Diagénesis - cuencas.fcien.edu.uycuencas.fcien.edu.uy/cursos/materiales/teorico...
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� Conjunto de cambios que le ocurren a los sedimentos una vez que se depositan en una cuenca y son enterrados
� Ocurren cambios en:
a) factores físicos ▼ geotérmico (30ºC/1km)(P y T)
b) factores químicos (pH, Eh y [quim])
� 2 procesos diagenéticos principales:
� Compactación (mecánico)
Litificación
� Cementación (químico)
� Más otros procesos…
� Afectan minerales y H2O intersticial
� Formación de nódulos y concreciones
Etapas de la Diagénesis
� 1) Sindiagénesis:
� enseguida de la acumulación (profundidades rasas, hasta 100 m)
� condiciones oxidantes o reductoras� abundancia de agua intersticial� abundancia de materia orgánica� Litificación temprana y autigénesis� 2 subetapas profundidad / mo
profundidad condiciones reductoras
� 2) Anadiagénesis:
� Sedimento gana profundidad (1.000 a 10.000 m)
� Comienza compactación
� Expulsión de fluidos intersticiales
� Deshidratación de minerales
� Redistribución de materiales
� Precipitación de sustancias químicas (comienza cementación)
� 3) Epidiagénesis:
� Exhumación de materiales rocosos
� Eliminación de carga de rocas por tectónica
� Reinicio del ciclo diagenético
� La diagénesis involucra:
� Compactación� Cementación� Deshidratación� Diferenciación diagenética (Nódulos y Concreciones)� Disolución de granos minerales� Recristalización de minerales� Sustitución mineral
� Reacciones químicas entre granos, el agua intersticial y los iones disueltos en la misma (lentas y a bajas T)
Compactación
� Proceso mecánico� Ocurre por el propio peso de la
columna sedimentaria� Afecta porosidad primaria o
singenética (= depositacional)� Rearreglo de clastos ante un P � Efecto sobre capas horizontales-
reducción del espesor
� Poca P – contactos tangenciales
� Mayor P – contactos rectos
----Disolución por P----
� Mayor P – contactos cóncavo-convexos
� P altas – contactos suturados
Cementación� Proceso químico
� Diferentes tipos de cementos:
� Eogenéticos interfases sed-agua o sed-aire Cementación
sin-sedimentarios Temprana
� Mesogenéticos en sedimentos enterrados
saturados con agua
Cementación
Tardía
� Telogenéticos durante la exhumación
Precipitación de Cementos
� Nucleación y crecimiento de cristales en los poros del sedimento
� Tipo depende de la disponibilidad de material en el agua intersticial, la T y el pH
� Tipos más comunes:� Sílice (Qz, calcedonia)� Carbonatos (calcita; aragonita, dolomita y
siderita)� Minerales del grupo de la arcilla
Autigénesis
� Formación de nuevos minerales in situ
� Comprende neoformación y crecimiento secundario sobre sedimentos
� Cristales autigénicos:
� Euhédricos
� Contorno anguloso en sección delgada
Causas de Cementación
� Precipitación inorgánica de iones disueltos en agua intersticial
� Precipitación orgánica de iones por actividad biológica
� Reprecipitación inorgánica de cemento primario disuelto por presión de enterramiento
Tipos de Crecimiento de Cemento
� Cemento por Sobrecrecimiento:“Preferencia” por granos de la misma composición
� Continuidad óptica entre cemento-grano
� Común en areniscas cuarzosas con cemento silíceo
� También en rocas carbonáticas biogénicas (calcita esparítica)
� Cemento Poiquilítico: rodea los granos; diferentes materiales
� Cemento Isópaco: crece en poros uniformemente, tipo revestimiento
� Cemento en Menisco: precipitación de sustancias a partir de gotas de agua uniendo granos
Deshidratación
� Reacciones de deshidratación
� Ocurren durante la compactación
� Modifican V y hábito mineral de sedimentos
� Ejemplos:
gipsita anhidrita
hidróxidos de Fe goethita
Nódulos y Concreciones
� Diferenciación diagenética
� Heterogeneidad de sedimentos (tamaño de grano, composión mineral, flujo diferencial de agua, restos orgánicos) produce cementación diferencial
� Diferenciación bien marcada lleva a formación de nódulos y concreciones
� Nódulos = parches irregulares cementados � Concreciones = estructuras simétricas
(esféricas o discoidales) cementadas
� Sedimentos porosos y permeables
� Pueden originarse alrededor de una característica particular
� Carbonáticas, silíceas, férricas, fosfáticas
� Sin-depositacionales o post-depositacionales
Disolución
� Determinada por: composición química de granos minerales y química del agua intersticial
� Algunos ejemplos:
� Carbonatos mayor solubilidad a menor T y pHesqueletos calcáreos en sedimentos terrígenos de plataforma tienden a disolverse ante aguas ácidas
� Sílice solubilidad muy bajadifícil de disolver (muy bajo pH o baja T) disolución por Pprecipita en poros adyacentes
Recristalización de minerales
� Cambio en el tamaño, forma y orientación de los minerales
� Misma composición química básica
� Común en carbonatos biogénicos (aragonita a calcita)
� También en partes duras silíceas (ópalo a Qz microcristalino)
Sustitución Mineral
� Sustitución de un grano mineral por otro de diferente composición
� Ocurre tanto en granos minerales como bioclastos
� Piritización
� Feldespatos:� Minerales detríticos comunes� Alteración a minerales arcillosos durante la diagénesis (Pg-Ca
más que las Pg-Na; Fd-K más resistentes)
� Silicificación en Rocas Carbonáticas:� ≠ química entre bioclasto carbonático y roca � Aguas intersticiales ricas en sílice� Reemplazo parcial o total
Efectos de la Diagénesis
� Litificación de la roca
� Reducción de porosidad y permeabilidad
¡No son lo mismo!
