Подземная гидросфера полностью

Диагенез — дословно «перерождение», то есть превращение рыхлого осадка в плотную породу с полной потерей иловых и отчасти поровых вод. При взаимодействии осадка с подземными водами происходят сложные процессы растворения неустойчивых соединений, выделение минералов из подземных вод, обменно-адсорбционные реакции, гидратация и дегидратация минералов, перекристаллизация солей и цементация осадка. На диагенез существенно влияют биогеохимические процессы и окислительно-восстановительная среда подземных вод.

Если диагенез характерен для приповерхностных условий, то катагенетические (ката- «вниз») изменения — это те, которые вызваны увеличением давления (от 100 до 500 атмосфер и более) и температуры (от 50 до 200°). Что же получается? Происходит сильное обезвоживание породы путем удаления как поровой, так и кристаллизационной воды. На этой стадии порода еще не утратила черты нормального осадочного образования, но слабее испытывает влияние внешнего поверхностного воздействия. Геохимическая деятельность подземных вод выражается в образовании новых минералов и разложении достаточно стойких химических соединений; в раствор переходят даже малоподвижные элементы, многие соли и газы — углекислота, сероводород, метан.

Метагенез (мета — «после») — протекает на больших глубинах, где с породами взаимодействуют газово-жидкие растворы. Под действием высоких давлений (до 1500 атмосфер и более) и температур (200–450°) происходит структурная переработка осадочных пород, в которых остается прочно связанная с породой вода. Влияние газово-жидких растворов находит отражение в окварцевании, мраморизации, а также перекристаллизации пород.

С литогенезом связаны осадочное рудообразование и формирование нефтегазовых залежей. И тут, как будет далее показано, ведущая роль принадлежит воде!

Метаморфизм — комплекс высокотемпературных изменений горных пород — происходит только с участием воды. Он придает породам кристаллическое состояние. Вода при этом присутствует «в избытке»; если же ее нет, как считают многие знатоки метаморфизма, процесс прекращается. Более того, каждому типу метаморфизма присущ отличный от другого характер взаимодействия в системе порода — вода.

При метаморфизме пород вода выполняет важные функции, которые академик В. И. Смирнов сводит к следующему. Во-первых, пары воды развивают высокое давление, обусловливая соответствующее течение этого процесса. Как показал академик Д. С. Коржинский, не масса воды, а вызываемое ею давление играет ведущую роль в возникающей ассоциации минералов и тем самым определяет стадию минералообразования. Во-вторых, она понижает температуру самого процесса. В-третьих, многократно ускоряет ход преобразования пород; в сущности, вода — катализатор всех этих реакций. В-четвертых, увеличивает кристаллизационную способность минералов, то есть ускоряет их выделение. Наконец, в-пятых, выступает в роли активного растворителя химических соединений, участвующих в метаморфизме.

Описанным процессом охвачены громадные массы осадочных и магматических пород. В общей сложности, согласно подсчетам академика А. В. Сидоренко и его учеников, за геологическую историю Земли при метаморфизме высвобождено количество воды, равное по массе объему наземной гидросферы.

Однако процесс последовательного преобразования пород заключается не только в высвобождении воды. Имеет место и обратная картина — вовлечение подземных вод метеорного, магматического или морского генезиса в породообразование. В частности, оно наблюдается и подтверждено изотопными исследованиями для так называемого регрессивного метаморфизма.

Деятельность воды в магматическом цикле. Как и при метаморфизме, вода активно участвует в магматических процессах. Обладая высоким потенциалом энергии, она сильно влияет на фазовые равновесия в магматических системах и физические свойства силикатных расплавов, в связи с чем играет самую ответственную роль при образовании и дифференциации магмы.

Функции воды в магматическом цикле таковы. Во-первых, опа, о чем только что говорилось, является одним из главных энергетических источников магматизма. Во-вторых, присутствие воды — наиболее вероятная причина плавления мантийного вещества. В-третьих, вода вызывает существенное изменение физических свойств магмы, влияя тем самым на ее подвижность и реакционные свойства: добавление ее снижает вязкость и повышает интенсивность массопереноса. В-четвертых, она представляет основной летучий компонент, резко понижающий температуру плавления силикатных пород. В-пятых, определяет последовательность кристаллизации магмы и состав выплавок. Наконец, в-шестых, изменяет течение процесса в случае проникновения ее в магму из боковых пород.