Диагенез

Диагенез (от греч.(греческий) dia — приставка, означающая здесь завершённость действия, и ...генез), совокупность природных процессов преобразования рыхлых осадков на дне водных бассейнов в осадочные горные породы в условиях верхней зоны земной коры. Понятие Д. введено в науку немецким геологом В. Гюмбелем (1888), который вкладывал в него всю совокупность изменений осадка от первоначального его вида вплоть до превращения в метаморфические горные породы. Позднее (немецким геологом Й. Вальтером, советским геологом А. Е. Ферсманом и др.) понятие «диагенез» было сужено. Под диагенезом понимается только преобразование осадка в собственно осадочную породу. Более поздние превращения осадочной породы относятся к стадиям катагенеза и метагенеза. Д. мыслится при этом как этап физико-химического уравновешивания осадка, представляющего собой первоначально неравновесную физико-химическую систему, резко обводнённую и богатую органическим веществом как живым (бактерии), так и мёртвым. На самом раннем этапе процесса уравновешивания организмы поглощают свободный кислород иловой воды, после чего начинается редукция окислов Fe³⁺, Mn⁴⁺, V⁵⁺ и др., а также SO₄^2-. Среда из окислительной превращается в восстановительную. Имеющиеся в осадке твёрдые биогенные фазы SiO₂, СаСО₃, MgCO₃, SrCO₃ и др. веществ, длительно соприкасавшихся с ненасыщенной ими водой, постепенно растворяются до стадии полного насыщения растворов. Одновременно между катионами, находящимися в поглощённом состоянии на мицеллах глинистых минералов, и катионами иловой воды происходит обмен. Органическое вещество, разлагаясь, частично переходит в газы (CO₂, NH₃, H₂S, N₂, СН₄), воднорастворимые соединения, накапливающиеся в воде, а также в более устойчивые соединения, сохраняющиеся в твёрдой фазе осадка. В итоге этих процессов водный раствор, пропитывающий осадок, особенно глинистый, меняет свой состав. Количество сульфатов в водном растворе резко уменьшается, повышается щёлочность и происходит обогащение Fe²⁺, Mn²⁺, SiO₂ и органическим веществом. Вместо O₂ накапливаются H₂S, CH₄, CO₂, NH₃, Н₂ и др. Т. о. возникает геохимический мир, резко отличный от геохимического мира наддонной воды. Формирование специфических иловых растворов сопровождается двумя процессами. Первый заключается в обмене веществ между наддонной водой и иловым раствором. При этом исчезающие из осадка в ходе Д. O₂ и SO₄^2- (а вместе с сульфатным ионом также Ca²⁺ и Mg²⁺) интенсивно диффундируют в иловый раствор из наддонной воды и поглощаются илом, а газы (CО₂, NH₃ и др.), накопившиеся в илах, вместе с Fe²⁺, Mn²⁺, SiO₂, CaCO₃ и др. компонентами медленно диффундируют в наддонную воду. 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. Различают два этапа диагенетического минералообразования: окислительный, приуроченный к самой верхней плёнке осадка, ещё содержащей свободный O₂, и восстановительный, охватывающий более глубокие слои, лишённые O₂, и характеризующийся редукционными процессами.

  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.

  Лит.: Страхов Н. М., Диагенез осадков и его значение для осадочного рудообразования, «Изв. АН(Академия наук) СССР. Серия геологическая», 1953, №5; его же, Основы теории литогенеза, 2 изд., т. 2, М., 1962.

  Н. М. Страхов.