается в полном растворении арагонитового материала, широком развитии мик­розернистого кальцитового цемента и перекристаллизации коралловых скелетов. В тех случаях, когда в известняке состав поровых вод при­ближается к морскому степень преобразования пород резко снижается. В результате диагенетической перекристаллизации и доломитиза­ции разрушается слоистая текстура осадочной толщи; деструктурируются и исчезают скелетные остатки; меняется микроэлементный состав цементирующих минералов. Последние могут насыщаться некоторыми эле­ментами, входящими в кристаллическую решетку карбонатных минералов, могут и обедняться ими. В процессе диагенеза появляются новые аутигенные карбонатные минералы и происходит их перекристаллизация. Так, арагонит переходит в кальцит; выоокомагнезиальный кальцит (с МgСО3 > 8%) - в кальцит; арагонит и кальцит - в доломит. Существует несколько карбонатно-минеральных рядов преобразования: арагонит - магнезиальный кальцит (с МgСО3 от 3-8%); арагонит - низкомагнезиальный кальцит (с МgСО3 до 3 %); магнезиальный кальцит - высокомагнезиальный кальцит [30, 35]. В процессе диагенеза происходит появление новых аутигенных некарбонатных минералов. Они образуют последовательные парагенетические ряды. Так, гидрослю­ды железа образуют "рубашки" на обломочных частицах и органических остатках, фосфаты кальция образуют выделения неправильной округлой формы, анатаз выделяется в виде мелких кристаллов, глауконит появ­ляется в полостях скелетных остатков (камеры фораминифер, каналы иглокожих). Глауконит также образует неправильной формы зерна со следами коллоидных структур. Аутигенный пирит имеет различные формы выделения: скопления, приуроченные к остаткам организмов и раститель­ным тканям, а также к глинистым прослоям, обогащенным органическим веществом; отдельные зерна и агрегаты, неравномерно рассеянные в карбонатной массе, а также в раковинах фораминифер и других организ­мов. В процессе диагенеза известны случаи растворения карбонатного материала. Об этом свидетельствуют следы выщелачивания органических остатков и оолитов, позже покрытых крустификационными щетками. По-видимому, причиной растворения карбонатного материала было понижение рН поровых вод за счет углекислоты, выделившейся в результате жизнедеятельности организмов. Все диагенетические преобразования в целом, ведут к литификации осадка, и в общем случае - к превращению его в твердую горную породу.