Стадия метагенеза

Метагенез – завершающий этап в жизни осадочных пород при их погружении и переходный между стадиями катагенеза (при двучленном разделении) и метаморфизма. Согласно определению Н.В. Логвиненко – это стадия глубокого минералогического и структурного изменения осадочных пород в нижней части стратосферы, происходящего, главным образом, под влиянием повышенной температуры в условиях повышенного давления и присутствия минерализованных растворов. На общий ход процессов метагенеза накладывают свой отпечаток газы, pH и Eh флюидов. Поэтому движущие силы метагенеза те же, что и при катагенезе.

Считают, что метагенез осуществляется в диапазоне температур 200-300⁰С. Геотермический градиент варьируется в широких пределах, также как и глубина залегания пород и давления, которое испытывают породы. При геотермическом градиенте 3⁰С/100м, глубина залегания осадочных толщ должна составлять 7-10км, а давление соответствует 180-200Мпа. В пределах впадин эти цифры существенно возрастают.

Исходя из теоретических предпосылок и экспериментальных данных природная вода должна иметь кислую реакцию и содержать много растворимых солей и газов. Характерной особенностью пород является высокая степень уплотнения, минимальная пористость (2-4%), преобразование органических веществ до состояния графита. Перемещение флюидов становится возможным только по трещинам или путем диффузии (проникновением молекул в результате тесного сжатия двух разных минералов). Широкое развитие цементации делает маловероятным дальнейшее уплотнение пород. Движение масс при складчатости вызывает появление трещиноватости, кливажа разрыва и т.д., создавая этим новые пути для движения растворов. Активной циркуляции флюидов способствует и высокая температура.

Такая характеристика способствует широкому развитию процессов растворения, коррозии, регенерации и интенсивной перекристаллизации ранее образованных минералов. Все большее значение играют и процессы метасоматоза.

Они превращаются в кварциты и кварцито-песчаники. В глинистых и карбонатных – перекристаллизовывается основная масса. Глинистые породы переходят в глинистые, аспидные и филлитоподобные сланцы, а карбонатные – в кристаллические и мраморизованные известняки и доломиты. Процессы обуглероживания углей преобразуют их в тощие угли, антрациты и графитизированные антрациты.

Воздействие литостатического, и особенно стрессового, давления приводит к деформации зерен – они приобретают призматическую, линзовидную и таблитчатую формы.

Интенсивное развитие стресса способствует частичной перестройке, усложнению и появлению новых структур, характерных для метаморфических структур, характерных для метаморфических пород. Образуются микростиллолитовые сочленения зерен и микростиллолитовые швы, располагающиеся под углом к плоскости напластования.

Они отличаются крупными зубцами – столбцами.

В зернистых породах, богатых цементом, где непосредственное соприкосновение зерен отсутствует, образуются “бородатые зерна”. Они возникают под воздействием стресса, путем растворения обломочных зерен со стороны давления и последующей кристаллизации (наращивания) перпендикулярного к давлению (по принципу Рикке).

В цементе зернистых и в глинистых породах появляется кливаж течения - параллельная ориентировка своими длинными размерами, чешуйчатых и листоватых минералов, а также обломочных зерен, к давлению.

Наиболее интенсивно эти процессы протекают в геосинклинальных областях, и возникшие структуры могут быть ориентированы не только параллельно, как в платформенных областях, но и под углом к плоскости напластования.

В стадии метагенеза различают два этапа: ранний или начальный и поздний (глубинный). Деление производится по характеристике минерального состава и появлению новых структур. Поздний метагенез сходен с начальной стадией регионального низкотемпературного метаморфизма.

Следует отметить, что разделение метагенеза возможно, главным образом, только в геосинклинальных разрезах. В платформенных условиях соотношения более сложные, менее изучены и четкое разделение на последовательные этапы не всегда возможно.

Метагенез заканчивается изменением структуры породы и ассоциации минералов. В глинистых породах исчезают минералы группы монтмориллонита, смешанно-слойные образования. Преобладающее развитие приобретают гидрослюды высокой степени преобразованности, хлорит и серицит. В песчаных и алевритовых породах продолжается деформация зерен. В карбонатных породах происходит перекристаллизация и укрупнение зерен, а от фаунистических остатков сохраняются неопределимые реликты. Для стадии метагенеза характерны глинистые сланцы, кварцитоподобные песчанники, мраморизованные известняки и доломиты, антрациты и другие сильно измененные осадочные породы.