Стадія діагенеза
Осад, що сформувався в стадію седиментогенеза, являє собою нерівноважну в фізико-хімічному відношенні систему, що складається з твердої, рідкої і газоподібної фаз, з переважанням двох останніх. Характерною особливістю осаду є і велика кількість мікроорганізмів. При цьому, чим вище дисперсність осаду, тим більше мікроорганізмів, кількість яких з глибиною скорочується.
В опадах виділяється окислювальна і відновна зони (Н.М. Страхов, 1966). Зона окислення охоплює лише верхній шар осаду потужністю від часток до декількох десятків сантиметрів. У ній, окислювально-відновний потенціал (Eh), Має позитивне значення. Нижче, як правило, розвивається відновна зона, де Eh має вже від`ємне значення.
Відсутність в осаді рівноваги - є рушійною силою діагенеза. В результаті взаємодії між складовими частинами осаду і одночасно з навколишнім середовищем за участю зовнішніх факторів, виникає більш-менш рівноважна система, в якій складові частини пристосовуються для спільного співіснування. Діагенез - означає переродження або перетворення. Кордон між седиментогенезом і діагенезом умовна і проводиться в осаді при відділенні його від впливу зовнішнього середовища відкладення.
В стадії діагенеза відбуваються такі основні процеси.
Ущільнення осаду. Накопичився осад має невисоку щільність. У глинистих мулів вона становить 1,2 - 1,3 г / см3, у піщаних і алеврітових опадів (накопичилися у водному середовищі) - 1,5 - 1,7, в які утворилися на суші - 1,3 - 1,4. До кінця стадії діагенеза в слідстві віджимання води, перегрупування частинок і інших процесів, щільність глинистих опадів зростає до 1,6 - 1,8 г / см3 , пісків 1,7 - 1,9. Подібні явища відбуваються і з іншими опадами. Швидкість і ступінь ущільнення визначаються складом осаду і швидкістю віджимання води - коефіцієнтом фільтрації. Третім важливим фактором, вважають швидкість накопичення опадів, яка збільшує літостатіческім тиск, і прямо пропорційно впливає на швидкість і ступінь ущільнення.
Дегідратація і гідратація осаду. В результаті процесу ущільнення, під дією літостатіческого тиску, вода з осаду віджимається і переміщається в вищерозміщені шари. До кінця стадії діагенеза видаляється до 50% початкової кількості води. Опади, що утворилися в повітряному середовищі (еолові відкладення, піски, лес), навпаки отримують вологу з підстилаючих відкладень за рахунок дифузії або ж з навколишнього середовища у вигляді атмосферних опадів.
Переробка осаду організмами має місце в континентальних і морських умовах. Найінтенсивніше переробляються тонкодисперсні опади водойм (пелітові, карбонатні, фосфатні і ін.) З підвищеним вмістом органічної речовини. Головна роль в цьому процесі належить бактеріям і илоедов, а саме явище максимально розвинене на перших десятках сантиметрів, а нижче швидко згасає. У меншій мірі на перетворення осаду впливають коріння живих рослин.Освіта стійких мінеральних утворень за рахунок нестійких в даній фізико-хімічної обстановці - характерний для діагенеза процес. У зоні накопичення опадів, в умовах надлишку екзогенної енергії, виникають малостійкі мінеральні модифікації мінералів, що володіють запасом енергії. При похованні осаду вони віддають цю енергію навколишньому середовищу, а самі утворюють стійкі різновиди. Приклад таких перетворень - перехід гідротроілліта (FeSnH2O) В пірит або марказіт (FeS2), Гіпсу в ангідрит, арагонита в кальцит, опала в халцедон і ін.
Розчинення і розкладання нестійких складових частин осаду в значній своїй частині визначається фізико-хімічними та біолого-хімічними параметрами і властивостями середовища - pH, Eh середовища, кількістю розчинених у воді солей і газів, тиском, температурою, життєдіяльністю організмів і т.д. Різноманіття цих властивостей визначає в одному поєднанні стійкість даного компонента, в іншому - його хімічну активність і рухливість.
Мінеральні новоутворення. Нові мінерали можуть виникати в результаті реакцій між нестійкими мінеральними і органічними частинами осаду, а також знаходяться в ньому рідкої і газоподібної фазами, або ж при взаємодії між останніми.
Аутігенез - процес, при якому відбувається утворення мінералів in situ. Цей термін вживається для будь-яких мінералів, які утворюються після формування породи, що вміщає, але не в процесі трансформації або перекристалізації. найсвіжіші
Псевдоморфізм (pseudos - фальшивий, morphi - форма) - процес кристалізації мінералу в чужій йому формі. Спостерігається, коли мінерал займає місце первісного кристала або організму зі збереженням найдрібніших деталей поверхні початкового. Розрізняють псевдоморфізм заміщення, виконання та зміни.
Діагенетіческой мінеральними утвореннями є марказіт, сидерит, фосфорит, крем`янисті і глинисті мінерали. У уламкових, органогенних і оолітових карбонатних утвореннях новоутворені мінерали нерідко виконують роль цементу.
Кристалізація і перекристалізація складових частин осаду характерна для хемогенних і колоїдальних утворень, а також органічних мінеральних залишків. Освіта конкрецій, вихідним матеріалом, для яких здебільшого є колоїди, зазвичай супроводжується кристалізацією речовини, зменшенням його питомої поверхні, адсорбційної здатності, що в кінцевому підсумку надає системі більшу стійкість.
Кристалічні освіти (кальцит, доломіт, сульфати, галоїди, гіпс і ін.) В стадії діагенеза можуть перекрісталлізовивают. Цьому сприяють:
- безладне розташування окремих кристалічних індивідуумів
- наявність дефектів в кристалічних решітках
- висока поверхнева активність сполук (за рахунок великої дисперсності).
Найбільш інтенсивно перекрісталлізовивают тонкозернисті, однорідні (позбавлені домішок) опади.
На перебіг процесів діагенеза впливають зовнішні чинники: температура, тиск, тривалість їх впливу, швидкість накопичення осаду і його аеріруемие. Вони здатні прискорювати, уповільнювати або навіть практично зупиняти протягом диагенетических процесів.
Стадія діагенеза завершується перетворенням осаду в осадочную гірську породу. Оскільки осад, за зовнішніми ознаками, не завжди можна відрізнити від породи, прийнято вважати, що стадія діагенеза закінчується з припиненням життєдіяльності організмів і досягненням фізико-хімічної рівноваги в породах. Тривалість стадії діагенеза коливається в широких межах і може складати десятки і навіть сотні тисяч років.