Глава 2. Стадии образования осадочных пород
СТАДИИ И ФОРМА СЕДИМЕНТО- И ЛИТОГЕНЕЗА
Индивидуальная история почти каждой осадочной породы весьма длительна, осадочные породы практически постоянно меняются (Григорьев, Мякишев, 1969), и в этом они также не похожи на магматические породы, которые образуются быстро, фактически мгновенно, при застывании магмы и ее кристаллизации, и потом они в течение сотен миллионов лет почти не меняются, если не попадают в зону гипергенеза. А становление осадочных пород постепенное, они проходят много стадий образования и преобразования, начиная с мобилизации вещества для будущих осадков, его перемещения к месту отложения, самого процесса седиментации, или накопления осадка, чем заканчивается надстадия седиментогенеза (Заславский, 1983; Зорин, 1979; Крюков, 1971; Наливкин, 1955-1956; Океан, 1971; Современные 1961; Степанов, 1983). После накопления осадка наступает вторая важнейшая стадия - образование из осадка породы, - которая называется чаще всего диагенезом. Образовавшаяся осадочная порода, попадая на все большие глубины с повышающимися температурой и давлением, вынуждена приспосабливаться к ним и сильно меняться, так как ее составные части и строение были сформированы в совсем иных термодинамических условиях экзосферы. Эти изменения называются катагенезом и метагенезом. Последняя стадия - преддверие полного метаморфизма.
Таким образом, формирование осадочных пород проходит следующие надстадии и стадии (Тимофеев и др., 1974 и др.):
I. Седиментогенез.
1. Мобилизация: выветривание и вулканизм.
2. Перенос, или миграция, вещества.
3. Накопление, или седиментация.
II. Литогенез.
4. Диагенез.
5. Катагенез, или эпигенез.
6. Метагенез.
Большинство пород проходит все эти стадии. Однако в истории многих пород ряд стадий выпадает либо они еще не вступили в превращения той или иной стадии. Хотя формально мобилизация вещества выделяется в истории каждого осадка и породы, но, если рассматривать по существу и в особенности по формам, ее можно не различать в образовании элювиальных пород. В самом деле, кора выветривания формируется по готовым, существующим и любым породам, вещество которых уже мобилизовано, т.е. собрано вместе за цикл прежнего породообразования, а к данному этапу мобилизация уже не имеет отношения. В истории автохтонных углей отсутствует форма мобилизации - выветривание (как и вулканизм), т.е. не выделяется стадия мобилизации в этих литологических формах. Естественно, биологические формы мобилизации (поглощение СО2 из воздуха, воды, минеральных веществ и азота из почвы) происходят, как и химические формы мобилизации, при формировании пород коры выветривания. Точно так же формируются биорифы, без выветривания и вулканизма, а мобилизация вещества совершается на более низком, биохимическом уровне. Выветривание отсутствует при образовании туфов, но здесь вещество мобилизуется вулканическим, а именно эксплозивным (взрывным) способом. В истории каких еще пород отсутствует стадия выветривания.
Субаэральное выветривание. Выветривание на суше изучено довольно хорошо. Ему посвящены работы Г.А. Траутшольда, В.В. Докучаева, В.Б. Полынова, А.Е. Ферсмана, И.И. Гинзбурга, Е.В. Шанцера и многих других геологов и литологов. Основными агентами выветривания здесь, как и на дне водоемов, являются вода, кислород, СОг, другие газы, живые организмы, органическое вещество, кислоты, щелочи, солнечное тепло и колебания температуры, а также ветер, сила тяжести, а основными процессами - морозное и температурное разрыхление, расклинивающее действие корней, замерзание воды, роста кристаллов солей, тектонические разрывы, составляющие физическое и механическое выветривание, а также гидролиз, гидратация, окисление, выщелачивание, синтез новых минералов и другие процессы, составляющие химическое выветривание, перемешивание почвы дождевыми червями, действие роющих животных и другие, составляющие биологическое выветривание, часто рассматриваемое как механическое (Ганесян, 1962; Герасимова, 1987; Дюмофор, 1970; Неустроев, 1977). Почти всегда все или многие факторы и процессы действуют совместно, комплексно, но все же в разных обстановках доминирует какой-то один или группа близких факторов и процессов, что и позволяет, с определенной условностью, говорить о разных видах выветривания (Кашик, Карпов, 1978; Кора 1968; Физические и химические фации, 1968).
Главным фактором физического выветривания являются температурные колебания: суточные, сезонные, а также погодные. Вследствие анизотропии кристаллов коэффициенты их линейного расширения при нагревании днем или летом различаются по разным направлениям, что даже при небольшом числе повторений в твердом теле порождает микротрещины, которые со временем только расширяются. Монолитная порода становится рыхлой, превращается в развал каменистый (или руины) сначала блоковый, потом глыбовый, щебенчатый, дресвяный, песчаный и, наконец, алевритовый - предел физического разрушения. Еще более интенсивно этот деградационный процесс идет в полиминеральной породе. Во влажных, особенно теплых зонах Земли к нему сразу или вскоре подключается химическое выветривание, а при недостатке тепла или влаги - в полярных и пустынных зонах - формируется более или менее чистый физический элювий,представленный обломочной корой выветривания - каменистыми развалами. Мощность такой коры обычно до первых метров, реже - в пустынях Австралии, Сахары и Центральной Азии - до 30-40 м. Коренная порода в обломках остается химически свежей, неизмененной, т.е. седиментологически незрелой. Эта незрелость проявляется и в несортированности, неслоистости и неокатанности материала. Однако сверху обломки бывают идеально округлены, но не окатыванием, а дефляцией и ветровым срезанием выступающих углов. Такие валуны легко принять за ледниковые или водные.
