Основные понятия о процессах осадко- и породообразования
Осадочный процесс – это глобальный, многостадийный и многоуровневый процесс количественного и качественного разделения вещества, его дифференциации в пространстве и времени
Особенности состава, строения и происхождения осадочных пород Исходное вещество: Основа породы-компоненты: Продукты - 1. Обломочная часть (продукты выветривания дробленной материнской породы) 1. механического и химического разрушения более древних пород 2. жизнедеятельности организмов 3. вулканической деятельности 4. Растворенные в воде химические соединения, атмосферные газы и космический материал 2. Хемогенная часть (результат химических реакций) 3. Биогенная часть (фрагменты животных и растительных организмов) 4. Вулканогенная часть (пирокластический материал) Общепородные признаки осадочного генезиса: форма залегания, своеобразие строения (структуры и текстуры) и компонентного состава
СТАДИИ ОСАДОЧНОГО ПРОЦЕССА I этап. Седиментогенез осадок Стадии 1. Мобилизация первичная вторичная выветривание биогенная техногенная 2. Перенос, или миграция, вещества 3. Накопление, или седиментация Стадии 4. Диагенез 5. Катагенез, или эпигенез 6. Метагенез порода II этап. Литогенез
стратисфера Зона осадконакопления Схема расположения различных зон седименто-и литогенеза в разрезе верхней части земной коры
Мобилизация вещества Выветривание (гипергенная) основная форма мобилизации и продуцирования вещества для осадков – 1. процессы разрушения и разложения, 2. синтез новых минералов и 3. формирование новых пород Биогенная Вулканогенная Пепел, лапилли, Торфяники, гидротермальные растворы рифы Эндогенный вынос вещества
Гипергенез Поверхностный (выветривание) Узкое и общее понимание гипергенеза Глубинный Мобилизация происходит в этой подзоне (по: Вассоевич, 1983) Условия гипергенеза (условия выветривания) 1. Движущая сила выветривания Уравновешивание неравновесных компонентов биокосной системы (природная система, в которой живые организмы не изолированы от неорганической (костной) материи Деструктивная Корродирование, Корродирование вплоть до полного растворения минеральных видов в эндогенной среде (оливин, ромбические пироксены, амфиболы, Саплагиоклазы и др. ) категории Конструктивная 1. Глинизация силикатов 2. Новообразование гидроксидов и сульфидов 3. Минерализация органических компонентов Формирование коры выветривания
2. Главные агенты влияния на гипергенные процессы: ВОДА + бактерии и др. организмы (потребляющие живое ОВ) + растворенные в воде продукты метаболизма (различные газы СО 2, Н 2 S, СН 4, NH 3 и др. + гумус и различные органические кислоты) Аэробные бактерии продуцируют СО 2 Анаэробные бактерии продуцируют продукты Н 2 S и др. газы В результате: 1. Понижение р. Н 2. Понижение или повышение Еh 3. Ускоряются химическое разрушение и преобразование пород зоны выветривания (корневая система ускоряет корродирование плагиоклазов в 2 раза, а пироксенов – в 10 раз (т. к. микросреда вокруг корневых волосков кислее почвенной от 3 до 5 -7)
Наибольший масштаб в зоне гипергенеза имеют 2 процесса растительной жизнедеятельности Генерация ОВ (путем фотосинтеза) Разложение (минерализация) ОВ Нижняя граница зоны выветривания совпадает с уровнем верхнего водоносного горизонта (до 1. 5 км) Субаэральное выветривание (коры выветривания) элювий Существует последовательность зон выветривания – профиль коры выветривания (или зональность минерального состава продуктов выветривания) Субаквальное выветривание А. Механический элювий: горизонты конденсации (перлювий), сингентические брекчии, ихнитолиты и биотурбиты Б. Химический элювий (гальмиролитит) – Fe-Mn корки и конкреции, глауконит. шамозиты, красные пелагические глины (515 м за 5 -15 млн. л. ) – это фактическое отсутствие седиментации, поэтому дно подвергается воздействию наддонной морской воды, т. е. осадки выветриваются
