Тема лекции 7. Стадия катагенеза

Изменения осадочной породы в стратисфере называется катагенезом. Процессы изменения осадочной породы в стратисфере происходят при повышении температуры и давления, в присутствии подземных вод и грунтовых растворов. Катагенез в отличие от диагенеза неорганический процесс. Роль живых организмов здесь отсутствует.

В стадию катагенеза происходит дальнейшее уплотнение пород, процессы минералообразования, коррозия, растворение, регенерация и образование новых минералов из растворов или путем метасоматического замещения, перекристаллизация и др. процессы.

Наиболее распространенными минералами стадии катагенеза являются: сульфиды железа и тяжелых металлов (пирит, марказит, галенит, сфалерит и др.); окислы (халцедон, кварц, гематит, рутил, анатаз, брукит); сульфаты (барит, ангидрит); карбонаты (кальцит, доломит, сидерит и др.); силикаты (гидрослюды, каолинит, монтмориллонит, хлорит, цеолиты, полевые шпаты, эпидот, сфен). Кристаллизация минералов катагенеза происходит в длительное время, поэтому кристаллы средне-крупнозернистые.

Продолжительность катагенеза колеблется в широком диапазоне от 200-300 млн. до 700 млн. лет. Катагенез основная стадия в жизни осадочных пород, стадия бытия или жизни, «ката»–бытие. При внедрении магмы продолжительность жизни осадочных пород может быть короче.

Процессы уплотнения катагенеза протекают на глубине от1000м. и глубже. Давление вышележащих толщ по-разному действует на глинистые и зернистые, сцементированные и несцементированные породы. В глинистых породах под действием нагрузки вода вытесняется из пор и частицы сближаются. Глинистые частицы чешуйчатой или листоватой формы под давлением ориентируются параллельно наиболее развитой поверхностью

(001), вследствие чего могут плотно прилегать друг к другу и давать агрегаты с ничтожной пористость. Глинистые породы – аргиллиты являются плотными не пропускающими флюиды породами и служат покрышками резервуаров нефти и газа.

Индикаторами катагенеза служат изменения физических свойств (уменьшение пористости) и парагенезы аутигенных глинистых минералов. Пористость уменьшается от 40% до 5%. Аутигенные гидрослюды и хлориты обнаруживают политипные модификации. Среди гидрослюд выделяют: политип 1-М – однослойный – начальная стадия и политип 2М – двухслойный – высокотемпературная стадия. Среди хлоритов различают низкотемпературные разности и высокотемпературные лептохлориты. Процессы минералообразования определяются составом пород и составом подземных вод.

В стадии катагенеза выделяется два этапа начальный и глубинный. В начальную стадию растворяются неустойчивые минералы: слюды, пироксены, амфиболы, основные плагиоклазы. Биотит переходит в гидрослюду, затем в каолинит. Калиевые полевые шпаты переходят в каолинит. В глубинную стадию происходит растворение обломков, кремнистых пород, вулканического стекла и кварца. В зернистых породах под давлением происходит уменьшение пористости в связи со смещением и раздроблением зерен в стадию глубинного катагенеза. Высокое давление на контакте зерен при наличии растворов способствует растворению и внедрению их друг в друга. Таким путем происходит конформация (приспособление зерен друг к другу), инкорпорация (внедрение одного зерна в другое) и образование микростилолитовых швов. Растворению подвергаются наиболее твердые частицы: кварц, обломки эффузивов, вулканическое стекло. Зона раннего катагенеза проходит на глубине 1000-5000м., при температуре 100-120 С и давлении1000атм. Поздний катагенез осуществляется при температуре 200 С и давлении до 2000атм. на глубине 7000м.

Степень катагенеза определяется также, по отражательной способности показателя преломления органического углистого вещества витринита, так как углистые вещества более чувствительны к изменениям. Показатель преломления витринита увеличивается с увеличением степени катагенеза. Органическое углистое вещество в неизмененных породах представлено бурыми углями, в измененных черными углями, в метаморфических антрацитами.