Постановка вопроса

В последнее время в геологической литературе все чаще стали обсуждаться проблемы физико-химической наслед-ственности, якобы определяющие весь ход развития осадочного процесса. Существенная роль унаследованности стадии катагенеза от предшествующих этапов формирования и изменения осадков подчеркивалась в работах П.П.Тимофеева, И.С.Грамберга, А.Г.Коссовской, Л.И.Боголюбовой, О.В.Япаскурта, Л.А.Гуляевой,  А.А.Карцева и других исследователей. Закон физико-химической наследственности рассматривался и утверждался в статьях А.Н.Дмитриевского (1985), А.М.Лурье (1983), Д.П.Сердюченко (1968), Е.М.Гурвич (1985) и многих других авторов.

В связи с этим закономерен вопрос о том, в какой мере минеральные ассоциации сформированных осадочных пород отражают физико-химические условия cреды седиментации или насколько консервативны осадочные породы, захороненные в зоне стратисферы? Анализу этой проблемы и будет посвящена наша работа.

 I. Закон физико-химической наследственности и роль катагенетических процессов в работах Л.В.Пустовалова.

 Закон физико-химической наследственности в осадочном породо-образовании был впервые сформулирован в работах проф. Л.В.Пустовалова (1933, 1940). Он логически вытекал из представлений об осадочной дифференциации вещества.

Продолжив крупные обобщения В.М.Гольдшмидта и А.Е.Ферсмана, Л.В.Пустовалов показал, что осадочный цикл, начинающийся с разрушения исходных магматических и метаморфических пород, всем своим развитием направлен на формирование геохимически более простых и химически однородных пород и руд и представляет собой процесс разделения компонентов в зоне гипергенеза,

Предложенные Л.В.Пустоваловым общеизвестные схемы механической и химической дифференциации вещества утверждали закономерное и последовательное осаждение различных составных частей осадков на дно конечных водоемов стока. При этом главными факторами, определяющими реализацию этих процессов, являлись последовательное падение энергии движущихся вод, закономерное изменение величин рH и Еh среды или общее увеличение концентрации растворенных в  воде солей под действием испарения.

"Предположим, – писал Л.В.Пустовалов – что из какого-то пункта земной поверхности, например, из области интен-сивного разрушения магматических горных пород, одновременно вступают в миграцию в виде молекулярных и коллои-дальных растворов самые разнообразные вещества и двигаются в одном направлении, переходя последовательно из речных вод в прибрежные солоноватые воды, а еще далее, поступая в морские водоемы. При таких условиях, проходя намеченный путь, весьма обычный, между прочим, в зоне осадкообразования, различные элементы и их соединения будут вести себя разнообразно. Одни из них, более труднорастворимые  и легко осаждаемые, могут выбыть из путей миграции очень быстро, другие, напротив, будут удерживаться в растворе чрезвычайно долго, будут совершать весьма длинный и долгий путь”... [Пустовалов, 1940, с.263].

"Если это так, – писал Л.В.Пустовалов в той же работе – то прослеживая петрографический состав осадочных об-разований какого-либо строго определенного возраста по простиранию, от источника сноса по направлению к области накопления осадков, мы, как правило, должны ожидать встретить закономерную смену осадков, с последовательным изме-нением их механических и химико-минера¬ло¬ги¬ческих свойств в соответствии с приведенными выше схемами механической и химической осадочных дифференциаций” [Пустовалов, 1940, с.286-287].

Нетрудно видеть, что одним из важнейших условий химической дифференциации вещества Л.В.Пустовалов считал  с о о т в е т с т в и е  между физико-химической характеристикой вод в палеоводоеме и составом твердой фазы – результатом определенной химической реакции.

Вот эта мысль о геохимической гармонии между осадком и физико-химической средой, в которой он образуется, является краеугольным камнем системы взглядов, построенной Л.В.Пустоваловым; на ней зиждется представление о гео-химических фациях [Пустовалов, 1933, 1940, Холодов, 1993], на нее опирается и закон физико-химической наследственности.

В соответствии со взглядами Л.В.Пустовалова (1940), вслед за осаждением компонентов осадка из морской воды и одновременно включая в себя этот процесс, следует стадия сингенеза или раннего диагенеза; сингенетичные хемогенные минералы, возникающие на этом этапе, находятся в физико-химическом равновесии с морской водой палеоводоема и, таким образом, наследует ее физико-химические параметры.

В последующем, после перекристаллизации и уплотнения осадка, старения коллоидов, образования конкреций, химического взаимодействия  составных частей осадка, дегидратации и цементации, рыхлый осадок превращается в осадочную породу; начинается стадия бытия породы или стадия эпигенеза, которая охватывает все ее существование в зоне стратисферы и обрывается процессами метаморфизма.

В стадию эпигенеза (Прим. автора: Стадию эпигенеза в современном научном лексиконе вслед за Н.М.Страховым и  Н.В.Логвиненко (1959) принято называть стадией катагенеза.) – считал Л.В.Пустовалов – существование сингенетичных минералов, возникших на предыдущем этапе, "возможно лишь в условиях той же самой физико-химической обстановки, при которой они возникли, или весьма близких к ним. В противном случае сингенетические минералы сделались бы не-устойчивыми и перестали существовать.

Отсюда становится совершенно ясным, что во всякой осадочной горной породе, заключающей в себе сингенетиче-ские минералы, продолжают господствовать физико-химические, а следовательно, и геохимические условия, царствовав-шие в момент формирования осадочной породы, или же, вернее, условия, весьма близкие к таковым.

Это и есть закон физико-химической наследственности” [Пустовалов, 1940, с.396].

Далее, на страницах того же учебника Л.В.Пустовалов утверждал, что роль эпигенетических процессов в осадочных толщах обычно сильно переоценивается. Особые возражения автора вызывают построения гидрогеологов и гидрохимиков, которые придают, по его мнению неоправданно большое значение взаимодействию осадочных пород с циркулирующими в них водами. Так как реконструировать гидрогеологические процессы в прошлом сложно, "подавляющее большинство гидрохимических построений являлось лишь иллюзией объяснения генезиса того или иного минерального тела, связанного с осадочными толщами, а не действительным научным толкованием” [Пустовалов, 1940, с.395]. И еще: "Газы и воды, как известно, постоянно проникают в толщу осадочных пород по всевозможным пустотам, трещинкам, порам и т.д. Однако, попадая в систему полостей, пронизывающих древние осадки, воды и газы либо вовсе лишаются своей подвижности и застаиваются здесь, либо передвигаются обычно крайне медленно. Как в том, так и в другом случае они подвергаются воздействию той среды, в которую они включены и оказываются, если можно так выразиться,  п о л н о с т ь ю   в о   в л а с т и   о к р у ж а ю щ и х   о с а д о ч н ы х  п о р о д ; так, например, вода, содержащая кислород, проникнув в толщу углистых или битуминозных пород, очень быстро лишается здесь кислорода, а потому становится химически совершенно инертной ...” (Пустовалов, 1940, с.400, разрядка автора).