linguage.ru

Діагенез теригенних опадів

Основними компонентами теригенних опадів є глинисті мінерали, кварц, польові шпати і слюди. Розглянемо основні особливості діагенеза цих видів осадового матеріалу.

1. Діагенез глинистого матеріалу

1) Загальні відомості про глинистих мінералах

Глинисті мінерали - мінерали, які складають так звану глинистий (або пелітовими) фракцію осаду (lt; 0,001, іноді lt; 0,01 мм) - одні з найбільш поширених утворень. У той же час, вони - одні з найбільш складних і різноманітних в структурному відношенні. Практика показує, що багато геологи слабо розбираються в особливостях їх будови. А це важливо знати, щоб орієнтуватися в питаннях стадіального аналізу, пов`язаних з перетворенням глинистих мінералів. Тому згадаємо основні відомості про структуру й особливості головних глинистих мінералів. Важливо мати уявлення хоча б про чотирьох основних (найбільш поширених) глинистих мінералах. Це гідрослюда (або Ілліт), каолініт, монтморилоніт (смектит), хлорит. Ми для спрощення назвали їх як би в однині. Насправді ж це, скоріше, групи мінералів: гідрослюд, монтморіллоніти, хлорити. Крім того, треба мати уявлення про смешаннослойних мінералах, вермикуліті, глауконіт і деяких інших. Отже, розглянемо коротко кристаллохимические схожість і відмінності основних глинистих мінералів.

Глинисті мінерали є шаруватими алюмосиликатами, тобто вони мають шарувату структуру. Ці мінерали складаються з двох типів шарів (малюнок), в основі яких лежать два основних структурних елементи: кремнекислородних тетраедр (в ньому іон кремнію оточений чотирма іонами кисню) і алюмокіслородногідроксільний октаедр (в ньому іон алюмінію, іноді магнію або заліза оточений шістьма іонами кисню або гідроксилу). Тетраедри, з`єднуючись вершинами, утворюють тетраедричних шар. Октаедри, з`єднуючись бічними ребрами, утворюють октаедричні шар. Мінерали групи каолініту характеризуються двоповерхової гратами, що складається з одного октаедричного і одного тетраедричного шарів (1: 1). Ця решітка не має права продовжувати в залежності від мінливого змісту води або заміщення алюмінію на магній або залізо в октаедричному шарі. Каолініт - неразбухающій глинистий мінерал. Інша група глинистих мінералів характеризується триповерхової гратами: октаедричному шар розташований між двома тетраедричних шарами (2: 1). У монтморіллоніти між цими триповерховими осередками розташовуються вода (межслоевой) і катіони. Міжшарові проміжки змінюються в залежності від вмісту води: мінерали мають розбухає грати. Триповерхові осередки можуть також об`єднуватися іонами калію, який, завдяки відповідному іонного радіусу і координаційним властивостями, пов`язує структуру воєдино так щільно, що розширення неможливе. Виходить мінерал Ілліт, або гідрослюда, неразбухающій мінерал. Мінерали групи хлорита також мають триповерхову структуру, але тут між триповерховими осередками впроваджений октаедричному шар, в якому алюміній заміщений на магній (брусітовий шар). Є розбухають і неразбухающіе хлорити. Відомо безліч так званих смешаннослойних глинистих мінералів. В їх структурі впорядковано або неупорядоченно чергуються структурні осередки основних глинистих мінералів. Такі смешанноshy-шарові мінерали називаються монтмориллонит-гідрослюдистої, монтморилоніт-хлоритовими, хлорит-гідрослюдистої і т.п. мінеральними фазами. Властивості смешаннослойних мінералів залежать від кількості структурних осередків (шарів) різного типу. Наприклад в смешаннослойних мінералах типу монтмориллонит-гідрослюда чим більше монтморіллонітових шарів, тим мінерал більше розбухає і навпаки. Вермикуліт - розбухає глинистий мінерал, який містить велику кількість води, близький за структурою до хлориту і монтморилоніту і утворюється зазвичай з буттям. Глауконіт - мінерал, близький до гідрослюда, але містить більше заліза і менше алюмінію. Велегож Парк - місце в якому розташувалися на сьогоднішній день елітні селища котеджні, що йдуть по Сімферопольському шосе. Ознайомитися з інфраструктурою і продається нерухомістю в даному регіоні ви зможете на сайті velegozh-park.ru.

