Образующиеся вследствие разрушения горных пород земной коры обломочные материалы переносятся к осадочным бассейнам и накапливаются в них. Затем происходит превращение разрозненных фрагментов в цельную горную породу. Связанные с этим процессы объединены под общим названием «диагенез».
Осадочные горные породы,в изобилии встречающиеся в земной коре, являются результатом целого ряда физических и химичес­ких процессов внутри об­ломочных материалов, способствующих их уп лотнению, отвердению и превращению в единое целое. Совокупность этих процессов, называемая диагенезом, приводит, в частности, к образова­нию песчаника из песка или вулканических туфов из вулканического пепла.

ПРОЦЕССЫ ДИАГЕНЕЗА

Явление диагенеза включает в себя множество физических, химических и биологических процессов, которые приводят к преобразованию рыхлых осадков. Результат этих про­цессов во многом зависит от минералогического состава осадочного материала и окру­жающей среды(глубоковод­ная морская среда и т.п.), но всегда выражается в литификации (окаменении) или, иными словами, превраще­нии осадочного материала в горную породу. Основными диагенетическими процес­сами являются уплотнение, цементация, растворение и трансформация минералов.

УПЛОТНЕНИЕ

По мере накопления осадочных мате­риалов происходит их уплотнение под тяжестью образующихся выше слоев. Пример такого уплотнения можно видеть на фотографии. В резуль­тате, объем горной породы уменьшает­ся за счет сокращения пористости и вытеснения влаги, присутствующей между зернами. Уплотнение материа­лов происходит по-разному и зависит от минерального состава, размера и формы составляющего горную поро­ду зерна, ее пористости и т.д.

МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ТРАНСФОРМАЦИИ

Основополагающий процесс диагенеза, заключающийся в замещении одних минералов другими, способен привести к полной смене исходного состава горной породы. Так, к примеру, горная порода, в основе которой лежит карбо­нат кальция (известняк), может частично или полностью замещаться карбонатом магния, превращаясь в доломиты. Такой процесс называется доломитизацией. Минералогические трансформации не являются необратимыми, поэтому доломиты могут превратиться в известняки в результате процесса обызвествления (кальцификации или дедоломитизации). Другим распространенным видом минералогичес­ких трансформаций является рекристаллизация, меняющая не состав, а форму и размеры минералов. Слева вы видите доломитовые формации в Национальном парке Брус, который расположен на юге Онтарио, Канада.

РАСТВОРЕНИЕ

Как несложно догадаться из назва­ния, этот процесс заключается в растворении ряда минералов, присутствующих в осадочном материале или горной породе. Это явление можно часто наблюдать в руслах рек, особенно с сильным течением. Его следствием является образование так называемой вто­ричной пористости. На фотографии слева — осадочные материалы, принесенные бурей на коста-риканское побережье.

ЦЕМЕНТАЦИЯ

В ходе цементации в пустотах внутрен­ней структуры новообразованных гор­ных пород происходит осаждение минералов из циркулирующих по ним водных растворов. В качестве цемента могут выступать самые разные мине­ралы, но, как правило, это силикаты (кварц), карбонаты (например, кальцит) и железистые минералы (в первую оче­редь, гематит, придающий горным породам насыщенный красный цвет).Образование цементов увеличивает спа­янность компо­нентов горной породы и ее твердость.

ФАКТОРЫ, ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ ДИАГЕНЕЗ

Основными ограничиваю­щими факторами диагенеза являются температура, давление и время. Диагенетические процессы происходят при температуре от 20 до 300 °С, обычной для верхней части земной коры, и давлении до 1 килобара (на глубине ме­нее 10 километров). При даль­нейшем их повышении речь идет уже о метаморфизме, су­щественным образом изме­няющем свойства осадочных горных пород. Горные поро­ды подвержены диагенетическим трансформациям с момента отложения и погре­бения под более свежим оса­дочным материалом, вплоть до возвращения к поверхнос­ти Земли, где они снова разру­шаются и превращаются в осадочный материал. На фо­тографии вы видите «Дыры Бурке» (долина реки Блайд) промоины в песчанике, обра­зовавшиеся под действием речной воды. Это чудо при­роды находится в южноаф­риканской провинции Мпумаланга.

ЭТАПЫ ДИАГЕНЕЗА

Несмотря на то что границы между диагенезом, выветри­ванием и метаморфизмом не всегда очевидны и зачас­тую очень условны, диагенетическое развитие горной породы можно подразделить на три этапа: протодиагенез (ранний диагенез), мезодиагенез (средний диагенез) и катагенез (позд­ний диагенез).

ПРОТОДИАГЕНЕЗ

На начальной стадии диагенеза происходит накоп­ление осадков, их уплотнение, гидратация и окисле­ние частиц органического вещества за счет аэроб­ных бактерий и микрофлоры. Формируются железомарганцевые конкреции, крис­таллы целестобарита, цеолиты, желе­зистые смектиты (слева вы видите осадочный материал с элемента­ми растительности). Эти про­цессы, продолжительностью до 1000 лет, способствуют сли­панию обломочных частиц и формированию первичной слабосцементированной оса­дочной породы.На данной стадии происходит завершение формирования горной породы, причем важнейшим следствием этого про­цесса является уплотнение пород, протекающее сначала без нарушения их структуры, а затем и с нарушением. Сформировавшиеся горные породы могут вновь активно взаимодействовать с дождевой водой, растворяющей их и значительно увеличивающей пористость. Круговорот формирования и разрушения повторяется. Примером тому служат карстовые образования, имеющие очень характер­ную форму. На фотографии — один из самых удивитель­ных карстовых рельефов, расположенный в провинции Краби, Таиланд.

МЕЗОДИАГЕНЕЗ

Ангидрид

Характеризуется уплотнением осадочных материалов под весом новых поступлений осадочного бассейна и сопровож­дается уменьшением пористости и литификацией, приводя­щих к образованию различного рода осадочных пород. Уплотнение приводит к вытеснению из осадочных горных пород влаги, что вызывает различного рода минералогичес­кие реакции в материалах, через которые она проходит, а также общую цементацию горной породы. На этом этапе многие минералы теряют содержащуюся в их составе воду (дегидратация) и превращаются в новые виды. Гипс, в част­ности, становится ангидридом. Нижняя граница диагенеза составляет около 10 километров, длительность процесса может составлять миллионы лет.

КАТАГЕНЕЗ

На данной стадии происходит завершение формирования горной породы, причем важнейшим следствием этого процесса является уплотнение пород, протекающие сначала без нарушения их структуры, а затем с нарушением. Сформировавшиеся горные породы могут вновь активно взаимодействовать с дождевой водой, растворяющей их и значительно увеличивающей пористость. Круговорот формирования и разрушения повторяется. Пример тому служат карстовые образования, имеющие очень характерную форму.