Transcript Diagenese

Göttingen, 14. Mai 2014
Diagenese von klastischen Sedimenten
M.Geo.137, LV 2: Diagenese und Verwitterung
Marlene Perschl, Alexander-Maria Ploch,
Maren Schröpfer, Oliver Seidel, Caren Sundermeyer
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Einführung
Diagenese
• Alle post-sedimentären Prozesse, in denen das Sediment mit dem vorliegenden Porenwasser zu
einem strukturellem und geochemischen Gleichgewicht abhängig vom Ablagerungsmilieu
reagiert.
System Diagenese
• Funktion chemischer Thermodynamik und Kinetik
• Änderungen in der Porenfluidchemie
Diagenese-Metamorphose-Grenze
• Mineralphasen
• Temperaturübergang: 180-250°C
• Salton Sea Sandstone, California
McKinley et al., 2001
Salton Sea Sandstone, California
McDowell & Elders, 1980
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Prozesse der Diagenese
Worden & Burley, 2003
Regime der Diagenese
•
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Unterteilung basiert auf einer Analogie zwischen
Beckenentwicklung und diagenetischen Prozessen!
Eogenese: frühe Diagenese
•
Einfluss des Porenwassers dominiert
•
flach (Tonsteine) - tausende Meter tief (Sandsteine)
•
1-2 km = 30-70°C
Mesogenese: Versenkungsdiagenese
•diagnetische Prozesse wirken auf
Sedimente außerhalb des Einflusses von
meteorischen Wässern
•Einfluss Temperatur überwiegt gegenüber
Porenwasser
Telogenese: Hebungsbezogene Diagenese
•in gehobenen und exhumierten Gesteinen
•dem Einfluss meteorischer Wässer
freigesetzt (Verwitterung)
Basierend auf Choquette & Pray (1970)
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Eogenese
Boggs, 2006
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1. Kontinentale Bedingungen: fluviatil-alluvial, arid
GW
Worden & Burley, 2003
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2. Kontinentale Bedingungen: fluviatil, humid
Worden & Burley, 2003
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3. Marine Bedingungen
Worden & Burley, 2003
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Mesogenese
Boggs, 2006
Porosität nach
Ablagerung
Kompaktion
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Porosität nach Hauptphase der mechanischen Kompaktion
Porosität nach Hauptphase der chemischen Kompaktion
Stone & Siever, 1996
Kompaktionsgefüge
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• Punktkontakte
• Floating grains
• Rotation
• Spröde Bruchbildung
• Längskontakte
• Suturierte Kornkontakte,
Konvex-Konkav Kontakte
• Drucklösung
• Sprödes Brechen von
Glimmern
Worden & Burley, 2003
Kompaktionsgefüge im Dünnschliff
Mechanische Kompaktion
Chemische Kompaktion
Boggs, 2006
Boggs, 2006
400µm
1600 µm
Worden & Burley, 2003
Worden & Burley, 2003
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Mesogenese
Boggs, 2006
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Mineralumwandlungen
• Zerstörung instabiler Minerale wie K-Fsp und Zeolit
 Ersatz durch Calcit und Qz-Zement
• Dehydrationsreaktionen
(Verlust von OH- und CO32-)
• Bsp.: Gips
 Anhydrit
Smektit  Illit
Singer & Müller, 1983
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Porenfluide
• Oft hohe Salinität der Porenwässer, reduzierend und pH-neutral
• Wichtige Reaktionen
o Albitisierung von Kalifeldspat,
o Alteration von Tonmineralen,
o Bildung von Anhydrit-Zement und Sulfiden
Eogenesis
Fairbridge, 1983
Authigenese von Tonmineralen
• Abbau frühdiagenetischer Tonminerale
(Smektit, Kaolinit und Montmorillonit)
• Bildung von Illit und Chlorit
Na+ + KAlSi3O8 →
3 Al2Si2(OH)5 + 2K+
Kaolinit
K+ + NaAlSi3O8
→ 2 KAl3Si3O10(OH)2 + 3 H2O + 2H+
Illit
Singer & Müller, 1983
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Telogenese
Boggs, 2006
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• Chemische Reaktionen:
o Fe-Carbonate zu Hämatit und Goethit oxidiert
o Bildung Gips aus Pyrit falls Wasser Ca-gesättigt ist
o Mineralateration: Fsp. – Tonmineral
o Minerallösung: z.B. Pyroxene und Amphibole
Eogenesis
Fairbridge, 1983
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Baker, 1991
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Zusammenfassung
Boggs, 2006
Methode
• Untersuchung der (Ton-) Minerale durch Röntgendiffraktometrie
(engl. x-ray diffraction (XRD))
• Isotropen-Franktionierung: δ18 O als Geothermometer
1000 lnα1-2 = A (106 / T2) + B
α1-2 =Fraktionierungsfaktor zweier Phasen
A, B = experimentell bestimmte Konstanten
T =Temperatur
Altersdatierung
• Authigene Tonminerale (z.B. Illit, Chlorit): K-Ar –
Radiometrie sowie Rb-Sr –Radiometrie
• seltener verwendet: authigene Feldspäte
Larsen & Chilingar, 1983
Literaturverzeichnis
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