Диагенез морских осадков

абразия береговой осадочный Переход осадков в горные породы — длительный и сложный процесс, который носит название диагенеза, что в переводе с греческого означает «перерождение». Процесс изменения осадка и превращения его в горную породу начинается еще в морском бассейне и длится многие десятки и даже сотни тысяч лет. Первичный рыхлый морской осадок в большинстве случаев представляет многокомпонентную «открытую» систему.

После того как слой перекрывается новыми порциями осадка, система «закрывается», происходит ее изоляция от наддонных вод, а слагающие минеральные компоненты вынуждены приспосабливаться к вновь возникшим физико-геохимическим условиям.

В преобразовании осадков в горные породы участвуют многие факторы:

• 1. Высокая влажность осадков, имеющая огромное значение в перераспределении отдельных элементов в осадке
• 2. Наличие многочисленных бактерий, главная масса которых сосредоточена в верхних первых сантиметрах осадков. Бактерии играют различную роль в преобразовании вещества.
• 3. Иловые растворы, пропитывающие осадок, существенно отличаются от состава наддонной воды океана более высокой минерализацией. Различие состава иловых растворов и придонной морской воды вызывает обмен веществ между ними.
• 4. Органическое вещество, большое скопление которого в осадке вызывает дефицит кислорода, появление углекислого газа и сероводорода, т. е. создает восстановительные условия.
• 5. Окислительно-восстановительный потенциал. В мелководных зонах, где преобладают хорошо водопроницаемые пески с отсутствием или ничтожным содержанием органического вещества, создаются окислительные условия среды, наблюдающиеся и в глубине осадка. В этом случае возможны новообразования гидроксидов железа.

В результате сложные и длительные процессы диагенеза приводят, в конце концов, к превращению осадков в горные породы.

К главным изменениям осадков при диагенезе относятся:

• 1) Обезвоживание и уплотнение, это происходит под давлением выше лежащих слоёв осадка. Глины подвержены уплотнению в наибольшей степени, а хемогенные породы Ї известняки и опоки, практически не уплотняются. Большинство пород на Саратовском полигоне обезвожены, лишь глины, в особенности келловейские у д. Бартоломеевка — влажные и пластичные. В условиях платформы породы практически не уплотняются, поэтому большинство опок которые мы встречали, сильно гигроскопичные, а значит пористые и не были подвержены сжатию. Часто наблюдали, что породы уплотняются вокруг конкреций и любых других плотных включений, оказывающих давление на окружающие слои.
• 2) Цементация связана с выпадением в осадок различных химических соединений, связывающих (цементирующих) между собой отдельные зёрна. Таким образом, под цементом песчано-алевритовых пород понимают содержащийся в них хемогенный или глинистый материал, скрепляющий обломочные зерна между собой. По составу цемент бывает кремнистый (из вторичного кварца, опала, халцедона), карбонатный, глинистый, железистый. В пределах Саратовского полигона можно встретить осадочные горные породы с различными типами цемента. Мы наблюдали слой альбского песчаника на кремнисто-железистом цементе у с. Пристанное, песчаник на кремнистом цементе слагает фундамент эрозионных останцев «Три монаха» и является самой прочной осадочной породой на полигоне учебной практики (сами останцы сложены песками на глинистом цементе). В пределах саратовской свиты песчаник на кремнистом цементе представлен в виде стяжений в песках.

Кремнистый цемент диагностируется по высокой твердости. Карбонатный цемент опознаётся по реакции с HCl (Соляной кислотой). Глинистый цемент при увлажнении вызывает на ощупь ощущение жирности, характерный для глин. Железистый цемент легко узнают по ржаво-бурому цвету.

• 3) Кристаллизация и перекристаллизация. Эти изменения особенно проявляются в мелкозернистых и иловых хемогенных и органогенных осадках, состоящих из легко растворимых минералов. Очень быстрая кристаллизация характерна для органической основы коралловых рифов, преобразующейся в известняки.
• 4) Образование диагенетических минералов и конкреций. В процессе диагенеза формируются различные новообразования, часто концентрирующиеся вокруг каких-либо центров и образующие конкреции шаровидной, почковидной, лапчатой, вытянутой формы (зависит от текстуры осадка и физико-химических условий среды), которые четко отделяются от вмещающих пород. При значительной концентрации фосфатных, железистых и других конкреций они становятся объектом промышленных разработок.

В большинстве случаев, мы наблюдали конкреции в виде линз, например сидеритовые конкреции в Маханном овраге (Маршрут 1), но встречались и овальные — фтанитовые конкреции в Тёпловском карьере (Маршрут 11), и близкие к округлым, например гигантские (до метра и более) железистые конкреции около с. Пристанное (Маршрут 12), пиритовые (марказитовые) конкреции в келловейских глинах у д. Бартоломеевка (Маршрут 13). Пирит однозначно указывает на восстановительную обстановку с проявлениями сероводородного заражения. Размеры их от нескольких миллиметров до больших конкреционных линз, протягивающихся на несколько метров.