При этом равновесие отсутствует как между разнородными частицами осадка, так и у частиц осадка с придонными водами океана. Уже в самой начальной стадии существования осадка начинается взаимодействие отдельных его частей друг с другом, с остаточными иловыми водами и средой их накопления.
|
| Рис. 1. Схема диагенеза (по Н.М. Страхову) |
По данным Н.М. Страхова, в преобразовании осадков в горные породы участвуют многие факторы (рис. 1).
1. Высокая влажность осадков, имеющая огромное значение в перераспределении отдельных элементов в осадке и обусловливающая диффузное перемещение вещества в вертикальном и горизонтальном направлениях, что способствует взаимодействию различных составляющих и образованию новых диагенетических минералов.
2. Наличие многочисленных бактерий, главная масса которых сосредоточена в верхних первых сантиметрах осадков. Бактерии играют различную роль в преобразовании вещества. В одних случаях они разлагают углеводороды и органические соединения, создают новые реактивы и изменяют химизм среды. В результате деятельности различных бактерий происходят сложные процессы - окисление закисных соединений и чаще, наоборот, перевод окисных соединений в закисные. В других случаях бактерии служат главным источником накопления органического вещества в верхней части слоя.
3. Иловые растворы воды, пропитывающие осадок, существенно отличаются от состава наддонной воды океана более высокой минерализацией, уменьшенным содержанием сульфатного иона, присутствием железа, марганца и других элементов. Различие состава иловых растворов и придонной океанской воды вызывает обмен веществ между ними. При большой концентрации ряда веществ в иловых растворах в осадке образуются новые диагенетические минералы.
4. Органическое вещество, большое скопление которого в осадке вызывает дефицит кислорода, появление углекислого газа и сероводорода, т. е. создает восстановительные условия.
5. Окислительно-восстановительный потенциал зависит от содержания органического вещества и от гранулометрического состава осадка. В мелководных зонах, где преобладают хорошо водопроницаемые пески с отсутствием или ничтожным содержанием органического вещества, создаются окислительные условия среды, наблюдающиеся и в глубине осадка. В этом случае возможны единичные новообразования гидроксидов железа или бурых корок вокруг зерен песка. В более глубоководных тонких илах, богатых органическим веществом и бактериями, окислительные или нейтральные условия создаются лишь в самой верхней части осадка мощностью около 10-15 (20) см, с которой связано образование гидроксидов железа и марганца, ниже располагается восстановительная зона, где возможно образование серного колчедана (пирита). В результате сложные и длительные процессы диагенеза приводят, в конце концов, к превращению осадков в горные породы.
К главным изменениям осадков при диагенезе могут быть отнесены:
1. Обезвоживание и уплотнение, возникающие под давлением накопившихся новых слоев осадка.
2. Цементация, происходящая из-за наличия различных химических соединений, заполняющих поры и пустоты и цементирующих частицы осадка. Цементирующими веществами чаще всего являются кремнезем, оксиды железа, карбонаты и другие, что в ряде случаев находит отражение в названиях горных пород, например железистый песчаник, известковистый песчаник и т. п.
3. Кристаллизация и перекристаллизация, особенно проявляющиеся в мелкозернистых и иловых хемогенных и органогенных осадках, состоящих из легко растворимых минералов. Это может приводить к переходу опала в халцедон, а затем кварц. Из аморфных гелей образуются кристаллические формы глинистых и других минералов. Очень быстрая кристаллизация характерна для органической основы коралловых рифов, преобразующейся в кристаллические известняки.
4. Образование конкреций. В процессе диагенеза формируются различные новообразования, отличающиеся друг от друга по составу и форме нахождения. Некоторые из них бывают рассеяны по всей толще осадка, например глауконит, пирит, сидерит и другие минералы. Но часто новообразования концентрируются вокруг каких-либо центров и образуют конкреции шаровидной, почковидной, лапчатой, вытянутой формы. Размеры их от нескольких миллиметров до больших конкреционных линз, протягивающихся на несколько метров. При значительной концентрации фосфорных, железистых и других конкреций они становятся объектом промышленных разработок.
