Diageneza.

Mianem diagenezy określa się zespół procesów

fizycznych i chemicznych zachodzących w
niewysokiej temperaturze, które prowadzą do
konsolidacji pierwotnie luźnego materiału
osadowego. Świeżo zdeponowany osad jest
zazwyczaj luźny i przepojony wodą. Z czasem,
przy sprzyjających warunkach, osady ulegają
stwardnieniu i przemianie w skałę spoistą.

KOMPAKCJA [łac.], geol. spadek objętości
osadów i grubości ich warstw pod wpływem
ciśn. warstw nadległych; polega m.in. na
wyciśnięciu wody z osadu i zmniejszeniu
jego porowatości; jest jednym z procesów
diagenezy

Kompakcja powoduje prawie całkowite wyciśnięcie wody z

osadu; tylko nieznaczna jej część pozostaje „uwięziona” w
osadzie. Pod działaniem kompakcji osady miękkie jak muły,
iły, margle ulegają przemianie w łupki. Przemiana ta
polega na powstawaniu równoległych do powierzchni
płaszczyzn, wzdłuż których skała bardzo łatwo pęka i dzieli
się na płytki. np. Luźny piasek o porowatości 42% na
głębokości 1000 m (ciśnienie około 230 atm) zmniejszy
swoją objętość o 20%, a objętość jego porów ulegnie
zmniejszeniu o 27%.

Zwykle procesy diagenezy związane są ze

zmniejszaniem się stanu uwilgotnienia
osadów, co powoduje twardnienie
zawartych w nich cząstek koloidalnych.

DEHYDRATACJA polega na stwardnieniu

osadów wskutek usunięcia z niej
nadmiaru wody. To usuwanie wody
dotyczy głównie tej wody, która jest luźno
związana z poszczególnymi minerałami
tzw woda fizycznie związana

•

Cementacja
Każdy osad ziarnisty charakteryzuje się występowaniem
przestrzeni porowych. Podczas pierwszego etapu - kompakcji -
pomimo zmniejszenia przestrzeni porowej, praktycznie nie ma
takiej możliwości aby doszło do całkowitego zamknięcia
przestrzeni porowych wskutek nacisku. W przestrzeniach
porowych z przepływających roztworów porowych, zaczynają
krystalizować składniki mineralne które powodują efekt
cementacji osadu. Najczęściej ma to miejsce w sedymentach
średnio-, i gruboziarnistych.

Spoiwo może mieć charakter:

spoiwa właściwego, strąconego
chemicznie w przestrzeniach
międzyziarnowych,
spoiwa detrytycznego, w postaci
tzw. masy wypełniającej,
złożonej z drobnoziarnistego
materiału okruchowego,
spoiwa chemiczno-
detrytycznego, gdy w spoiwie
chemicznym znajduje się pewna
ilość detrytycznego materiału,
określanego jako matriks.

Piaskowiec

Ziarna kwarcu scementowane spoiwem
węglanowym

W zależności od składu chemicznego wyróżnia się
następujące rodzaje spoiwa:

wapniste - złożone z kalcytu, o jasnej barwie,
burzące z 10% kwasem solnym na zimno,
margliste - złożone z kalcytu i minerałów ilastych,
o jasnej lub szarej barwie, burzące z kwasem
solnym i pozostawiające osad po wyburzeniu,
dolomityczne - złożone z dolomitu, o jasnej
barwie, burzące z kwasem solnym na gorąco lub
po sproszkowaniu,
żelaziste - złożone z tlenków i wodorotlenków
żelaza, o charakterystycznym czerwonym lub
brunatnym zabarwieniu,
krzemionkowe - złożone z chalcedonu lub opalu, o
jasnej barwie, dużej zwięzłości, często również o
szklistym połysku,
ilaste - złożone z minerałów ilastych, o małej
zwięzłości,
glaukonitowe - złożone z glaukonitu, o
charakterystycznej zielonej barwie.

Epigeneza – ogólna nazwa przemian wtórnych

zachodzących w skałach już skonsolidowanych
(utwardzonych), w przypadku gdy te znalazły się w
warunkach odmiennych od warunków ich
powstania. Obejmuje zmiany zachodzące w
zestalonej skale osadowej poprzedzające jej
wietrzenie lub przeobrażenie wskutek działania
wielkich ciśnień i wysokiej temperatury. Zalicza się
do nich między innymi starzenie koloidów, wzrost
konkrecji, cementację.

Diageneza to proces, który nie

przekracza temp 800 C powyżej tej

temperatury mamy do czynieerania z

metamorfizmem. Diageneza stanowi,

więc próg petrologiczny między

procesami osadowymi a

metamorficznymi.

Rekrystalizacja
Osady wskutek obecności roztworów porowych,
objęte są możliwością rozpuszczania ich
składników. Podczas zmieniających się warunków
fizyczno - chemicznych rozpuszczone składniki
mogą ponownie się wytrącać, powodując wzrost
zupełnie nowych minerałów, lub powiększenie
rozmiarów już istniejących minerałów.

