Διαγένεση ιζηματογενών πετρωμάτων

Η διαγένεση είναι η διαδικασία με την οποία ιζηματογενή πετρώματα αλλοιώνονται μετά την απόθεσή τους, αλλά προτού ταφούν και λιθοποιηθούν (μετατραπούν σε βράχο). Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει φυσικές, χημικές και βιολογικές αλλαγές που μπορούν να επηρεάσουν το ορυκτολογία, υφή και άλλες ιδιότητες του ιζηματογενές πέτρωμα. Η διαγένεση μπορεί να συμβεί σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, συνήθως στα ανώτερα λίγα χιλιόμετρα του φλοιού της Γης. Μπορεί να περιλαμβάνει ποικίλες διεργασίες, όπως συμπίεση, τσιμεντοποίηση, διάλυση, ανακρυστάλλωση και σχηματισμό νέων ορυκτά. Συνολικά, η διαγένεση παίζει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση των ιδιοτήτων και των χαρακτηριστικών του ιζηματογενούς υλικού βράχους.

Φυσικές και χημικές αλλαγές κατά τη διαγένεση

Κατά τη διάρκεια της διαγένεσης, μπορεί να συμβούν φυσικές και χημικές αλλαγές στα ιζηματογενή πετρώματα. Οι φυσικές αλλαγές περιλαμβάνουν τη συμπύκνωση και την τσιμεντοποίηση, ενώ οι χημικές αλλαγές περιλαμβάνουν τη διάλυση, την καθίζηση και την αντικατάσταση.

Η συμπύκνωση συμβαίνει καθώς τα ιζηματογενή στρώματα θάβονται κάτω από πρόσθετα στρώματα, με αποτέλεσμα τη μείωση του χώρου πόρων μεταξύ των κόκκων του ιζήματος. Αυτή η μείωση του χώρου πόρων αναγκάζει τους κόκκους του ιζήματος να συσσωρεύονται πιο στενά μεταξύ τους, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της πυκνότητας και της αντοχής των πετρωμάτων.

Η τσιμεντοποίηση συμβαίνει όταν ορυκτά, όπως π.χ χαλαζίας or ασβεστίτης, κατακρημνίζεται από υγρά που διεισδύουν μέσα από το ίζημα, γεμίζοντας τον υπόλοιπο πόρο χώρο και συνδέοντας τους κόκκους του ιζήματος μεταξύ τους.

Η διάλυση συμβαίνει όταν τα ορυκτά στο ίζημα διαλύονται από υγρά, αφήνοντας πίσω κενό χώρο. Η καθίζηση συμβαίνει όταν διαλυμένα ορυκτά σε ρευστά εναποτίθενται στο ίζημα, γεμίζοντας τον κενό χώρο και αντικαθιστώντας ενδεχομένως τα υπάρχοντα ορυκτά. Η αντικατάσταση συμβαίνει όταν τα ορυκτά στο ίζημα αντικαθίστανται από διαφορετικά ορυκτά που εισάγονται από υγρά κατά τη διάρκεια της διαγένεσης.

Παράγοντες που επηρεάζουν τη διαγένεση

Διάφοροι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν τη διαγένεση των ιζηματογενών πετρωμάτων, όπως:

1. Θερμοκρασία: Η διαγένεση επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, καθώς οι υψηλότερες θερμοκρασίες μπορούν να προκαλέσουν ανακρυστάλλωση ορυκτών και αλλαγή στην ορυκτολογία.
2. Πίεση: Η πίεση μπορεί επίσης να παίξει ρόλο στη διαγένεση, καθώς η αυξημένη πίεση μπορεί να προκαλέσει συμπίεση και τσιμεντοποίηση των ιζηματογενών σωματιδίων.
3. Υγρά: Τα υγρά που υπάρχουν στα ιζηματογενή πετρώματα μπορούν επίσης να επηρεάσουν τη διαγένεση. Τα υπόγεια ύδατα, για παράδειγμα, μπορούν να αλλάξουν την ορυκτολογία των ιζηματογενών πετρωμάτων μέσω της διάλυσης και της καθίζησης.
4. Χρόνος: Όσο περισσότερο τα ιζηματογενή πετρώματα είναι θαμμένα, τόσο περισσότερος χρόνος υπάρχει για να συμβεί η διαγένεση.
5. Σύνθεση του ιζήματος: Η σύνθεση του ιζηματογενούς πετρώματος μπορεί επίσης να επηρεάσει τη διαγένεση, καθώς ορισμένα ορυκτά είναι πιο ευαίσθητα σε μεταβολή από άλλους.
6. Κλίμα: Το κλίμα στο οποίο εναποτίθενται ιζηματογενή πετρώματα μπορεί επίσης να επηρεάσει τη διαγένεση. Για παράδειγμα, τα ξηρά κλίματα μπορούν οδηγήσει στο σχηματισμό του εξατμιστήρες, ενώ τα υγρά κλίματα μπορούν να οδηγήσουν στο σχηματισμό του καολινίτης.

