5. Время

Говоря о времени как факторе катагенеза, надо иметь в виду, что само по себе время не может вызвать катагенетические преобразования пород. Например, хорошо известно, что т.н. “синие” кембрийские глины Прибалтики, никогда не погружавшиеся на значительные глубины, практически не преобразованы. А несравненно более молодые глины майкопской свиты (кайнозой) в Восточном Предкавказье на глубине 3,7–4 км несут отчётливые следы изменения (гидрослюдизации).

Время в катагенезе играет роль “умножителя” действия других факторов преобразования пород. Во–первых, чем древнее порода, тем у неё было больше шансов сильнее и разнообразнее преобразоваться, поскольку регионы на протяжении своей истории, как правило, испытывают несколько раз перестройку структурного плана, что приводит к изменениям термического, барического, гидрогеологического режимов, а это, в свою очередь, вызывает катагенетические процессы. Во–вторых, поскольку геологические процессы протекают очень медленно, то интенсивность изменений пород зависит от продолжительности пребывания пород в той или иной термобарической или гидрогеологической обстановке.

Подтема 5.2. Типы катагенеза. О двух фундаментальных группах

катагенетических процессов

1. Типы катагенеза

Cуществует много классификаций процессов катагенеза. В их основу положены проявления всех рассмотренных выше факторов катагенеза (тем­пература, давление, подземные воды, тектонические движения, время). Причём, несмотря на разнообразие терминов и подходов, применяющихся в классификациях, все они так или иначе могут быть подразделены на три группы по проявлению главных факторов катагенеза: температуры и давления (термобарический фактор) и подземных вод (гидрогеологический фактор). В основу классификаций первой группы положен термобарический фактор катагенеза. В качестве главного признака второй группы классификаций приняты гидрогеологические условия катагенетических превращений. Классификации третьей группы — общие — учитывают и термобарический фактор, и фактор подземных вод.

Прежде чем начать рассмотрение классификаций катагенеза, сделаем одно терминологическое замечание. Ряд исследователей (Пустовалов, 1940; Коссовская, Шу­тов, 1971; Копелиович, 1965 и др.) вместо термина “катагенез” использовали термин “эпигенез”, но понимали его в том же, стадиальном смысле. Поскольку термин “эпигенез” имеет ещё и другие значения (не только как синоним термина “катагенез”), то в настоящее время большинство литологов не пользуются им для обозначения соответствующей стадии литогенеза. Мы, рассматривая классификации катагенеза, будем везде употреблять именно этот термин, несмотря на то, что у некоторых авторов классификаций фигурировал термин “эпигенез”.

Классификационные схемы, в которых в качестве главного классификационного признака принят термобарический фактор

Л.Б. Рухин (1953) выделяет прогрессивный и регрессивный катагенез. Погружение (увеличение температуры и давления) — воздымание (снижение температуры и давления).

А.В. Копелиович (1965). Начальный и глубинный — при погружении (рост температуры и давления в два этапа). Регрессивный — воздымание (снижение температуры и давления).

Б.А. Соколов (1975). Статокатагенез (рост температуры и давления за счёт нормального погружения). Динамокатагенез (рост давления, в меньшей степени температуры), связанный с пликативными и дизъюнктивными тектоническими нарушениями). Стоит обратить внимание, что в этой схеме изменения температуры и давления увязаны с тектоническими условиями.

Н.Б. Вассоевич (1975). Протокатагенез, мезокатагенез и апокатагенез с более мелкими градациями. Схема основана на стадийности углефикации органического вещества (главный фактор чего — температура). Протокатагенез — буроугольная стадия изменения ОВ, мезокатагенез — включает стадии длиннопламенных, газовых, жирных, коксовых и отощённо–спекающихся углей, апокатагенез — полуантрациты, антрациты (?). Классификация широко применяется в нефтяной геологии. Вопросы, связанные с изменением органического вещества будут нами потом специально рассмотрены.

А.В. Лукьянов, В.Т. Лукьянова (1982); В.Т.Лукьянова (1978). Термальный —температура и динамический (стрессовый) — давление стресса при тектонических деформациях. В термальном выделяются региональный (в результате обычного погружения ) и наложенный (следствие роста температуры в локальных зонах тепловых аномалий, связанных с тектоническими движениями).

В.Т.Лукьянова (1995). Платформенный, геосинклинальный, орогенный. Здесь в явном виде тектонический фактор, который управляет термобарическими условиями, проявления которых разные в разных тектонических режимах катагенеза.

О.В. Япаскурт (1981). Региональный (проявляющийся в регионе в целом) и локальный (проявляющийся в отдельных местах региона). В региональном — фоновый (связанный с ростом температуры и давления при нормальном погружении) и наложенный, иначе катагенез термально–динамической активизации (он как бы добавляется к фоновому, или наложен на фоновый там, где в силу тектонических условий имеют место положительные аномалии температуры и давления). Фоновый катагенез делится на катагенез медленного погружения, интенсивного погружения и прерывистого погружения (здесь учитывается темп и характер нарастания температуры и давления, т.е. термобарический фактор и фактор времени). Локальный катагенез в этой схеме подразделяется на контактовый (на контакте с магматическими телами, где локально происходят сильный разогрев или рост давления), гидротермально–метасоматический (здесь в классификацию как бы вклинивается отчасти фактор подземных вод, так как гидротермы — это их разновидность) и дислокационный (в зонах тектонических нарушений). Таким образом, данная классификационная схема учитывает влияние и температуры, и давления, и тектоники, и времени, и даже,отчасти подземных вод.

