Diageneze Diageneze • Soubor fyzikálních, chemických a biologických procesů, které vedou k přeměně nezpevněného sedimentu na sedimentární horninu • •- Diageneze může pokračovat i po zpevnění horniny a měnit její strukturu a mineralogické složení • Diageneze •- K diagenezi dochází, pokud se minerály sedimentu v důsledku změny podmínek nebo chemismu stanou chemicky nestabilní (hranice mezi zrny a vodou nebo vzduchem –změna chemismu, změna tlaku, změna teploty při pohřbení/exhumaci) • •- „Cílem“ systému je dosáhnout ekvilibria - nestabilní minerály (aragonit, high-Mg kalcit) -> stabilní minerály (low-Mg kalcit, dolomit) • Fluida při diagenezi • Fluida jsou přítomna v každém sedimentu • • Funkce fluid •Srážení cementů •Tvorba autigenních a náhražkových minerálů •Rozpouštění • • Změna složení fluid během diageneze • • Typy fluid •voda - syndepoziční (mořská i sladká) • - meteorická fluida (sladká voda) • - dehydratační rozklad minerálů •metan •uhlovodíky Diagenetické procesy Kompakce •Mechanická kompakce (necementované horniny) • • 50 – 60% vody 10 – 20% vody Kompakce Konsolidace Redukce porozity změnou uspořádání částic Další redukce porozity díky rozpuštění Písek Vertikální stres Porozita Jíl Zvýšení tlaku nadloží při pohřbení Snížení porozity těsnějším uspořádáním díky stlačení Faktory, které ovlivňují možnou míru kompakce - velikost zrna - tvar zrna - zaoblení - třídění - původní porozita - objem fluid v pórech Kompakce •Chemická kompakce (rozpouštění cementovaných hornin) • • P9054684.JPG Hlíznaté vápence hliznace.jpg Hlíznaté vápence – vznik především diferenciací karbonátu díky rozpuštění v polohách relativně chudých na karbonát a srážení rozpuštěného CaCO3 v polohách bohatších na karbonát Především díky tlakovému rozpouštění - kompakce pohřbením a dále tektonické deformace Některé hlíznaté stavby však mohou vznikat primárně na mořském dně díky chemickému rozpuštění • Krystalizace nových minerálů z roztoků v pórech horniny –kalcit, aragonit, dolomit (křemen, hematit, sádrovec) •Snižování porozity, zpevňování • Podmínky •Průchod fluid póry, přesycení fluid vůči cementačnímu minerálu • • •Původ iontů ve fluidech: •- z mořské vody •- z rozpuštěné horniny • • • Cementace sparitem Volně uložené alochemy Cementace •Morfologie cementu (tvar krystalových individuí): • Jehlicovitý, čepelovitý, izometrický • •Geometrie cementu (uspořádání krystalů v prostoru): • Izopachový, meniskový, polygonální, syntaxiální • • Cementace Cementy: izopachový, blokový (vlevo), meniskový (vpravo) diageneze0002 diageneze0001 Syntaxiální cement diageneze0003 •Krystalizace nových minerálů •křemen, živce, jíly, zeolity, kalcit, hematit, aragonit, sádrovec, dolomit, fosfáty (apatit) •Snižování porozity, zpevňování Autigeneze •Nové minerály krystalizují na místě původních minerálů • • •Neomorfismus – nové zrno je stejné fáze jako původní (stejný minerál) - rekrystalizace: např. zvětšování velikosti zrna (mikrit -> mikrosparit) • •Pseudomorfismus – nové zrno jiného minerálu napodobuje vnější tvar původního zrna •Alomorfismus – nový minerál o jiném tvaru nahrazuje původní minerál • - dolomit, opál, křemen, illit • • • • Nahrazování Rekrystalizace • Reorientace krystalových mřížek minerálů (chemismus se nemění) •Při změně tlaku, teploty, fluidní fáze •Obecně zvyšování velikostí zrna – snížení povrchu zrn – snížení povrchové volné energie – ekvilibrium • mikrit mikrosparit pseudosparit Dolomitizace •Nahrazování CaCO3 dolomitem • •Zdroj Mg2+: mořská voda, jíly obohacené o Mg2+ • •Procesy dolomitizace: •Cementace (vzácně) •Nahrazování • diageneze0005 Modely dolomitizace Aridní prostředí (sabkhy, solná jezera) Kapilární vzlínání podzemní vody v důsledku odpařování vody Míšení mořských a terigenních nasycených vod Evaporační dolomitizace Modely dolomitizace • Míšení mořských a