Постседіментаціонние (вторинні) зміни осадових порід. Стадія катагенеза
Осадові породи, що утворилися в результаті диагенетических процесів, досягають фізико-хімічної рівноваги, але не є стійкою системою. Під дією термобаричних і геохімічних чинників вони перетворюються, набуваючи нових ознак і властивості. Всі зміни, що відбуваються в уже сформувалася породі, називаються вторинними або постдіагенетіческімі. Вони здійснюються в дві стадії: катагенеза і метагенезу. Після їх завершення породи переходять в категорію метаморфічних. Якщо, в результаті тектонічної діяльності, вони будуть винесені в приповерхневих зону, то набудуть процес гипергенеза і будуть піддаватися новим змінам і руйнування.
стадія катагенеза
катагенез - основна стадія в житті осадової породи. Тривалість її коливається в широкому діапазоні і визначається особливостями геологічної будови території. Положення верхньої межі збігається з нижньою межею діагенеза. Нижня - умовно обмежується положенням ізотерми 2000С. За геофізичних досліджень (при геотермічних градієнтом 10/ 100м) вона досягає 20 км. В таких умовах тиск досягає 500Мпа, а пористість знижується до 1-2%.
Найважливішими рушійними силами катагенеза є: температура, тиск (літостатіческім, стресовий, гідростатичний), розчинні у воді мінеральні та газоподібні речовини, pHі Eh підземних вод, природна радіоактивність, а також тривалість їх впливу.
Катагенетіческіе перетворення відображаються на зміні мінерального складу, структури, фізико-хімічні властивості (хімічної стійкості, твердості, пластичності, пористості, проникності і т.д.), які відбуваються в результаті подальшого ущільнення і віджимання води, розчинення нестійких з`єднань, мінерального новоутворення і перекристалізації речовини.
Ущільнення порід. На початковому етапі катагенеза ущільнення відбувається в результаті перегрупування частинок, більш щільною їх упаковки під дією літостатіческого (гірського) тиску. Подальше ущільнення відбувається за принципом Рикке - мінерали, що складають гірські породи, розчиняються в точках торкання один з одним в напрямку максимального тиску і знову кристалізуються в сусідніх пустотах в місцях мінімального тиску.
Ступінь ущільнення породи визначається при дослідженні порід в шліфах. Коефіцієнт ущільнення (Кdelta-) Являє собою безрозмірну величину, яка показує у скільки разів щільність породи (delta-п) менше щільності слагающей її твердої фази (delta-т). У міру ущільнення delta-п delta-т Коефіцієнт ущільнення пов`язаний з величиною пористості (Кп): K= 1-Кп. Глинисті породи ущільнюються до величини К = 0,85-0,9%, а потім перетворюються в аргіліти. Швидше за все ущільнюються вапняки (0,90 - 0,97) на глибинах 1800-2000м.
Ущільнення гірських порід призводить до підвищення їх щільності за рахунок зменшення пористості. Процес супроводжується збільшенням об`ємної ваги, зменшує можливість фільтрації вод, здатність до водопоглинання і т.д.
Віджимання води відбувається протягом усього стадії катагенеза. За формою зв`язку з твердою фазою породи, води поділяються на вільну (гравітаційну), капілярну і пов`язану (фізично або хімічно). Вільна вода в породах переміщається під дією сили тяжіння або пластового тиску, капілярна - крім того, під дією капілярних сил, а пов`язана - не рухається. При ущільненні втрачається велика кількість води. Наприклад, девонський пісковик втрачає воду з 35 до 5%. Звільняється вода в умовах високих температур і тиску відіграє важливу роль в розчиненні і перерозподілі речовини осадових порід.Розчинення складових частин породи. Зміна термобаричних і геохімічних умов супроводжується порушенням рівноваги між твердою (мінеральної та органічної), рідкої і газоподібної фазами. Це призводить до розчинення їх в підземних водах, нафтах, конденсаті. Наслідок - освіту в породах каверн, розширення тріщин, підвищення мінералізації підземних вод до 20-30г / 100г розчину, а також присутність в рідинах широкого асортименту хімічних елементів і минерало-органічних сполук. Легко і швидко можна з компанією «Парітет`». Дана компанія є лідером серед своїх конкурентів надаються послуги з прокату авто в СПБ, досить лише зайти на сайт prokat.com.ru і подати заявку, після з вами зв`яжеться менеджер компанії.