Е.Е. Карнюшина (1984). Катагенез туранского типа (меньшая скорость погружения отложений и соответственно меньший темп нарастания воздействия температуры и давления на породы) и охотского типа (большая скорость погружения и больший темп нарастания температуры и давления). В данной схеме мы видим учёт роли термобарического фактора и фактора времени, выраженного через скорость процессов.

Н.В. Логвиненко, Л.В. Орлова (1987). Ранний, средний и поздний катагенез выделяются по интенсивности воздействия на породы температуры и давления при погружении, причём эти типы катагенеза рассматриваются отдельно для континентов и океанов (т.е. по существу в рамках двух принципиально различных очень крупных тектонических структур).

Классификационные схемы, в которых в качестве главного классификационного признака принят фактор подземных вод

А.И. Перельман (1965). Катагенез окислительного ряда, восстановительного сульфидного ряда, восстановительного глеевого ряда (восстановление без участия сероводорода). В рамках катагенеза окислительного ряда выделяются процессы: сернокислый, кислый, нейтрально–карбонатный, содовый, хлоридно–сульфатный; в рамках катагенеза восстановительного сульфидного ряда выделяются процессы: сернокислый сульфидный, соленосно–сульфидный, содовый сероводородный. Таким образом, данная схема учитывает, главным образом, геохимические особенности газоводных подземных растворов, причём, во главу угла кладётся состав газов, растворённых в воде, которая воздействует на породы. Именно состав газов в первую очередь определяет течение процессов в окислительной или восстановительных разного типа обстановках. Затем подразделение процессов ведётся по особенностям ионно–солевого состава растворов.

Р.У. Фербридж (1971). Анадиагенез (за рубежом термин “катагенез” не употребляется, а все процессы литогенеза вплоть до метаморфизма называются диагенезом, об этом уже говорилось) — процессы, связанные с воздействием на породы восходящих седиментогенных подземных вод. Эпидиагенез — процессы, связанные с воздействием на породы инфильтрационных подземных вод атмосферного происхождения.

В.Н. Холодов (1982). Инфильтрационный катагенез — протекает под влиянием инфильтрационных подземных вод атмосферного происхождения. Элизионный катагенез — протекает под влиянием элизионных подземных вод, высвобождающихся из кристаллических решёток глинистых минералов. Гравитационно–рассольный катагенез — протекает под влиянием высокоминерализованных рассолов, проникающих под действием сил гравитации из эвапоритовых бассейнов и толщ в подстилающие отложения. Гидротермально–рассольный катагенез — протекает под влиянием рассолов с участием гидротермальной компоненты глубинного происхождения (Красноморский рифтовый грабен).

А.А. Махнач (1989). (1) Катагенез в безэвапоритовых водоносных системах. (2) Катагенез в эвапоритсодержащих водоносных системах (галокатагенез). В (1) — катагенез в элизионных системах (в системах с талассогенными водами и системах с талассогенными  и  петрогенными водами)  и  катагенез  в  инфильтрационных  системах. В (2) — катагенез подэвапоритовых и межэвапоритовых зон и катагенез надэвапоритовых и околоэвапоритовых зон. Эту схему мы будем более подробно рассматривать ниже.

Классификационные схемы, где классификационными признаками являются и термобарический фактор, и фактор подземных вод

Мы можем привести две такие схемы, причём, стоит обратить внимание на то, что в обоих учёт двух главных факторов катагенеза осуществлён сугубо механически, т.е. одна группа процессов идёт как бы только под влиянием термобарического фактора (а подземные воды вроде бы никак не влияют), а вторая — как бы только под влиянием фактора подземных вод (а подземные воды вроде бы нипричём).

Г.А. Каледа (1972). Дислокационный катагенез и флювиокатагенез. В этой схеме процессы преобразования пород под влиянием роста давления в зонах тектонических напряжений (дислокационный катагенез) противопоставляются процессам преобразования пород под воздействием водных растворов, нефти и газа. [Попутно, в порядке анализа этой схемы, заметим, а разве в зонах тектонических напряжений на породы не воздействуют водные растворы?].

П.П. Тимофеев и др. (1974); А.Г. Коссовская, В.Д .Шутов (1976); А.Г. Коссовская и др. (1981). Региональный катагенез. Наложенный катагенез. Региональный — при региональном погружении без привноса “чуждых” растворов в отложения, т.е. под влиянием термобарического фактора.[В порядке анализа. Что такое “чуждые” растворы”? Перетоки из пласта в пласт, которые есть всегда и которые невозможно учесть, дают “чуждые” или “нечуждые” растворы? Раствор, “чуждый” по отношению к пласту, — “нечуждый” по отношению к формации, куда этот пласт входит]. Наложенный — под влиянием на породы “чуждых” растворов разного генезиса. Региональный катагенез в этой схеме делится по тектоническому принципу на четыре группы по областям с разным термобарическим режимом: (а) катагенез областей с континентальной корой, реже с корой переходного типа, смыкающийся с метаморфизмом типа Барроу (геотермаль­ный градиент 15-20С/км, давление до 500 МПа); (б) катагенез областей с корой переходного типа, смыкающийся с метаморфизмом типа Абакума (геотермальный градиент до 40С/км); (в) катагенез областей с корой переходного типа, смыкающийся с метаморфизмом фации глаукофановых сланцев (относительно низкие температуры, давление до 1000 МПа); (г) катагенез областей с океанической корой. В наиболее изученной группе (а), которая исследована на платформах и в ряде складчатых областей, выделяются начальный и глубинный катагенез. Наложенный катагенез подразделяется на гипергенный катагенез, связанный с воздействием на породы инфильтрационных подземных растворов атмосферного происхождения, и гипогенный катагенез, связанный с воздействием на породы глубинных подземных растворов.