terigenních podzemních vod • Mg z mořské vody • Terigenní voda: hybný mechanismus, pumpuje dolomitizující fluida horninou Dolomitizace v zóně míšení ►Ztráta vody kompakcí z jílových hornin a migrace fluid nasycených Mg ►Dolomitizace vápenců okraje šelfu Dolomitizace pohřbením Modely dolomitizace •Nahrazování dolomitu low-Mg kalcitem Dedolomitizace Diaganetická prostředí a fáze Fáze a místa diageneze •Raná mělká diageneze (eogeneze) – na povrchu a při mělkém pohřbení (v zónách meteorické/marinní vadózní, meteorické/marinní freatické a v zóně míšení) •Vadózní zóna – nesaturovaná zóna (v pórech voda+vzduch) •Freatická zóna – saturovaná zóna •Procesy: rozpouštění, cementace, •Typy cementu: •Mikritové, low-Mg kalcit, meniskové • •Kalkrety: •-V půdních horizontech, •- Mikritické – mikrosparitické cementy, výplň pórů nebo nahrazování • Meteorická diageneze Zachování původní biogenní stavby díky mikritizaci (mikritovým obálkám) kolem původních alochemů, které byly rozpuštěny. Marinní diageneze Marinní freatické prostředí: - na mělkém či hlubokém mořském dně a přímo pod ním - póry vyplněny mořskou vodou - mělkomořské prostředí: - vody přesycené k CaCO3 = rychlá cementace AR + HMC - různé typy cementu (aragonitové - vějířový, jehlicový; HMC - blokový izometrický) - roky až desítky tisíc let - hlubokomořské a chladnovodní prostředí: vody podsyceny k CaCO3 – rozopuštění •Beachrock (peritidální karbonáty): cementované sedimenty pláží, vrtání, mikritické a jehlicovité cementy, Marinní diageneze •Hardground: - zpomalení sedimentace, diageneze v přípovrchové zóně sedimentu - cementace mělce pod povrchem sedimentu (cementace mořského dna) – exhumace cementované vrstvy při bouři – osídlení pevného povrchu biotou - mikritizace, bioturbace (typicky vrtby) - bývá spojeno např. s chemogenní sedimentací – enkrustace Fe-Mn oxidů či hydroxidů, fosfatizace Marinní diageneze Fáze a místa diageneze •Střední fáze diageneze (mesogeneze) – diageneze hlubokého pohřbení • póry vyplněny solankami (brakické až velmi slané) Podmínky: tlak nadloží, zvýšená teplota, nízká porozita Procesy: neomorfismus, chemická a mechanická kompakce (stylolitizace) Typy cementu: Izometrický, syntaxiální Hrubozrnný low-Mg kalcit, siderit, ankerit, dolomit Miliony až stovky milionů let Diageneze pohřbením chalk1 Fáze a místa diageneze •Pozdní diageneze (telogeneze) – po vyzvednutí, vliv meteorických fluid na exhumované fosilní vápence •Rozpouštění (karstifikace), dedolomitizace, cementace (LMC) POROZITA Porozita •Porozita – míra volného prostoru v hornině •Nevyplněný prostor mezi zrny, uvnitř zrn, napříč zrny •Dutiny mikronových až metrových rozměrů •Hlavní parametr uhlovodíkového průzkumu •Vzorky se impregnují modrým epoxidem (pryskyřice), takže póry jsou dobře patrné (zároveň odliší „druhotnou“ porozitu, která může vzniknout až během tvorby výbrusu) Porozita •Procesy které ovlivňují porozitu •Rozpouštění = zvětšování pórů •Cementace = redukce pórů •Vnitřní sediment (často mikrit mikrobiálního původu) = zmenšování pórů • •Čas vzniku •Primární – depoziční •Sekundární – eogenetická, mesogenetická, telogeneická • •Velikost pórů •Mikropóry <0,063 mm •Mesopóry 0,063 – 4 mm •Megapóry 4 – 256 mm •Kavernózní póry >256 mm • Porozita •- (sub)recentní vápence mají poměrně vysokou porozitu: grainstones 35-45%, až 70% v kalových usazeninách •- Typické fosilní vápence mají průměrně porozitu menší než 5% - výrazná eliminace pórů při diagenezi Porozita •Stavebně selektivní porozita •Porozita řízena vnitřní/vnější stavbou – nepřekračuje primární hranice zrn/textur Porozita •Nárůst porozity rozpouštěním uvnitř vrteb ve schránce rudisty (vrtby původně vyplněny mikritem, který byl rozpuštěn) • • • • • • • • •Druhotná porozita po rozpuštění ooidů Porozita •Porozita nezávislá na stavbě/porozita částečně závislá na stavbě