Всю совокупность сложных процессов образования осадков (седиментогенез) и осадочных горных пород (диагенез) Н.М. Страхов предложил называть литогенезом (греч. "литос" - камень), являющимся объектом изучения науки "литология".
К последиагенетическим изменениям осадочных горных пород относятся: катагенез (греч. "ката" - вниз); метагенез (греч" "мета" - после); гипергенез (выветривание). Одним из важнейших факторов, определяющим последиагенетические изменения горных пород, является различная направленность и характер тектонических движений земной коры.
 |
| Рис. 2. Диаграмма изменения пористости и объемной массы глин в зависимости от глубины их погружения (по Н.Б. Вассоевичу) |
Под катагенезом понимаются процессы, протекающие при прогибании территории, когда горные породы оказываются погруженными на значительные глубины, где испытывают влияние повышенных давлений и температур, а также минерализованных подземных вод. Чем больше температура и давление вышележащих слоев, тем больше происходят уплотнение и изменение осадочных горных пород. Особенно большое уплотнение наблюдается в глинах. При прогибании до 4,5-5,0 км пористость глин изменяется от 49-50 % (изначальная) до 5 % и менее (рис. 10.12) и они превращаются в аргиллиты. Высокие температура и давление, и наличие минерализованных вод способствуют процессам растворения, образованию новых вторичных минералов, частичной перекристаллизации вещества. Существенные преобразования претерпевает органическое вещество.
В условиях катагенеза образуется каменный уголь высокой степени преобразования (углефикации), содержащий до 82-90 % углерода и антрацит-свыше 95 %. Со средними и поздними стадиями катагенеза Н. Б. Вассоевич и другие исследователи связывают образование нефти и газа за счет планктонных животных и растительных организмов. Некоторые углеводороды в рассеянном виде образуются из органического вещества еще в осадках на дне водоемов при их захоронении и последующем диагенезе. Подтверждаются слова В.И. Вернадского о том, что "нефть зарождается в самом живом веществе".
 |
| Рис. 3. Структуры, благоприятные для скопления нефти и газа |
Установлено, что больше всего микронефти находится в горных породах, формировавшихся в восстановительной обстановке и содержащих сапропелевое вещество. Такие породы, обогащенные сапропелевым веществом, называются, возможно, нефтематеринскими. Это преимущественно глинистые и алевритоглинистые породы, местами мергелистые и др. Образование собственно нефти и ее крупных скоплений возможно при значительном тектоническом прогибании земной коры, сопровождающемся накоплением новых мощных осадков, захороняющих прежние. В позднем катагенезе, когда нефтематеринские породы оказываются на глубинах 3 - 4 км, в условиях повышенных давлений и температур (80-150 o ) происходят выжимание и миграция углеводородов в хорошо проницаемые песчаные или трещиноватые горные породы, называемые коллекторами (лат. "коллектор" - собирающий). Такая миграция происходит до встречи с водонепроницаемыми породами, под которыми при благоприятных условиях накапливается нефть, формируются залежи. Места скопления нефти называются ловушками. Они могут возникать при различных условиях залегания горных пород: в свободной части антиклинальных складок, при моноклинальном залегании и др. Некоторые из них показаны на рис. 10.13. Углеводородные газы возникают из того же органического вещества, сопутствуя и завершая образование нефти. Они также мигрируют в коллекторе и накапливаются в ловушках.
Под метагенезом понимаются дальнейшие преобразования горных пород, близкие к начальным стадиям метаморфизма. Они протекают, когда горные породы оказываются на большей глубине и при более высоких температурах. По данным Н.В. Логвиненко, метагенез в геосинклинальных областях происходит при мощности осадочной толщи свыше 7 - 8 км, вызывающей высокое давление при температуре 200 - 300o и наличии минерализованных растворов. В этих условиях протекают процессы растворения, перекристаллизации, взаимодействия циркулирующих растворов и минералов, в результате происходит метасоматоз - процесс замещения одних минералов и горных пород другими. В стадии метагенеза образуются глинистые сланцы, кремнистые сланцы, кварцитовидные песчаники и др.
