Осадочна диференціація її суть та види

При переносі та осіданні осадочного матеріалу відбувається його відсортування, або осадочна диференціація, вперше яку описали О. Архангельський (1923 р.), В. (1931 р.), В. Батурін (1931 р.). Найбільший вклад у вивчення осадочної диференціації вніс Л. Пустовалов.

Суть осадочної диференціації – це розсортування осадочного матеріалу під впливом механічних, хімічних, біологічних і фізико-хімічних процесів і вибіркове виділення у тверду фазу розчинених і газоподібних речовин із послідовним накопиченням продуктів, які виділились у вигляді осадку.

Завдяки диференціації осадочні породи відрізняються від магматичних та метаморфічних більшою однорідністю за розміром уламків і тому багато осадочних порід є цінними корисними копалинами (кварцові піски, залізні руди, кам’яна сіль, боксити та ін.).

На процеси осадочної диференціації дуже впливають зовнішні фактори:

1  Рельєф поверхні суші та дна водойм у зонах транспортування.

2  Клімат.

3  середовище переносу (вода, атмосфера, льодовики).

4  Режим середовища переносу (сповільнений, прискорений, пульсаційний та ін.

5  Кількість джерел живлення та відстані від них до зони седиментації.

6  Показники рН та Eh середовища.

7  Життєдіяльність організмів.

На хід процесів осадочної диференціації впливають і фізико-хімічні властивості осадочного матеріалу: ступінь дисперсності, густина, механічна стійкість, хімічна активність, розчинність, кількість або концентрація осадочного матеріалу на шляхах переносу.

Залежноо від стану речовини й способі її відкладання, виділяють чотири типи осадочної диференціації: механічна, хімічна, біогенна та фізико-хімічна.

Механічна диференціація проявляється в розсортуванні уламкових частин за розміром та густиною.

Вона відбувається при транспортуванні та осіданні уламків мінералів, гірських порід, скелетів організмів та рослинних тканин.

У першу чергу поблизу джерел живлення відкладаються найбільш крупні уламки, по мірі віддалення від них із середовища переносу виділяються й переходять в осадок усе дрібніші зерна та органічні рештки. Ці процеси відбуваються як на суші, так і у водному середовищі.

При різних розмірах зерен – (уламків) у першу чергу, осідають рудні з відповідною густиною (каситерит 6,8 г/см³, магнетит – 5,2 г/см³, ільменіт – 4,7 г/см³, рутил – 4,5 г/см³ та ін.), а потім легкі за густиною мінерали: плагіоклази – 2,6-2,75 г/см³, кварц – 2,65, польові шпати (2,55-2,56 г/см³, органіка – 1,1 г/см³).

Вище приведена загальна схема механічної диференціації, але вона може бути порушена при нерівностях рельєфу, коли відбувається взмучування осадків, виникають селеві потоки, сильні морські течії. В таких випадках після піску можна спостерігати більш грубий матеріал і т.д. Може відбуватись змішування уламкового матеріалу і при поступленні його з різних джерел живлення.

Хімічна диференціація - це сукупність геохімічних процесів, які відбуваються в гідросфері і які приводять до послідовного переходу розчинених речовин у тверду фазу та осіданню цих речовин у басейні седиментації. За масштабами – це є грандіозний процес, який відбувався на всьому протязі розвитку Землі і привів до формування цінних родовищ корисних копалин. Продуктами хімічної диференціації є прості оксиди, солі вугільної, сірчаної та соляної кислот, які складаються з 2-3 елементів.

Виділення розчинених речовин у тверду фазу відбувається під впливом зовнішніх факторів (температури, тиску, газового режиму, рН та Еh середовища), які в значній мірі визначаються тектонічним режимом та кліматом. Ці процеси залежать від сольового складу вод, концентрації окремих компонентів і їх хімічних властивостей.

При стабільних зовнішніх факторах і хімічній стабільності природних вод між осадком і розчиненими речовинами виникає рівновага, а при зміні фізико-хімічної обстановки речовини випадають в осадок, або руйнуються.

При постійному хімічному складі та солоності вод на протязі тривалого часу в морях та океанах осадки різного складу відкладаються одночасно, але на різних віддалях від берега, на різних глибинах.

У гумідних умовах клімату спостерігається такий порядок осідання оксидів по мірі віддалення від областей зносу: Fe₂O₃, MnO, Al₂O₃. В арідних умовах по мірі мінералізації вод мінерали осідають у такій послідовності: кальцит, доломіт, гіпс, галіт, сильвін, карналіт, бішофіт.

Інколи проявляються відхилення від приведеної схеми, які пов’язані з появою в розчинах нових хімічних елементів. В розрізі спостерігається поступове перешарування мінералів та порід або сумісне їх знаходження.

Біогенна диференціація – це вибіркове перетворення розчинених та газоподібних компонентів у мінеральні скелетні формування або органічні тканини в процесі життєдіяльності організмів. Такі процеси відбуваються як на суші, так і у водному середовищі. Після відмирання тварин та рослин їх рештки переходять в осадок і розподіляються відповідно до законів механічної диференціації. В результаті накопичуються вапняки великої товщини, коралові рифи, накопичуються органічні речовини, які є вихідними для формування каустобіолітів. Але ці процеси відбуваються тільки при сприятливих фізико-хімічних умовах, при несприятливих, наприклад, кальцит у північних морях повністю розчиняється, рослинні рештки в зонах інтенсивної аерації також повністю розкладаються.

Фізико-хімічна диференціація – властива для колоїдних розчинів. Вона відбувається у водному середовищі під впливом фізико-хімічних сил, які приводять до коагуляції та укрупнення частинок і випадання їх в осадок. Речовини, які випадають в осадок, розподіляються за законами механічної диференціації.

У природі в залежності від стану осадка (уламковий, колоїдний, розчинений), клімату, властивостей середовища можуть проявлятись одночасно декілька видів диференціації, або превалює один.

Про це свідчить наявність пісковиків вапняковистих, мергелів, горючих сланців та інших. Відбувається змішування, інтеграція осадочного матеріалу в місцях впадання приток в ріки, моря й створення сприятливих умов для накопичення полімінеральних осадків.

Седиментогенез – це складний і тривалий процес, який охоплює значні площі Землі.

Диференціація та інтеграція є основними рушійними силами цього процесу, причинами формування різноманітних осадочних порід.

Постійне протиборство цих явищ – це суть прояву одного з основних законів матеріалістичної діалектики, закону боротьби протилежностей.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

 

1  Що таке седиментогенез?

2  В яких фізико-географічних умовах відбувається осідання осадочного матеріалу?

3  Як можна визначити швидкість осідання теригенного матеріалу за формулою Стокса?

4  Що таке осадочна диференціація, її суть і види?

5  Як відбувається механічна та хімічна диференціація?

6  У чому зміст біогенної та фізико-хімічної диференціації?

7  Що таке інтеграція осадочного матеріалу?

8  Як проявляється закон матеріалістичної діалектики у процесах диференціації та інтеграції осадочного матеріалу?

 

ЛЕКЦІЯ №6