Метагенез. Определение, общие условия протекания, глубины и приуроченность к геологическим структурам. Факторы.

Метагенез — стадия глубокого минералогического и структурного изменения осад. п. в нижней части стратисферы(оболочка земной коры состоящая из осадочных пород), происходящая гл. обр. под влиянием повышенной температуры в условиях повышенного давления в присутствии минерализованных растворов. Завершающий этап жизни осадочных пород. В эту стадию широко развиваются процессы перекристаллизации ранее образованных аутогенных м-лов и глинистого вещества, растворения и кристаллизации под давлением главных породообразующих м-лов осад. п. На этой стадии появляются метаморфизованные осад. п.: для раннего метагенеза характерны глинистые сланцы, песчаники, кварциты, кварцито-песчаники, кристаллические известняки и доломиты, тощие угли и антрациты, для позднего метагенеза —кварциты, кристаллические и метаморфизованные известняки и доломиты.

Глубина от 5-6 км до 15-20 км, возможно до 25 км в зонах пассивных континентальных окраин с малым тепловым потоком.

Температура от 150-200⁰ до 374⁰ С, т.е. критической для воды, когда она даже при высоких давлениях переходит в парообразное состояние и усиливает метаморфизм. Поэтому здесь совершается скачок метаморфизма и его естественно взять за границу литогенеза и метаморфизма.

Давление от 1500-2000 до 300-4000 атмосфер.

На платформах условия метаморфизма не достигаются.

Пористость практически отсутствует. Объемный вес становится равным удельному весу.

Этапы рождения и становления литологии как науки.

В числе первых исследований осадочных пород с научными целями можно назвать великого русского ученого М.С. Ломоносова. Он одним из первых объяснил происхождение ряда осадочных пород, в том числе нефти, каменного угля, и изложил это в работе “О слоях земных” (1763г.). Позже Д. Геттон (1795г.) опубликовал книгу об условиях образования некоторых осадочных пород Англии. Затем появились обстоятельные работы Н.К. Головкинского (1867г.) и И. Вальтера (1894г.) в области цикличности осадкообразования.

Большую роль в становлении науки литологии сыграли работы В.И. Вернадского (1863 – 1945гг.). Им было изучено влияние органической жизни на формирование осадочных пород. И.М. Губкин (1871 – 1939гг.) оценил значение осадочных пород как резервуаров нефти и газа, показал возможности фациального анализа для прогнозирования поисков полезных ископаемых, в частности нефтегазоносности недр.

В 20-е годы плодотворно работал английский ученый Г. Мильнер. Он разработал методы исследования минеральных зерен и заложил основы микропетрографической корреляции. В США У.Х. Твенхафл в 1925г. опубликовал монографию “Учение об образовании трех осадков”, ставшей важной вехой в развитии методологии.

М.С. Швецов одним из первых создал курс осадочной петрографии для вузов и написал учебник “Петрография осадочных бассейнов” (1032г.). Работы В.П. Батурина в области микропетрографической корреляции и восстановления палеогеографии по терригенным компонентам (1930-1945гг.) не потеряли своего значения до настоящего времени.

Огромную роль в литологии сыграли работы Л.В. Пустовалова (1920-1970гг.). Им опубликована 2-х томная монография “Петрография осадочных пород”. Он ввел в науку учение об осадочной дифференциации, представление о периодичности осадкообразования. В 1941г. он был удостоен Государственной премии СССР I степени.

Велико значение работ Н.М. Страхова (1898-1978гг.). Он выполнил ряд важных исследований по современному осадконакоплению, на основе сравнительно-литологического метода разработал теорию осадочного породообразования. За монографию “Основы теории литогенеза” в 1961г. был удостоен Ленинской премии.

Текстуры поверхности пласта осадочных пород, их геологическое и палеогеографическое значения, механизм образования. Примеры.

А. Текстуры внутренние, присущие всему объему породы.

I.Текстуры наслоения, формирующиеся одновременно с седиментацией.

1.Беспорядочная, неслоистая. 1) при лавинной седиментации — быстром отложении больших масс материала — из селевых и других временных потоков, из суспензионных турбидитных потоков, в обвалах, нередко в осыпях, оползнях 2) при медленной седиментации — постоянном перемыве или переносе течениями зернистого материала 3) при медленной и равномерной седиментации глинистого материала

2.Слоистые текстуры со слоистостью:

1)горизонтальной, образуется при горизонтальном положении- ровной поверхности наслоения.

