Diageneze sedimentárních hornin

Diageneze je proces, kterým sedimentární horniny jsou změněny poté, co jsou uloženy, ale předtím, než jsou pohřbeny a litifikovány (proměněny ve skálu). Tento proces zahrnuje fyzikální, chemické a biologické změny, které mohou ovlivnit mineralogie, textura a další vlastnosti sedimentární hornina. Diageneze může nastat při relativně nízkých teplotách a tlacích, obvykle v horních několika kilometrech zemské kůry. Může zahrnovat různé procesy, jako je zhutňování, cementování, rozpouštění, rekrystalizace a vytváření nových minerály. Celkově hraje diageneze zásadní roli při utváření vlastností a charakteristik sedimentů skály.

Fyzikální a chemické změny během diageneze

Během diageneze může v sedimentárních horninách docházet k fyzikálním a chemickým změnám. Fyzikální změny zahrnují zhutňování a cementování, zatímco chemické změny zahrnují rozpouštění, precipitaci a nahrazování.

Ke zhutnění dochází, když jsou sedimentární vrstvy pohřbeny pod dalšími vrstvami, což má za následek zmenšení prostoru pórů mezi zrny sedimentu. Toto zmenšení prostoru pórů způsobuje, že se zrna sedimentu shlukují těsněji k sobě, což vede ke zvýšení hustoty a pevnosti horniny.

K cementování dochází, když minerály, jako nap křemen or kalcit, srážejí se z tekutin, které prosakují sedimentem, vyplňují zbývající prostor pórů a spojují zrna sedimentu dohromady.

K rozpouštění dochází, když jsou minerály v sedimentu rozpuštěny tekutinami a zanechávají za sebou prázdný prostor. K precipitaci dochází, když se rozpuštěné minerály v tekutinách ukládají do sedimentu, vyplňují prázdný prostor a potenciálně nahrazují stávající minerály. K nahrazení dochází, když jsou minerály v sedimentu nahrazeny jinými minerály, které jsou zavedeny tekutinami během diageneze.

Faktory ovlivňující diagenezi

Diagenezi sedimentárních hornin může ovlivnit několik faktorů, včetně:

1. teplota: Diagenezi ovlivňuje teplota, protože vyšší teploty mohou způsobit rekrystalizaci minerálů a změnu mineralogie.
2. Tlak: Tlak může také hrát roli v diagenezi, protože zvýšený tlak může způsobit zhutnění a cementaci sedimentárních částic.
3. Tekutiny: Tekutiny přítomné v sedimentárních horninách mohou také ovlivnit diagenezi. Podzemní voda může například změnit mineralogii sedimentárních hornin rozpouštěním a srážením.
4. Čas: Čím déle jsou sedimentární horniny pohřbeny, tím více času zbývá na diagenezi.
5. Složení sedimentu: Složení sedimentární horniny může také ovlivnit diagenezi, protože některé minerály jsou náchylnější k změna Než ostatní.
6. podnebí: Diagenezi může ovlivnit i klima, ve kterém se ukládají sedimentární horniny. Například suché klima může vést k tvorbě evapority, zatímco vlhké podnebí může vést k tvorbě kaolinit.

Typy diageneze: zhutňování, cementování, rekrystalizace, výměna a další

Existuje několik typů diageneze, které se mohou vyskytovat v sedimentárních horninách:

1. Zhutnění: Když je sediment pohřben, váha překrývajících vrstev způsobí, že se zrna stlačí a přiblíží k sobě, čímž se sníží objem pórů mezi nimi.
2. Cementace: Jak se zmenšuje prostor pórů, mohou horninou proudit tekutiny bohaté na minerály a ukládat minerály, které spojují zrna dohromady. Mezi běžné cementy patří kalcit, křemen a jílové minerály.
3. Rekrystalizace: Za podmínek zvýšené teploty a tlaku se minerály v hornině mohou rozpustit a znovu vysrážet jako větší, stabilnější krystaly.
4. Výměna: V některých případech jsou minerály v původním sedimentu nahrazeny minerály novými. Například, aragonit skořápky se mohou rozpustit a být nahrazeny kalcitem.
5. Rozpuštění: Některé minerály se mohou během diageneze rozpustit a zanechat za sebou póry nebo vugy.
6. Organické procesy: Bakteriální aktivita může produkovat metan, který může způsobit vysrážení uhličitanových minerálů.

