Diageneza
piaskowców
Podstawowe składniki
skały:
Kwarc, skalenie,
litoklasty
Miki, glaukonit,
akcesoryczne
minerały
Diageneza
piaskowców
Podstawowe składniki
skały:
Kwarc, skalenie,
litoklasty
Miki, glaukonit,
akcesoryczne
minerały
Z czego zbudowane
są piaskowce?
Szkielet ziarnowy:
- ziarna monomineralne
- litoklasty
- bioklasty
Spoiwo:
- masa wypełniająca (matriks)
- cement
arenit
waka
Cechy teksturalne
piaskowców
stopień
selekcji/wysortowania
stopień obtoczenia
stopień upakowania
kształt ziaren
rozmieszczenie i orientacja
składników
Dojrzałość teksturalna i
mineralna/petrograficzna
długość pobytu w reżimie
sedymentacyjnym + stopień
jego selektywności, ale uwaga
na:
- „recykling” osadów
- diagenezę (np. diagenetyczne
arenity kwarcowe)
Występo-
wanie:
kratony – piaskowce bogate
w kwarc i czerty
Strefa spredingu – 20-30%
litoklastów metamorficznych
i osadowych
ryft kontynentalny – p-ce
wzbogacone w skalenie
Strefa subdukcji – p-ce
bogate w litoklasty skał
wulkanicznych, skalenie
zasadowe (plagioklazy
An>30%)
Diageneza – ziarna jako
wskaźnik prowincji -
prowenencja
Wskaźniki
prowincji;
warunków
diagenezy
Litoklasty – stan zachowania
Kwarc magmowy a metamorficzny
Bimodalny rozkład -> rekrystalizacja
Wielkość ziarna
szwy
Minerały ciężkie
Magmowe – egiryn, augit, chromit,
ilmenit, topaz
Metamorficzne – aktynolit, andaluzyt,
kordieryt, diopsyd, epidot, granat,
glaukofan, dysten, rutyl, silimanit,
staurolit, tremolit
Nieokreślona prowincja – enstatyt,
hornblenda, hipersten, magnetyt,
tytanit, turmalin, cyrkon
Skalenie – przeobrażenia w
trakcie kompakcji:
Wakuolizacja
Illityzacja
Montmorilonityzacja
Kaolinityzacja
Procesy
diagenetyczne
< 200°C
kompakcja
dehydratacja
neomorfizm
cementacja
rozpuszczanie
zastępowanie
przeobrażanie
„potencjał diagenetyczny” -
zawartość skaleni, litoklastów i
matriks:
arenit kwarcowy lub z litoklastami
kwarcytów
waka kwarcowa arkoza
waka skaleniowa szarogłaz
autigeneza
Lityfikacja – „friable sandstones”,
wielkość kontaktu związanego
Kompakcja
Mechaniczn
a
przemieszczanie i
deformacja ziaren
Główne
czynniki:
porowatość
pierwotna
skład mineralny
głęb. pogrzebania
temperatura
czas
Chemiczn
a
rozpuszczanie
ziaren +
cementacja
Główne
czynniki:
porowatość
pierwotna
skład mineralny
głęb. pogrzebania
temperatura
czas
Cementacja
kwarcem
(sylyfikacja)
Głównie czynniki:
Temperatura 0-150°C,
ale intensywna sylifikacja
zachodzi powyżej 90 °C
Ciśnienie – głębokość
pogrzebania 1-3,5 km
Skład roztworów
obecność źródeł krzemionki
czas
Sylifikacja
- źródła krzemionki
niski metamorfizm skał
osadowych
rozkład skaleni
montmorillonityzacja szkliwa
wulkanicznego
przeobrażenia minerałów ilastych
karbonatyzacja minerałów
krzemianowych
rozpuszczanie opalu
biogenicznego
– tylko w war. płytkiego pogrzebania
rozpuszczanie kwarcu
detrytycznego
– tylko w war. głębokiego pogrzebania
wody meteoryczne
Sylifikacja
wykształcenie cementów
obwódki regeneracyjne
(overgrowths)
cement wypełniający (pore-infilling)
pojedyncze automorficzne kryształy
(outgrowths)
cement druzowy (drusy)
kalcyt (najbardziej
powszechny), dolomit, syderyt,
ankeryt
Brak ciągłości w wypełnieniu –
pory, patchy, nieregularne
wypełnienie (ciągłość cementu
kwarcowego); usuwanie cementu,
zwrost wtórnej porowatości
(wydłużone pory); powierzchnie
korozji, zonacja (CL); usuwanie
przez rozpuszczanie nietrwałych
krzemianów -> mikro kawerny ->
utrata informacji o prowincji
Reakcje H2O + CO2 = H
+
+
HCO3
-
; Ca
2+
+ 2HCO3
-
= CaCO3
+ H2O +CO2 ; C6H12 + 9O2 =
6CO2 +H2O + ciepło
1000 cm3 wody morskiej
produkuje 0.37 cm3 kalcytu
Cementacja
węglanami
(karbonatyzacja)
Sylifikacja
vs.