+градационная, образуется при достаточной глубине и массовой подаче в верхние слои, разнозернистого осадочного материала любого состава. Как бы порода идет на дно происходит сортировка, важна глубина бассейна(крупные внизу). Так осаждаются материал спазматических мутьевых потоков (турбидиты во флише), пепловые туфы, паводковые выносы рек в озерах или морях и т.д.

2)волнистой, образуется колебательными (волновыми) или пульсационными (порывами) движениями воды или воздуха (ветра) как захороняющаяся рябь

3)косоволнистой, образуется при волнении, генерирующем поступательное перемещение воды — течения, которые моделируют дно в виде поперечных гряд

4)косой: а) однонаправленной (вода) и б) разнонаправленной (ветер). Наклон косой слоистости направлен в сторону течения, которое, таким образом, точно определяется по своему вектору и силе, а также по характеру движения и среды (водной или воздушной).

II.Текстуры наложенные, ранние, сингенетичные. формируюются практически одновременно с седиментацией или сразу после акта отложения осадка

1.Биогенные:

1)илоядная, ихнитолитовая или биотурбитовая, через желудок илоедов - шнурочки

2)корневая комковатая. формируется корнями растений, перемешивающих осадок, сообщающих ему вертикальные линии раздела и полностью "стирающих" первичную, слоистую текстуру. Уголь там!

2.Взмучивания. продуцируются чаще всего штормами. темпеститы

3.Оползания и оплывания. складки

4.Гидроразрывные. при лавинной форме седиментации, например при отложении суспензии мощного турбидитного потока, который погребает под собой и в себе много воды. Последняя должна найти выход вверх под давлением быстро накапливающихся осадков, становящихся все более глинистыми. Образуются блюдечки [[[ на 90град

5.Элювиальные, или сингенетично-метасоматические: повсеместно как на суше, в корах выветривания, так и под водой. Это комплекс текстур, последовательно сменяющих друг друга при развитии выветривания или иного метасоматоза. В начале процесса развиваются вертикальные каналы и трещины — пути миграции вещества вверх и вниз — это вертикально расчленяющая текстура. Они могут полностью стереть первичную текстуру одновременно производя гомогенизацию и превращая осадок в изотропную породу (с вторичной беспорядочной текстурой). На третьей стадии развиваются ризолиты — корнеподобные клинья той же или чем-то отличной породы; в образовании их нередко участвуют и организмы. Процесс текстурной переработки — гомогенизации и изотропизации, расчленения и вертикального текстурирования — продолжается далее структурными новообразованиями — брекчиями сингенетичными (каменистыми развалами) или бобовыми, оолитовыми и другими сфероагрегатными структурами. Вдоль трещин кружочки.

III.Текстуры наложенные, поздние: диа-, ката-, мета-, эпигенетические, гипергенные, тектонические. формируются в течение всей истории породы, начиная с диагенеза и кончая ее разрушением при гипергенезе или метаморфизме, а также при тектогенезе.

1.Скорлуповатая. и 2.Конкреционная. внешне похожие друг на друга по их концентричности, но в первом случае чисто коллоидными и иными физико-химическими силами лишь переорганизуется строение тонкого илистого и алевритового, реже тонкопесчаного осадка с возникновением концентрической отдельности, а во втором — происходит еще и стягивание вещества конкрециеобразователя — карбонатов, кремнезема, окислов, фосфатов, солей и т.д.. Степень выраженности и размеры (от микро- до 2-3 м и больше) различные, а начало образования нередко относится к самым ранним постседиментационным фазам, т.е. происходит в раннем диагенезе и даже в сингенезе и гипергенезе (железомарганцевые или лимонитовые конкреции).

3.Фунтиковая. кон-ин-кон Вещество подходит частица за частицей, диффузно и высаживается на поверхности уже существующей конкреции или иного прослоя по принципу конформной укладки, в итоге автоматически формируются конусы роста, разделяющиеся участками — антиконусами также конической формы.

4.Стилолитовая. возникает еще на более позднем этапе катагенеза, на глубинах 2-3 км в карбонатных породах и на 6-7 км — в кварцевых. Чем выше (длиннее) зубцы, тем толще слой глины, располагающийся по шву, и он иногда достигает 1-3 см в толщину. Это нерастворимый остаток, т.е. бывшая рассеянной глинистая примесь в карбонатной породе. При образовании стилолита нерастворимое глинистое вещество, в противоположность карбонатному, не могло быть вынесено. Уже из этого ясно, что механизм образования стилолитов — растворение в твердом состоянии под давлением.

