Сергеева Э. И. Эпигенез осадочных пород: Учеб. пособие. — СПб.: Изд-BO С.-Петерб. ун-та, 2004. — 152 с.
В учебном пособии анализируются актуальные проблемы стадиально-литологического направления в науке об осадочных породах. Закономерности осадочного преобразования рассматриваются в рамках единой концепции учения об эпигенезе осадочных пород. Дается характеристика преобразований различных стадий регионального эпигенеза погружения. Развиваются представления о наложенном эпигенезе и возможности его типизации. Характеризуется поведение главных породообразующих минералов в осадочном цикле. Раскрываются содержание и возможности эпигенетического анализа.
Для студентов геологических специальностей вузов, магистрантов, аспирантов и научных работников.
Оглавление
Предисловие 3
Введение. История развития учения о постседиментационном преобразовании осадочных пород 5
Глава 1. Стратисфера как зона преобразования и изменения осадочных пород 8
1.1. Общая характеристика стратисферы —
1.2. Термодинамические условия стратисферы 9
1.3. Зоны циркуляции подземных вод, состав растворов 10
1.4. Осадочные породы стратисферы 12
Глава 2. Структура учения об эпигенезе осадочных пород 13
2.1. Общие представления —
2.2. Типизация эпигенетических процессов 15
Глава 3. Стадиальный эпигенез 20
3.1. Принципы выделения стадий и этапов стадиального эпигенеза
3.2. Шкалы эпигенетической зональности. Шкалы углефикации и их градации 26
Глава 4. Диагенез 30
Глава 5. Катагенез 46
Глава 6. Метагенез 54
Глава 7. Наложенный эпигенез и его типизация 58
Глава 8. Породообразующие и акцессорные минералы в седиментационном цикле и преобразование их в эпигенезе 72
8.1. Породообразующие минералы —
8.2. Акцессорные минералы 109
Глава 9. Структуры и текстуры эпигенеза 112
9.1. Новообразованные эпигенетические структуры —
9.2. Новообразованные эпигенетические текстуры 114
Глава 10. Эпигенетический анализ. Методика исследований 117
10.1. Системный принцип наблюдений эпигенетических изменений —
10.2. Количественная оценка степени эпигенетических изменений 122
Глава 11. Эпигенез, рудогенез, нафтогенез 130
11.1. Эпигенез и рудогенез —
11.2. Эпигенез и нафтогенез 132
Заключение 136
Основная литература
Приложение 142
I. Терминологический словарь
II. Темы для самостоятельных работ по курсу «Эпигенез осадочных пород»
III. Примеры экзаменационных билетов
ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ
Анализ стадиальный. Одна из неотъемлемых составляющих современного литологического исследования. Принципы A c. основаны на том, что любая наблюдаемая нами осадочная горная порода не является чем-то законсервированным в своей первозданности, так как ее вещество постоянно претерпевает изменения и стремится к состоянию равновесия с изменявшимися физико-химическими и термобарическими условиями среды на протяжении всей геологической истории существования породы. Цель А.с. (его сущность) была сформулирована Η. М. Страховым так: «Стадиальный анализ состоит из распознавания в породе признаков, возникших в эпигенезе, диагенезе и седиментогенезе». Признаки эти могут заключаться в особенностях вещественного состава пород и ее структурно-текстурных черт. Цель A c. — восстановление (путем снятия вторичных наслоений) первичных признаков осадка, из которого развивалась порода.
Анализ эпигенетический. Включает изучение преобразований стадиального эпигенеза и вторичных изменений наложенного эпигенеза.
Бассейн породообразования. Крупная тектоническая структура, заполненная осадочными отложениями.
Бассейн седиментационный. Участок земной поверхности, на котором накапливаются осадки (включая как область конечного осадконакопления, так и площади мобилизации и транспортировки вещества).
Бластез. Перекристаллизация в твердом состоянии породообразующих компонентов (без фазовых переходов).
Вещество интериогенное. Вещество эндогенно-гидротермальной природы, образующееся за счет проникновения морских вод под давлением в трещины базальтов, выщелачивания из них химических элементов и поступающее на дно бассейнов по каналам и трещинам. Вещество, «прошедшее внутренности».
Витринит. Гелифицированный компонент ископаемых каменных углей.
Градации катагенеза. Подразделения катагенеза, определяемые на основе изучения параметров органического вещества (отражательная способность витринита, степень углефикации OB и т.д.).