В заключение следует отметить значительную длительность катагенетических и метагенетических процессов во времени. Здесь рассмотрены диагенез, катагенез и метагенез применительно к морским осадкам, но такие же явления имеют место и в других осадках, оказывающихся в соответствующих условиях.
Под гипергенезом понимаются изменения, происходящие с горными породами, приподнятыми к поверхности в результате тектонических движений. В этом случае они подвергаются интенсивным процессам выветривания, или гипергенеза.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Шельф (shelf) область мелкого моря (до 200 м), являющаяся затопленной окраиной материка. ОСАДКИ ШЕЛЬФОВЫЕ - shelf sediments. Осадочные породы, образующиеся на шельфовых склонах из материалов, сносимых с материка. Делятся на терригенные и карбонатные.
Терригенные осадки образуются из песка, глины и других материалов, сносимых в океан с материков. В них преобладает кремнезём (SiO2). Терригенные осадки образуются из обломочного или пелитового материала, приносимого с континентов различными экзогенными факторами, указанными при характеристике баланса осадочного материала, и особенно широко развиты в гумидных зонах (умеренные и экваториальные пояса). Наибольшая часть терригенных осадков, приносимых с суши, откладывается в пределах подводной окраины материков - в области шельфа, континентального склона и его подножья
Карбонатные осадки состоят преимущественно из карбоната кальция (CaCO3). В их образовании принимают активное участие морские организмы, прежде всего планктонные водоросли.
Участки шельфа с преобладанием того или иного типа осадков предоставляют донным животным разные условия жизни. Терригенные осадки обычно мягкие и рыхлые, в них удобно закапываться. Карбонатные осадки более твердые, в них труднее зарываться, зато есть к чему прикрепиться неподвижным животным.
Объемы поступающих терригенных осадков контролируются рельефом и климатом прилегающей суши. Источником терригенного материала являются большей частью речной сток, вулканические извержения, ветровой и ледяной переносы. Перераспределение терригенного материала происходит за счет собственной работы моря: волнениями и различными видами течений, в том числе приливами и отливами.
К неритовой области относится материковая отмель (шельф) и та часть морского берега, которая заливается водой во время приливов. Осадки, откладывающиеся ни материковой отмели и на дне моря, можно подразделить па три основных типа:
- обломочные (или терригенные)
- органогенные
- химические.
ФАЦИИ ШЕЛЬФА - или мелководная; глубина 70-200 м, резкое различие в гидродинамическом режиме: до 100 м условия аналогичные прибрежной зоне, ниже 100 м -волнения не доходят до дна, нет растительности, условия осадконакопления спокойные. Состав пород - обломочные (песчаник, алевролит, аргиллит), органогенные (коралловые рифы), кремнистые отложения, вулканогенно-осадочные- лавы, туфы и туфопесчаники. Здесь же образуются фосфоритовые и Fe-Mn конкреции и глауконит. Слоистость - горизонтальная. Органические остатки - разнообразные и обильные.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
· Зейболд Е., Бергер В. Дно океана (введение в морскую геологию)/ Пер. с англ. М.,1984.
· Кеннет Дж.П. Морская геология. Т. I, II/ Пер. с англ. М., 1987.
· Леонтьев О.К. Морская геология. М., 1982.
· Лисицын А.П. и др. Биогеохимия океана. М., 1983.
· Лисицын А.П. Лавинная седиментация в океане// Литология и полезные ископаемые. М., 1984.
· Лисицын А.П. Процессы океанской седиментации. М., 1978.
· Логвиненко Н.В. Морская геология. М., 1980.
· Фролов В.Т. Генетическая типизация морских отложений. М., 1984.