•

Proces rekrystalizacji jest poprzedzany przez zjawisko rozpuszczania się substancji
organicznych i mineralnych w wodzie morskiej lub jeziornej.

•

W osadach złożonych z materiałów łatwo ulegających rozpuszczeniu, procesy wtórnej
krystalizacji odgrywają dużą rolę. Woda zawarta w osadzie rozpuszcza ziarna
mineralne. Gdy woda usuwa się z się z osadu (wskutek kompakcji), wzrasta
koncentracja roztworów a rozpuszczone w nich związki wytrącają się i krystalizują
wypełniając przestrzenie między nierozpuszczonymi ziarnami mineralnymi. W ten
sposób drobny muł wapienny przechodzi w drobnokrystaliczny wapień.

•

Dzięki tej własności osady wapienne ulegają szybciej diagenezie niż inne skały. Proces
diagenezy przebiega trudniej i wolniej w materiałach ilastych (cząstki iłu są
nierozpuszczalne a cementacja polega na spojeniu większych cząstek przez koloidy).

•

Procesy wtórnej krystalizacji powodują zwiększenie się ziarnistości skał. Twardnienie
koloidów między ziarnami, kompakcja i wtórna krystalizacja powodują zbliżenie
poszczególnych ziaren do siebie, ich zlepienie i utworzenie z luźnego osadu skały
zwięzłej. Proces ten przebiega dość szybko ( np. w wyniku diagenezy wapienie rafowe
przeobrażają się w krystaliczny wapień).

Procesem odwrotnym do rekrystalizacji
jest mikrytyzacja podczas której z ziarn
większych rekrystalizują drobniejsze
ziarna. Najczęściej związane jest to z
wapieniami.

KRYSTALIZACJA Z ROZTWORÓW

to proces krystalizacji różnych

min np. węglanów siarczanów

fosforanów z roztworów

wodnych przenikających przez

osad, a w konsekwencji

scementowanie skały.

•

Metasomatoza
Jest to proces nieco odmienny od rekrystalizacji, a różnica między nimi
polega na pojawieniu się w tym przypadku roztworów porowych mających
skład inny niż skład roztworów pochodzących z danego osadu. Inaczej
mówiąc są to roztwory obce, które przywędrowały z innego obszaru.
Konsekwencje obecności takiego roztworu są oczywiste. Zmienia się nam
skład chemiczny i oczywiście mineralny sedymentu. Najczęściej proces
taki związany jest z dolomityzacją wapieni, lub też z ich sylifikacją.
Przebieg procesów metasomatycznych w osadach może mieć miejsce już
podczas sedymentacji danego osadu, a może się również pojawić znacznie
później. Najistotniejszymi kontrolerami tych procesów są temperatura i
ciśnienie. W przypadku kiedy temperatura zbliża się do wartości około
200 °C mówimy o anchimetamorfizmie i w tym momencie procesy
osadowe przechodzą już w obręb

procesów metamorficznych

•

Halmyroliza to podmorskie wietrzenie spowodowane
działaniem słonej wody i związków chemicznych
pochodzących z rozkładających się szczątków
organicznych (dwutlenek węgla, siarkowodór, amoniak).

• Wskutek halmyrolizy dochodzi do chemicznego rozkładu

minerałów wolno zakrywanych przez nowe osady.
Halmyroliza szkliw i popiołów wulkanicznych prowadzi
do powstania bentonitów. Głównymi minerałami
powstającymi w tym procesie są phillipsyt (filipsyt) i
palagonit, częściowo również glaukonit i montmorillonit.

•

Katageneza – zjawiska diagenezy posedymentacyjnej
zachodzące w warunkach odrębnych od warunków
sedymentacji; kiedy osad został już przykryty
pokładem innego osadu. Katageneza zachodzi pod
wpływem zwiększonego ciśnienia i temperatury, ale
jeszcze zbyt niskich do wywołania metamorfizmu

• Zjawiska te mogą przebiegać w skale już

skonsolidowanej (utwardzonej) i w znacznie
późniejszym okresie geologicznym w porównaniu z
okresem sedymentacji.

•

W osady już stwardniałe pod
wpływem diagenezy mogą wtargnąć
roztwory zawierające krzemionkę
lub magnez i wówczas mogą one
ulec sylifikacji lub dolomityzacji.

•

Sylifikacja - skrzemionkowanie, skrzemienienie (u skał osadowych)
- proces polegający na przenikaniu roztworu krzemionki do
wolnych przestrzeni w skale drobnoziarnistej np. wapieni lub do
szczątków organicznych np. drewna.

• Sylifikacja może się odbywać albo przez strącanie się krzemionki w

porach skały, albo dzięki całkowitemu wyparciu pierwotnego
materiału i zastąpieniu go krzemionką.