Основные агенты субаэрального выветривания - вода, кислород, СО 2, другие газы, живые организмы, органическое вещество, кислоты, щелочи, солнечное тепло и колебания температуры, а также ветер, сила тяжести. Главные процессы – А) морозное, температурное и корневое разрыхление, замерзание воды, рост кристаллов солей, тектонические разрывы (составляющие физическое и механическое выветривание); Б) гидролиз, гидратация, окисление, выщелачивание, синтез новых минералов и другие процессы (составляющие химическое выветривание); В) перемешивание почвы дождевыми червями, действие роющих животных, эпибионтов и бактерий (составляющие биологическое выветривание). Главные факторы физического выветривания разрушающаяся деятельность воды, льда и ветра. - колебания температуры, Главные факторы химического выветривания - вода и тепло, второстепенные – кислород воздуха и растворенный в воде, гуминовые, серные и другие кислоты. Процессы химического преобразования направлены на трансформацию минералов, возникающих в условиях высоких температур и давлений, в минералы, устойчивые на земной поверхности (большое количество веществ переходит в коллоидные и истинные растворы).
кора выветривания Комплекс горных пород, возникших в верхней части литосферы в результате преобразования в континентальных условиях магматических, метаморфических и осадочных пород под влиянием различных факторов выветривания Особенность - стадийность изменения горных пород, в виде профиля зон, характерных для данных физикохимических условий Профиль коры выветривания Зоны: I – начальная фаза (расшатывания) изменения материнских пород; II – глыбовая зона с наличием трещин выветривания и химико-минералогическим составом материнской породы; III – зернистая, или мелкообломочная зона; IV – глинистая зона, сложенная в основном вторичными минералами; в коре выветривания ультраосновных пород: подзоны IV а – монтмориллонитов, IV б – нонтронитов; в коре выветривания основных пород: подзоны IV а – гидрослюд, IV б – монтмориллонитов и IV в – каолинитов; в коре выветривания кислых и средних пород: подзоны IV а – гидрослюд и IV б – каолинитов; V – латеритная зона, включающая подзоны V а – краснозема и V б – плотные породы кирасы.
Б. Б. Полыновым СТАДИИ РАЗВИТИЯ КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ ОБЛОМОЧНАЯ СТАДИЯ –– физическое выветривание материнских пород, химических преобразо-ваний в пределах коры не происходит. Дезинтеграция горных пород, образование в них трещин обуславливает, с одной стороны, их хорошую водопроницаемость, а с другой – резко увеличивает реакционную поверхность выветривающихся пород. Это создаёт условия для активизации разнообразных физико-химических, химических и биогеохимических процессов, сопутствующих химическому выветриванию. СИАЛЛИТНАЯ, ИЛИ ОБЫЗВЕСТКОВАННАЯ СТАДИЯ - начало процесса химического выветривания, сопровождающимся извлечением из кристаллохимических структур силикатов щелочных и щелочноземельных элементов (гл. обр. кальция и натрия). За счёт осаждения выносимого кальция в выветривающейся породе образуются плёнки, налёты и конкреции кальцита ( «обызвесткованный элювий» ). Силикаты начинают гидратироваться и подвергаться гидролизу, при этом гидролиз силикатов со сложной кристаллохимической структурой сопровождается не полным их разрушением, а распадом на отдельные «блоки» , из которых затем возникают новые минералы – происходит трансформация в глинистые минералы (гидрослюды, монтмориллонит, бейделлит и др. ). За пределы коры выветривания водами выносятся лишь наиболее подвижные элементы – хлор и частично сера.