· Шопф Т. Палеоокеанология. М., 1982.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
МОРСКИЕ ФАЦИИ
| Фации | Состав пород | Слоистость | Органические остатки | Другие признаки |
| Прибрежные(зона приливов и отливов) | Конгломераты, песчаники, алевролиты. Ракушечник, редко угли | Пологонаклонная, перекрестная | Толстостенные раковины и их обломки | Трещины усыхания, знаки ряби, ходы илоедов |
| Мелководные(70-200 м) шельф | Органогенные известняки, горючие сланцы. Песчаники с глауконитом, алевролиты, аргиллиты. Хемогенные - кремнистые, карбонатные, конкреции-Fe, Mn, P | горизонтальная | Разнообразные и многочисленные | |
Умеренно-глубоководная до 500 м |
Преобладают глинистые, реже алевролиты и песчаники. Органогенные - редко мел и др. Хемогенные кремнистые, карбонатные, пластовые фосфориты | Тонкая горизонтальная | Хрупкие, тонкостенные раковины моллюсков,малочисленные | Слабое движение придонных вод |
Глубоководные до 3000 м |
Глинистые, кремнистые, карбонатные илы | Редкие радиолярии, фораминиферы | В ископаемом состоянии редкая фация | |
| Больших глубин >3000 м | Современные красные глины и илы | Ископаемые фации неизвестны |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
 |
Рис.2. Донные отложения мирового океана (по О. Леонтьеву): вулконогенные), а также айсберговые отложения, 4-фораминиферовые и другие карбонатные пелагические отложения, 5-диатомовые отложения, 6-радиорялевые и дитомово-радиорялевые отложения, 7-полигенные отложения (красная глина). |
| Шельфовые зоны арктических и дальневосточных морей России – элементы субплатформенных осадочных бассейнов, окаймляющих Евроазиатский континент, – включают собственно шельф окраинных морей, острова и прибрежную часть суши. Основной интерес для изучения и освоения сегодня, естественно, представляют ресурсы углеводородов (УВ). Вместе с тем в минерально-сырьевом потенциале шельфовых зон существенную долю составляют твердые полезные ископаемые (ТПИ) россыпных (на прибрежной суше и акватории) и коренных (на островах внутри шельфовых бассейнов) месторождений (рисунок), ресурсная база которых была сформирована в результате проведенных в 70-80-х гг. прошлого века геолого-разведочных работ. |
| Россыпные месторождения |
| Среди полезных ископаемых россыпных месторождений шельфовых зон наибольший интерес представляют золото и олово (касситерит). |
| Золото. Преобладающая часть запасов и прогнозных ресурсов россыпного золота шельфовых зон сосредоточена в пределах арктических шельфовых зон. Потенциал золотоносности связан главным образом с Таймыро-Североземельской золотороссыпной провинцией, охватывающей архипелаг Северная Земля и северную часть п-ова Таймыр. В основном золотороссыпном районе провинции – о-ве Большевик – оконтурены пять золотоносных узлов с 28 россыпями, из которых пять разведаны (средние и мелкие месторождения). Россыпи преимущественно приповерхностные, аллювиальные с содержанием золота от 1,0-1,5 до 2,5-3,5 г/м3. Суммарные запасы золота составляют здесь 61,3 % запасов всех шельфовых зон России, прогнозные ресурсы категорий P1 и Р2 – соответственно 54,1 и 27,7 %*. |
| · * Здесь и далее цифры по золоту приводятся без учета разведанных и в основном отработанных объектов Рывеемского узла на Приморской низменности. |
| На побережье п-ова Челюскин и дне пролива Вилькицкого (Челюскинский золотороссыпной район) выявлены три золотоносных узла с россыпями широкого возрастного диапазона (от эоцена – миоцена до голоцена), как правило, погребенными; мощность торфов изменяется от первых метров до 20-25 м; содержания золота – от 0,7-0,8 до 1,5-2,0 г/м3. Главные геолого-промышленные типы россыпей – долинный аллювиальный (64 % ресурсов), депрессионный полигенный (24 %) и прибрежно-морской (11 %). Прогнозные ресурсы золота категорий P1 и Р2 составляют 19,5 и 6,7 % суммарных ресурсов соответствующих категорий всех шельфовых зон. |
