Эпигенез

Эпигенезом называется совокупность процессов, изменяющих осадочные породы в период их существования до начала вывет­ривания или до перехода в метаморфические породы.

В результате эпигенеза преобразуется строение породы, разру­шаются одни минералы и возникают другие, более устойчивые в новых условиях.

В отличие от диагенетических процессов, вызванных внутрен­ней неустойчивостью осадка при изменении физико-химических параметров обстановки, причины эпигенеза обусловлены воздейст­вием на породу внешних сил. Основные факторы эпигенеза — дав­ление вышележащих толщ, возрастание температуры, связанное с погружением породы, напряжения, возникающие при горообра­зовательных процессах, подземные воды, циркулирующие в оса­дочных породах.

Эпигенез проявляется повсеместно как на платформах, так и в геосинклинальных областях. Мощность осадочной толщи может быть различной — от первых сотен метров до 2—4 км. Судя по глубине залегания и непосредственным замерам в буровых сква­жинах, эпигенетические изменения происходят при температуре от 30—50 до 150—200° С и давлении от 100—200 до 1 500—2 000 атм *.

В разрезах, характеризующихся большой мощностью отложе­ний, проявляется эпигенетическая зональность, отражающая зави­симость аутигенного минералообразования от глубины залегания пород. Подобная зональность установлена А. Г. Коссовской и В. Д. Шутовым в мезозойских и верхнепалеозойских отложениях складчатой зоны Западного Верхоянья **. Здесь (сверху вниз по разрезу) выделены следующие четыре зоны, характеризующиеся определенными структурно-минералогическими признаками, физи­ко-механическими свойствами пород и степенью переработки уг­лей: 1) зона неизмененного глинистого цемента, 2) зона хлори­тового и хлорито-кварцевого цемента, 3) зона кварцево-регенера-ционного цемента, или зона кварцитовидных структур, 4) зона кварцево-регенерационного и слюдистого цемента. Каждая из по­следующих зон соответствует большему уровню погружения и ин-

* Н. В. Логвиненко. Постдиагенетические изменения осадочных пород. Л., «Наука», 1968.

** А Г. Коссовская, В. Д. Шутов. Зоны эпигенеза в терригенных комплексах ме-озойских и верхнепалеозойских отложений Западного Верхоянья. Докл. АН СССР, т 103, № 6, 1955.

190

тенсивности дислокаций, а также более длительному пребыванию в погруженном состоянии.

В последние годы сходного типа зональность установлена в мощной серии среднекаменноугольных терригенных пород Донец­кого бассейна, в осадочном покрове восточной части Русской плат­формы и Западно-Сибирской низменности, а также в других ре­гионах.

В зависимости от интенсивности эпигенетического преобразова­ния пород выделяют различные стадии этого процесса: 1) стадию начального эпигенеза, 2) стадию глубинного эпигенеза и 3) ста­дию метагенеза.

Свойственные каждой стадии ассоциации новообразованных минералов отражают, с одной стороны, термодинамические усло­вия определенных ступеней эпигенеза, а с другой — зависят от со­става исходных пород. С целью выяснения характера эпигенети­ческих преобразований в петрографически разнородных типах от­ложений в последние годы в учение об эпигенезе введено понятие о фациях регионального эпигенеза *.

Фации регионального эпигенеза характеризуются ассоциация­ми новообразованных минералов, возникших при определенном химико-минералогическом составе исходных пород.

В песчаниках, сложенных стойкими минеральными компонента­ми — кварцем, кислыми плагиоклазами и натриево-калиевыми по­левыми шпатами, а также в глинах каолинитового состава возни­кают кварц и на более поздних стадиях — диккит и пирофиллит. Иная картина наблюдается в породах, характеризующихся более разнородным исходным составом и наличием нестойких минера­лов — биотита, роговой обманки, пироксенов, плагиоклазов основ­ного состава, обломков эффузивов и пр. В этом случае начиная с самых ранних стадий изменения пород происходит интенсивное разложение нестойких компонентов и синтетическое и метасома-тическое образование новых минералов, устойчивых в данных тер­модинамических условиях. В зависимости от состава исходных по­род возникают вторичные эпигенетические минералы: кварц, аль­бит, хлорит, гидрослюды, цеолиты, эпидот и др.

Фации регионального эпигенеза не могут рассматриваться как равновесные системы, что отличает их от фаций регионального метаморфизма. Возникающие в процессе эпигенеза минеральные ассоциации содержат наряду с новообразованными минералами многочисленные, в разной степени устойчивые реликтовые компо­ненты, находящиеся в состоянии незавершенного приспособления к данным термодинамическим условиям. Чем более глубинные изменения претерпевают породы, тем отчетливее проявляются в них вновь приобретенные минералогические и структурные осо­бенности.

* А Г. Коссовская, В. Д Шутов Фации регионального эпигенеза и метаге­неза. Изв АН СССР, серия геол , № 7, 1963

19»

Учение об эпигенезе имеет большое практическое значение. В частности, оно играет определенную роль при поисках и развед­ке нефтяных коллекторов, а также при изучении миграции и фор­мирования залежей нефти.

Выщелачивание отдельных минералов и переотложение раство­рившегося материала приводит к изменению пористости и про­ницаемости пород. В ряде случаев присутствие в разрезах среди

пород рыхлых песчаников, а иногда и песков, обусловлено процессами растворения в ста­дию эпигенеза ранее возник­шего цементирующего мате­риала.

Однако наиболее обыч­ным следствием эпигенетиче­ского преобразования явля­ется уплотнение породы, связанное с уменьшением ее пористости и проницаемости вследствие структурных и минеральных изменений. Ха­рактер изменения пористо­сти и объемного веса глини­стых пород в зависимости от

плотных литифицированных Обьенныи бес, г/см³

if 1,6 1,8 г,о г,г 2,4 г,в

si

О

5,4

41,8 34,6 27,2 20,0 12,8 Общая пористость, %

Рис 91. Зависимость пористости и объ­емного веса глинистых пород от глуби­ны их погружения.

глубины их погружения показан на рис. 91. Уменьшение пористо­сти и увеличение объемного веса, т. е. уплотнение глинистых по­род, происходит более или менее плавно до глубины 3—3,5 км, а затем наблюдается резкий перелом кривой. Исследования по­казали, что изменение физических свойств обусловлено в данном случае минеральными преобразованиями, осуществляющимися в глинистых породах при погружении их на глубину 3—4 км (пере­ход монтмориллонита в иллит).