Сущность, история развития и методы

Раздел I. Сущность, история развития и методы стадиального анализа литогенеза

1. Предмет и задачи стадиального анализа

В ходе развития геологической науки понятие “литогенез” трактовалось по-разному. Н.М. Страхов в фундаментальном труде “Основы теории литогенеза” объединял словом “литогенез” процессы седиментогенеза и диагенеза. Н.Б. Вассоевич включал в литогенез практически все стадии осадочного процесса (гипергенез, седиментогенез, диагенез и катагенез). П.П. Тимофеев, относя к литогенезу диагенез, катагенез и метагенез, отделял его от седиментогенеза.

Под литогенезом будем понимать совокупность преобразований осадочного материала в недрах, имея в виду коренное отличие этих процессов от процессов седиментогенеза, происходящих на поверхности, процессов гипергенеза (разрушения) осадочных пород, протекающих на поверхности или в непосредственной близости от нее и начинающих новый осадочный цикл, и от процессов метаморфизма, превращающих осадочные породы в породы кардинально иного типа (кристаллические) (рис. 1). В такой трактовке цикл литогенеза включает три стадии изменения осадочного вещества: диагенез, катагенез и метагенез.

На стадии диагенеза происходит преобразование осадков, которое завершается их превращением в осадочные породы, на стадиях катагенеза и метагенеза осуществляется преобразование пород.

Так ли сильны литогенетические преобразования и насколько важно их изучать? Возьмем для примера 100-метровую толщу девонских осадочных пород, которые залегают в Припятском прогибе на глубине 3 км. Приняв скорость осадконакопления равной 3 см в 1000 лет, легко рассчитать, что эта толща накопилась за 3 млн лет. С тех пор на протяжении примерно 350 млн лет она находилась под действием процессов литогенеза. За это время с осадком произошли существенные изменения, поскольку осадочно-породный бассейн также преобразовывался: рассматриваемый комплекс пород оказался погребенным под мощной толщей более молодых отложений, в результате чего значительно возросли температура и давление в данном осадочном комплексе, возникали и закрывались тектонические разломы, изменялись пути движения под­земных вод, их химический и газовый состав. Все это влияло на исходный осадочный материал, в результате чего он мог кардинальным образом изме- ниться.

В

Рис. 1.  Общая схема образования и превращения осадочного материала

ходе литогенеза кварцевый песок может превратиться в кварцитовидный песчаник, раз­мокающая в воде пластичная глина — в хрупкий и неразмокающий аргиллит, извест­няк — в доломит, пелитоморфная карбонатная порода — в кристаллически-зернистую. В целом, можно сказать, что процессы литогенеза приводят к изменению структур, текстур, минералогического, химического, изотопного состава осадков и пород, их физических свойств (плотности, пористости, скорости прохождения звука и др.).

Словосочетание “стадиальный анализ литогенеза” означает распознавание и изучение следов не только стадий литогенеза, которые являются крупными этапами в общей цепи последовательных литогенетических преобразований осадочного материала, но также результатов любых процессов и событий в пределах отдельных стадий. В этом смысле понятие “стадиальный” близко к понятию “исторический”.

Литогенетические стадии (диагенез, катагенез, метагенез) — отрезки геологического времени, в течение которых протекают те или другие преобразования осадочного вещества. Эти преобразования присущи определенным зонам бассейна. Временны'е понятия “стадия”, “стадиальный” сопоставляются с пространственными понятиями “зона”, “зональный” (стадия диагенеза — зона диагенеза).

Предмет стадиального анализа литогенеза — распознавание, объяснение и восстановление последовательности появления структурно-текстурных, минералогических, химических, физико-механических и других признаков осадочного материала, возникающих в ходе литогенетических (постседиментационных) процессов.

Основные задачи стадиального анализа литогенеза:

• выявление постседиментационных признаков;

• отнесение этих признаков к стадиям диагенеза, катагенеза и метагенеза и установление последовательности их появления в пределах стадий;

• выявление генетических причин возникновения постседиментационных признаков;

• восстановление первичного облика осадка путем “сня­тия” литогенетических признаков;

• восстановление постседиментационной истории осадочного материала.

Н.М. Страхов выделил в литологии четыре основных направления: описание, фациальный анализ, стадиальный анализ, практическое приложение результатов изучения. Поскольку описание — непременный прием, начинающий любое литологическое изучение, а практическое приложение — конечная цель большинства геологических исследований, то ядром литологии можно считать два вида анализа: фациальный и стадиальный. Первый отвечает на вопрос, как формируется осадок в бассейне седиментации, второй — как преобразуется этот осадок в недрах Земли вплоть до его попадания в зону очень глубокого изменения (метаморфизма) либо в зону разрушения (гипергенеза). Этим определяется место стадиального анализа литогенеза в литологии. Он, как и фациаль-

ный анализ, нацелен на расшифровку происхождения осадочной породы, а генезис породы — ключ к решению вопросов поисков и разведки полезных ископаемых.