Важливо відзначити, що завдяки тому, що в основі структури глинистих мінералів лежать, як ми вже розглянули, одні і ті ж кристаллохимические елементи, ці мінерали дуже схильні до різних переходах одного в інший. Причому ці переходи багато в чому визначаються входженням катіонів і води в міжшарові простору мінералів. Крім того, через високу дисперсності глинистих мінералів і особливостей їх структури, ці мінерали дуже схильні до адсорбції і катіонного обміну.

2) Складнощі стадіального аналізу глинистого матеріалу

Проблеми виконання стадіального аналізу глинистого матеріалу, тобто визначення коли відбулася та чи інша зміна глинистих мінералів, пов`язані, по-перше, з їх високою дисперсністю. Їх практично неможливо визначати під звичайним поляризаційним мікроскопом, їх можна спостерігати в електронному мікроскопі, але і в ньому дуже важко визначати глинисті мінерали. Головним методом визначення глинистих мінералів є рентгенівський. При цьому геолог зазвичай має справу з сумішшю глинистих мінералів, тобто з глинистої фракцією. По-друге, при вивченні глинистих фракцій із стародавніх порід, завжди виникає проблема, а коли глинистий мінерал зазнав ту чи іншу зміну. Справа в тому, що ці зміни можуть здійснюватися ще в корах вивітрювання, потім в ході транспортування глинистого матеріалу в басейн седиментації, потім на стадії діагенеза, що нас найбільше зараз цікавить, а потім на стадії катагенеза. Разом з тим, багаторічні дослідження глинистих мінералів в самих різних ситуаціях дали можливість виявити основні закономірності їх літогенетіческіх історії.

Історія появи глинистих мінералів в осадових породах пов`язана з трьома основними механізмами. А) Надходження глинистих мінералів в басейн седиментації з джерел зносу і перетворення їх в інші глинисті мінерали в седиментогенез і на різних стадіях літогенезу. Б) Освіта глинистих мінералів по іншим мінералів (слюди, польовим шпатам, кварцу і особливо пірокластичні матеріалу). В) Синтез глинистих мінералів з розчинів. Перш ніж почати розгляд перетворень глинистих мінералів на стадії діагенеза, торкнемося деяких особливостей їх поведінки на більш ранніх етапах осадового процесу.

3) Історія глинистих мінералів до початку діагенеза

Основна маса вихідних глинистих мінералів з`являється в басейні седиментації з джерел зносу. Тобто глинисті мінерали осадових порід в основній своїй масі аллотігенние. Разом з тим, вони можуть зазнавати зміни в ході транспортування і в самому басейні седиментації. Глинисті матеріали утворюються як при вивітрюванні осадових порід, де в основному по польовим шпатам і слюди утворюються каолініт, вермикуліт, гідрослюда і де є споконвічно присутні в породах глинисті мінерали, так і при вивітрюванні кристалічних порід. Якщо вивітрюються кислі породи (граніт, гнейси), вище горизонту механічного руйнування розташовується гідрослюдистої горизонт, а ще вище - каолінітової. При вивітрюванні основних і ультраосновних порід (базальти, габро, перідотіти, дуніти) над зоною механічного руйнування залягає горизонт, складений в основному монтморилонітом. Тут може бути домішка гідрослюд. Вище розташовується каолінітової горизонт.

