Diagenéza
Diagenéza predstavuje súbor všetkých chemických a fyzikálnych, ale aj biologických zmien v nespevnených sedimentoch, ktoré vedú k jeho premene na pevnú sedimentárnu horninu. Celý diagenetický proces prebieha pri nízkych teplotách, bez minerálnych zmien v jednotlivých úlomkoch.
Diagenetické zmeny začínajú bezprostredne po procese usadzovania a horná hranica diagenézy je ohraničená začiatkom metamorfných procesov. Samotná metamorfóza, ako aj zvetrávacie procesy, prebiehajúce na povrchu sedimentu, nie sú súčasťou diagenézy.
Štúdium diagenetických procesov je dôležité na objasnenie tektonickej histórie horniny, jej materského sedimentu a typu fluíd, ktoré tento proces ovplyvnili. Z ekonomického hľadiska má štúdium diagenézy pomocnú funkciu pri odhade ekonomického významu ložísk ropy a iných prírodných uhľovodíkov, ako aj niektorých ložísk minerálov.
Rozdelenie
Podľa mechanizmu procesov
Staršie delenie[1] definuje diagenézu ako proces, prebiehajúci od uloženia sedimentu, až tesne pred jeho spevnenie (kompakciu). Neskoršie procesy (po spevnení), až do hranice s metamorfózou, sa nazývajú epigenéza.
Podľa novšej[2] definície sa diagenéza delí na nasledovné etapy:
- Syndiagenéza - prebieha v sedimente pred jeho pochovaním (pričom hrúbka nadložia neprekračuje viac, ako 100 m). Zmeny sedimentu závisia od charakteru prostredia (eH, pH).
- Anadiagenéza - prebieha vo väčších hĺbkach - hrúbka nadložných vrstiev je 100 až 10 000 m. Pri týchto podmienkach zohráva úlohu aj tlak a teplota. V sedimente dochádza k spevňovaniu, dehydratácii a rekryštalizácii.
- Epidiagenéza - prebieha v zóne zvetrávania.
Niekedy sa toto rozdelenie zjednodušuje na skorú (syndiagenézu) a neskorú (anadiagenéza podľa novšieho, alebo epigenéza podľa staršieho delenia). Diagenetické zmeny končia pri teplotách okolo 200 °C, keď dochádza k minerálnym zmenám (napr. v ílových sedimentoch objavenie sa laumontitu a pyrofylitu) - vtedy sa už uvažuje o nízkom stupni metamorfózy.
Podľa typu diagenetických zmien
Diagenetické zmeny sa delia na:
- Mechanické (fyzikálne) - reorientácia úlomkov, ich deformácie a lámani, zmena porozity sedimentu.
- Chemické - rozpúšťanie, vyzrážavanie, metasomatóza.
Diagenetické procesy
Celý proces diagenézy ovplyvňujú nasledovné faktory: zloženie samotného sedimentu, charakter sedimentačného prostredia, chemické zloženie vôd a roztokov, teplota a tlak. Vo všeobecnosti nemá ani jeden z vymenovaných faktorov dominantné postavenie, no ich pôsobenie (resp. jeho intenzita) je v rôznych fázach diagenetických zmien rôzna. Napr. sedimentačné prostredie a aktivita pórových vôd má vplyv na prvotné štádium diagenetických zmien, teplota a tlak ovplyvňujú diagenetický proces počas celého jeho trvania.
Mechanické diagenetické procesy sú prevládajúcim faktorom pri hĺbke pochovania do 1 500 m, pričom materský sediment je prevažne úlomkového charakteru (piesky, štrky, prach). Pri usadeninách biochemického pôvodu (napr. vápencové bahná) prevládajú chemické diagenetické procesy. Mechanická diagenéza pozostáva z nasedovných krokov (prebiehajú v poradí za sebou):
- Bioturbácia - prepracovanie sedimentu organizmami)
- Mechanické stesnávanie úlomkov
- Deformácie nestabilných úlomkov - plastické deformácie
- Lámanie krehkých zŕn - hlavne kremeňa a živcov)
- Tlakové rozpúšťanie
Chemické procesy diagenézy sa delia na (ich poradie nemusí byť nasledovné):
- Rozpúšťanie zŕn
- Cementácia
- Metasomatické zatláčanie
- Neomorfóza
- Decementácia
Dôležitým chemickým procesom je vznik autigénnych minerálov - nových minerálov, vzniknutých v sedimente v procese diagenézy (napr. narastanie kremenných povlakov okolo kremenných zŕn v pôvodnom sedimente). Ich výskyt je dôležitý pre určenie diagenetického štádia - niektoré minerály (glaukonit a zeolity) vznikajú už v raných štádiách, kým kremeň, alebo živce v koncových. Medzi najdôležitejšie autigénne minerály patria modifikácie kremeňa, kalcit, dolomit, siderit, sadrovec, anhydrit, barit, pyrit, markazit, glaukonit, albit, vzácnejšie aj turmalíny a zirkón. Typickou formou výskytu autigénnych minerálov sú konkrécie.
Diagenetické prostredia
Diagenetické prostredie je určené predovšetkým aktivitou kyslíka. Jej prítomnosť (oxidačné prostredie), resp. neprítomnosť (redukčné prostredie) určuje charakter chemických a biochemických (správnejšie mikrobiochemických) reakcií. Väčšina sedimentov vzniká v oxidačnom prostredí, jeho charakter však zostáva zachovaný, iba ak porózne vody neobsahujú organické látky. V prípade ich prítomnosti sa všetok kyslík spotrebuje na ich oxidáciu. Vzniknuté anoxické (redukčné) prostredie má za následok zmenu mocenstva niektorých kovov (železa, mangánu, kobaltu, niklu, vanádu a medi), čo má následne vplyv na mobilitu ich katiónov.
V anoxickom prostredí dochádza k redukcii zlúčenín síry až na sírovodík, ktorý neskôr reaguje so železnatými katiónmi za vzniku pyritu. Ak sú neskôr sírany, potrebné na redukciu spotrebované, dochádza k rozkladu organickej hmoty na metán a ako autigénny minerál vzniká hlavne siderit, alebo vivianit.
Referencie
- Ševcov M.S. 1948: Petrografija osadočnych porod. Moskva, 416 s.
- Fairbridge, R.W. 1967: Phases of diagenesis and authigenesis. In: G. Larsen & Chilingar G.V. (ed.) Diagenesis of sediments, Elsevier, Amsterdam, 19-98
- Vozárová, Anna: Petrografia sedimentárnych hornín. Univerzita Komenského, Bratislava 2000, 173 s. ISBN 80-223-1427-7
