Литология. Кн.1 - Фролов В.Т.
ISBN 5-211-02865-1
Скачать (прямая ссылка):
3.5. ДИАГЕНЕЗ
Большинство литологов и геологов понимают диагенез, по Н.М. Страхову (Методы 1957, с. 7-28; Страхов и Логвиненко, 1959), как стадию превращения осадков в горные породы или, если подходить минералогически, как главную стадию аутигенного минералообразования. Диагенез начинается сразу после накопления осадка и заканчивается при возникновении из него осадочной породы как крепкой, цементированной, так и рыхлой или не потерявшей способности размокать. Окончание диагенеза, таким образом, довольно неопределенно, так как нет его четких морфологических признаков. Поэтому приходится ограничиваться общим термодинамическим критерием — установлением физико-химической равновесности осадка при низких температуре и давлении, что также неопределенно. "Диагенез есть стадия физико-химического уравновешивания многочисленных реакционноспособных веществ с
противоречивыми свойствами, возникшими при образовании осадка. Уравновешивание происходит в термодинамических условиях, близких к тем, которые существуют на поверхности земли (в общем низкое дав-> ление и низкая температура) за счет внутренних запасов энергии в веществах, слагающих осадок" (Страхов, 1983, с. 169-170).
К диагенезу Н.М. Страхов относит, таким образом, и сингенез (Рухин, 1953, 1961 и 1969), и гальмиролиз (Гуммель, 1922), и относил бы подводное выветривание (Фролов, 1981, 1984; см. 3.2.1.). Хотя в таком понимании остается невыявленной самая важная геологическая граница в вертикальном разрезе осадка — между зонами, находящимися в условиях открытой (вверху) и закрытой (внизу) систем (по отношению к наддонной воде), — рассмотрим все же полнее взгляды Н.М. Страхова " (1953, 1956, 1957, 1959; и др.).
Условия диагенеза характеризуются прежде всего высокой (более 50%, в глинистых осадках — до 80-90%) влажностью, обилием бактериального мира, общей физико-химической неравновесностью, изменчивыми Eh и рН, высокой концентрацией большинства веществ в иловых водах и проницаемостью осадка, обеспечивающей почти беспрепятственный диффузионный обмен ионами и газами.
Высокая влажность приводит к растворению твердой фазы, гидролизу силикатов, органического вещества и других соединений, гидратации, создает условия для реакций в растворах (наиболее легкая форма взаимодействия) и облегчает диффузный обмен.
Обилие бактериального мира: в 1 г песчаного осадка — десятки и сотни тысяч бактерий, а в 1 г ила — до миллионов клеток. Такая насыщенность живой энергией осадка способна глубоко его переработать, прежде всего истребить весь кислород, растворенный в иловой воде, затем — отнять его и восстановить окислы железа, марганца, хрома и другие, а когда и этот резерв использован — вступают в работу сульфатре-дуцирующие бактерии, восстанавливающие их до сульфидов с дополнительным выделением сероводорода (Биогеохимия 1983, 1976; Биохимия 1983; Бабинец и др., 1973; Долобовская и др., 1972; Манская, Дроздова, 1964). Одновременно бактерии глубоко преобразуют органическое вещество и продуцируют СОг, Нг, NH3, СН4, H2S, а также освобождают огромные массы малых и редких элементов, переводя многие из них в подвижное, растворенное состояние (фосфаты, соединения железа, ванадия, урана и т.д). Количество бактерий зависит прежде всего от наличия питательных веществ, главным образом органического вещества. Максимальное содержание живых бактерий приурочено к верхним 20-30 см осадка, т.е. к барьерной зоне, находящейся в условиях открытой системы по отношению к наддонной воде. Ниже количество бактерий довольно быстро уменьшается, аэробные бактерии сменяются анаэробными.
Резкая физико-химическая неравновесность осадка, уравновешенного лишь механически. Осадок — смесь разнообразных по восстанов-ленности или окисленности компонентов, по их щелочно-кислотным параметрам, растворимости, комплексам поглощенных катионов и т.д. Он является интегральной, часто механической суммой компонентов разных источников и разного характера. Эти компоненты образовались не
вместе, как образуются минералы, например, в магматической породе, не в одних лишь условиях, но часто резко гетерогенны и объединены только механически. Между ними сразу возникают процессы выравнивания неравновесности, являющейся мощнейшей силой диагенеза, нередко глубоко преобразующей осадок, делающей его часто неузнаваемым. Примеры физико-химической неравномерности осадка многочисленны: а) вместе со свободным кислородом иловых вод — резко восстановленное органическое вещество и другие соединения; б) окислы железа, марганца, сульфаты кальция и другие — и живые бактерии, нуждающиеся в кислороде; в) ненасыщенная ни одним из компонентов иловая вода, сначала не отличающаяся от морской наддонной, и карбонаты раковин и литокластов, опаловые спикулы, радиолярии, диатомеи, соединения железа, алюминия и другие, которые могут и неизбежно будут растворяться до наступления насыщения раствора; г) мицеллы глинистых минералов и других коллоидов содержат поглощенные катионы, комплекс которых обычно не отвечает составу иловой воды, и поэтому они будут мигрировать в нее, обогащать многими элементами; д) кати-онный обмен происходит и с другими глинистыми коллоидами и минералами, принесенными из разных источников и смешавшихся в пути или при отложении; е) глубинные минералы обречены на длительное сона-хождение с другими, экзогенными минералами и с чуждой средой, что также разрешается взаимодействием их друг с другом и их изменениями (Дегенс, 1967; и др.).