5.Замещения. выглядит в виде замысловатых разводов разных по цвету или оттенкам узких зон, отражающих неоднородность замещаемой породы и направление проникновения замещающего вещества, например кремнезема при окремнении известняка. Текстуры замещения образуются на разных стадиях литогенеза: в диа-, ката-, мета- и гипергенезе, и это выявляется стадиальным анализом. Декоративные камни.

6.Зебровая, или кольца Лизеганга. близка к текстуре замещения по рисунку и способу образования, но тем не менее не являющаяся ею, так как никакого замещения при этом не происходит. Чаще всего при формировании колец Лизеганга меняется химическая форма минерала или вещества, которому предстоит быть кольцеобразующим, например при окислении железистых минералов (сидерита, пирита и т.д.). В природе чаще всего этот процесс повторяется с гелем Fe2Оз, который образуется при циркуляции поверхностной воды, насыщенной кислородом, через пористый песчаник или известняк с рассеянным в нем сидеритовым цементом. Сидерит окисляется агрессивными водами до лимонита, и хлопья последнего перемещаются током воды, пока не увеличиваются до размера пор, в которых они, застревая, отлагают кольцо.

7.Сланцеватая. возникает в осадочных породах на стадии метагенеза и развивается только в глинистых и алевритовых породах. в подвижных зонах, с высоким тепловым потоком или при глубоком погружении стратисферы в миогеосинклиналях и на пассивных окраинах континентов сланцеватость в глинах развивается. Сланцеватость выражается макроскопически в плитчатой и листоватой отдельности, в шелковистом и слюдистом блеске плоскостей сланцеватости.

8.Полосчатая — подобие слоистости или даже сама слоистость, но устанавливаемая неуверенно, т.е. допускающая в конкретном случае иное толкование происхождения. Полосчатостью следует называть и явно неслоистую текстуру, секущую ее, появляющуюся на разных стадиях, но чаще всего при выветривании, гидротермальной переработке или более глубинном преобразовании в стадию метагенеза и метаморфизма.

9.Плойчатая. — мелкая складчатость в метаморфизованных сланцевых или метапесчаных и других породах, возникающая при тектонических подвижках (например, вблизи надвигов и других разломов) или при пластичном течении вещества на больших глубинах, сходная с подводно-оползневой складчатостью, но отличающаяся наличием признаков деформации твердых пород. Плойчатость образуется и в неметаморфизованных осадочных породах, сохранивших пластичность, но и испытывающих при разрывных или складчатых деформациях послойные скольжения или изгибающихся по секущим разрывам

10.Кливаж. — свойство породы раскалываться на тонкие пластины, обычно совпадающие со сланцеватостью

Б. Текстуры поверхностей слоев. важнейшие генетические и фациальные признаки, которые удобнее и рациональнее рассмотреть по их приуроченности к кровле и подошве пластов — знаконосителей.

I. Текстуры кровли.

1.Рябь: Рябь характеризуется вертикальным индексом — отношением длины ряби к ее высоте и индексом симметрии (d1/d2), т.е. отношением горизонтальной проекции наветренной стороны к проекции подветренной стороны, или отношением проекций пологого и крутого склонов ряби.

1)симметричная,

2)асимметричная. Рябь течения, ветровая(масштабней, индексы большие)

2.Трещины усыхания – следы осушения. При осушении трещины V-образные, реже с параллельными стенками, шириной от 1-2 мм до нескольких сантиметров, глубиной до десятков сантиметров, реже до метров. Полигоны в диаметре от 0,5-1 м до нескольких сантиметров, причем в крупные часто вписано несколько систем более мелких полигонов. Трещины заполнены щебенкой собственных стенок или вышенаслоенным осадком. При подсыхании отделяется плоская глинистая или карбонатная щебенка, которая может окататься и захорониться. Нередко сочетаются с отпечатками ног птиц и позвоночных, а также с ходами моллюсков, крабов, червей и других беспозвоночных, обильных в приливной зоне.

3.Мерзлотные клинья. V-образные, глубиной, шириной и длиной до нескольких метров, заполненные последующим осадком, часто с оттесненными сюда гальками, особенно характерные для высоких холодных широт

4. Глиптоморфозы(отпечатки) кристаллов солей, льда. размером до 3-5 см обычно представлены псевдоморфозами илистого осадка по кубам каменной соли, тонким пластинкам и иголкам льда, кристаллам гипса и т.д. Могут сохраниться в ископаемом состоянии отпечатки ледяных цветов и даже оттиски кристаллов снега. Кристаллы солей и льда образуются и в подводных условиях. Наличие соли, естественно, свидетельствует об аридном седиментогенезе, а льда — о холодном климате.

