КАТАГЕНЕ́З

КАТАГЕНЕ́З в гео­ло­гии, ста­дия глу­бин­ного пре­об­ра­зо­ва­ния оса­доч­ных по­род под влия­ни­ем по­вы­шен­ных тем­пе­ра­тур и дав­ле­ний, под­зем­ных вод; сле­дую­щая в про­цес­се ли­то­ге­не­за за диа­ге­не­зом и пред­ше­ст­вую­щая ме­та­мор­физ­му. Тер­мин пред­ло­жил А. Е. Ферс­ман (1922) для обо­зна­че­ния хи­мич. и фи­зико-хи­мич. пре­об­ра­зо­ва­ний оса­доч­ных гор­ных по­род при по­вы­шен­ных по срав­не­нию с по­верх­но­стью Зем­ли (но от­но­си­тель­но не­вы­со­ких) тем­пе­ра­ту­рах и дав­ле­ни­ях, про­ис­хо­дя­щих по­сле диа­ге­не­за (и глуб­же в не­драх), т. е. по­сле об­ра­зова­ния оса­доч­ных по­род. Тер­мин «К.» разл. учё­ны­ми трак­ту­ет­ся не­од­но­знач­но. Часть из них вме­сто К. упот­реб­ля­ет тер­ми­ны «позд­ний диа­ге­нез», эпи­ге­нез. Н. Б. Вас­сое­вич (1962) оп­ре­де­лял К. как ста­дию, сле­дую­щую по­сле диа­ге­не­за пе­ред ме­та­ге­не­зом (ко­то­рый по­ни­мал как соб­ст­вен­но ме­та­мор­физм). Н. М. Стра­хов (1960) так­же счи­тал, что ста­дия К. сме­ня­ет ста­дию диа­ге­не­за, но пред­ше­ст­ву­ет лишь ста­дии про­то­ме­та­мор­физ­ма, ко­то­рую объ­еди­нял со ста­ди­ей К. в «бо­лее круп­ную» ста­дию (над­ста­дию) ме­та­ге­не­за.

Тер­мо­ба­рич. ус­ло­вия К.: темп-ра от 30–50 до 200 °C, ли­то­ста­тич. дав­ле­ние от 10–20 до 150–200 МПа и бо­лее. Глу­би­на зо­ны К. мо­жет варь­и­ро­вать от 100–200 м до 8–10 км, а ино­гда и до 20 км (При­кас­пий­ская впа­ди­на). По вре­ме­ни К. – са­мая дли­тель­ная из всех ста­дий ли­то­ге­не­за (от пер­вых де­сят­ков млн. лет до 2,5 млрд. лет – Кал­гур­ли, Ав­ст­ра­лия). Ус­ло­вия К. и, со­от­вет­ст­вен­но, иду­щие фи­зи­ко-хи­мич. про­цес­сы ме­ня­ют­ся очень мед­лен­но и «ли­ней­но на­прав­лен­но», но ко­неч­ные из­ме­не­ния по­род зна­чи­тель­ны, хо­тя тек­стур­ные и ряд др. пер­вич­ных (при­су­щих ещё осад­ку) черт не сти­ра­ют­ся. Ми­нер. ве­ще­ст­во «вы­зре­ва­ет» струк­тур­но – к кон­цу К. ис­че­за­ет аморф­ная струк­ту­ра. Не­ус­той­чи­вые в но­вых тер­мо­ба­рич. ус­ло­ви­ях кри­стал­лич. струк­ту­ры пе­ре­хо­дят в бо­лее ус­той­чи­вые, про­ис­хо­дит ста­дий­ное за­ме­ще­ние си­ли­ка­тов фил­ло­си­ли­ка­та­ми. В ще­лоч­ной сре­де по­ле­вые шпа­ты пре­вра­ща­ют­ся в гид­ро­мус­ко­вит или па­ра­го­нит и да­лее в мон­тмо­рил­ло­нит или др. смек­ти­ты, а в кис­лых – в као­ли­нит. Мус­ко­вит в ще­лоч­ной сре­де пе­ре­хо­дит в ди­ок­та­эдри­че­ский гид­ро­мус­ко­вит, а в ки­слой – в као­ли­нит; в ще­лоч­ной сре­де био­тит пре­вра­ща­ет­ся в гид­ро­био­тит, вер­ми­ку­лит, глау­ко­нит и мон­тмо­рил­ло­нит, а в ки­слой – в хло­рит и као­ли­нит. По пи­рок­се­нам и ам­фи­бо­лам раз­ви­ва­ют­ся хло­ри­ты. Вул­ка­нич. стек­ло пре­вра­ща­ет­ся в смек­ти­ты, хло­ри­ты, це­о­ли­ты. Раз­мер кри­стал­лов мн. по­род за счёт пе­ре­кри­стал­ли­за­ции уве­ли­чи­ва­ет­ся. Ор­га­нич. ве­ще­ст­во по­род пре­тер­пе­ва­ет наи­бо­лее силь­ные из­ме­не­ния, в ре­зуль­та­те ко­то­рых об­ра­зу­ют­ся все мар­ки бу­рых, ка­мен­ных уг­лей и час­тич­но (или пол­но­стью) ан­тра­ци­тов, а так­же го­рю­чие га­зы и нефть.

