Накопление осадка (седиментогенез)
Транспортируемый осадочный материал осаждается в пониженных участках рельефа. Скорость накопления осадка колеблется в очень широких пределах — от долей миллиметра (глубоководные части морей и океанов) до нескольких метров в год (в устьях крупных горных рек).
Длительное и устойчивое погружение области осадконакопления предопределяет образование мощной, однородной осадочной толщи. В случае частой смены тектонического режима происходит переслаивание осадков, различных по составу и строению.
В процессе переноса и осаждения осадочного материала под влиянием механических, химических, биологических и физико-химических процессов происходит его сортировка и избирательный переход в твердую фазу растворенных и газообразных веществ. Этот процесс называется осадочной дифференциацией. Образовавшиеся в результате осадочные породы в большинстве своем отличаются от магматических и метаморфических более простым химическим составом, высокой концентрацией отдельных компонентов или более высокой степенью однородности частиц по размеру.
Наряду с осадочной дифференциацией на поверхности нашей планеты может происходить и смешивание осадочного материала (интеграция), поступающего из разных источников сноса. Этот процесс приводит к образованию полиминеральных пород, слагающихся как разнородными обломочными компонентами, так и биогенными и хемогенными образованиями.
Седиментогенез Типы осадочной дифференциации
Диагенез. Осадок, накопившийся на дне водоема или на поверхности суши, обычно представляет собой неравновесную систему, состоящую из твердой, жидкой и газовой фаз. Между составными частями осадка начинается физико-химическое взаимодействие. Активное участие в преобразовании осадков принимают обитающие в иле организмы.
Во время диагенеза происходит уплотнение осадка под тяжестью образующихся выше него слоев, обезвоживание, перекристаллизация. Взаимодействие составных частей осадка между собой и окружающей средой приводит к растворению и удалению неустойчивых компонентов осадка и формированию устойчивых минеральных новообразований. Разложение отмерших животных организмов и растений вызывает изменение окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных свойств осадка. К концу диагенеза жизнедеятельность бактерий и других организмов почти полностью прекращается, а система осадок — среда приходит в равновесие.
Продолжительность стадии диагенеза изменяется от десятков до сотен тысяч лет. Мощность зоны осадка, в которой протекают диагенетические преобразования, также колеблется в значительном диапазоне и составляет 10— 50 м.
Катагенез. В стадию катагенеза осадочные породы претерпевают существенные преобразования, сопровождаемые изменением химико-минералогического состава, строения и физических свойств. Основными факторами преобразования пород являются температура, давление, вода, растворенные в ней соли и газообразные компоненты, рН, Еh и радиоактивное излучение. Направленность и интенсивность преобразований в значительной степени определяются составом и физическими свойствами пород.
В процессе катагенеза происходит уплотнение пород, их обезвоживание, растворение неустойчивых соединений, а также перекристаллизация и образование новых минералов.
Метагенез. На стадии метагенеза происходит максимальное уплотнение осадочных пород, меняется их минеральный состав, структура. Преобразование пород происходит под влиянием тех же факторов, что и при катагенезе, но температура более высокая (200—300°С), выше минерализация и газонасыщенность вод, иные значения Еh и рН.
Изменение структуры пород проявляется в укрупнении размера зерен, в упорядочении их ориентировки, перекристаллизации с исчезновением фаунистических остатков. Завершается стадия метагенеза переходом осадочных пород в метаморфические.
Формы залегания осадочных горных пород.
Первичной формой залегания осадочных горных пород является слой, или пласт (рис. ).
Рис.
Пластом называется геологическое тело, сложенное однородной осадочной породой, ограниченное двумя параллельными поверхностями напластования, имеющее примерно постоянную мощность и занимающее значительную площадь. Ряд слоев или пластов, перекрывающих (налегающих) и подстилающих друг друга и объединяющихся по какому-либо признаку (геологическому возрасту, происхождению, петрографическому признаку и т.д.), называют свитой. Слои горных пород можно наблюдать в обнажениях. Обнажением слоев (пластов) горных пород называется выход их на поверхность Земли.
Рис.
Название пласта обычно определяется составом слагающих его пород. Например, пласт известняка, пласт песчаника и т. д. Поверхность, ограничивающая пласт снизу, называется подошвой, сверху — кровлей.
В серии или пачке пластов кровля нижележащего пласта является одновременно подошвой покрывающего пласта. Толщина пласта называется его мощностью. Обычно различают истинную, вертикальную и горизонтальную мощность. Истинная мощность — кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой пласта. Вертикальная мощность — расстояние по вертикали от любой точки кровли до подошвы пласта.
Горизонтальная мощность — расстояние по горизонтали от любой точки кровли до подошвы пласта. Мощность пластов может быть относительно постоянной (выдержанной) и непостоянной (изменчивой). При изменении мощности пласта может происходить как его увеличение, так и сокращение вплоть до полного исчезновения - выклинивание (рис.).
Выходы пород или обнажения пород позволяют установить не только состав пород, но и взаимное расположение и особенности залегания пластов, сложенных ими. Взаимное расположение пластов может быть согласным или несогласным.
При согласном залегании пород (рис.) границы пластов практически параллельны. Такое положение границ сохраняется и при наклонном и складчатом залегании пластов. Характерной особенностью согласного залегания, также является последовательное залегание более молодых пластов на более древних. Формирование пород происходило в условиях последовательного погружения и непрерывного накопления осадков.
Рис.
При более сложном геологическом развитии породы могут оказаться в условиях несогласного залегания (рис.). Особенностью этого вида залегания является наличие в разрезе так называемой поверхности размыва (несогласия), свидетельствующей о наличии перерыва в осадконакоплении. По этой поверхности происходит контакт пород со значительной разницей в возрасте.
Рис.