Typ a rozsah diageneze, ke které dochází v sedimentární hornině, závisí na řadě faktorů, včetně složení a textury původního sedimentu, hloubce a trvání pohřbu, teplotě, tlaku a chemii tekutin protékajících horninou.

Diageneze a pórovitost/propustnost sedimentárních hornin

Diageneze může mít významný dopad na pórovitost a propustnost sedimentárních hornin. Zhutňování, cementování a výměna mohou vést ke snížení pórovitosti a propustnosti, zatímco rekrystalizace a některé formy cementování mohou ve skutečnosti pórovitost a propustnost zvýšit.

Ke zhutnění dochází, když je sediment pohřben a váha nadložního sedimentu způsobuje, že se zrna sedimentu těsněji shlukují. Tím se zmenšuje prostor pórů v hornině, snižuje se její poréznost a propustnost.

Cementace nastává, když se minerály vysrážejí z tekutin, které vyplňují póry mezi zrny sedimentu. Tyto tmelící minerály mohou zcela vyplnit pórové prostory a dále snížit poréznost a propustnost horniny.

K nahrazení dochází, když jsou minerály v hornině nahrazeny jinými minerály. Tento proces může také snížit pórovitost a propustnost, protože nové minerály nemusí mít stejnou strukturu pórů jako původní minerály.

Rekrystalizace nastává, když jsou existující minerály v hornině rozpuštěny a znovu vysráženy jako větší, více ekvidimenzionální krystaly. Tento proces může zvýšit pórovitost a propustnost, pokud nové krystaly nevyplní prostory pórů nebo pokud se během procesu vytvoří nové prostory s póry.

Celkově je dopad diageneze na porozitu a propustnost komplexní a závisí na řadě faktorů, včetně původního depozičního prostředí, povahy sedimentu, typu probíhající diageneze a načasování a trvání diagenetických procesů.

Příklady diagenetických znaků a jejich význam při interpretaci depozičních a diagenetických historií sedimentárních hornin

Existuje několik diagenetických rysů, které lze použít k interpretaci depoziční a diagenetické historie sedimentárních hornin. Zde je několik příkladů:

1. Cementace: Cementace nastává, když se minerály vysrážejí v pórech mezi zrny sedimentu, vyplňují prostory a spojují zrna dohromady. V závislosti na složení sedimentu a tekutin přítomných během diageneze mohou vznikat různé typy cementu. Cementace může snížit pórovitost a zvýšit propustnost horniny, což může ovlivnit průtok tekutiny horninou.
2. Rekrystalizace: K rekrystalizaci dochází, když jsou minerály v hornině nahrazeny novými krystaly stejného minerálu. To se může stát v důsledku změn teploty, tlaku nebo chemie tekutin během diageneze. Rekrystalizace může změnit strukturu a strukturu horniny a může také způsobit mineralogické změny, které ovlivňují vlastnosti horniny.
3. Dolomitizace: Dolomitizace nastává, když tekutiny bohaté na hořčík nahrazují uhličitan vápenatý v sedimentární hornině a tvoří minerál dolomitu. Tento proces může nastat během diageneze nebo později v historii horniny a může mít za následek významné změny pórovitosti a propustnosti horniny.
4. Výměna: K výměně dochází, když je jeden minerál nahrazen jiným minerálem, obvykle kvůli změnám v chemii tekutin. Například při pohřební diagenezi mohou být živce v pískovcích nahrazeny jílovými minerály, což může ovlivnit mechanické vlastnosti horniny.
5. Konkrementy: Konkrece jsou kulovitá nebo vejčitá tělesa, která se tvoří v sedimentárních horninách během diageneze. Mohou vznikat srážením minerálů v pórových prostorech nebo růstem krystalů kolem jádra. Konkrece mohou poskytnout důležitá vodítka o podmínkách přítomných během diageneze, stejně jako o depozičním prostředí horniny.

Studiem těchto diagenetických rysů mohou geologové získat vhled do podmínek přítomných během diageneze, jakož i do depozičního prostředí a historie sedimentární horniny. Tyto informace lze použít k interpretaci vlastností horniny a jejího potenciálu jako rezervoáru ropy, plynu nebo podzemní vody.