Τύποι διαγένεσης: συμπύκνωση, τσιμεντοποίηση, ανακρυστάλλωση, αντικατάσταση και άλλα

Υπάρχουν διάφοροι τύποι διαγένεσης που μπορούν να συμβούν σε ιζηματογενή πετρώματα:

1. Συμπύκνωση: Καθώς το ίζημα θάβεται, το βάρος των υπερκείμενων στρωμάτων προκαλεί τη συμπίεση των κόκκων και τη στενή μεταξύ τους, μειώνοντας τον όγκο του χώρου των πόρων μεταξύ τους.
2. Τσιμέντο: Καθώς ο χώρος των πόρων μειώνεται, υγρά πλούσια σε ορυκτά μπορεί να ρέουν μέσω του βράχου, εναποθέτοντας ορυκτά που συνδέουν τους κόκκους μεταξύ τους. Τα κοινά τσιμέντα περιλαμβάνουν ασβεστίτη, χαλαζία και ορυκτά αργίλου.
3. Ανακρυστάλλωση: Υπό συνθήκες αυξημένης θερμοκρασίας και πίεσης, τα ορυκτά στο βράχο μπορεί να διαλυθούν και να κατακρημνιστούν εκ νέου ως μεγαλύτεροι, πιο σταθεροί κρύσταλλοι.
4. Αντικατάσταση: Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα ορυκτά στο αρχικό ίζημα αντικαθίστανται από νέα ορυκτά. Για παράδειγμα, αραγωνίτης τα κελύφη μπορεί να διαλυθούν και να αντικατασταθούν από ασβεστίτη.
5. Διάλυση: Ορισμένα μέταλλα μπορεί να διαλυθούν κατά τη διάρκεια της διαγένεσης, αφήνοντας πίσω τους πόρους ή κόκκους.
6. Οργανικές διεργασίες: Η βακτηριακή δραστηριότητα μπορεί να παράγει μεθάνιο, το οποίο μπορεί να προκαλέσει την καθίζηση ανθρακικών ορυκτών.

Ο τύπος και η έκταση της διαγένεσης που συμβαίνει σε ένα ιζηματογενές πέτρωμα εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως η σύνθεση και η υφή του αρχικού ιζήματος, το βάθος και η διάρκεια ταφής, η θερμοκρασία, η πίεση και η χημεία των ρευστών που ρέουν μέσα από το βράχο.

Διαγένεση και πορώδες/διαπερατότητα ιζηματογενών πετρωμάτων

Η διαγένεση μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στο πορώδες και τη διαπερατότητα των ιζηματογενών πετρωμάτων. Η συμπύκνωση, η τσιμέντωση και η αντικατάσταση μπορούν όλα να οδηγήσουν σε μείωση του πορώδους και της διαπερατότητας, ενώ η ανακρυστάλλωση και ορισμένες μορφές τσιμέντου μπορούν πραγματικά να αυξήσουν το πορώδες και τη διαπερατότητα.

Η συμπύκνωση συμβαίνει καθώς το ίζημα θάβεται και το βάρος του υπερκείμενου ιζήματος αναγκάζει τους κόκκους του ιζήματος να συσσωρεύονται πιο σφιχτά μεταξύ τους. Αυτό μειώνει τον χώρο των πόρων μέσα στο βράχο, μειώνοντας το πορώδες και τη διαπερατότητά του.

Η τσιμεντοποίηση συμβαίνει όταν τα ορυκτά καθιζάνουν από υγρά που γεμίζουν τους χώρους πόρων μεταξύ των κόκκων ιζήματος. Αυτά τα τσιμεντοποιητικά ορυκτά μπορούν να γεμίσουν πλήρως τους χώρους των πόρων, μειώνοντας περαιτέρω το πορώδες και τη διαπερατότητα του πετρώματος.

Η αντικατάσταση συμβαίνει όταν τα ορυκτά μέσα στο βράχο αντικαθίστανται από άλλα ορυκτά. Αυτή η διαδικασία μπορεί επίσης να μειώσει το πορώδες και τη διαπερατότητα, καθώς τα νέα ορυκτά μπορεί να μην έχουν την ίδια δομή πόρων με τα αρχικά ορυκτά.

