ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2004, № 2, с. 115-135
УДК 551
ПРОБЛЕМЫ СТАДИАЛЬНОГО АНАЛИЗА И РАЗВИТИЕ ЛИТОЛОГИИ
© 2004 г. В. Н. Холодов
Геологический институт РАН 119017 Москва, Пыжевский пер., 7 Поступила в редакцию 28.07.2003 г.
В статье рассматривается история развития представлений о стадиях осадочного породообразова-ния, показывается условность стадиальных границ и некорректность детализации стадиальных подразделений. Подчеркивается слабая изученность континентального диагенеза, затрагиваются некоторые проблемы катагенеза и утверждается, что метагенетические преобразования не отвечают понятию о стадиях осадочного процесса, а включают в себя многие внестадиальные и чисто геологические явления. Предлагается рациональная схема основных этапов осадочного породообразова-ния и утверждается, что главная цель стадиального анализа заключается в изучении последовательности и механизмов минералообразования на разных этапах формирования осадочных пород.
к истории проблемы
Еще в конце XIX века, в работах геологов и петрографов, изучавших осадочные породы (И. Вальтер, Г. Розенбуш, У. Грубенманн, П. Ниггли, А.Н. Заварицкий и др.), утвердилась идеализированная схема осадочного процесса, во многом навеянная представлениями о разрушении магматических пород и кристаллических сланцев древнего субстрата и образованием за их счет широко распространенных песчаников, глин, конгломератов, железных руд, известняков и углистых пород. По мнению многих исследователей, этот процесс начинался с выветривания материнского субстрата, переходил в водный перенос продуктов его разрушения и отложения этого материала на дне конечных водоемов стока. Здесь новообразованные слои испытывали разнообразные изменения, а становясь осадочными породами, могли затем подвергаться воздействию метаморфизма и, таким образом, замыкать цикл геологических превращений. Весь процесс образования осадочных пород И. Вальтер [Walter, 1894] предложил назвать литогенезисом и в качестве его стадий различал: 1) денудацию, состоящую из разрушения породы, переноса отделенного материала и его дезинтегррации во время переноса; сюда же он относил перенос компонентов в растворенном виде; 2) отложение материала; 3) диагенезис; 4) метаморфизм.
Очевидно, сомневаясь в непрерывности стадиальной последовательности, в обязательности стадий, намеченных И. Вальтером, учитывая разработки рождающейся геохимии и понимая всю сложность осадочного породообразования, А.Е. Ферсман [1992] предложил различать в литогенезе три группы генетических типов процесса: 1) гипергенез,
в который он включил весь комплекс химических и физико-химических явлений, которые протекают на границе между атмосферой и твердой земной оболочкой;
2) диагенез, под которым он понимал совокупность тех процессов, которые происходят на дне водоемов в первичном пласте ила, еще не связанном в породу;
3) катагенез, к которому он отнес всю совокупность преобразований породы после того, как она оказалась отделенной от водного бассейна слоем нового осадка и вплоть до того момента, когда порода сделалась поверхностью материка, т.е. оказалась на границе с атмосферой.
Опираясь на разработанные им "законы" дифференциации вещества, периодичности осадкона-копления и физико-химической наследственности, Л.В. Пустовалов в своем двухтомнике "Петрография осадочных пород" [1940] впервые попытался детально описать обобщенную и идеализированную схему осадочного процесса, охватывающего всю нашу планету. В отличие от А.Е. Ферсмана, он предложил выделять в ней ряд стадий (табл. 1): разрушение материнских пород, перенос продуктов разрушения, осаждение, ранний диагенез (сингенез) и поздний диагенез (эпигенез) и подчеркнул их тесную связь и взаимозависимость.
Если не считать преоккупированных, а потому и неудачных наименований "сингенез" и "эпигенез", которые еще с середины XIX века употреблялись геологами-рудниками для обозначения месторождений, образованных одновременно и постумино с вмещающими рудосодержащими породами [Холодов, 1973], стадиальная схема Л.В. Пустовалова
116 холодов
Таблица 1. Развитие представлений о стадиях осадочного породообразования в работах разных исследователей
Стадии осадочного породообразования Автор,год
Денудация и перенос Отложение материала Диагенезис Метаморфизм Завариц-кий, 1932
Образование осадков Превращение в породу
Катаморфизм (разрушение исходных пород и формирование осадков) Перенос и отложение ^ Диагенезис и литификация осадков осадков ^ ^ Твенхофел и др., 1936
Разрушение материнских пород Перенос продуктов разрушения Осаждение Ранний диагенез (сингенез) Поздний диагенез (эпигенез) Пустова-лов, 1940
Выветривание Перенос и отложение Диагенез Швецов, 1948
Образование осадочного материала (выветривание) Перенос осадочного материала Отложение Сингенез Диагенез Эпигенез Рухин,1953
Окаменение
Выветривание (механическое и химическое) Перенос Отложение Гальмиро-лиз Диагенез (экзодиаг-нез) Поздний диагенез Швецов, 1958
Мобилизация вещества в коре выветривания Перенос и осадокообра-зование на водосборных площадях Осадкообразование в конечных водоемах стока Диагенез Катагенез Протоме-тамор-физм Страхов, Логвинен-ко,1959
Литогенез Метагенез Страхов, 1960
Гипергенез (эпидиагенез) ? Гальмиро-лиз Синдиаге-нез Анадиаге-нез Фербридж, 1971
Выветривание (гипергенез, галь-миролиз, эдафогенез) Дезинтеграция Мобилизация Транспортировка Седименто-генез Диагенез Катагенез Метагенез Тимофеев, 1986,1994
Седиментогенез Литогенез
Мобилизация осадочного вещества Транспортировка Отложение осадков Диагенез На- чаль- ный Глубин-ный Метагенез Япаскурт, 1985
катагенез
Седиментогенез Литогенез
послужила основой для многих последующих, чисто формальных, стадиальных построений.