КИСЛАЯ СИАЛЛИТНАЯ СТАДИЯ – дальнейшее преобразование минералов - за счёт материнских пород образуется «сиаллитный элювий» преобладание Si и Al. Характерны богатые алюмини-ем глины – каолинит, галлуазит, и железосодержащие оксиды и гидроксиды - лимонит и пр. Продукты выветривания лишаются оснований (Ca. О, Na 2 О, K 2 O, Mg. O), выносимых из коры фильтрующимися сквозь неё водами. АЛЛИТНАЯ СТАДИЯ – интенсивный внос не только щелочных и щелочноземельных элементов, но и кремнезёма силикатов, вследствие чего в пределах коры остаются наименее подвижные соединения - водные окислы алюминия и железа, образующие латериты. При наличии определённого состава исходных пород конечные продукты выветривания обогащаются оксидами алюминия (отсюда и название аллитной стадии). В условиях жаркого климата и высокой влажности преобразование полевых шпатов приводит не только до уровня каолинитовых глин, но и далее, приводя к формированию бокситов (от фр. «beauxite» , по названию местности Beaux на юге Франции) - алюминиевой руда, состоящая из гидроксидов алюминия (до 40 -60%), оксидов железа и кремния.
Кора выветривания Минеральный состав КВ зависит от типа материнской породы, за счет которой она образовалась. Пример тропического ландшафта с химическим латеритным выветриванием – I и химическим осадконакоплением – II. А – остаточная фаза Fe 2 O 3, Al 2 O 3, частично Si. O 2; новообразования: гетит, гиббсит, каолинит; Б – растворы K 2 O, Na 2 O, Ca. O, Mg. O, частично Si. O 2, следы Al 2 O 3, Fe 2 O 3; новообразования: карбонаты, минералы кремнезема, магнезиальные глинистые минералы. 1 – поверхностный слой; 2 – кираса; 3 – каолинитовые глины; 4 – материнские породы.
Субаквальное выветривание - гальмиролиз (химический элювий - гальмиролитит (Фролов, 1992) – от термина "гальмиролиз", введенного К. Гуммелем) 1. Аналогичные с субаэральным процессы выветривания, его агенты, факторы, продукты и типы 2. Отличие в литотипах, соотношениях типов, их относительном развитии и масштабах 3. Физико-механическая переработка осадков на месте - горизонты конденсации (перлювий), сингентические брекчии, ихнитолиты и биотурбиты 4. Разложение карбонатов (растворяются ниже глубины более 4500 м), красных пелагических глин, кремневых скелетов диатомей, радиолярий, спикул кремневых губок. 5. Трансформация глинистых минералов и вулканического стекла, синтез новых минералов, окисление, перераспределение вещества (например, формирование мощных скоплений смектитов в морской среде, где они замещают пепловый-вулканический материал).
3. Вулканизм (эндогенный вынос вещества) Твердый вынос – лавы и пирокластический материал. Жидкий вынос - коллоидные и ионные растворы. При высачивании на поверхность - осаждаются травертины, кремнезем в виде опала, железо в виде лимонитовых каскадов в ручьях и реках и слоистых отложений в озерах и лагунах, а также в морях и океанах. Газовый вынос - пары воды, С 02, СО, Н 20, Н 2, СН 4, N 2, NНз и др. Захороненное ОВ при повышении температуры отдает почти весь водород, кислород, азот, серу, а также углерод.
4. Биогенная мобилизация (за счет живых организмов и ОВ вообще) Биос вторичен по отношению к выветриванию и вулканизму (жизнь развивается на мобилизованном этими способами веществе). Самостоятельноcть – в накоплении и перемещении накопленного в организмах большой массы компонентов – С, Н, О, N, S, Р, Аl, металлы и др. Отмершее ОВ Накапливает рассеянные U, V, другие металлы и неметаллы, тем самым, концентрируя их из гидросферы.
5. Техногенная мобилизация – отвалы, шлаки, сбросы технических вод, удобрения и т. д.
Скачать презентацию Основные понятия о процессах осадко- и породообразования
04_Мобилизация.ppt