karbonatyzacja
Wzajemne przechodzenie
cementu kwarcowego w
kalcytowy – kwarc z
inkluzjami kalcytu, kalcyt
zazębiający się ze spoiwem
krzemionkowym:
pH 7-9 -> gł. 2000-3000 m,
T=100
o
C kwarc krystalizuje
w równowadze z kalcytem
przy pH 7.8
Przy CO2 wystarczy gł. 1500
m T=40-130
o
C
Późnodiagenetyczn
e przeobrażenia
kwarcu
Cementacja
żelazista
Cement hematytowy
Trzy postacie: magnetyt, goethyt,
hematyt (limonit), magnetyt
stabilny przy braku gazowej
postaci tlenu; goethyt ->
dehydratacja -> limonit
Wymywanie i utlenianie żelaza z
minerałów Fe-Mg z gleb i skał;
forma transportu -> koloidy
Datowania paleomagnetyczne
diagenezy
Wpływ prężności tlenu w
środowisku na proces diagenezy z
cementem hematytowym ->
powiązanie z materią organiczną
Cementacja
m. ilastymi
Minerały ilaste:
Ilość autigenicznych ziaren 1-2% obj.
skały
Reakcja 2Al(OH)3 + 2H4SiO4 =
Al2Si2O5(OH)4 + 5H2O
Dodatek kationów K - illit, Na, Ca –
montmorillonit, Mg, Fe – chloryt
Najkorzystniejsze środowisko –
piaskowce z litoklastami skał
wulkanicznych, wysoki przepływ
ciepła, wysoki gradient geotermiczny
(strefa subdukcji)
wietrzenie lądowe
skał zasobnych w
skalenie lub
warunki głębokiego
pogrzebania –
kaolinit
Zrób to sam
Rozpuszczanie
Wzrost pH i T – rozp.
krzemianów w war.
głębokiego pogrzebania
Obniżenie pH i T – rozp.
węglanów w war. płytkiego
pogrzebania
Inne ważne czynniki:
Eh
ciśnienie hydrostatyczne
ciśnienie cząsteczkowe CO2
skład chemiczny roztworów
porowych
– korozja
Zastępowanie
Proces metasomatyczny za
pośrednictwem cieczy i gazów
Najczęściej kalcyt zastepuje
skalenie, litoklasty skał
krystal., kwarc, matriks
Często kwarc zastępuje
węglany, skalenie
Przeobrażanie
Tworzenie się nowych faz
mineralnych kosztem innych,
ale nie jako pseudomorfozy
Najczęściej powstają minerały
ilaste kosztem łyszczyków,
skaleni, szkliwa
wulkanicznego, innych
minerałów ilastych
Inne:
albityzacja plagioklazów
dolomityzacja kalcytu
opal-chalcedon-kwarc
Podsumowanie
typ diagenezy stymulowany jest
przez: przepływ ciepła, głębokość
pogrzebania, stopień
geotermiczny
Podsumowanie: najważniejsze
procesy diagenezy to kompakcja,
rozpuszczanie i autigeneza
(powstawanie nowych faz
mineralnych poprzez cementację,
zastępowanie lub przeobrażanie).
Wytrącanie nowych faz wymaga
roztworu przesyconego w
stosunku do powstającej fazy.
Podsumowanie
Wytrącanie w porach wtórnego
kwarcu, kalcytu i innych minerałów
w arenitach kwarcowych może
następować poprzez rozpuszczanie
wymuszone wzrostem ciśnienia;
wymagany przepływ roztworów
diagenetycznych
Piaskowce lityczne - procesy
diagenetyczne obejmują rozpad
litoklastów, cementację, kompakcję
– trudność w rozróżnieniu matriksu
pierwotnego i wtórnego (przykład
piaskowce lityczne ze stref
subdukcji wymagają wysokiej
znajomości procesów fizyko-
chemicznych zachodzących w tej
strefie dla opisania diagenezy)
