Diagenese von Sedimentgesteinen

Diagenese ist der Prozess, durch den Sedimentgestein werden verändert, nachdem sie abgelagert wurden, aber bevor sie vergraben und versteinert (in Fels verwandelt) werden. Dieser Prozess beinhaltet physikalische, chemische und biologische Veränderungen, die sich auf die Gesundheit auswirken können Mineralogie, Textur und andere Eigenschaften des Sedimentgestein. Diagenese kann bei relativ niedrigen Temperaturen und Drücken stattfinden, normalerweise innerhalb der oberen paar Kilometer der Erdkruste. Es kann eine Vielzahl von Prozessen umfassen, wie z. B. Verdichtung, Zementierung, Auflösung, Rekristallisation und Neubildung Mineralien. Insgesamt spielt die Diagenese eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Eigenschaften und Eigenschaften von Sedimenten Felsen.

Physikalische und chemische Veränderungen während der Diagenese

Während der Diagenese können in Sedimentgesteinen physikalische und chemische Veränderungen auftreten. Zu den physikalischen Veränderungen gehören Verdichtung und Zementierung, während zu den chemischen Veränderungen Auflösung, Ausfällung und Ersatz gehören.

Die Verdichtung erfolgt, wenn Sedimentschichten unter weiteren Schichten vergraben werden, was zu einer Verringerung des Porenraums zwischen den Sedimentkörnern führt. Diese Verringerung des Porenraums führt dazu, dass sich die Sedimentkörner enger zusammenlagern, was zu einer Erhöhung der Gesteinsdichte und -festigkeit führt.

Zur Zementierung kommt es, wenn Mineralien, wie z Quarz or Calcit, Niederschlag aus Flüssigkeiten, die durch das Sediment sickern, den verbleibenden Porenraum ausfüllen und die Sedimentkörner zusammenbinden.

Eine Auflösung erfolgt, wenn Mineralien im Sediment durch Flüssigkeiten aufgelöst werden und Hohlräume zurückbleiben. Niederschlag entsteht, wenn in Flüssigkeiten gelöste Mineralien im Sediment abgelagert werden, Hohlräume ausfüllen und möglicherweise vorhandene Mineralien ersetzen. Ein Ersatz erfolgt, wenn Mineralien im Sediment durch andere Mineralien ersetzt werden, die während der Diagenese durch Flüssigkeiten eingebracht werden.

Faktoren, die die Diagenese beeinflussen

Mehrere Faktoren können die Diagenese von Sedimentgesteinen beeinflussen, darunter:

1. Temperaturen: Die Diagenese wird durch die Temperatur beeinflusst, da höhere Temperaturen dazu führen können, dass Mineralien rekristallisieren und sich in der Mineralogie verändern.
2. Druckscheiben: Druck kann auch bei der Diagenese eine Rolle spielen, da erhöhter Druck zu einer Verdichtung und Zementierung von Sedimentpartikeln führen kann.
3. Flüssigkeiten: Auch die in Sedimentgesteinen vorhandenen Flüssigkeiten können die Diagenese beeinflussen. Grundwasser kann beispielsweise die Mineralogie von Sedimentgesteinen durch Auflösung und Ausfällung verändern.
4. Uhrzeit: Je länger Sedimentgesteine ​​vergraben sind, desto mehr Zeit bleibt für die Diagenese.
5. Zusammensetzung des Sediments: Auch die Zusammensetzung des Sedimentgesteins kann die Diagenese beeinflussen, da einige Mineralien dafür anfälliger sind Veränderung als andere.
6. Klimaschutz: Auch das Klima, in dem Sedimentgesteine ​​abgelagert werden, kann die Diagenese beeinflussen. Beispielsweise kann es in trockenen Klimazonen vorkommen führen zur Bildung von Verdunstungen, während feuchtes Klima zur Bildung von führen kann Kaolinit.

Arten der Diagenese: Verdichtung, Zementierung, Rekristallisation, Ersatz und andere

Es gibt verschiedene Arten der Diagenese, die in Sedimentgesteinen auftreten können:

1. Verdichtung: Wenn Sedimente vergraben werden, führt das Gewicht der darüber liegenden Schichten dazu, dass die Körner zusammengedrückt werden und dicht zusammenliegen, wodurch sich das Volumen des Porenraums zwischen ihnen verringert.
2. Zementierung: Wenn der Porenraum kleiner wird, können mineralreiche Flüssigkeiten durch das Gestein fließen und Mineralien ablagern, die die Körner zusammenhalten. Zu den üblichen Zementen gehören Calcit, Quarz und Tonmineralien.
3. Rekristallisation: Bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck können sich Mineralien im Gestein auflösen und als größere, stabilere Kristalle wieder ausfallen.
4. Ersatz: In einigen Fällen werden Mineralien im ursprünglichen Sediment durch neue Mineralien ersetzt. Zum Beispiel, Aragonit Schalen können sich auflösen und durch Calcit ersetzt werden.
5. Auflösung: Einige Mineralien können sich während der Diagenese auflösen und Poren oder Hohlräume hinterlassen.
6. Organische Prozesse: Durch bakterielle Aktivität kann Methan entstehen, das zur Ausfällung von Karbonatmineralien führen kann.

