Диагенез - Diagenesis

Формой диагенеза является перминерализация , при которой погребенные организмы заменяются минералами. Эти трилобиты ( Lloydolithus ) были заменены пиритом во время особого типа перминерализации, называемого пиритизацией .
Перминерализация позвонка от Valgipes bucklandi

Диагенез ( / ˌ д . Ə ɛ п . Ə . С ɪ с / ) представляет собой процесс , который описывает физические и химические изменения в осадках первых , вызванных водно-рок взаимодействий, микробной активности, и уплотнение после их нанесения. Повышенное давление и температура начинают играть роль только по мере того, как осадки погружаются в земную кору гораздо глубже . На ранних стадиях превращение плохо консолидированных отложений в осадочные породы ( литификация ) просто сопровождается уменьшением пористости и вытеснением воды ( глинистые отложения), в то время как их основные минералогические комплексы остаются неизменными. По мере того, как порода проникает глубже за счет дальнейшего отложения выше, ее органическое содержание постепенно превращается в керогены и битумы . Процесс диагенеза исключает изменение поверхности ( выветривание ) и глубокий метаморфизм . Между диагенезом и метаморфизмом нет резкой границы , но последний происходит при более высоких температурах и давлениях . Гидротермальные растворы, метеорные грунтовые воды, пористость породы, проницаемость , реакции растворения / осаждения и время - все это влияющие факторы.

После осаждения отложения уплотняются, поскольку они погребены под последовательными слоями осадка и цементируются минералами, выпадающими в осадок из раствора . Зерна осадка, обломки горных пород и окаменелости могут быть заменены другими минералами ( например , кальцитом , сидеритом , пиритом , марказитом ...) во время диагенеза. Пористость обычно уменьшается во время диагенеза, за исключением редких случаев, таких как растворение минералов и доломитизация .

Изучение диагенеза в горных породах используется для понимания геологической истории, которой они подверглись, а также природы и типа флюидов, которые циркулировали через них. С коммерческой точки зрения такие исследования помогают оценить вероятность обнаружения различных экономически жизнеспособных месторождений полезных ископаемых и углеводородов .

Процесс диагенеза также важен при разложении костной ткани.

Роль в антропологии и палеонтологии

Первоначально кальцитовый стержень лилий (в поперечном сечении) диагенетически замещен марказитом в конкреции сидерита ; Нижний карбон .

Термин «диагенез», буквально означающий «через поколения», широко используется в геологии . Однако этот термин проник в область антропологии , археологии и палеонтологии, чтобы описать изменения и изменения, которые происходят в скелетном (биологическом) материале. В частности, диагенез «представляет собой совокупную физическую, химическую и биологическую среду; эти процессы будут изменять исходные химические и / или структурные свойства органического объекта и будут определять его окончательную судьбу с точки зрения сохранения или разрушения». Чтобы оценить потенциальное влияние диагенеза на археологические или ископаемые кости , необходимо оценить многие факторы, начиная с элементного и минералогического состава кости и окружающей почвы, а также от местной среды захоронения (геология, климатология , грунтовые воды ).

Сложный характер кости, состоящей из одной трети органических (в основном белкового коллагена ) и двух третей минеральных ( фосфат кальция, в основном в форме гидроксиапатита ), делает ее диагенез более сложным. Изменение происходит на всех уровнях: от потери и замещения молекул до реорганизации кристаллитов, пористости и микроструктурных изменений, а во многих случаях и до разрушения целой единицы. Выявлены три основных пути диагенеза кости:

  1. Химическое разрушение органической фазы.
  2. Химическое разрушение минеральной фазы.
  3. (Микро) биологическая атака композита.

Вот они:

  1. Растворения коллагена зависит от времени, температуры и рН среды. При высоких температурах скорость потери коллагена будет увеличиваться, а экстремальный pH может вызвать набухание коллагена и ускоренный гидролиз . Из-за увеличения пористости костей из-за потери коллагена кость становится восприимчивой к гидролитической инфильтрации, когда гидроксиапатит с его сродством к аминокислотам позволяет заряженным видам эндогенного и экзогенного происхождения поселиться.
  2. Гидролитическая активность играет ключевую роль в фазовых превращений минералов , что подвергает коллаген к ускоренному химикатам и био-деградации. Химические изменения влияют на кристалличность . Механизмы химических изменений, такие как поглощение F - или CO 3 - могут привести к рекристаллизации , где гидроксиапатит растворяются и повторно осаждают позволяя для включения или замен экзогенного материала.
  3. После того, как человек был предан земле , микробная атака, наиболее распространенный механизм разрушения костей, происходит быстро. Во время этой фазы большая часть костного коллагена теряется, а пористость увеличивается. Растворение минеральной фазы, вызванное низким pH, обеспечивает доступ к коллагену внеклеточным микробным ферментам, таким образом, микробная атака.

Роль в производстве углеводородов

Когда животный или растительный материал захоронен во время осаждения, составляющие его органические молекулы ( липиды , белки , углеводы и лигнин - гуминовые соединения) разрушаются из-за повышения температуры и давления . Это преобразование происходит в первых нескольких сотнях метров захоронения и приводит к образованию двух основных продуктов: керогенов и битумов .

Принято считать, что углеводороды образуются в результате термического изменения этих керогенов ( биогенная теория). Таким образом, при определенных условиях (которые в значительной степени зависят от температуры) керогены будут разрушаться с образованием углеводородов в результате химического процесса, известного как крекинг или катагенез .

Кинетическая модель, основанная на экспериментальных данных, может уловить большую часть существенных преобразований в диагенезе, а математическая модель уплотняющей пористой среды - для моделирования механизма растворения-осаждения. Эти модели интенсивно изучаются и применяются в реальных геологических приложениях.

Диагенез был разделен на основе генезиса углеводородов и угля на: эодиагенез (ранний), мезодиагенез (средний) и телодиагенез (поздний). На ранней стадии или стадии эодиагенеза сланцы теряют поровую воду, углеводороды практически не образуются, а уголь варьируется от лигнита до полубитуминозного . Во время мезодиагенеза происходит обезвоживание глинистых минералов, происходит основное развитие нефтеобразования и образуются битуминозные угли с высокой и низкой летучестью . Во время телодиагенеза органическое вещество подвергается крекингу и образуется сухой газ; полупрозрачные антрацит Угли развиваться.

Ранний диагенез во вновь образованных водных отложениях опосредуется микроорганизмами, использующими различные акцепторы электронов как часть своего метаболизма. Органические вещества минерализуются, выделяя в поровых водах газообразный диоксид углерода (CO 2 ), который, в зависимости от условий, может диффундировать в толщу воды. Различные процессы минерализации в этой фазе включают нитрификацию и денитрификацию , восстановление оксида марганца, восстановление гидроксида железа, восстановление сульфата и ферментацию .

Роль в разложении костей

Диагенез изменяет пропорции органического коллагена и неорганических компонентов (гидроксиапатит, кальций, магний) в кости, подверженной воздействию условий окружающей среды, особенно влаги. Это достигается за счет обмена естественными компонентами кости, осаждения в пустотах или дефектах, адсорбции на поверхности кости и вымывания из кости.

Смотрите также

  • Халцедон  - микрокристаллические разновидности кремнезема, также могут содержать моганит.
  • Черт  - Твердая мелкозернистая осадочная порода, состоящая из скрытокристаллического кремнезема.
  • Кремень  - криптокристаллическая форма минерального кварца.
  • Конкреция  - плотная масса, образованная осаждением минерального цемента между частицами.
  • Ископаемые  - сохранившиеся останки или следы организмов прошлой геологической эпохи.

использованная литература