Diageneza

Diageneza (ang. diagenesis) to zespół procesów fizycznego i chemicznego przekształcania osadów, który rozpoczyna się w chwili zdeponowania osadu, choć następuje głównie po jego przykryciu przez młodsze osady.

Etap diagenezy wyznacza ilość nadkładu. Diageneza obejmuje procesy przebiegające przy względnie niskich temperaturach (poniżej 300 st. C) i ciśnieniu. W początkowym okresie diagenezy (eodiagenezie) dochodzi do przemian biologicznych (np. powstawania bioturbacji) oraz wczesnej cementacji. W środowisku morskim diageneza jest poprzedzona przez halmyrolizę. Główne procesy diagenetyczne (mezodiageneza) związane są z lityfikacją. William Grabau w 1913 zdefiniował lityfikację jako następujących pięć procesów (Larsen, Chilingar 1967):

  • utwardzenie/krzepnięcie (ang. congelatation, w tym odwodnienie osadu)
  • krystalizację (w przypadku węglanów i soli)
  • kompakcję
  • cementację
  • rekrystalizację (w przypadku węglanów i soli)

W wyniku lityfikacji dochodzi więc do zmniejszenia porowatości osadów (w przypadku piasku z 30-50% do 10-20%), reorientacji składników szkieletu ziarnowego. Dodatkowymi procesami diagenetycznymi są (1) dyferencjacja, (2) autigeneza (tworzenie minerałów autigenetycznych) oraz (3) metasomatoza.

Dyferencjacja diagenetyczna to proces różnicowania składu chemicznego w obrębie osadu, który prowadzi do tworzenia konkrecji. Metasomatoza diagenetyczna to doprowadzanie substancji chemicznych do osadu przez płyny i zastępowanie minerałów pierwotnych przez wtórne w wyniku wymiany jonowej. Gdy dostarczana jest krzemionka, proces jest określany jako sylifikacja, zaś w przypadku magnezu zastępującego wapń w kalcycie jest to dolomityzacja. Zastępowanie węglanów przez węglan żelaza to syderytyzacja. Fosforytyzacja to wypieranie węglanu wapnia przez fosforany. W wyniku bardzo powolnego tempa procesów diagenetycznych i wczesnej cementacji osadu, minerały autigeniczne jedynie częściowo zastępują pierwotne minerały.

Przy wzroście głębokości pogrzebania, na skutek wzrostu ciśnienia i temperatury, mezodiageneza może przejść w procesy metamorficzne. Ostatnia faza (telodiageneza) jest związana z tektonicznym wynoszeniem skał, erozją nadkładu i ich odsłonięciem na powierzchni. Dochodzi wtedy do utleniania, rozpuszczania cementu węglanowego (wtórna porowatość), zamiany minerałów ilastych. Procesy diagenetyczne w takich warunkach przechodzą stopniowo w procesy wietrzeniowe.

Literatura

Larsen, G., Chilingar, G.V. 1967. Diagenesis in Sediments. Elsavier
Larsen, G., Chilingar, G.V. 1983. Diagenesis in Sediments and Sedimentary Rocks. Volume 2, Elsevier
Middleton, G.V. (ed.) 2003. Encyclopedia of Sediments and Sedimentary Rocks. Springer
Polański A. 1988. Geochemia i surowce mineralne. Wydawnictwa geologiczne