Η ανακρυστάλλωση συμβαίνει όταν τα υπάρχοντα ορυκτά μέσα στο βράχο διαλύονται και κατακρημνίζονται ως μεγαλύτεροι, πιο ισοδιάστατοι κρύσταλλοι. Αυτή η διαδικασία μπορεί να αυξήσει το πορώδες και τη διαπερατότητα εάν οι νέοι κρύσταλλοι δεν γεμίσουν χώρους πόρων ή εάν δημιουργηθούν νέοι χώροι πόρων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.

Συνολικά, η επίδραση της διαγένεσης στο πορώδες και τη διαπερατότητα είναι πολύπλοκη και εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως το αρχικό περιβάλλον εναπόθεσης, η φύση του ιζήματος, ο τύπος της διαγένεσης και ο χρόνος και η διάρκεια των διαγενετικών διεργασιών.

Παραδείγματα διαγενετικών χαρακτηριστικών και η σημασία τους στην ερμηνεία των ιστοριών απόθεσης και της διαγονιδιακής απόθεσης ιζηματογενών πετρωμάτων

Υπάρχουν πολλά διαγενετικά χαρακτηριστικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ερμηνεία της εναπόθεσης και της διαγενετικής ιστορίας των ιζηματογενών πετρωμάτων. Ακολουθούν μερικά παραδείγματα:

1. Τσιμέντο: Η τσιμεντοποίηση συμβαίνει όταν τα ορυκτά καθιζάνουν στους χώρους πόρων μεταξύ των κόκκων ιζήματος, γεμίζοντας τα κενά και συνδέοντας τους κόκκους μεταξύ τους. Μπορούν να σχηματιστούν διαφορετικοί τύποι τσιμέντου ανάλογα με τη σύσταση του ιζήματος και τα υγρά που υπάρχουν κατά τη διαγένεση. Η τσιμεντοποίηση μπορεί να μειώσει το πορώδες και να αυξήσει τη διαπερατότητα ενός πετρώματος, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει τη ροή του ρευστού μέσω του βράχου.
2. Ανακρυστάλλωση: Η ανακρυστάλλωση συμβαίνει όταν τα ορυκτά σε ένα βράχο αντικαθίστανται από νέους κρυστάλλους του ίδιου ορυκτού. Αυτό μπορεί να συμβεί λόγω αλλαγών στη θερμοκρασία, την πίεση ή τη χημεία των υγρών κατά τη διάρκεια της διαγένεσης. Η ανακρυστάλλωση μπορεί να αλλάξει την υφή και το ύφασμα ενός πετρώματος και μπορεί επίσης να προκαλέσει ορυκτολογικές αλλαγές που επηρεάζουν τις ιδιότητες του πετρώματος.
3. Δολομιτιοποίηση: Η δολομιτιοποίηση συμβαίνει όταν υγρά πλούσια σε μαγνήσιο αντικαθιστούν το ανθρακικό ασβέστιο σε ένα ιζηματογενές πέτρωμα, σχηματίζοντας το ορυκτό δολομίτης λίθος. Αυτή η διαδικασία μπορεί να συμβεί κατά τη διάρκεια της διαγένεσης ή αργότερα στην ιστορία του πετρώματος και μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές αλλαγές στο πορώδες και τη διαπερατότητα του πετρώματος.
4. Αντικατάσταση: Η αντικατάσταση συμβαίνει όταν ένα ορυκτό αντικαθίσταται από ένα άλλο ορυκτό, συνήθως λόγω αλλαγών στη χημεία των υγρών. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της ταφικής διαγένεσης, οι άστριοι στους ψαμμίτες μπορούν να αντικατασταθούν από ορυκτά αργίλου, τα οποία μπορούν να επηρεάσουν τις μηχανικές ιδιότητες του βράχου.
5. Σκυρώσεις: Τα σκυρόδεμα είναι σφαιρικά ή ωοειδή σώματα που σχηματίζονται μέσα σε ιζηματογενή πετρώματα κατά τη διαγένεση. Μπορούν να σχηματιστούν από την καθίζηση ορυκτών σε χώρους πόρων ή από την ανάπτυξη κρυστάλλων γύρω από έναν πυρήνα. Τα κονιάματα μπορούν να παρέχουν σημαντικές ενδείξεις για τις συνθήκες που υπάρχουν κατά τη διαγένεση, καθώς και για το περιβάλλον εναπόθεσης του πετρώματος.

Μελετώντας αυτά τα διαγενετικά χαρακτηριστικά, οι γεωλόγοι μπορούν να αποκτήσουν εικόνα για τις συνθήκες που υπάρχουν κατά τη διαγένεση, καθώς και για το περιβάλλον εναπόθεσης και την ιστορία του ιζηματογενούς πετρώματος. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ερμηνεία των ιδιοτήτων του βράχου και των δυνατοτήτων του ως δεξαμενής για πετρέλαιο, φυσικό αέριο ή υπόγεια νερά.