Стадия метагенеза в осадочных породах и ее особенности.

Метагенез – завершающий этап в жизни осадочных пород при их погружении и переходный между стадиями катагенеза (при двучленном разделении) и метаморфизма. Согласно определению Н.В. Логвиненко – это стадия глубокого минералогического и структурного изменения осадочных пород в нижней части стратосферы, происходящего, главным образом, под влиянием повышенной температуры в условиях повышенного давления и присутствия минерализованных растворов. На общий ход процессов метагенеза накладывают свой отпечаток газы, pH и Eh флюидов. Поэтому движущие силы метагенеза те же, что и при катагенезе. Считают, что метагенез осуществляется в диапазоне температур 200-300⁰С. Геотермический градиент варьируется в широких пределах, также как и глубина залегания пород и давления, которое испытывают породы. Характерной особенностью пород является высокая степень уплотнения, минимальная пористость (2-4%), преобразование органических веществ до состояния графита. Перемещение флюидов становится возможным только по трещинам или путем диффузии (проникновением молекул в результате тесного сжатия двух разных минералов). Активной циркуляции флюидов способствует и высокая температура. На стадии метагенеза широко развиты процессы растворения, коррозии, регенерации и интенсивной перекристаллизации ранее образованных минералов. Все большее значение играют и процессы метасоматоза. В стадии метагенеза различают два этапа: ранний или начальный и поздний (глубинный). Деление производится по характеристике минерального состава и появлению новых структур. Поздний метагенез сходен с начальной стадией регионального низкотемпературного метаморфизма.

 

Стадия гипергенеза в образовании осадочных пород.

Под гипергенезом понимают физическое и химическое преобразование горных пород и минералов, происходящие на поверхности Земли и в ее приповерхностной зоне. Мощность зоны гипергенеза определяется глубиной проникновения грунтовых вод (хотя бы минимального), которая зависит от состава и свойств пород, рельефа местности, структурных и климатических условий. Она колеблется от единиц до десятков метров, а иногда и сотни метров. Гипергенез протекает в термобарических условиях близких к условиям земной поверхности. Для осадочных пород будут типичными процессы гидратации, гидролиза, окисления, восстановления, катионного обмена и растворения.

Гидратация – процесс присоединения воды к химическому соединению в результате вхождения ее в кристаллическую решетку или адсорбции поверхностью частиц. Гидратация часто происходит одновременно с процессами окисления, карбонатизации и т.д. В результате этого процесса происходит существенное увеличение объема соединений. Гидролиз – реакция взаимодействия вещества с водой в зоне гипергенеза. При этом, вещество под действием воды расщепляется на более простые соединения, которые взаимодействуют с составными частями воды (ОН^- и Н⁺). Окисление – заключается в потере электронов атомами или ионами окисляющегося вещества. При этом элементы с переменной валентностью переходят в состояние с более высокой валентностью. Процессы окисления сопровождаются изменением окраски пород. При окислении органического вещества породы осветляются, железистые соединения приобретают бурую или желтую окраску различных оттенков. Восстановление – процесс, по своей природе противоположный окислению. Он проявляется понижением валентности катионов и, обычно, потерей кислорода восстанавливаемыми веществами. Восстановительная среда возникает в результате разложения органического вещества, жизнедеятельности организмов при застойном режиме грунтовых вод или же при окислении просачивающейся к поверхности нефти. Энергичными восстановителями являются углеводород, водород и сероводород. Катионный обмен – заключается в изменении состава минералов без изменения их структуры. Это происходит за счет замещения одних компонентов, не прочно удерживающихся в кристаллической решетке, другими. Растворение – процесс весьма распространенный. Главный растворитель – вода. Для большинства природных соединений растворимость повышается с возрастанием температуры. Большое влияние на растворимость минералов оказывает рН среды. Процесс растворения сопровождается выносом продуктов растворения из породы, образованием пор, каверн, полостей, карстовых воронок, пещер. Конечный результат гипергенных процессов может быть различным. Первый вариант – находясь на поверхности породы, полностью разрушаются, а продукты, возникшие при этом, служат материалом для образования новых осадочных пород. Второй вариант – порода разрушилась не полностью, но начались нисходящие движения, в результате чего осадочные образования, подвергшись гипергенезу, будут погребены под новыми осадками.