Тема лекции 6. Стадия диагенеза

В стадию диагенеза происходит преобразование осадка в осадочную породу. Осадки, выпавшие в стадию седиментогенеза и устойчиво зафиксированные, то есть не размытые, представляют собой насыщенную водой и газом рыхлую систему. В составе осадка кроме обломочных частиц, выпавших из раствора веществ, органических остатков присутствует кислород и живые организмы. Таким образом, осадок представляет собой сложную, неуравновешенную, многокомпонентную систему. Диагенез представляет собой уравновешивание сложной многокомпонентной системы в новых физико-химических условиях.

В стадию диагенеза в осадках происходят следующие основные процессы: уплотнение осадка, дегидратация осадка, переработка осадка бактериями, образование устойчивых минеральных модификации, кристаллизация и перекристаллизация.

1. Уплотнение осадка. Только что накопившийся осадок имеет низкую плотность (1,2–1,3г/см ). По мере погружения осадка на глубину и перекрытия новыми осадками, происходит уплотнение. К концу диагенеза вследствие перегруппировки частиц осадки уплотняются под действием веса вышележащих осадков. Плотность их возрастает до

(1,7–1,9 г/см )

2. Дегидратация и гидратация. Осадки, возникшие в водной среде, содержат огромное количество воды до 80%. В процессе их уплотнения вода отжимается в вышележащие слои – дегидратация. К концу стадии диагенеза из осадка удаляется 50% воды. Часть воды присоединяется к кристаллической решетке минералов, то есть происходит гидратация. Гематит переходит в лимонит, ангидрит в гипс.

Fe₂O₃ = FeO Fe(OH)

Ca [SO₄] = Ca[SO₄] 2H₂O

3. Переработка осадка бактериями. В осадках содержащих органические вещества поселяются бактерии, особенно их много в поверхностном слое. Большое значение имеют сульфат-редуцирующие бактерии, восстанавливающие сульфаты иловых вод до сероводорода. Основная масса сероводорода образуется в результате действия сульфат-редуцирующих бактерий из рода Mikrospira (при отсутствии кислорода), образуется свободный углерод.

Ca[SO₄] + 2C = CaS +2CO₂

CaS+CO₂ + H₂O = H₂S Ca[CO_3]

Fe(OH)₂ + H₂S = FeS₂ nH₂O

FeS₂ nH₂O – гидротоилит. Сероводород в морской воде содержится в небольших количествах и сохраняется только при отсутствии кислорода, поэтому накапливается только во впадинах морского дна. Волны и течения перемешивают только поверхностный слой воды до глубины 200м. Поэтому поверхностные опресненные воды, содержащие кислород не опускаются глубже 200м. Ниже этой зоны кислород постепенно уменьшается и появляется сероводород.

Сероводородное заражение известно в Черном, Каспийском, Азовском морях и в некоторых частях Индийского океана.

4. Образование устойчивых минеральных модификации. Минералы, образовавшиеся в экзогенных условиях устойчивы для экзогенных условий. При захоронении осадка условия меняются, появляются новые минералы устойчивые для новых условий. В процессе диагенеза гидротоилит переходит в пирит и марказит, опал в халцедон, арагонит в кальцит.

Наиболее распространенными минералами стадии диагенеза являются:

1. сульфиды – пирит, марказит;

2. окислы и гидроокислы – опал, халцедон, кварц, гётит, гидрогётит;

3. сульфаты – барит, целестин;

4. карбонаты – кальцит, доломит, сидерит, магнезит;

5. фосфаты – даллит, курскит;

6. силикаты – глауконит, каолинит, гидрослюды, монтмориллонит, цеолиты.

Высокое содержание кремнезема и фосфатов встречено в иловых водах. Эти минералы встречаются в виде тонкодисперсных частиц, в виде сферолитов, оолитов, конкреции и в виде цемента.

5. Кристаллизация и перекристаллизация составных частей осадка. Характерна для хемогенных и коллоидных образований. Образование конкреции начинается в стадию седиментогенеза и продолжается в стадию диагенеза. В поздней стадии диагенеза конкреции растрескиваются, трещины заполняются новыми минералами халцедоном, опалом, баритом и др. Кристаллические образования стадии седиментогенеза: кальцит, доломит, сульфаты, галогены, в стадию диагенеза могут перекристаллизоваться. Это характеризуется беспорядочным расположением отдельных кристаллических индивидов. Стадия диагенеза завершается превращением осадка в осадочную породу. Продолжительность стадии диагенеза колеблется от десятков до сотен тысяч лет.