Близький склад глинистих мінералів джерел зносу і сучасних морських опадів свідчить про те, що глинисті мінерали в процесі седиментогенеза не відчувають настільки глибоких змін, щоб легко перетворюватися з одного в інший. Однак є певні відмінності в поведінці глинистих мінералів в морської та прісноводної середовищі. Відзначимо, що з прісною водою мінерали контактують на шляхах транспортування в кінцевий водойма седиментації і в самих кінцевих басейнах прісноводного типу, а з морською водою вони контактують при попаданні в морський басейн накопичення опадів. Якщо в прісній воді відбувається винос калію з гидрослюд і магнію з хлоритів, то в морському середовищі, де відносно багато цих катіонів, йде зворотний процес, в результаті якого деякі глинисті мінерали відновлюють раніше втрачені ними властивості. Тут доречно ввести два поняття, які будуть нами далі вживатися. Процес виносу з глинистого мінералу характерних для нього катіонів (наприклад калію з гідрослюд і магнію з хлорита), що веде до втрати кристалічного досконалості мінералу і найчастіше до появи монтморіллонітових шарів, будемо називати деградацією глинистого мінералу. Навпаки, придбання глинистим мінералом характерних катіонів, будемо називати його аградаціей. Так, втрата гідрослюда калію веде до перетворення досконалої гідрослюд в смешаннослойний мінерал типу гідрослюда-монтморилоніт. Це деградація. Придбання смешаннослойним мінералом монтмориллонит-гідрослюshy-да або ж монтморилонітом калію веде до перетворення глинистого мінералу в мінерал з більшим кількістю гідрослюдистої шарів (пакетів) і в кінцевому рахунку в гідрослюда. Це аградація. Каолініт в кінцевих водоймах прісноводного типу практично не змінює своєї кристалічної структури. Однак при перенесенні в ці водойми його частки нерідко втрачають свою псевдогексагональние форму і його структура стає менш досконалою. Чи не відбувається суттєвих перетворень каолинита і в морській середовищі- лише деякими дослідниками допускається тенденція перетворення сильно деградованого каолинита в гідрослюда і хлорит. З монтморилонітом в процесі перенесення та накопичення в прісноводної середовищі істотних змін не відбувається. У морському середовищі може мати місце деяка хлорітізаціі монтмориллонита через високу концентрацію тут магнію. Взагалі ж треба мати на увазі, що основна маса монтмориллонита утворюється при перетворенні Попільні матеріалу. Однак важко сказати, відбувається це на стадії седиментогенеза або в діагенезе.

Таким чином, загальною закономірністю поведінки глинистих мінералів в період їх транспортування в басейн седиментації і самого накопичення в цьому басейні є вельми слабка зміна. Можна відзначити лише їх деяку деградацію на шляхах переносу в прісній воді і в кінцевих водоймах прісноводного типу і деяку аградацію гидрослюд і хлоритів в морському середовищі, яка відрізняється відносно високою концентрацією калію і магнію, які є характерними мінералообразующего мінералами для гідрослюд і хлориту.

4) Глинисті мінерали в зоні діагенеза

З огляду на раніше зазначені складності в розпізнаванні того, які ж зміни відбуваються з глинистими мінералами на різних стадіях осадового процесу, очевидно, що найбільш достовірні відомості про поведінку глинистих мінералів на стадії діагенеза можна отримати, вивчаючи їх в зоні сучасного діагенеза, тобто в колонці опадів сучасних водойм. Про що ж свідчить такого роду вивчення?

А) У колонках опадів дельти Міссісіпі довжиною до 3 м не було виявлено змін комплексу глинистих мінералів (Grim, Jons, 1955).

Б) При дослідженні глинистих мінералів в колонці опадів глибиною до 10 м з північно-східної частини Чорного моря (вік опадів 10-12 тис. Років) були виявлені лише слабкі ознаки деградації гидрослюд, тобто їх монтморіллонітізаціі з глибиною (Бутузова, 1960).

В) У свердловині Аляти-море було встановлено незмінність глинистих мінералів при переході від рідких сучасних мулів до глин бакинського ярусу (Раті, 1964).

Г) Дослідженням опадів Атлантичного океану біля узбережжя Північної Кароліни в колонці до 10 м, що відповідає віковим інтервалу порядку 2млн років, не було виявлено будь-яких слідів зміни комплексу глинистих мінералів за винятком зростання ступеня кристалічності з глибиною (Murrey, Sayyab, 1955).

Ці дані показують, що в ситуаціях типово морського, океанічного, прибережно-морського (дельта) діагенеза не відбувається істотних змін з глинистими мінералами.

Однак встановлено, що існують обстановки, де освіта і перетворення глинистих мінералів в зоні діагенеза йде досить інтенсивно і своєрідно. Що ж це за обстановки?

А) Обстановки, де накопичуються маси Попільні матеріалу, в результаті вулканічних вивержень. Попільні опади можуть перетворюватися в монтмориллонит, гідрослюда і каолініт, серицит (гидромуськовіт).

Б) Обстановки накопичення евапорітових відкладень. Тут утворюється складний комплекс глинистих мінералів. Причому вихідною речовиною для утворення глинистих мінералів в обстановці дуже мінералізованих мулових розчинів служить практично будь-який наявний в осаді алюмосилікатний матеріал. утворюються Fe-ілліт (залозиста гідрослюда), Mg-хлору, Fe-хлору, вермикуліт, Корренс, зміїний, тальк, гідроталькіт, смешаннослойние хлорит-монтморилонітові і інші мінерали. Причому встановлені певні індикаторні глинисті мінерали для різних стадій осолоненія басейну (доломітове-сульфатної, галітових, калійно-магнезіальною).