Действительно, как это видно на табл. 1, именно стадиальная схема Л.В. Пустовалова и легла в основу наиболее распространенных последующих схем. Споры вызывали лишь положение границ стадий, терминология и введение некоторых более дробных подразделений.
Среди более поздних нововведений обращает на себя внимание стадия сингенеза или гальмиро-лиза, предложенная еще в работах И.К. Гуммеля [Hummel, 1923] и под разными наименованиями принятая Л.Б. Рухиным, М.С. Швецовым, Р.У. Фер-бриджем и В.Т. Фроловым; по замыслу авторов она
представляет собой окислительную часть субак-вального восстановительного диагенеза Н.М. Страхова [1953] и соответствует верхней окислительной пленке осадков озер и морей.
Так как стадия гальмиролиза, или подводного выветривания первоначально была выделена по аналогии с процессами почвообразования и выветривания на континенте, а современные данные гидрогеологов, почвоведов, биохимиков и геохимиков не подтверждают сходства субаэральных и субак-вальных процессов в осадках (Б.Б. Полынов, В.А. Ковда, Д.С. Орлов, Г.И. Бушинский, А.И. Пе-рельман и др.), самостоятельность этой стадии становится весьма сомнительной. Окончательно опро-
вергают ее существование несомненной генетической связи между диагенетическими иловыми растворами и формированием т.н. "гальмиролити-ческих" минералов на поверхности илов (глауконит и фосфорит), что особенно наглядно показано в работах Н.М. Страхова [1953, 1956], Т.Н. Батурина [2003], В.Н. Холодова [2003] и др.
Весьма неопределенна по объему и типам реализующихся в ней процессов стадия метагенеза; так как обычно она проявляется в тектонически сложных орогенных регионах ее можно, по-видимому, рассматривать как сочетание разных ката-генетических и метаморфических явлений не всегда вписывающихся в развитие собственно осадочного цикла.
Некоторые исследователи [Вассоевич, 1957; Вассоевич и др., 1967] отождествляли метагенез со стадией регионального метаморфизма.
Более подробно эту проблему мы рассмотрим в последующих разделах.
В публикациях литологов 50-60-х годов отчетливо проявляется стремление формализовать и детализировать стадиальную схему осадочного процесса вырисовывающуюся на табл. 1.
Так, например, в статье Р.У. Фербриджа [1971] стадия выветривания, расположенная на рубеже окончания одного цикла и начала другого, была рассмотрена на фоне тектонического поднятия, охватившего бассейн седиментации. Тогда гипергенные преобразования начинаются еще в глубоких частях системы под воздействием подземных вод и происходят (по мнению автора) в анаэробной (?!) среде; в известной степени они соответствуют регрессивному катагенезу и выделяются в подстадию криптогенеза. Затем при продолжении поднятия и выветривания осадочные породы преобразуются в элювий или остаточные породы, что соответствует подстадии идиогипергенеза.
Наконец, тот же направленный тектонический процесс в сочетании с деятельностью агентов выветривания приводит к разрушению осадочных толщ и образованию исходного материала для следующего цикла седиментогенеза - наступает подстадия спаогипергенеза, причем приставка "спао" означает - обнажать, отрывать, растерзать, увлекать.
Тлавный вывод Р.У. Фербриджа [1971] может быть представлен в следующем виде:
Внешняя поверхностная зона гипергенеза
Внутренняя (в недрах) зона гипергенеза
Спаогипергенез к
Конец данного цикла литогенеза (и начало нового)
Идиогипергенез
Криптогипергенез 1
(Обращение, инверсия тектонического режима, смена опускания поднятиями)
Очевидно, что предложенная схема чрезвычайно умозрительна и в какой-то степени применима лишь к гумидным обстановкам и при замедленных темпах тектонических поднятий. В условиях ледового, аридного и (тем более) вулканогенно-осадоч-ного процесса она должна претерпеть кардинальные изменения.
В монографии Н.В. Логвиненко [1968] была сделана попытка детализировать стадию катагенеза путем параллелизации минеральных новообразований и метаморфизма углей. Согласно построениям этого исследователя, стадия катагенеза подразделяется на ранний катагенез, ассоциирующий с бурыми (Б), длиннопламенными (Д) и газовыми (Т) углями и поздний катагенез, маркируемый распространением отощенно-спекающихся углей (ОС),
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.