Визначення зональності стадіальних перетворень у розрізах осадових товщ

Зональність стадіальних перетворень у розрізах осадових товщ визначають, послідовно виявляючи філогенетичні ряди мінеральних асоціацій у численних шліфах, узятих на різних рівнях розрізу (з керна свердловин або у відслоненнях). У цьому разі необхідно порівнювати між собою передусім однакові або близькі літотипи, які пов’язані з різними частинами розрізу. Якщо ми маємо різноманітні породи, то обов’язково треба враховувати конкретні особливості аутигенного мінералоутворення залежно від відмінностей вихідного речовинного складу.

У будь-якому з цих випадків можна спостерігати, що там, де потужність осадової товщі була більш-менш значною (не менше 1-2 км), зазвичай, зверху вниз по розрізу зміни її однотипних порід мають досить закономірний – зональний – характер. Перші класичні приклади зональності постседиментаційних перетворень описали у 1950-х роках А. Косовська, В. Шутов (1955) та А. Копелійович (1965) усередині глинисто-алеврито-піщаних, монотонних за складом товщ, відповідно, верхнього палеозою-мезозою Західного Верхояння та рифею-нижнього палеозою Придністер’я. Пізніше з’явилося багато аналогічних досліджень.

Розглянемо приклад із праці А. Косовської (1962). Теригенні відклади верхоянського міогеосинклінального комплексу та одновікових з ним комплексів порід східної окраїни Сибірської платформи, описані в цій праці, мають сумарну потужність понад 12 км. Вивчивши такий розріз, можна порівняти стадіальні перетворення порід, які перебували на великих, середніх і малих глибинах, а потім (після пізньомезозойської складчастості та кайнозойського орогенезу) знову потрапили на земну поверхню. Порівнювати породи виявилося легко, тому що вихідний речовинний склад і седиментогенні (первинні) структури їх мало змінювалися по розрізу. Це пов’язано зі специфікою історико-геологічного розвитку регіону в пізньому палеозої та мезозої, яка докладно описана у книзі. У цій праці конкретні методичні прийоми зведено до того, що на підставі стадіального аналізу великої кількості шліфів (доповнюваного рентгенодифрактометричними та іншими методами вивчення складу тонкопелітової фракції) виявлено чотири інтервали. Потужність кожного з інтервалів становила від декількох сотень метрів до перших кілометрів. Вони відрізняються один від одного асоціаціями аутигенних мінералів та вторинних структур. Кожна з асоціацій віднесена до певної підстадії: або регіонального епігенезу, або метагенезу та метаморфізму. Назви зонам давали за складом найбільш типових аутигенних мінералів цементу пісковиків. Перерахуємо їх за зростанням ступеня зміненості порід, тобто зверху вниз по розрізу, використовуючи ранню термінологію дослідників.

Зона незміненого глинистого цементу (мали на увазі строкатий, успадкований від стадії седиментації його склад та недосконалу кристалічну структуру аутигенних мінералів) – верхи розрізу К₁.
Зона хлорит-кварцового цементу (тобто пісковиків з хлоритовим або гідрослюдисто-хлоритовим плівковим та кварцовим поровим цементом) – К₁-I₂.
Зона регенераційно-кварцового цементу (пісковиків з кварцитоподібними структурами) – I₁-Р₂.
Зона регенераційно-кварцового та слюдистого (“шипуватого”) цементу – Р₁і нижче.

На думку А. Косовської, перераховані зони відповідали таким стадіям:

початкового епігенезу,
глибинного епігенезу,
раннього метагенезу,
пізнього метагенезу та метаморфізму (початок метаморфізму визначали за появою новоутвореного біотиту).

Кожну зону детально досліджено. Схарактеризовано весь спектр властивих їй кластогенних та аутигенних мінералів, вторинних структур, текстур і ступеня змінності вуглистої речовини. Одержані дані синтезовано у вигляді графіків. Далі робили висновки про історію розвитку постседиментаційних перетворень у міру еволюції осадового басейну загалом. Для цього дані, одержані за багатьма опорними розрізами, інтерполювали на площах розвитку окремих одновікових товщ. Таким способом будували дрібномасштабні карти зональності епі-, метагенезу та метаморфізму, спираючись на них та зіставляючи їх з палеотектонічними й палеогеографічними картами, можна аналізувати вплив різних чинників (фаціальних, седиментогенно-речовинних, тектонічних, палеотемпературних) на інтенсивність та інші особливості змін складу комплексів досліджуваних порід.

Наголосимо, що детальність і масштабність такого типу досліджень можуть бути різними, вони дають змогу розкривати в міру деталізації різні аспекти складних процесів породоутворення. Наприклад, через 20 років після праць А. Косовської та В. Шутова в тому ж регіоні та за його межами виділено дев’ять зон катагенезу, метагенезу та метаморфізму верхоянського теригенного комплексу. Їхнє картування дало змогу зробити нові відкриття. Виявилося, зокрема, що взаємовідношення зон початкового метаморфізму та літогенезу значно складніші, ніж це раніше уявляли: метаморфізм розвивається не стільки зі зростанням палеоглибин занурення осадової товщі, скільки на ділянках термальних аномалій поблизу певного виду глибинних розломів, і зони метаморфізму мають різко січні контакти щодо літостратиграфічних та фаціальних меж усередині цієї товщі.

Контрольні питання