Diagénesis de Sedimentos Detríticos
� Etapa temprana caracterizada principalmente por compactación por enterramiento
� Aumento de P litostática desaloja agua intersticial y reduce porosidad
� Poca cementación temprana� Excepciones:
� precipitación de calcita en playas gravillosas� “hardgrounds” carbonáticos en suelos marinos de
baja sedimentación
� Cementación tardía común
� Minerales autigénicos: Qz, Calcita y minerales arcillosos
� Cemento carbonático en areniscas y conglomerados de ambiente marino (esparítico y poiquilotópico)
� Cemento silíceo en areniscas cuarzosas de ambientes continentales (sobrecrecimiento)
� Alteración de fragmentos volcánicos en arenas provoca formación de arcillas
� Cementación temprana (rara) por precipitación directa a partir de aguas intersticiales
� Cementación tardía por recristalización de otros minerales arcillosos
� Arenas: � Porosidad varía de un 35%-40% a un 15%-
20%
� Pérdida gradual de agua (cementación > compactación)
� N°de contactos entre granos aumenta con la profundidad de enterramiento
� Contactos tangenciales curvos suturados
� Deformación plástica y cataclasis de granos minerales “débiles” (micas) o clastos pelíticos por P de granos “fuertes” (Qz)
� Depósito reduce V en 10%
� 3 etapas diagenéticas
� 1) Redoxomórfica:� inicio compactación y expulsión de fluidos� Óxido-red (mo y Fe, S, O2)
� 2) Locomórfica:� Inicio cementación� 2 fenómenos (fluidos; sin y con intervención de clastos)
� 3) Filomórfica:� Progresión diagénesis a metamorfismo� Porosidad primaria desaparece
� Disolución por Presión� Areniscas y Conglomerados� P litostática concentrada en
contactos inter - granos (concentración de esfuerzos)
� Difusión de agua con material del contacto disuelto
� Reprecipitación en superficies de clastos libres
� Formación de clastosentrelazados
� Litificación temprana
� Arcillas:
� Porosidad varía de un 50%-80% a un 15%-20%
� Disminuye en función de la profundidad de enterramiento según P = p (e-bx)
� Pérdida inicial por compactación
� Luego se acompaña de deshidratación y cementación
� Depósito disminuye V en 30%
� Cambios mineralógicos determinados por la composición química y la T alcanzada durante la diagénesis(caolinita y esmectita a illita) - ICI
� Compactación Diferencial � Cambio lateral en sedimentos produce que una
parte de la pila sedimentaria se compacte menos que el resto
� Fenómeno de escala variable
Diagénesis de Sedimentos Carbonáticos� Sedimentos carbonáticos: Ar y Ca (alto y bajo Mg)� Sedimentos antiguos: Ca bajo Mg (pueden estar
dolomitizados)
� Sedimentos carbonáticos muy susceptibles a las alteraciones diagenéticas
� Cemento carbonático derivado del propio sedimento
Principales alteraciones diagenéticas
� Cementación
� Compactación
� Disolución
� Neomorfismos agradacional y degradacional
� Sustitución
1) Cementación
� Sedimento carbonático recién depositado: porosidad del 70-80%
� Relleno de cavidades por cemento
� Sinsedimentario o post depositacional
Ambiente marino
� Cementación por disolución y precipitación (T) o asociada a actividad biológica
� “Hardgrounds”
Ambiente no marino
� Precipitación por aguas meteóricas cerca de superficie o dentro de una cuenca por fluidos intersticiales en profundidad (ambiente continental)
� Cementación en zona vadosa y freática (desgasificación de aguas)
� Cementación en suelos (rizolitos y calcretas)
Compactación
� Arenas carbonáticas – poca o ninguna compactación
� Sedimentos pelíticos carbonosos – a diferencia de las terrígenas, sufren poca compactación y cementación temprana
Disolución
� Bastante susceptibles a la disolución
� Puede ocurrir disolución cuando hay fluidos pobres en carbonato de calcio
� Compactación mecánica produce estilolitos y bordes de disolución (profundidades de 300 m)
� Superficies de disolución irregulares
� Producidos por disolución por presión
� Acumulación de arcillas, óxidos de Fe y otros componentes insolubles
Neomorfismo
� Reemplazo de minerales por recristalización
� Agradacional: aumento de la cristalinidad con el transcurso del tiempo
� Degradacional: micritización� Crecimiento de algunos cristales a
expensas de otros� Conversión de Ca a Ar
Sustitución
� Más frecuente: dolomitización
� Ocurre durante y después de la sedimentación
� Reducción de V
� Aumento de la porosidad
� También ocurre silicificación y fosfatización