Гюмбелит. Классический асбестовидный гюмбелит является магнезиальной диоктаэдрической слюдой политипа 2М1. По мнению Г.В.Карповой, правильнее относить к гюмбелиту те волокнистые разности, которые характеризуются фенгитовым составом и формируются в результате магнезиально-силикатного метасоматоза.
Диагенез регрессивный. Наблюдается в виде многочисленных следов коррозии оолитов, сцементированных спаритом или микритом. Наиболее заметен в карбонатных отложениях.
Изменения вторичные. Изменения, происходящие на разных этапах наложенного эпигенеза в породных бассейнах как регионального, так и локальною характера.
Иллит. Термин не несет однозначного содержания. Он используется для общего названия группы трехслойных слюдоподобных минералов (Грим, 1967), для разновидности гидрослюд, отличающихся от типичных меньшим содержанием К и большим количеством воды. Некоторые авторы (Казанский и др., 1987; Фролов, 1993) считают термины «гидромусковит» и «иллит» синонимами, другим представляется целесообразным сохранить термин «гидрослюда» для обозначения подгруппового названия, а иллит — для обозначения собственно тонкодисперсного гидрослюдистого минерала осадочного происхождения, отличающегося от мусковита меньшим содержанием межслоевых катионов, более слабой связью между слоями, менее упорядоченным наложением слоев. Ряд исследователей называет иллитом диоктаэдрические алюминиевые 10 Å глинистые минералы слюдистого типа, состоящие из неразбухающих слоев и отличающиеся от мусковита дефицитом калия, дефицитом алюминия в тетраэдрических слоях и разнообразием катионов в октаэдрических сетках, другие полагают, что иллиты характеризуются комплексом определенных кристаллохимических признаков, позволяющих считать их самостоятельной минеральной группой, которая не могла возникнуть за счет деградации высокотемпературных слюд, изверженных и метаморфических пород. Вслед за Л. Г. Рекшинской нами принята следующая номенклатура для слюдистых минералов диоктаэдрического семейства: среди 10 Å-минералов выделяют серицит, иллит, глауконит, мусковит, парагонит, фенгит, маргарит (см. табл. 12).
Катагенез гравитационно-рассольный (галокатагенез). Развивается под действием ионообменных реакций, идущих между породами, и просачивающейся в них из соленосных отложений межкристаллизационной рапы.
Катагенез инфильтрационный. Характеризуется тем, что пласты коллектора являются главной ареной развивающихся геохимических реакций, а глинистые разделяющие их покрышки гораздо слабее отражают преобразования, которые развиты в коллекторах под действием пластовых вод.
Катагенез смешанный. Характеризуется сложным переплетением признаков инфильтрационного катагенеза и элизионного. Свойствен бассейнам со сложным чередованием разнотипных гидрогеологических режимов.
Катагенез элизионный. Обусловлен внутренним перераспределением газоводных флюидов, т .е. переходом их из глин в песчаники или тектонические трещины, вследствие чего состав минералообразующих растворов формируется в ходе интенсивного погружения и постседиментационного преобразования глинистых толщ.
Метагенез. Термин не является общепринятым. Ранний метаморфизм + катагенез — по Η. М. Страхову, самостоятельная стадия — по А. Г. Коссовской и Н. В. Логвиненко, подстадия максимально глубокого катагенеза погружения либо начальная подстадия локально наложенного на катагенез динамотермального метаморфизма — по О. В. Япаскурту.
Металлоносные формационные флюиды (флюидные системы). Высокоминерализованные воды и рассолы, насыщенные рудными элементами, поступающими при экстракции их из окружающих пород, и накапливающиеся в глубоких горизонтах осадочных толщ в условиях повышения температуры и давления.
Мобилизаты. Внутрипластовые пленочно-поровые металлоносные воды, возникающие на этапе среднего катагенеза.
Осадкообразование (седиментогенез). Складывается из стадии гипергенеза (продуцирования вещества), мотогенеза (транспортировки вещества) и накопления его в виде осадка.
Пирофиллит. Основной силикат алюминия слоистой структуры. Листоватый, радиально-пластинчатый, цвет яблочно-зеленый, сероватый и буровато-зеленый. Nm = 1,588, Ng-Np= 0,0048, отрицательный. Характерен для пород, находящихся в стадии метагенеза.
