Сущность стадиального анализа литогинеза 

1) Определение понятия “литогенез”.

Н.М. Страхов – Л.=седиментогенез+диагенез

Н.Б. Вассоевич –Л.=гипергенез+седиментогенез+диагенез+катагенез

П.П. Тимофеев – Л.=диагенез+катагенез+метагенез+метаморфизм (?)

Последнее предложение П.П. Тимофеева: седиментология — наука о седиментогенезе, литология — наука о литогенезе.

Курс САЛ разработан и внедрен в МГУ на кафедре литологии и морской геологии, которой руководил П.П. Тимофеев, а теперь руководит О.В. Япаскурт — автор единственного учебного пособия по этому курсу. В частности поэтому мы будем понимать литогенез как диагенез+катагенез+метагенез.

“Правильно определяйте значения слов и вы избавите человечество от половины его заблуждений” (Декарт).

Все изменения, происходящие с осадочным материалом после его накопления — литогенетические, постседиментационные, вторичные (в отличие от первичных) процессы, изменения, преобразования, трансформации.

2) Так ли сильны эти изменения, так ли важно их изучать? Начнем со времени действия процессов седиментогенеза и литогенеза. Возьмем 1–метро­вую толщу морских девонских карбонатных пород, которые сегодня залегают в Припятском прогибе на глубине, допустим, 3 км. За сколько времени она накопилась? Средняя скорость осадконакопления на платформах 2–3 см в 1000 лет. Возьмем 3 см в 1000 лет. Легко рассчитать, что толща наших известняков накопилась за 30 тыс. лет. С тех пор прошло сколько времени? 300–350 млн лет. Всё это время толща находилась на стадии действия процессов литогенеза. Таким образом, время протекания процессов литогенеза в данном случае в 10000 раз больше, чем время пртекания процессов седиментогенеза, т.е. накопления осадков. Неужели с осадком ничего за это время не произошло?. Конечно, произошло. Ведь на него воздействовали органическое вещество, температура недр, давление, подземные воды, газы. А осадочно–породный бассейн (дать определение) жил своей тектонической жизнью: зарождались, возникали и закрывались тектонические разломы, изменялись температура и давление. Изменялись пути движения подземных вод, изменялся их химический состав, изменялся состав газов. Всё это должно было влиять и влияло на осадочный материал. В процессах литогенеза осадочный материал может кардинально измениться (кварцевый песок — кварцит, кварцевый песок — песчаник с карбонатным, сульфатным, галитовым цементом, размокающая в воде глина — аргиллит, известняк — доломит). Литогенетические изменения выражаются в изменении структур, текстур, минералогического, химического и изотопного состава осадков и пород, изменении их физических свойств (плотность, пористость, скорость прохождения ультразвука).

3) Значение понятия “стадиальный”. Анализ (распознавание) не только следов стадий литогенеза, но вообще последовательности процессов и событий. Стадии литогенеза — лишь крупные этапы в общей цепи последовательных литогенетических преобразований осадочного материала. Показать на рисунках. Важно установить не только последовательность событий, но и выяснить причины этой последовательности. Примеры: а) регенерированный калишпат — гипс, б) карбонат — сульфат — рассолы разной минерализации.

Одним словом, “стадиальный “понимается как исторический.

4) Параллелизация понятий “стадиальный” и “зональный”. Стадия — время, зона — пространство.

Зоны (и стадии) не только по вертикали, но более сложно. Тектонически обусловленные зоны, например, зоны доломитизации, цементации у разломов.

5) Цель стадиального анализа — распознавание, объяснение и восстановление истории появления структурно–текстурных, минералогических, химических , физико–механических и других признаков породы, возникающих в ходе литогенеза.

Задачи стадиального анализа:

а) Выявление постседиментационных признаков.

б) Отнесение этих признаков к стадиям диагенеза, катагенеза и метагенеза и выявление последовательности этих признаков в пределах стадий.

в) Выявление генетических причин формирования литогенетических признаков.

г) Восстановление первичных признаков осадка путём снятия литогенетических признаков.

д) Восстановление постседиментационной (литогенетической) истории осадочного материала.

В качестве примера задачи (г) — гидрослюдистый аргиллит, получившийся из пирокластики (что распознается по текстуре) и из обычной гидрослюдистой глины, а также показать на рисунках песчаник с регенерированными зёрнами, что может создать иллюзию неокатанности, и ассоциацию сульфат – фауна.

6) Значение стадиального анализа литогенеза уже достаточно понятно из сказанного выше. Самое главное, что он помогает понять происхождение осадочной породы, а расшифровка происхождения, генезиса объекта — самая главная цель любого научного исследования. Если ясен генезис, то можно дальше рассуждать о практическом использовании этого объекта. Мы уже говорили, что стадиальный анализ помогает лучше понять условия седиментогенеза и восстановить постседиментационную историю породы. А это ключ к реконструкции условий формирования таксономических единиц организации вещества более высоких рангов (формаций, осадочно–породных бассейнов, тектонических структур, литосферы и в целом Земли (пояснить об иерархии). В ходе курса и в самом его конце мы будем рассматривать, какие теоретические проблемы и в каких областях геологической науки помогает решить стадиальный анализ литогенеза. Какие практические проблемы можно решать с его помощью, какие полезные ископаемые и как искать. Здесь же декларируем, что САЛ нужен для поисков и разведки нефти и газа, разнообразных металлических и неметаллических полезных ископаемых и подземных вод. Дать один штрих о регенерации–окатанности в связи с проблемой поиска россыпей.

