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

Katodoluminescencja prowenencja
(Jens Goetze ->

www.geo.uw.edu.pl

-> Sokrates)

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

Katodoluminescencja

(Jens

Goetze ->

www.geo.uw.edu.pl

->

Sokrates)

Kompakcja chemiczna

pressure solution

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)