5.Следы капель дождя и града. групповые углубления на песчаной или илистой поверхности, поэтому они могут быть как на кровле пластов, например на знаках ряби, так и на подошве, но уже как слепки с углублений на илистом дне. Размер от 0,5 до 2-3 см, а слепки падения града — до 5 см. Форма изометричная, округлая, с ровными или рваными (у града) краями, с возвышающимся бортиком — кольцом. Если капли дождя падают под косым углом, углубление эллипсоидальное. Сохраняются в местах где редко идут дожди, в дождливых местах все смывается)

6.Следы струй течения и отекания. разветвленная, как крона дерева, система мелких (миллиметры и сантиметры) углублений на поверхности песчаного осадка В береговой прибойной зоне развиты следы прибоя — гребешки песка при откате волны, следы пены. широко распространены в литоральной зоне у уреза воды и позволяют точно определять береговую линию.

7.Следы волочения. борозды прямолинейные, оставляемые пустыми раковинами или другими предметами, переносимыми волнением и течениями у дна, на котором они оставляли специфический след. Иногда по такому следу определяется род организма

8.Следы ползания и лежания

9.Следы зарывания и сверления. наиболее широко распространены в приливной зоне и представляют собой вертикальные трубки, часто U-об-разные На поверхности осадка образуются холмы, конусы — вулканчики или воронки, иногда отверстия окружены шариками песка — копролитами. Сверления совершают моллюски, мшанки, ежи. Часто сверление совершается на протяжении всей жизни особи, которая, вырастая, остается замурованной в расширяющейся вглубь норке. Сверления и вертикальные зарывания свидетельствуют о мелководной и приливной зонах, а более горизонтальные зарывания — об относительно глубоководной.

10.Следы размыва и элювиирования (выветривания)

II. Текстуры подошвы. (гипоглифы)

1.Механоглифы: Механические знаки, весьма разнообразны, а важнейшие из них представлены слепками борозд размыва, царапин, волочения, ямок падения, ряби и знаками внедрения.

1)язычковые валики — слепки борозд размыва, слепки борозд размыва струями придонных течений — вероятно, самые распространенные подошвенные знаки. Бест - взвешенные у дна турбидитные потоки на среднем отрезке их пути. Илистое дно, невысокие скорости, чтобы все не смыть, наличие ТВ мат н. песок, чтобы образовать эти слепки.

2)обоюдоострые валики — слепки царапин, на илистом дне твердыми предметами: раковинами, обломками древесины, литокластами, гальками, телами рыб и других животных, кусками льда. Определяем род организма, гидродинамику дна.

3)шевроновые валики — следы волочения, состоят из центрального осевого и косо подходящих к нему оперяющих валиков. Острый угол между ними показывает направление волочения твердых предметов по илистому дну придонными течениями (рис. 2.19, ж). К этим слепкам примыкают сходные сложные и более короткие валики — следы косого к дну падения предметов, а также серии более изометричных бугров — слепков углублений от падающего предмета, испытывавшего прыжки при рикошетном отскакивании и несколько приземлений.

4)одиночные бугорки — следы падения, Одиночные бугры разных размеров чаще всего оставляют сидящие, лежащие, отдыхающие животные на дне морей и илистых осушках побережий и озер.

5)рябь, когда рябь кровли лишь чуть присыпана глинистым или известковым осадком, то осадок повторяет эту рябь, и поэтому новый песчаный нанос отпечатывает своей подошвой такую рябь. Она бывает симметричной и асимметричной, рябью волнения и рябью течения.

6)знаки внедрения, диапиры глиняные и др. образуются при выжимании пластичной глины под массой вышенаслоенного песка, , где слой песка хоть немного, но толще. Неровности рельефа подошвы медленно или быстро усиливаются, диапир (клин) глины поднимается все выше и нередко полностью разрывает песчаный слой. При большей пластичности глины песчаные валики нередко отрываются, закручиваются и тонут в глине, как гальки-рулеты.

2.Биоглифы: биологические знаки. Следы ползания и лежания организмов.

1)извилистые валики — следы ползания,

2)бугорки одиночные и парные — следы зарывания,

3)бугры одиночные — следы сидения и пребывания,

4)отпечатки следов ног и лап и др.

Изоглифы – следы плавающпредметов, растительные останки, водоросли, останки раковин организмов. Паралл др др, паралл течению, еоторое их несло

Гиероглифы- текстуры неясного происхождения. палеодиктианемы. Колониальные постройки(не кораллов)

Эндоглифы – текстуры внутренней части пласта.

Билет № 6.