По ми­нер. ве­ще­ст­ву при­ня­то де­ле­ние на ран­ний (на­чаль­ный) и позд­ний (глу­бин­ный) К. Бо­лее дроб­ное раз­де­ле­ние К. про­во­дит­ся по ор­га­нич. ве­ще­ст­ву по­род. Сте­пень из­ме­не­ния ор­га­нич. ве­ще­ст­ва в К. фик­си­ру­ет­ся по сте­пе­ни уг­ле­фи­ка­ции ис­ко­пае­мо­го уг­ля (кон­цен­три­ро­ван­ное ор­га­нич. ве­ще­ст­во), от­ра­жае­мой его ма­роч­ным со­ста­вом, или по уве­ли­че­нию от­ра­жат. спо­соб­но­сти ком­по­нен­тов вит­ри­ни­та груп­пы (рас­се­ян­ное ор­га­нич. ве­ще­ст­во), что по­зво­ля­ет в К. раз­ли­чать три под­ста­дии (эта­па) и 12 гра­да­ций (по­ка­за­ны циф­ра­ми при ин­дек­сах под­ста­дий): про­то­ка­та­ге­нез (ПК_1-3), ме­зо­ка­та­ге­нез (МК_1-5) и апо­ка­та­ге­нез (АК_1-4). Кор­ре­ля­ция под­ста­дий К., вы­де­ляе­мых по ор­га­нич. ве­ще­ст­ву, с под­ста­дия­ми, вы­де­ляе­мы­ми по ми­нер. ве­ще­ст­ву, до­ста­точ­но слож­на и не­од­но­знач­на.

В ран­нем К. (при­мер­но в ПК – МК_1-2) под на­груз­кой толщ оса­доч­ных по­род до 5–10 км пре­об­ла­да­ют фи­зи­ко-ме­ха­нич. про­цес­сы: уп­лот­не­ние по­род (об­щая по­рис­тость сни­жа­ет­ся от 40 до 15%) и от­жа­тие во­ды (эли­зи­он­ный про­цесс). Они со­про­во­ж­да­ют­ся раз­но­об­раз­ны­ми хи­ми­ко-ми­не­ра­ло­гич. про­цес­са­ми: гид­ро­ли­зом си­ли­ка­тов и ор­га­нич. ве­ще­ст­ва, рас­тво­ре­ни­ем квар­ца и си­ли­ка­тов и гли­ни­за­ци­ей («глу­бин­ное вы­вет­ри­ва­ние») по­след­них, транс­фор­ма­ци­ей и син­те­зом ми­не­ра­лов, об­ра­зо­ва­ни­ем кон­кре­ций, це­мен­та­ци­ей мн. пес­ча­ни­ков и из­вест­ня­ков, ме­та­со­ма­то­зом кар­бо­нат­ных по­род; уп­лот­не­ни­ем глин при со­хра­не­нии их пла­стич­но­сти, раз­мо­кае­мо­сти; пе­ре­хо­дом час­ти тре­пе­ла в опо­ку; об­ра­зо­ва­ни­ем бу­рых уг­лей (всех или толь­ко позд­них ма­рок) и ка­мен­ных уг­лей ма­рок Д (длин­но­пла­мен­ные) и Г (га­зо­вые), ге­не­ра­ци­ей неф­ти и га­за. В позд­нем К. (при­мер­но МК_3-5) про­дол­жа­ет­ся уп­лот­не­ние по­род до поч­ти пол­но­го ис­чез­нове­ния пор, тек­сту­ры по­род со­хра­ня­ют­ся, а струк­ту­ры за­мет­но из­ме­ня­ют­ся, уси­ли­ва­ют­ся ми­не­ра­ло­об­ра­зо­ва­ние и це­мен­та­ция по­род. Гли­ны ста­но­вят­ся не­раз­мо­каю­щи­ми – ар­гил­ли­та­ми, но ещё с пер­вич­ной не­кон­форм­ной, об­ло­моч­ной струк­ту­рой, оз­на­чаю­щей от­сут­ст­вие пе­ре­кри­стал­ли­за­ции. Од­на­ко гли­ни­стый це­мент пес­ча­ни­ков в этой зо­не уже пе­ре­кри­стал­ли­зо­ван и име­ет ле­пи­доб­ла­сто­вую (лис­то­ва­тую) струк­ту­ру. Из­вест­ня­ки мра­мо­ри­зу­ют­ся (ста­но­вят­ся мра­мо­ри­зо­ван­ны­ми из­вест­ня­ка­ми), опа­ло­ли­ты (опа­ло­вые по­ро­ды) пе­ре­хо­дят в хал­це­до­но­ли­ты, ис­ко­пае­мые уг­ли по­сле­до­ва­тель­но транс­фор­ми­ру­ют­ся в уг­ли ма­рок Ж (жир­ные), К (кок­со­вые), ОС (ото­щён­но-спе­каю­щие­ся). Часть ис­сле­до­ва­те­лей (изу­чаю­щих транс­фор­ма­цию ми­нер. ве­ще­ст­ва по­род) от­но­сит к К. зо­ну с уг­ля­ми ма­рок Т (то­щие) и ПА (по­лу­ан­тра­ци­ты), т. е. зо­ну АК_1-2.

В К. по­ми­мо го­рю­чих по­лез­ных ис­ко­пае­мых об­ра­зу­ют­ся не­ко­то­рые ру­ды же­ле­за, маг­ния и по­ли­ме­тал­лов, а так­же мра­мо­ры и др. по­де­лоч­ные и де­ко­ра­тив­ные кам­ни. Зна­ние за­ко­но­мер­но­стей К. име­ет боль­шое прак­тич. зна­че­ние, напр., для оцен­ки пер­спек­тив неф­те­га­зо­нос­но­сти оса­доч­ных толщ, про­гно­зи­ро­ва­ния свойств (ма­рок) уг­лей, не­руд­ных стро­ит. ма­те­риа­лов и др.