Диагенез

Диагенез — совокупность процессов, превращающих осадок в породу. Сущность этих процессов состоит в физико-химическом уравновешивании сложной и многокомпонентной системы реакци-онноспособных веществ в термодинамических условиях поверхно­сти земной коры.

Твердые вещества, осаждающиеся и неподвижно сохраняющиеся на дне бассейна, образуют осадок. По представлениям Н. М. Стра­хова (1960), свежесформированный илистый (глинистый) осадок обычно представляет собой рыхлое насыщенное водой полужидкое тело, имеющее весьма разнообразный химико-минералогический состав. Важнейшим свойством такого осадка является отсутствие физико-химического равновесия между слагающими его твердыми, жидкими и газообразными веществами. Так, наряду с наличием в осадке свободного кислорода и различных богатых кислородом соединений, таких, как (SO~²), Fe₂0₃/jH₂0 и др., здесь присутст­вуют разлагающиеся остатки животных и растений, создающие восстановительную среду. Развивающиеся в осадке микроорганиз­мы поглощают и выделяют в процессе жизнедеятельности различ­ные химические соединения — сероводород, углекислоту и др., вступающие в реакции с компонентами осадка.

В результате указанных выше процессов существенно изменя­ется состав иловой воды. Если в момент образования осадка на­сыщающая его вода не отличалась по составу от наддонной воды бассейна седиментации, то в ходе диагенетического преобразования она лишается сульфатов, свободного кремнезема и обогащается H2S, СН₄, С0₂, NH₃ и другими соединениями. Существенно изме­няется концентрация водородных ионов (рН) и окислительно-вос­становительный потенциал (Eh). Специфический характер иловой 188

воды приводит к ее взаимодействию с наддонной водой. Из над-донной воды в иловый раствор интенсивно диффундируют и погло­щаются осадком Ог, (S07²) и связанные с сульфатным ионом Са⁺² и Mg+². В то же время накопившиеся в илах газы (С0₂, NH₃, H₂S, СН₄ и т. п.), а также некоторые другие вещества мед­ленно диффундируют в наддонную воду.

В результате диагенеза происходит образование аутигенных минералов вследствие увеличения концентрации в иловом раство­ре того или иного вещества до стадии насыщения. Вначале реак­ции в осадке протекают в присутствии достаточного количества кислорода и воды. В эту первую окислительную фазу осаждаются гидроокислы железа и марганца, фосфатные минералы, глауконит. По мере накопления новых порций осадка среда становится вос­становительной и окисные соединения переходят в закисные. К восстановительной фазе приурочено образование сульфидов и силикатов железа, кальцита, доломита, сидерита и ряда других минералов.

Одновременно с образованием диагенетических минералов про­исходит их перераспределение в осадке — растворение в одних местах и отложение в других. Причиной перераспределения веще­ства осадка является неравномерное изменение в различных его частях Eh, рН и концентрации иловых растворов, вызванное при­сутствием разлагающихся органических остатков, а также пятни­стым расположением первичного материала в осадке. Например, при значениях рН = 8 и более растворяются кремнистые минералы и выпадает нерастворимый в щелочной среде СаСОз. В участках с низким рН СаС0₃ растворяется, а в осадок выпадает SiCb. В ре­зультате перераспределения вещества образуются конкреции (кальцитовые, сидеритовые, фосфатные, марказитовые и др.), а также пятна, линзы и прослои, обогащенные теми или другими минералами.

Рассмотренные Н. М. Страховым процессы, протекающие на стадии диагенеза глинистого осадка, отложившегося в субакваль-ных (морских или озерных) условиях, дают основание считать, что движущей силой диагенетических преобразований является физико-химическая неуравновешенность осадка. Все эти процес­сы идут за счет энергии, заключенной в самом осадке.

Процессы диагенеза весьма многообразны, они зависят суще­ственно как от условий, в которых протекает диагенез, так и от состава осадка. Последний определяет физико-механические свой­ства пород, образовавшихся в результате диагенеза. Н. М. Стра­хов высказал предположение, что в гумидных зонах в результате процессов диагенеза пески и алевролиты уплотняются слабо и мо­гут оставаться рыхлыми и сыпучими, глины теряют текучесть, но еще вполне пластичны и только карбонатные и кремнистые поро­ды подвергаются литификации (окаменению).

Значительно отличаются от рассмотренной выше схемы про­цессы диагенеза, протекающие в субаэральных условиях, т. е. там,

189

где превращение осадка в породу идет не под покровом воды, а на поверхности Земли. В таких условиях происходит формирование лёсса, континентальных песчано-глинистых отложений, известко­вых туфов и ряда других пород. Во всех случаях субаэрального диагенеза его процессы будут сильно ослаблены, а в ряде случаев не проявляются совершенно.