В результате процессов аккумуляции, производимых экзогенными агентами, на земной поверхности накапливается толща осадков. Со временем они трансформируются в горные породы осадочного происхождения.
Литогенезом называют всю совокупность процессов осадконакопления (седиментогенеза) и образования осадочных горных пород (диагенеза). Характер постседиментационных преобразований зависит от условий залегания горных пород, т. е. их расположения на земной поверхности или в глуби земной коры.
Диагенез заключается в превращении рыхлых осадков в плотные породы. Так как более 95 % объема осадочных пород территории суши имеют морское происхождение, то процессы диагенеза логично рассматривать на их примере. Изначальному морскому осадку свойственны обогащенность водой, органическими и химически осажденными веществами. Эти компоненты физико-химически взаимодействуют друг с другом и окружающей средой, что ведет к образованию осадочных пород, устойчивых к данным конкретным условиям.
Диагенез включает следующие превращения:
· растворение и вынос неустойчивых соединений (минералов);
· образование новых, устойчивых соединений (минералов);
· уплотнение и обезвоживание;
· миграция минералов и образование конкреций;
· цементация и перекристаллизация вещества.
Все эти процессы протекают в условиях высокой влажности и изобилия бактерий. Влага облегчает диффузию вещества. Бактерии разлагают органику – изменяется химическая реакция внутри осадка, и образуются новые минералы. В окислительной среде формируются гидроокислы металлов (лимонит, боксит), в нейтральной – карбонаты (сидерит), в восстановительной – сульфиды (пирит). Уплотнение и обезвоживание обусловлены давлением, создаваемым вышележащими слоями, – так глины превращаются в аргиллиты. Цементация идет разными путями: заполнением свободного пространства между обломками различными соединениями, выпадающими из растворов; кристаллизации цементирующего вещества на поверхности обломков с образованием корочек, отличающихся по составу от обломков; разрастанием обломочных зерен и восстановлением их кристаллографической формы. В качестве цемента могут выступать глинистые, железистые, карбонатные, кремнистые и другие соединения. Благодаря цементации песок превращается в песчаник. Процессы образования конкреций и замещения минеральных соединений протекают при участии растворов. При этом может наблюдаться метасоматоз (замещение одного минерала другим) и псевдоморфизация – разновидность метасоматоза, при которой полностью сохраняется внешняя форма первичного минерала. Перекристаллизация осадка является реакцией на рост давления и температуры, чаще всего она происходит в карбонатных и кремнистых органогенных и хемогенных отложениях. Перекристаллизация проявляется в увеличении размера кристаллов, слагающих породу, или в преобразовании органических соединений в кристаллические. В частности, благодаря перекристаллизации и псевдоморфизации возникают окаменелости.
Осадочные породы, возникшие благодаря диагенезу, могут подвергаться дальнейшим изменениям. Такие постдиагенетические изменения называют эпигенетическими. Главные причины эпигенеза – тектонические движения, под действием которых породы либо погружаются на большие глубины, либо выносятся на поверхность.
В случае погружения порода перекрывается новыми осадочными толщами, т. е. оказывается в глуби земной коры. При этом на фоне роста температур и давления наблюдается последовательный ряд трансформаций, все более близких к метаморфизму.
Катагенезом называют процесс уплотнения осадочных пород, протекающий за пределами зоны диагенеза, но еще не в зоне метаморфизма. Происходит при повышенных температурах и давлении и в присутствии минерализованных подземных вод.
Пример: образование из торфа углей: вначале бурого, затем каменного и, наконец, антрацита. Дальнейший рост температур и давления ведет к еще более глубоким изменениям горных пород.