Процессы и продукты преобразования осадочного материала на стадии метагенеза

Общие положения

Стадия метагенеза следует при прогрессивном развитии литогенеза за стадией катагенеза и включает преобразования осадочного вещества, являющиеся переходными к метаморфизму. Метагенетические преобразования изучены ещё недостаточно, и некоторые исследователи (например, Л.Б. Рухин, А.В. Копелиович, Г.А. Каледа и др.) вообще не выделяли стадию метагенеза. Наиболее последовательными сторонниками необходимости выделения стадии метагенеза являются Н.В. Логвиненко, детально изучивший изменения пород карбона в глубоких зонах Большого Донбасса, кембрия и ордовика Северного Урала, и О.В. Япаскурт, который исследовал предметаморфические преобразования мезозойских и палеозойских отложений Верхоянья.

Существо метагенетических изменений осадочных пород определяется двумя главными обстоятельствами. 1) Процессы изменения осадочного материала протекают в условиях высоких температуры (300–400°C) и давления, в том числе тангенциального давления (стресса), достигающего 1000 МПа и выше. 2) Породы зоны метагенеза, будучи уже сильно преобразованнными на предыдущих стадиях литогенеза, уплотнены настолько существенно, что в них остаётся мало свободного порового пространства. Это затрудняет процессы цементации, столь характерные для предыдущих стадий. Взамен этих процессов на первый план выступают процессы метасоматического замещения одних минералов другими и перекристаллизация, причём, взамен фильтрации растворов по поровому пространству большое значение приобретают диффузионные процессы, также протекающие с участием жидкой фазы, и твёрдофазовые или существенно твёрдофазовые реакции.

Процессы метагенеза протекают в двух существенно различных основных обстановках: а) в весьма глубоких зонах осадочно–породных бассейнов, где осадочные породы претерпевают изменения под влиянием температуры и давления, развивающихся в результате регионального погружения, и б) в зонах динамотермальной активизации, где высокие температура и давление (главным образом стрессовое) являются следствием активности тектонических процессов (складчатости, разломообразования) вне прямой связи с погружением осадочных комплексов.

↑ Породы зоны метагенеза 

Некоторые исследователи (Н.В. Логвиненко, Л.В. Орлова) предлагают различать подзоны начального и глубинного метагенеза. Зоне начального метагенеза присущи такие породы, как кварцито–песчаники, песчаники–кварциты, глинистые сланцы, сильно перекристаллизованные известняки и доломиты, антрациты. В подзоне глубинного метагенеза появляются кварциты, аспидные и филлитоподобные сланцы, мраморизованные известняки и доломиты, графитизированные антрациты.

Рассмотрим основные процессы и продукты метагенеза, которые наиболее детально исследованы для терригенных пород.

Изменения структур

“Бородатые” зёрна. В терригенных породах с большим количеством глинистого цемента отмечается прорастание краевых частей кварцевых и полевошпатовых зёрен параллельными чешуйками серицита, гидрослюды, хлорита (рисунок). Такие образования получили наименование “бородатых” зёрен. Иногда между кристаллами глинистых минералов в зёрнах “бородатого” кварца просматриваются выделения вторичного кварца, отличного по оптическим свойствам от первичного минерала. “Бородатые” зёрна возникают в результате сочетания гравитационно–направленной коррозии и давления стресса. В соответствии с принципом Рикке, обломочные зёрна растворяются со стороны направления давления, а со стороны, перпендикулярной давлению, в так называемых “деформационных тенях”, прорастают серицитом, гидрослюдой, хлоритом и вторичным кварцем. На сегодняшний множество компаний занимающихся производством и продажами кондиционеров, но по объективным причинам клиенты выбирают официальных дилеров компаний Hyundai, Daikin, Mitsibishi, General, которые уже более 13 лет на рынке. В свою очередь особым спросом пользуются кондиционеры Daikin, обусловлено это адекватной ценой, отличной комплектацией качеством сборки. А чтобы купить кондиционер для дома и офиса, достаточно перейти на сайт biocomfort.ru компании «Биокомфорт».

Шиповидные структуры. В том случае, когда прорастание обломочных зёрен кварца и полевого шпата глинистыми минералами происходит по всему периметру зёрен, возникают шиповидные структуры. Иногда такое прорастание бывает настолько интенсивным, что обломочные зёрна нацело замещаются гидрослюдисто–серицитовым агрегатом. Шиповидные структуры могут быть результатом продвинутого формирования “бородатых” зёрен кварца и полевого шпата. Вместе с тем они могут развиваться в условиях более или менее равномерного распределения давления на обломочные зёрна в отличие от “бородатых” зёрен, которые формируются преимущественно при одностороннем давлении.

