катагенез - Томский политехнический университет

Министерство образования и науки Российской Федерации
Томский политехнический университет
Институт природных ресурсов
ЛИТОЛОГИЯ
Курс лекций
2015
1
Лекция № 7
Постдиагенетические преобразования
1. Катагенез
2. Метагенез
2
К постдиагенетическим (стадии преобразования
осадочных горных пород) изменениям осадочных горных
пород относятся: катагенез (греч. "ката" - вниз) и
метагенез (греч "мета" - после).
Под
катагенезом
понимаются
процессы,
протекающие при прогибании территории, когда горные
породы оказываются погруженными на значительные
глубины, где испытывают влияние повышенных
давлений и температур, а также минерализованных
подземных вод. Чем больше температура и давление
вышележащих
слоев,
тем
больше
происходят
уплотнение и изменение осадочных горных пород.
3
Гипергенез
Т
Седиментогенез
(перенос и аккумуляция)
Диагенез
(преобразование осадка в породу)
Р
Т
Катагенез
(изменение пород под влиянием
температуры и давления)
Метагенез
(глубокое преобразование породы метаморфизм)
4
Доминирующие процессы катагенеза - физикомеханические, т.е. уплотнение пород под нагрузкой
вышележащих толщ, мощность которых от первых сотен
(иногда десятков) метров до 4-6 км, что определяет и
глубину зоны катагенеза в литосфере.
Температура у кровли зоны 30-500 C,
а у подошвы - вероятно, 150-200° С.
Давление - от
первых сотен до
1200-2000 атм.
Длительность - от сотен миллионов до 1-1,5 млрд лет.
Условия катагенеза, таким образом, весьма различные, но
стабильные в пространстве и во времени. За это время минеральное
вещество вызревает структурно, например кристаллическая
структура упорядочивается, размер кристаллов увеличивается,
химический состав становится определеннее.
5
Высокие температура и давление, наличие минерализованных
вод способствуют процессам растворения неустойчивых соединений,
образованию
новых
(вторичных)
минералов,
частичной
перекристаллизации
вещества.
Существенные
преобразования
претерпевает органическое вещество.
При прогибании до 4,5-5,0 км
пористость глин изменяется от 49-50 %
до 5 % и менее и они превращаются в
аргиллиты.
В
условиях
катагенеза
образуется каменный уголь высокой
степени преобразования, содержащий
до 82-90 % углерода и антрацит - свыше
95 % углерода.
Со средними и поздними
стадиями катагенеза Н. Б. Вассоевич и
другие
исследователи
связывают
образование нефти и газа.
Фото А. В. Ежовой
6
Под
метагенезом
понимаются
дальнейшие
преобразования горных пород, близкие к начальным
стадиям метаморфизма.
При дальнейшем погружении горные породы оказываются
на большей глубине и в условиях более высоких
температур. По данным Н. В. Логвиненко, метагенез в
геосинклинальных областях происходит при мощности
осадочной толщи свыше 7 - 8 км, вызывающей высокое
давление (от 1500-2000 до 3000-4000 атм) при температуре
200 - 300o С и наличии минерализованных растворов.
В этих условиях протекают процессы растворения,
перекристаллизации, взаимодействия циркулирующих
растворов и минералов, в результате происходит
метасоматоз - процесс замещения одних минералов и
горных пород другими.
7
Основные процессы в метагенезе уже не физикомеханические, а физико-химические и химические. На
этом рубеже перекристаллизовываются уже все
осадочные породы, даже наиболее стойкие - обломочные.
Это прежде всего перекристаллизация глинистых пород аргиллитов и образование типично метаморфических
пород - глинистых сланцев. В стадии метагенеза кроме
глинистых сланцев образуются кремнистые сланцы,
кварцитовидные песчаники и др.
Давление в зоне метагенеза меняется от 1500-2000
до 3000-4000 атм, глубина от 7-8 до 15-20 км.
Пористость практически отсутствует. Объемный вес
становится равным удельному.
На платформах не достигаются условия метагенеза.
8
Вопросы для самостоятельной работы
• Основные процессы катагенеза
• Основные факторы и процессы метагенеза
9