 |
Восточнее, на побережье и акватории пролива Лонга, выделен Валькарайский район россыпной золотоносности, представляющий собой северный фланг известного уникального по масштабу запасов Рывеемского золотоносного узла. Из четырех разведанных в районе россыпей одна – крупная с высоким содержанием золота. Разведанные запасы золота в районе составляют 10,5 % запасов всех шельфовых зон, прогнозные ресурсы категорий P1 и Р2 – соответственно 6,0 и 45,7 %. В дальневосточных шельфовых зонах россыпи золота сосредоточены в Южноприморском, Пришантарском, Джугджурском и Большерецком (Западная Камчатка) золотоносных районах и принадлежат к двум основным типам – аллювиальному и пролювиальному на дне акватории и прибрежно-морскому. Россыпи плейстоцен-голоценовые, приповерхностные или неглубоко погребенные; содержания золота, как правило, низкие (доли грамма на 1 м3). Основным золотоносным районом является Южноприморский (24,1 % запасов всех шельфовых зон, 11,3 % прогнозных ресурсов категории P1 и 10,4 % – категории Р2). В целом суммарные запасы и прогнозные ресурсы золота в шельфовых зонах Арктики и Дальнего Востока сопоставимы с его ресурсами в крупных золотоносных районах континентальной части страны. Разведанные запасы золота шельфовых зон соотносятся с его прогнозными ресурсами категорий P1, Р2 и Р3 как 1,0:0,7:1,7:14,0, что свидетельствует о возможностях значительного прироста запасов. Следует также отметить, что в Арктике запасы и прогнозные ресурсы золота сосредоточены преимущественно на прибрежной суше и островах, тогда как на Дальнем Востоке значительная их доля (69 % запасов и 43 % прогнозных ресурсов) находится на дне акватории. |
Олово. Общий потенциал россыпного олова шельфовых зон России сосредоточен главным образом в Восточной Арктике и сопоставим с запасами в россыпях наиболее крупных оловоносных провинций страны. В Восточной Арктике расположена крупная оловоносная провинция – Восточноарктическая, включающая Ляховский, Чокурдахско-Святонос- ский, Чаунско-Киберовский и Валькарайский оловоносные районы. Наиболее значительным потенциалом олова характеризуется Ляховский район. Запасы металла составляют в нем 77 % запасов провинции (в Чаунско-Киберовском – 12 %, в Чокурдахско-Святоносском – 9 %), прогнозные ресурсы – 25 %. Из 13 россыпей олова оценены 7 (в том числе три крупные и две средние). В целом же суммарные запасы россыпного олова в указанном районе почти вдвое превышают запасы крупнейшей Тирехтяхской россыпи в Республике Саха (Якутия); учитывая наличие трех крупных месторождений и еще десяти средних и мелких россыпей, район можно отнести к категории уникальных. В Чокурдахско-Святоносском, Чаунско-Киберовском и Валькарайском районах выявлено 15 россыпей, которые по своим масштабам варьируют от средних до мелких. Геолого-промышленные типы россыпей: подводных береговых склонов (более 50 % суммарных запасов), древних поверхностей выравнивания (23 %) и палеодепрессий. Россыпи характеризуются высокими (от сотен граммов до первых килограммов на 1 м3) содержаниями олова. Большинство из них – погребенные, с мощностью торфов, достигающей 30-50 м. Возраст россыпей – от палеоцена до голоцена. Подавляющая часть разведанных запасов (65 %) и прогнозных ресурсов (P1 – 95 %, Р2 – 85 %, Р3 – 56 %) олова Восточной Арктики связана с подводными россыпями: Чокурдахской (в Ванькиной губе моря Лаптевых), Прибрежной, Валькумейской, Техногенной и Южной (в Чаунской губе), Кутт-шельф, Этерикан, Западной и Боруога в Ляховском районе (пролив Этерикан), четырьмя россыпями близ мыса Биллинса. Соотношение разведанных запасов и прогнозных ресурсов категорий P1, Р2 и Р3 выражается рядом 1,0:0,15:0,2:0,85. Запасы олова в Чокурдахском россыпном месторождении (Ванькина губа) и россыпях Прибрежная и Техногенная (Чаунская губа) приняты ГКЗ. Часть запасов Куттинского поля (Ляховский район) включена в
Разделы сайта |