Породообразование (собственно литогенез). Включает стадии диагенеза, катагенеза (ранний, или начальный, средний и поздний, или глубокий), метагенеза (ранний и поздний). Эти процессы осуществляются в бассейне породообразования, под которым понимается крупная отрицательная тектоническая структура, заполненная осадочными отложениями.
Преобразования регрессивно-катагенетические. Изменения, возникающие в условиях инверсионно-блоковых и складчатых дислокаций (низкотемпературных — регрессивно-катагенетических, или высокотемпературных — метаморфических).
Преобразования эпигенетические. Процессы, развивающиеся при эпигенезе погружения.
Ряды минеральные филогенетические. Ряды стадийного изменения минералов. В начале каждого ряда обозначается исходный компонент, а в конце — продукт его преобразования. Между начальным и конечным членами ряда размещается группа переходных разностей. Например, ряд биотита (см. схему 3 на с. 120).
Серицит. Рассматривается как аналог гидромусковита, образующийся в процессе преобразования иллита на стадиях катагенеза, метагенеза и начального метаморфизма.
Стадия литогенеза постседиментационная. Включает стадии бытия осадочной породы: диагенез, катагенез, метагенез.
Стадия литогенеза седиментационная. Включает начальные циклы осадочного процесса: гипергенез, мотогенез и седиментогенез.
Стильпномелан. Минерал типа гидрослюд, богатый железом, образует биотитоподобные таблички и чешуйки. Цвет в шлицах от красно-бурого до зеленого. Nm= 1,735-1,594, Ng-Np=0,110-0,043, отрицательный. Минерал осадочных пород, измененных до стадии метагенеза и низкотемпературного метаморфизма.
Стратисфера. Осадочная оболочка Земли, заключающая в себе множество бассейнов породообразования.
Фации ката- и метагенеза. Сообщество пород близкого химического состава, характеризующееся совокупностью новообразованных структурно-минералогических признаков, возникших и устойчиво существующих на определенных стадиях эпигенетического развития пород.
Фенгит. Разновидность мусковита (Карпова, 1997), у которого замещение Al в октаэдрах Mg и Fe сопровождается увеличением в тетраэдрах Si.
Эпигенез. По А. И. Перельману, к эпигенетическим относят процессы, происходящие при взаимодействии пород е поступающими из внешнего источника растворами разной природы (гидротермальные, инфильтрационные и т.д.). В литологии под эпигенезом, или эпигенетическими процессами, понимают изменения, возникающие при погружении осадочных толщ в седиментационных бассейнах, т.е. все постдиагенетические преобразования осадочных пород до их превращения в метаморфические. Термин «эпигенез» следует использовать в широком понимании для описания изменения осадочной толщи как целого, включая осадочные породы и заключенные в них пластовые флюиды. Его надо рассматривать как термин общего пользования, охватывающий как стадиальный, так и наложенный эпигенез.
Эпигенез наложенный. Изменения, идущие на поздних этапах инверсии бассейна. Происходит раскрытие флюидоупорных систем, образуются разломы и зоны трещиноватости, растут крупные антиклинальные структуры. Агрессивные флюиды устремляются вверх, вызывая активные процессы привноса-выноса, окисления-восстановления и т.д. Я. Э. Юдович назвал его аллотигенным эпигенезом.
Эпигенез прогрессивный. Стадиально-эпигенетические процессы, синоним — аутигенно-эпигенетические процессы (по Я. Э. Юдовичу) или региональный фоновый литогенез погружения, по С. В. Япаскурту.
Эпигенез регрессивный. Стадиальные изменения, усложненные всевозможными локально или регионально наложенными процессами (регрессивный катагенез и т.д.).
Эпигенез стадиальный. Преобразования, происходящие на этапах погружения осадочного бассейна. Его процессы в значительной мере автономны по веществу. По Я. Э. Юдовичу, он может быть назван аутигенным эпигенезом.
Эпигенез стадиальный замедленный. Преобразования в осадочном бассейне с затрудненным оттоком жидких и газовых компонентов.
Эпигенез стадиальный нормальный. Эпигенез погружения, идущий со скоростями менее 50 м/млн. лет при геотермическом градиенте меньше 3°С/100 м.
Эпигенез стадиальный ускоренный. Осуществляется при повышенных значениях геотермического градиента (больше 3°С/100 м) за счет подтока глубинного тепла в активизированных частях платформы.