Бластические структуры. Эти структуры возникают в результате бластеза, под которым понимается процесс твёрдофазовой взаимной перекристаллизации контактирующих породообразующих компонентов. В зависимости от полноты проявления бластеза различают полнобластические, неполнобластические и зачаточно–бластические структуры. В зависимости от состава и формы частиц, подверженных бластезу, бластические структуры подразделяются на три разновидности. При срастании изометричных (кварцевых и полевошпатовых) зёрен возникают гранобластовые структуры; при срастании слюд и слюдоподобных минералов — лепидобластовые; при срастании игольчатых минералов (актинолит, силлиманит) — нематобластовые. Нередко развиваются более сложные, смешанные, структуры — лепидогранобластовые, нематогранобластовые и др. Процесс бластеза наиболее полно изучен для кварцевых пород. На рисунке 14–3, 4, 5 (Япаскурт) наглядно видны этапы прогрессивного развития этого процесса. В том случае, когда какой–либо минерал из–за большей кристаллизационной силы по сравнению с другими минералами образует крупные правильной формы кристаллы, структура называется порфиробластовой. Если эти выделения (порфиробласты) имеют форму, близкую к округлой, говорят об очковой структуре (рис. 7 – Япаскурт).

Пластическая деформация и катаклаз. Эти виды изменений приводят к изменению структур зёрен посредством нарушения их внутреннего строения и частичного раздробления. Под действием высоких давлений деформируются кристаллические решётки минералов: появляется волнистое угасание, образуются двойники скольжения. Изменяются форма и размер зёрен, они растрескиваются и дробятся. Минералы претерпевают неодинаковые деформации из–за различий в механических свойствах. Разрушение при катаклазе обычно не сопровождается существенными дифференциальными перемещениями зёрен. Поэтому текстура пород может оставаться неизменной.

Выше мы рассматривали изменения структуры пород, характерные для стадии метагенеза. На этой стадии изменяются также и текстуры, которые в целом консервативнее, чем структуры. Рассмотрим характерные метагенетические текстуры.

↑ Изменения текстур

Кливаж течения и разрыва. Текстура (точнее микротекстура, т.е. текстура, устанавливаемая в шлифе) кливажа представляет собой плоскопараллельное расположение отдельных участков породы (блоков, микролитонов), разделённых между собой швами дифференциального скольжения, представленными субпараллельно расположенными чешуйчатыми или листоватыми минералами (слюдами, глинистыми минералами) (рис. 37 из Логвиненко, Орловой). Под действием высокого давления и химического перераспределения вещества происходит перемещение блоков породы друг относительно друга по этим швам.

Кристаллизационная сланцеватость. Это плоскопараллельная микротекстура, образованная параллельно расположенными в породе минеральными зёрнами, удлинёнными и уплощёнными в результате сочетания процессов односторонней коррозии, регенерации и/или бластеза (по Япаскурту). Следует особо подчеркнуть, что эту текстуру нельзя путать с первичной, седиментационной, сланцеватостью, которая по существу является изменённой в результате сильного механического уплотнения слоистостью. Кристаллизационная сланцеватость, развивающаяся на поздних этапах метагенеза, возникает в результате сочетания процессов растворения и кристаллизации, т.е. “химических” по своей природе процессов. Эта особенность запечатлена в названии текстуры. На рис. 11 (Япаскурт) хорошо видно, как кристаллизационная сланцеватость сечёт первичную слоистость. Кристаллизационная сланцеватость наложена на седиментационную слоистость. Последняя бывает хорошо заметна при одном николе. Кристаллизационная сланцеватость часто сечёт седиментационную текстуру под острым углом и наиболее отчётливо видна при скрещенных николях. Вдоль кристаллизационной сланцеватости ориентированы почти все чешуйки новообразованного серицита, уплощённые и удлинённые зёрна кварца линзовидной и веретеноподобной формы. Слюдистые, кварцевые и полевошпатовые зёрна подвержены бластезу, в результате чего текстура кристаллизационной сланцеватости сочетается с лепидобластовой и гранолепидобластовой структурами.