Die Art und das Ausmaß der Diagenese, die in einem Sedimentgestein auftritt, hängen von einer Vielzahl von Faktoren ab, darunter der Zusammensetzung und Textur des ursprünglichen Sediments, der Versenkungstiefe und -dauer, der Temperatur, dem Druck und der Chemie der durch das Gestein fließenden Flüssigkeiten.

Diagenese und Porosität/Permeabilität von Sedimentgesteinen

Die Diagenese kann einen erheblichen Einfluss auf die Porosität und Durchlässigkeit von Sedimentgesteinen haben. Verdichtung, Zementierung und Austausch können alle zu einer Verringerung der Porosität und Permeabilität führen, während Rekristallisation und einige Formen der Zementierung die Porosität und Permeabilität tatsächlich erhöhen können.

Die Verdichtung erfolgt, wenn das Sediment vergraben wird und das Gewicht des darüber liegenden Sediments dazu führt, dass sich die Sedimentkörner enger zusammenpacken. Dadurch wird der Porenraum im Gestein verkleinert und seine Porosität und Durchlässigkeit verringert.

Zur Zementierung kommt es, wenn Mineralien aus Flüssigkeiten ausfallen, die die Porenräume zwischen den Sedimentkörnern füllen. Diese zementierenden Mineralien können die Porenräume vollständig ausfüllen und so die Porosität und Durchlässigkeit des Gesteins weiter verringern.

Ein Ersatz liegt vor, wenn Mineralien im Gestein durch andere Mineralien ersetzt werden. Dieser Prozess kann auch die Porosität und Durchlässigkeit verringern, da die neuen Mineralien möglicherweise nicht die gleiche Porenstruktur wie die ursprünglichen Mineralien aufweisen.

Bei der Rekristallisation werden im Gestein vorhandene Mineralien aufgelöst und als größere, gleichmäßigere Kristalle wieder ausgefällt. Dieser Prozess kann die Porosität und Permeabilität erhöhen, wenn die neuen Kristalle Porenräume nicht ausfüllen oder wenn während des Prozesses neue Porenräume entstehen.

Insgesamt ist der Einfluss der Diagenese auf Porosität und Permeabilität komplex und hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, darunter der ursprünglichen Ablagerungsumgebung, der Art des Sediments, der Art der stattfindenden Diagenese sowie dem Zeitpunkt und der Dauer der diagenetischen Prozesse.

Beispiele für diagenetische Merkmale und ihre Bedeutung für die Interpretation der Ablagerungs- und diagenetischen Geschichte von Sedimentgesteinen

Es gibt mehrere diagenetische Merkmale, die zur Interpretation der Ablagerungs- und Diagenetikgeschichte von Sedimentgesteinen herangezogen werden können. Hier ein paar Beispiele:

1. Zementierung: Zur Zementierung kommt es, wenn sich Mineralien in den Porenräumen zwischen den Sedimentkörnern niederschlagen, die Hohlräume füllen und die Körner miteinander verbinden. Abhängig von der Zusammensetzung des Sediments und den bei der Diagenese vorhandenen Flüssigkeiten können sich unterschiedliche Zementarten bilden. Zementierung kann die Porosität verringern und die Durchlässigkeit eines Gesteins erhöhen, was den Flüssigkeitsfluss durch das Gestein beeinträchtigen kann.
2. Rekristallisation: Rekristallisation tritt auf, wenn Mineralien in einem Gestein durch neue Kristalle desselben Minerals ersetzt werden. Dies kann aufgrund von Änderungen der Temperatur, des Drucks oder der Flüssigkeitschemie während der Diagenese passieren. Die Rekristallisation kann die Textur und Struktur eines Gesteins verändern und auch mineralogische Veränderungen verursachen, die sich auf die Eigenschaften des Gesteins auswirken.
3. Dolomitisierung: Dolomitisierung tritt auf, wenn Magnesium-reiche Flüssigkeiten Calciumcarbonat in einem Sedimentgestein ersetzen und das Mineral bilden Dolomit. Dieser Prozess kann während der Diagenese oder später in der Gesteinsgeschichte auftreten und zu erheblichen Veränderungen der Porosität und Durchlässigkeit des Gesteins führen.
4. Ersatz: Ein Austausch erfolgt, wenn ein Mineral durch ein anderes ersetzt wird, normalerweise aufgrund von Änderungen in der Flüssigkeitschemie. Beispielsweise können bei der Bestattungsdiagenese Feldspäte in Sandsteinen durch Tonmineralien ersetzt werden, was die mechanischen Eigenschaften des Gesteins beeinflussen kann.
5. Konkretionen: Konkretionen sind kugelförmige oder eiförmige Körper, die sich während der Diagenese in Sedimentgesteinen bilden. Sie können durch die Ausfällung von Mineralien in Porenräumen oder durch das Wachstum von Kristallen um einen Kern herum entstehen. Konkretionen können wichtige Hinweise auf die während der Diagenese herrschenden Bedingungen sowie auf die Ablagerungsumgebung des Gesteins liefern.

Durch die Untersuchung dieser diagenetischen Merkmale können Geologen Einblicke in die während der Diagenese herrschenden Bedingungen sowie in die Ablagerungsumgebung und die Geschichte des Sedimentgesteins gewinnen. Diese Informationen können verwendet werden, um die Eigenschaften des Gesteins und sein Potenzial als Reservoir für Öl, Gas oder Grundwasser zu interpretieren.