В) Обстановки заростають озер і торф`яних боліт. Тут відбувається активне руйнування монтмориллонита і перетворення його в каолініт, хлорит перетворюється в вермикуліт. Активність перетворень глинистих мінералів збільшується в міру збільшення кількості розкладається рослинного матеріалу в осаді. Встановлено, що в разі проникнення морських вод в зону діагенеза, що відзначається в умовах заболочених озер морських узбереж процес перетворення глинистих мінералів може поміняти свою спрямованість - іноді при цьому синтезуються монтморіллоніти, виявляються стійкими хлорити.

Наведені дані показують, що специфіка середовища діагенеза і вихідного матеріалу провокує перетворення і утворення глинистих мінералів: в першому випадку це нестійкий в умовах земної поверхні і Крісталлохимічеськая близький до глинистих мінералів пірокластичні матеріал, у другому - висока хімічна агресивність високосоленой гідрогеохімічній середовища, в третьому - сильнокислі умови, що супроводжують розкладання рослинного матеріалу.

Глауконіт. Важливим глинистим мінералом є глауконіт. Він досить широко поширений, і для геологів є азбучної істиною, що глауконіт характеризує морську обстановку. Глауконіт, що є різновидом гідрослюд, виникає і як продукт зміни інших мінералів і як самостійне новоутворення на рубежі окислювальних і відновних ситуацій діагенеза. За даними найбільшого фахівця в галузі геології глин Мілло, глауконіт зустрічається: 1) в якості продукту виконання раковин форамініфер, 2) у вигляді самостійних зернистих виділень без жодної видимої зв`язку з організмами або раніше існуючими мінералами, 3) як продукт заміщення спикул крем`яних губок , 4) у вигляді аутигенного освіти в тріщинах зерен польового шпату, а також у вигляді каёмок з інкрустаційний виділень кварцу і оболонок фосфорітових жовен, 5) як продукт заміщення копролитов, 6) як продукт зміни біоти та, гідрослюд та ін. мінералів.

Глауконіт у вигляді значних скупчень в Білорусі зустрічається в крейдяних-палеогенових відкладеннях, де є досить потужна піщана зеленого кольору товща, яка асоціює з відкладеннями писального крейди, і в кембрійських відкладеннях (зелёshy-ні пісковики).

Палигорськіт і сепіоліт. Ще два досить рідкісних глинистих мінералу, які, є магнезіальних ланцюжковими силікатами, і які поширені в надсолевого товщі девону Прип`ятського прогину. Їх утворення відбулося, по-відімоshy-му, в досить специфічних умовах на стадії діагенеза Попільні опадів в гідрогеохімічній середовищі, осолонённой в результаті розчинення нижчих евапорітових відкладень, що містять магнезіальні солі (карналіт).

Шамозит. В умовах морського осаду можливе утворення шамозіта (висоshy-кожелезістого хлорита). Це може мати місце при поєднанні значних кількостей заліза і малокіслородной середовища, що можна здійснити при присутності в осаді органічної речовини. В таких умовах гідрат окису заліза при наявності аморфних кремнезему і глинозему може трансформуватися в багаті залізом хлорити (шаshy-мозіти). При цьому важливо, щоб в осаді не було великої кількості сульфідної сірки, тому що в цьому випадку залізо буде зв`язуватися в першу чергу в пірит.

Склад комплексу обмінних катіонів глинистих мінералів. Важливою особливістю глинистих мінералів є комплекс обмінних катіонів (поглинений комплекс). Це ті катіони, які сорбованих глинистим мінералом і які можуть порівняно легко обмінюватися на інші. Істотно знати, що в прісноводної обстановці склад поглинених катіонів (він виражається в мг-екв іона на 100 г навіски глинистого речовини) характеризується співвідношенням Са gt; Na. Це пояснюється тим, що таке співвідношення цих катіонів у прісних водах суші. У морській же обстановці поглинений комплекс глин зворотний: Na gt; Са, тому що в морській воді натрію набагато більше, ніж кальцію. Це важливо знати, щоб орієнтуватися, як змінювалася середовище, в якому знаходилося глиниста речовина протягом його перенесення, седиментогенеза і діагенеза.

Поділися в соціальних мережах:

Схожі

© 2011—2017 linguage.ru