Т. о. возникает геохимический мир, резко отличный от геохимического мира наддонной воды

Формирование специфических иловых растворов сопровождается двумя процессами.

Обмен веществ захватывает осадок на глубину 2—4 м.

В результате второго процесса, протекающего только в илах, происходит осаждение из иловой воды тех комбинаций ионов, которые пересыщают её. Образуются аутигенные минералы — глауконит, фосфориты, сидерит, родохрозит, сульфиды Fe, Pb, Zn, Cu, вивианит, цеолиты и др.

Образованием диагенетических минералов, однако, процесс уравновешивания в осадках не заканчивается. Пестрота физико-химической обстановки (по pH, Eh концентрации ионов) в разных частях осадка приводит к перераспределению вновь возникших диагенетических минералов. Образуются их стяжения: пятна, линзы, конкреции, пластообразные тела и др.

Этот более поздний этап Д. получил название этапа перераспределения вещества. Он имеет большое значение в формировании рудных месторождений многих элементов: Р, Mn, Pb, Cu, Zn и др. Одновременно с формированием диагенетических минералов осадок теряет свободную воду и несколько уплотняется вначале локально и пятнами, а затем на более поздних стадиях — катагенеза и метагенеза — происходит его сплошное уплотнение.

Таким образом, (по данным Н.М. Страхова), в преобразовании осадков в горные породы участвуют многие факторы (рис. 10.11).

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".

Процесс разложения ОВ протекает по-разному в зависимос­ти от окислительно-восстановительных условий в осадке, в то же время количество и качество ОВ формирует окислительно-вос­становительный потенциал осадка.

Бактерии используют молекулярный кислород и окисляют органическое вещество до С0₂ и воды.

В условиях продолжаю­щегося доступа кислорода ОВ может израсходоваться полностью.

Так и происходило, видимо, во многих хорошо аэрируемых пес­чаных осадках, в которых практически отсутствует С_орг.

В случае, когда поступающий извне кислород потребляется микроорганизмами быстрее, чем он может диффундировать в осадок, или весь свободный кислород израсходован полностью, т.е. при отсут­ствии кислорода в осадке устанавливается восстановительная об­становка, тем более резко выраженная, чем активнее процес­сы анаэробного разложения ОВ (Успенский, 1970).

Такая обста­новка существенно легче возникает в тонкозернистых осадках: глинах, алевритах, тонких карбонатных илах, благодаря тому, что поровое пространство вскоре становится замкнутым и поровые воды разобщаются с покрывающей морской и озерной водой и содержат больше ОВ.

В анаэробном разрушении ОВ выделяется две стадии.

На первой гетеротрофная группа анаэробных бактерий, так называ­емые первичные анаэробы, подвергают ферментативному гидро­лизу и брожению основные классы органических соединений (белки, липиды, полисахариды) с образованием низших жирных кислот, спиртов, альдегидов, кетонов, СО2и Н2О.

Эти метаболиты на второй стадии анаэробной деструкции служат субстратами для вторичных анаэробов-сульфатредуцирующих и метанобразующих бактерий.

Дата добавления: 2015-04-24