Розчинність мінералів визначається температурою, тиском, фільтраційними здатностями порід, а також властивостями самих розчинників - їх мінералізацією, сольовим складом, pH, Eh, складом і кількістю розчинених газів і ін. Галоїди, сульфати і карбонати становлять основу сольовий частини підземних вод. Крім того під флюїдах присутні Si, Sr, Al, Fe, Mn, макроелементи V, Ni, Co, Mo, Cu та ін.
Значну роль відіграють органічні сполуки - бітумоїди і гумінові кислоти. На контакті з водою нафту окислюється і частково розкладається з утворенням вуглекислоти, внаслідок цього води стають більш агресивними до карбонату, кварцу та інших мінералів. Це призводить до порушення фізико-хімічної рівноваги і тягне за собою розчинення мінералів, їх новоутворення або перетворення.
Мінеральні новоутворення на стадії катагенеза широко поширені. Звертаються за рахунок речовин, розчинених в підземних водах і газоподібних речовин, розчинених в пустотном просторі порід. Вторинні освіти найчастіше представлені породообразующими мінералами - кварцом, кальцитом, доломітом, польовим шпатом, кислими плагіоклазами, халцедоном (в нейтральній або слабокислою середовищі), подовженими пластинчастими гідрослюда, пачками каолинита, табличками хлорита. Взаємодія обвуглених органічних залишків, бітумів з пластовими водами призводить до утворення сульфідів заліза та інших металів. Багаті киснем води, при контакті з сульфідами, утворюють гідроксиди заліза і т.д. Новостворені мінерали заповнюють тріщини, пори, каверни, виділяються у вигляді облямівок регенерації.
Перекристалізація речовини. Вона полягає в перетворенні кристалічних зерен без зміни їх складу і структури кристалічної решітки, а зводиться до укрупнення кристалів за рахунок змішування декількох зерен, зміни їх форми, пристосуванню до поверхонь сусідніх мінералів, звільнення від домішок. Перекристалізація супроводжується зменшенням об`єму породи, її подальшим ущільненням і збільшенням стійкості системи в нових Термобарический і геохімічним умовам.
Процес перекристалізації найбільш характерний для хемогенних і органогенних утворень. Аморфні речовини можуть піддаватися девітріфікаціі (раскрісталлізаціі) - переходу в більш щільний стан, що найбільш характерно для опалових і фосфатних утворень, уламків ефузивних порід.
Процеси катагенеза за своєю природою неорганічні - фізико-механічні та фізико-хімічні. Роль живої речовини (бактерій) несуттєва. Виняток становлять нафтові товщі, де за допомогою сульфатредуцирующих бактерій відбувається відновлення сульфатів.
Породи, що пройшли стадію глибинного катагенеза, характеризуються сильним ущільненням, фізичні ознаки литологически різних порід відрізняються менше, ніж при початковому катагенез. Глинисті породи представлені аргілітами - крихким, що не розмокають у воді освітою. Роль монтмориллонита зменшується, збільшується - каолініту (3200м), з`являються змішано-шарові глинисті мінерали, гідрослюда, хлорит (~7000м). Піски, слабо ущільнені пісковики, алевроліти набувають високу міцність- крейда заміщається вапняками, а структура останніх змінюється в напрямку укрупнення зернистості, ступінь ущільнення різних вапняків зближується- вугілля перетворюються в спікливе вугілля (коксові).
Розходження в ступені зміни порід на стадії катагенеза викликає необхідність виділення більш дрібних категорій стадії - подстадии. У науковій літературі катагенез ділиться на 2 або 3 подстадии. При двухчленной розподілі розрізняють початковий і кінцевий (глибинний) катагенез. Кордон між підстадій проводиться в діапазоні температур 90-1200З при гірському тиску в 100Мпа і зниженні пористості до 15%. Такі умови, в більшості випадків, спостерігаються на глибині 2,5-5км. При тричленної розподілі розрізняють протокатагенез (початковий), мезокатагенез (середній) і апокатагенез (кінцевий), причому останній приблизно відповідає стадії метагенезу. Підставою для поділу на подстадии служить характеристика органічної речовини. Кордоном між першими двома підстадій є зона, де в вугіллі зникають гумінові кислоти, а вміст вуглецю досягає 75%. Глибинне положення кордону - 1-3км. Нижня межа мезокатагенеза намічена в діапазоні 1-7,5км і виділяється по досягненні вмісту вуглецю в органічній речовині - 90%. Нижня межа апокатагенеза відповідає переходу органічної речовини в графіт. Її орієнтовна глибинне положення ~ 2,5-15км. Однак важко визначити точне положення кордонів по відношенню до поверхні в геологічному минулому, тому і даються такі разбежки.