7) Место САЛ в литологии, или науке об осадочных породах. По Н.М. Страхову, в этой науке четыре крупные задачи: 1) описательная, 2) стадиальный анализ, 3) фациальный анализ, 4) экономическая.

Говоря проще, есть два основных направления во всех литологических исследованиях: 1) отвечает на вопрос, как формируется осадок в бассейне седиментации; это задача фациального анализа; 2) отвечает на вопрос, как преобразуется этот осадок в недрах Земли вплоть до его попадания в зону очень глубокого изменения (метаморфизма) и затем переплавления, либо в зону выветривания (гипергенеза) и разрушения.

8) История развития стадиального анализа литогенеза

Когда человек задумался о происхождении слоёв земных (именно так, “О слоях земных”, называется выдающийся труд М.В. Ломоносова), чередование которых он мог наблюдать в горах и в обнажениях в речных долинах, когда по аналогии с тем, что он наблюдал, а он наблюдал, что река несёт песок и глину в озеро и море, что ветер перевевает барханы, что в соляных озёрах накапливается соль, его больше всего, естественно, интересовало, почему в пределах слоёв пород так или иначе распределяется осадочный материал, почему в одном и том же пласте известняк сменяется глиной, а глина — песком. Т.е. человек решал задачи фациального анализа — как и почему происходит накопление осадочного материала на поверхности Земли. Лишь позднее возник вопрос о том, не являются ли песок, перекатывающийся в реке, песчаник, обнажающийся на берегу реки и валун из кварцита — звеньями одной цепи последовательных преобразований. Одним словом, фациальный анализ зародился раньше, чем стадиальный, да и теперь, пожалуй, больше литологов, занимающихся фациальным анализом, чем стадиальным.

Несмотря на это, первые серьёзные соображения в области САЛ в бывш. СССР восходят по крайней мере к 1922 г., когда вышла книга А.Е. Ферсмана “Геохимия России”, где мы находим определения гипергенеза, диагенеза, катагенеза. (Кстати сказать, на мой взгляд, эти определения, с некоторыми оговорками, наиболее логичны).

Большой вклад в разработку САЛ внесли выдающиеся российские (со­ветские) литологи Л.В. Пустовалов, Н.М. Страхов (последний в области диагенеза, его работы совпали с началом глубоководного бурения в океанах, что крайне важно для познания диагенеза, так как именно здесь можно наблюдать современное течение диагенетических процессов), М.С. Швецов, Л.Б. Рухин.

Особенно бурное развитие исследований в области САЛ в бывш. СССР было начато в 60–е годы нашего века. Монография Н.М. Страхова (1960–1962), где рассматривался в том числе и диагенез, работы А.Г. Коссовской (катагенез мезозойских толщ Вилюйской впадины и Зап. Верхоянья), В.Д. Шутова (ката­генез осадочного докембрия Пачелмского прогиба), А.В. Копелиовича (катаге­нез осадочного докембрия Приднестровья), работы И.И. Аммосова и Н.Б. Вас­соевича по катагенезу органического вещества и применению стадиального анализа в нефтяной геологии, работы Н.В. Логвиненко по катагенезу карбона Донбасса, П.В. Зарицкого по конкрециям (т.е. по диагенезу) карбона Донбасса, Б.К. Прошлякова по катагенезу мезозойских отложений Прикаспийской впадины в связи с нефтегазоносностью, И.М. Симановича по предметаморфическим преобразованиям кварцевых песчаников Карелии, Г.Н. Перозио и Г.Э. Прозо­ровича по катагенезу мезозоя Западно–Сибирской плиты. Здесь надо назвать работы П.П. Тимофеева в области общей теории стадиального анализа литогенеза, работы А.К. Лисицина, Е.М. Шмариовича, В.Н. Холодова по преобразованиям пород на крыльях артезианских бассейнов в свзи с поисками урановых месторождений, А.Е. Ходькова по процессам древнего растворения солевых пород. Необходимо назвать относительно недавние работы В.Н .Холодова, где обращено внимание на роль подземных вод в катагенезе, где, главным образом, раскрыта роль т.н. элизионных процессов катагенеза в мезозойских и кайнозойских отложениях Восточного Предкавказья, работы О.В. Япаскурта (автора первого учебного пособия по нашему курсу) по мезозою Верхоянья, работы В.Т. Лукьяновой по катагенезу в орогенных областях и наконец работы вашего преподавателя, где даны довольно полные представления о роли подземных вод в катагенезе пород.

Параллельно развивались исследования в области стадиального анализа литогенеза и в дальнем зарубежье. Это работы Г. Барроу, В. Гольдшмидта, Ф. Тернера, Т. Пэкхэма, К. Крука, Дж. Лербекмо и Р. Платта, Д.де Сегонзака, Дж. Чилингара, В. Энгельгардта, Р. Фербриджа, Э. Депплеса, К. Бадиозамани, Р. Фолка, Л. Лэнда, Д. Морроу и мн. др.

В Беларуси вопросы стадиального анализа литогенеза изучали Л.А. Де­мидович, И.И. Урьев, Л.Ф. Гулис, Н.Д. Михайлов, В.М. Шиманович, А.В. Ку­дельский, В.Г. Жогло, ваш преподаватель и другие ученые.

Основные достижения в области САЛ вошли в настоящий курс лекций.

Ход исторического развития САЛ во многом связан с совершенствованием методов изучения вещества и методических приёмов стадиального анализа, что мы рассмотрим в следующей лекции.