• Sylifikacji mogą ulegać piaskowce o spoiwie wapnistym, które w

czasie procesu zostaje wyparte a jego miejsce zajmuje krzemionka.

• Sylifikacja może się też odbywać wskutek działania gorących

roztworów pochodzenia magmowego.

sylifikacja

•

Dolomityzacja- proces przemiany

węglanu wapnia

- kalcytu CaCO3

w dwuwęglan wapnia i

magnezu

- dolomit CaMg(CO3)2,

powodujący zmianę osadów i

skał wapiennych

w osady i skały

dolomitowe w wyniku częściowego zastąpienia

wapnia

magnezem

• Proces ten może zachodzić pod działaniem

wód morskich

podczas

sedymentacji lub

diagenezy

osadu wapiennego (magnez

dostarczany jest wtedy z wód morskich), może być również
efektem krążenia w skałach

roztworów

wodnych wzbogaconych w

magnez, który pochodzi z

magmy

lub

ługowany

jest przez te

roztwory z innych skał (tzw. dolomityzacja wtórna).

• D

olomit,

skała osadowa złożona z minerału dolomitu w ilości 95–

100%

dolomityzacja

•

Konkrecja – agregat mineralny powstały wskutek
stopniowego narastania minerałów wokół jakiegoś
obiektu w skale. Obiektem tym może być otoczak
jakiejś skały, skamieniałość lub nawet ziarenko piasku.
Przyrastanie odbywa się zawsze od środka (jądra
konkrecji) na zewnątrz, co różni konkrecję od sekrecji.

• . Konkrecja może osiągnąć różne rozmiary – od kilku

milimetrów do kilku metrów. Często odznacza się
budową warstwową.

•

Diageneza konkrecji jest różna: może
powstawać jednocześnie z otaczającym go
osadem lub po jego sedymentacji.

• Konkrecje syngenetyczne
• Konkrecje cementacyjne
• Kongrecje epigenetyczne
• Konkrecje metasomatyczne

•

Przykładami konkrecji są m.in.:

• krzemienie występujące w skałach wapiennych,
• fosforyty w utworach piaszczystych, ilastych i in.,
• tzw. kukiełki lessowe – konkrecje węglanowe w lessie.
• Konkrecje polimetaliczne pokrywające znaczną część dna

wszechoceanu. Tworzą je naprzemianległe warstewki tlenku
manganu i wodorotlenku żelaza z dodatkiem innych metali:
niklu, kobaltu i miedzi, cynku, ołowiu, wanadu. Po pokonaniu
trudności technologicznych związanych z ich wydobywaniem
na skalę przemysłową mogą stać się one źródłem cennych rud.

konkrecja chalcedonowa

Fosforyty

konkrecje manganowe

Ołów i cynk

•

Sekrecja, w geologii skupienie

minerałów

, zwykle o kształcie owalnym lub

nieregularnym, wypełniające wolną przestrzeń lub szczelinę skalną.

Powstaje przez wytrącanie się kryształów z krążących w obrębie skały
roztworów, pochodzących najczęściej z wyługowania tej skały lub z
zewnątrz. Narastanie masy krystalicznej w sekrecji następuje od zewnątrz
ku środkowi i jest przyczyną jej koncentrycznej budowy.

Za sekrecję uznaje się m.in.: kryształy minerałów wypełniające wnętrze
muszli skamieniałości, geody i żyły mineralne wypełnione kwarcem,
kalcytem czy pirytem (żyły kwarcowe w piaskowcach lub kwarcytach albo
żyły kalcytowe w wapieniach).Konkrecje metasomatyczne

stylolit
szew w skale powstały tam gdzie miało miejsce
ługowanie w warunkach wysokiego ciśnienia, często
zostawiając wzdłuż cienką wartewkę
nierozpuszczalnego materiału.

• Fosylizacja - suma procesów,

którym uległy martwe
organizmy lub ich fragmenty
albo ślady ich działania (np.
tropy) przechodząc w stan
kopalny.

• Najkorzystniejsze warunki do rozpoczęcia procesu

fosylizacji panują w środowisku wodnym. Największe szanse
na fosylizację mają organizmy o twardym szkielecie
zewnętrznym lub wewnętrznym. Podstawowym warunkiem
fosylizacji jest szybkie przykrycie szczątków martwych
organizmów osademów, co odcina dostęp tlenu (tlen
powoduje szybki rozkład organizmu), chroni przed
padlinożercami i uszkodzeniami mechanicznymi, a także
umożliwia przemiany chemiczne lub mineralogiczne
szczątków. W czasie twardnienia osadów często dochodzi do
zniekształceń szczątków. Organizmy rzadko zachowują się w
stanie nieuszkodzonym. Dochodzi do tego w szczególnych
warunkach, np. wskutek zamrożenia.