17. Типы катагенеза

Существующие классификации.Есть много классификаций катагенетических процессов (рис. 35, 36, 37). В их основу положены проявления рассмотренных выше факторов катагенеза (температура, давление, подземные воды, тектонические движения, время). Несмотря на разнообразие терминов и подходов, применяющихся в классификациях, все они так или иначе могут быть подразделены натригруппы по проявлениюдвухглавных факторов катагенеза —термобарического (температура и давление) и гидрогеологического (подземные воды). В основу классификаций пер-

вой группы положен термобарический фактор катагенеза (рис. 35). В качестве главного признака второй группы классификаций приняты гидрогеологические условия катагенетических превращений (рис. 36). Классификации третьей группы (общие) учитывают термобарический и гидрогеологический факторы (рис. 37).

Прежде чем начать рассмотрение классификаций катагенеза, сделаем одно терминологическое замечание. Ряд исследователей (Л.Б. Рухин, А.Г. Коссовская, В.Д. Шутов, А.В. Копелиович, Г.А. Каледа и др.) вместо термина “катагенез” использовали

“эпигенез”, но понимали его как синоним в том же, стадиальном, смысле. Поскольку термин “эпигенез” имеет еще и другие значения, то в настоящее время большинство литологов не пользуется им для обозначения соответствующей стадии литогенеза. Рассматривая классификации катагенеза, будем везде употреблять термин “катагенез”, несмотря на то, что у некоторых авторов классификаций фигурировал термин “эпигенез”.

Классификации по термобарическому признаку.Л.Б. Рухин (1953) выделил прогрессивный и регрессивный катагенез. Первый протекает при увеличении температуры и давления с погружением пород, второй — в результате снижения величины этих параметров при воздымании отложений. Схема А.В. Копелиовича (1965) похожа на схему Л.Б. Рухина, но процессы, связанные с ростом температуры и давления, разделены на начальный и глубинный катагенез. Б.А. Соколов (1975) предложил различать статокатагенез, обусловленный ростом температуры и давления за счет нормального погружения, и динамокатагенез, вызываемый увеличением давления, в меньшей степени температуры в связи с тектоническими нарушениями. Обратим внимание, что в этой схеме изменения температуры и давления увязаны с тектоническими условиями. Н.Б. Вассоевич (1975) выделил прото-, мезо- и апокатагенез с более мелкими градациями на основании стадийности углефикации органического вещества, главный фактор которой — температура (об этой схеме см. подробнее в 18.5). О.В. Япаскурт (1981) считает целесообразным различать региональный (проявляющийся в регионе в целом) и локальный (в отдельных местах региона) катагенез. Регионально-катагенетические процессы подразделяются на фоновые (при нормальном погружении) и наложенные, связанные с термально-динамической активизацией. Среди фоновых процессов различаются разновидности по скорости и характеру погружения; таким образом в комплексе учитываются термобарический фактор и фактор времени. Локальный катагенез в классификации О.В. Япаскурта подразделяется на процессы, происходящие: а) на контакте с магматическимителами, где локально происходят силь­ный разогрев или рост давления; б) в зонах активной гидротер­мальной деятельности; в) в зонах тектонических дислокаций. А.В. Лукьянов и В.Т. Лукьянова (1982) выделяют термальный ка­тагенез в результате роста температуры при обычном погружении (термальный региональный) и в зонах тепловых аномалий (тер­мальный наложенный) и динамический катагенез под влияниемстрессового давления при тектонических деформациях. Е.Е. Кар­нюшина (1984) предлагает различать катагенез туранского типа (меньшая скорость погружения отложений и соответственно меньший темп нарастания температуры и давления) и охотского типа (больший темп погружения и нарастания температуры и давления). Здесь мы опять видим учет роли термобарического фактора и фактора времени, выраженного через скорость погружения. Н.В. Лог­виненко и Л.В. Орлова (1987) выделяют ранний, средний и поздний катагенез по интенсивности воздействия на породы температуры и давления при погружении, причем эти типы катагенеза рассматриваются отдельно для континентов и океанов, т. е. для двух крупнейших, принципиально различных, структур Земли. В.Т. Лукь­янова (1995), беря в качестве главного признака тектонический, который управляет термобарическими условиями превращения пород, считает целесообразным различать платформенный, геосинкли­нальный и орогенный типы катагенеза.

Классификации по гидрогеологическому признаку.В схеме А.И. Перельмана (1965) катагенетические процессы подразделяются по геохимическим особенностям подземных растворов, которые воздействуют на породы. Учитываются состав водорастворенных газов, определяющий течение процессов в окислительной или восстановительной обстановке, а также ионно-солевой состав подземных вод. Американский ученый Р.У. Фербридж (1971) выделяет процессы, связанные с воздействием на породы восходящих седиментогенных подземных вод (анадиагенез), и процессы, обусловленные влиянием на породы инфильтрационных подземных вод атмосферного происхождения (эпидиагенез).В связи с терминологией Р.У. Фербриджа напомним, что за пределами СНГ термин “катагенез” не употребляется, а все процессы литогенеза называются диагенезом.

