Стадии литогенеза

Литогенез — процесс образования и преобразования осадочных горных пород. В науках о Земле он традиционно разделяется на несколько последовательных стадий, каждая из которых характеризуется своими физико-химическими процессами и вещественными преобразованиями.

Используя данные Гильберта и Рихтгофена, Вальтер (Walther, 1894) различал 5 основных стадий, или фаз развития, породообразующего процесса:

• выветривание;
• денудация (включая транспортировку);
• отложение;
• диагенезис (в дальнейшем — диагенез);
• метаморфизм.

В 1922 году А. Е. Ферсман ввёл в геохимию новые термины для обозначения процессов и соответствующих стадий осадочного породообразования:

• сингенез — образование осадка;
• диагенез — изменение осадка;
• катагенез — преобразования горной породы до наступления глубинного метаморфизма (или гипергенеза).

В 1934 году М. С. Швецов предложил различать первичный диагенез (диагенез осадка) и поздний диагенез (диагенез горной породы). Л. В. Пустовалов (1940) выделял 5 основных этапов истории осадочных образований:

• разрушение материнских пород;
• перенос продуктов разрушения;
• осаждение (накопление) осадка;
• сингенез, или ранний диагенез;
• эпигенез, или поздний (постумный) диагенез.

В 1957 году был предложен ещё один стадиальный термин — метагенез. Однако разные авторы вкладывали в этот термин различное содержание: по Н. Б. Вассоевичу — это то же, что стадия метаморфизма; по А. Г. Коссовской, Н. В. Логвиненко и В. Д. Шутову — это ранний метаморфизм, предшествующий региональному. Н. М. Страхов присоединился к последним исследователям в отношении нижней границы метагенеза, но включил в эту стадию также и катагенез.

В 1960 году Н. М. Страхов опубликовал «Схему истории возникновения и последующих изменений гумидных осадочных пород»:

1. Стадия седиментогенеза

   • Этап 1. Мобилизация веществ в коре выветривания.
   • Этап 2. Перенос веществ и осадкообразование на водосборных площадях.
   • Этап 3. Осадкообразование в конечных водоёмах стока.

2. Стадия диагенеза (превращение осадков в породы)

   • Этап 1. Окислительное минералообразование в группе малоустойчивых компонентов.
   • Этап 2. Восстановительное минералообразование в той же группе.
   • Этап 3. Перераспределение аутигенных минералов и возникновение стяжений; локальное уплотнение осадков.

3. Стадия катагенеза — региональная литификация пород под влиянием главным образом усиливающегося давления; частичное преобразование устойчивых, в основном терригенных и отчасти аутигенных, компонентов породы.

4. Стадия протометаморфизма — глубокие минералогические преобразования вещества осадочных пород, их структуры и текстуры под влиянием главным образом температуры.

Стремясь к единообразию системы соответствующих терминов, Н. Б. Вассоевич в 1962 году предложил использовать для наименования этапов однотипные приставки (прото-, мезо- и апо-) к названиям отдельных стадий (например, протодиагенез, мезодиагенез, аподиагенез).

Современный контекст

В современной литологии схема стадий литогенеза продолжает уточняться. Например, Международная комиссия по стратиграфии и литологии (2023) более чётко определяет границы катагенеза и метагенеза на основе показателей отражательной способности витринита (Rₒ) и температурных режимов (< 200 °C для катагенеза, 200–250 °C для метагенеза). Стадия протометаморфизма всё чаще рассматривается как самостоятельная зона между диагенезом и региональным метаморфизмом, что нашло отражение в классификациях осадочных бассейнов (см. Schieber et al., 2020, Journal of Sedimentary Research).