В классификации В.Н. Холодова (1982) предлагается различать процессы катагенеза, протекающие под влиянием: а) инфильтра­ционных подземных вод атмосферного происхождения; б) эли­зионных подземных вод, высвобождающихся из кристаллических решеток глинистых минералов; в) высокоминерализованных рассо­лов, проникающих из эвапоритовых бассейнов и толщ в под­стилающие отложения под действием сил гравитации; г) рассолов с участием гидротермальной компоненты глубинного происхож­дения. А.А. Махнач (1989) полагает, что при классифицировании процессов катагенеза рационально учитывать тип водоносных систем, в которых они протекают. При таком подходе можно аде­кватно описать влияние подземных вод разного химического состава и генетического типа на катагенетические преобразования отложений.

Классификации по термобарическому и гидрогеологическому признакам.В схеме Г.А. Каледы (1972) процессы преобразования пород под влиянием роста давления в зонах тектонических напряжений (дислокационный катагенез) противопоставляются процессам преобразования пород под воздействием водных растворов, нефти и газа (флювиокатагенез). В классификации, разработанной учеными Геологического института РАН ( П.П. Тимофеев и др., 1974; А.Г. Коссовская, В.Д. Шутов, 1976; А.Г. Коссовская и др., 1981), выделяются региональный и наложенный катагенез. Регионально-катагенетические процессы протекают при региональном погружении пород без привноса “чуждых” растворов в отложения, т. е. под влиянием термобарического фактора. Эти процессы подразделяются на четыре разновидности в зависимости от тектонической обстановки, которая, в свою очередь, обусловливает термобарический режим катагенеза. В наиболее изученной группе процессов, протекающих в пределах платформ и ряда складчатых областей, по степени термобарического воздействия на породы выделяются начальный и глубинный катагенез. Среди процессов наложенного катагенеза различаются процессы изменения пород инфильтрационными атмогенными подземными водами (гипергенный катагенез) и глубинными подземными растворами (гипогенный катагенез). В схеме Б.А. Лебедева (1992), как и в только что описанной, выделены стадиальные процессы, идущие при региональном погружении и вызванные влиянием температуры и давления, и наложенные, связанные с привносом флюидов, “чуждых” данной породе. Среди стадиальных процессов различаются разновидности в зависимости от интенсивности температуры и давления и их относительного вклада в преобразование пород. Наложенные преобразования представлены разнотипными процессами взаимодействия между компонентами системы порода — вода — угле­водороды.

Две основные группы процессов.Анализируя приведенные классификации, мы приходим к тезису, с которого начали настоящую главу. Если в рассмотренных классификациях отбросить учет проявления процессов по ситуациям (региональность, наложенность, фоновость, локальность), по времени, которые проявляются весьма своеобразно, и тектоническому фактору, являющемуся как бы суммой всех остальных, то следует признать, что все классификации так или иначе используют в качестве важнейших классификационных признаковлибо термобарический,либогидрогеологический фактор. Даже в тех случаях, когда оба эти фактора положены в основу одной классификационной схемы, процессы, выделяемые по этим факторам, разнесены в разные ветви классификации. Другими словами, классификации, учитывающие оба главных фактора катагенеза, получаются в результате механического сложения классификаций, построенных либо по термобарическому, либо по гидрогеологическому признаку. Это означает, что в современном мировоззрении литологов существует представление о двухосновных группах процессов катагенеза. Процессы первой группы управляются, главным образом, изменениями термобарических условий, второй — изменениями гидрогеологической обстановки.

К процессам первой группы относятся углефикация органического вещества, гидрослюдизация монтмориллонита, образование конформных, инкорпорационных, микростилолитовых структур, внутрислойное растворение обломочных зерен, хлоритизация и аморфизация биотита и др. Эти процессы зафиксированы в осадочных комплексах с совершенно разной гидрогеологической историей. В качестве примеров назовем: а) мор­скую верхнеюрско-неокомовую толщу Западно-Сибирского бассейна, где минерализация подземных вод никогда не превышала 50—60 г/л; б) подсоле­вые, межсолевые и надсолевые отложения палеозоя Припятского и Днепровско-Донецкого прогибов, Прикаспийской впадины и Волго-Уральской области, содержащие высокоминерализованные рассолы (200—450 г/л); в) кайнозойские молассы межгорных впадин Тянь-Шаня, подверженные интенсивному внедрению пресных инфильтрационных подземных вод с обрамляющих складчатых массивов; г) вендскую толщу Байкальского предгорного прогиба, где минерализация подземных вод на глубине около 3 км не выше 3,5 г/л.

Среди причин второй группы процессов ведущее место занимает химическая характеристика подземных вод. И хотя изменения температуры и давления могут служить (и часто служат) непосредственным фактором кристаллизации катагене­тических минералов, важно, что никакие изменения тем­пературы и давления не способны вызвать осаждение галита или ангидрита из пресной воды. Процессы этой группы раз­виваются в осадочных толщах с резко различной термо­барической историей.

Важно заметить, что представление о двух группах процессов катагенеза — это сегодняшняя логическая модель той естественной картины, которую, по словам А.Е. Ферсмана, “надо упростить, чтобы яснее представить себе ход природных процессов”. Ведь понятно, что ход любой химической реакции в зоне катагенеза (а именно эти реакции и составляют существо процессов преобразования пород) зависит и от химического состава раствора, и от термобарических условий.