Діагенез – стадія перетворення осадку в осадочну породу

 

Термобаричні й геохімічні умови,
енергетика процесів діагенезу

У процесі седиментогенезу на дні водойм, чи на суші накопичуються органічні та мінеральні речовини, які на певному відрізку часу не піддаються переносу. Цей осадок являє собою неврівноважену систему, що складається з твердої, рідкої та газової фаз. В осадках є уламковий матеріал, що біохімічно та хімічно випав в осадок, певна кількість кисню, розчини гідроокисів кремнію, заліза, марганцю, живі бактерії та органічні речовини.

В осадках, що утворилися у водоймах, дуже високий вміст води. Так, наприклад, в Таманській затоці в піщаних породах – 40 %, в алевритових – 43%, у глинистих – 62 % води. У глинистих мулах ще більше, біля берегів Клайпеди – 86-87% води.

Високий вміст води і в карбонатних осадках, що утворилися у водному середовищі. На континентах (лес, піски) вміщають до 40-60% газової фази.

Термобаричні й геохімічні умови середовища в осадку відрізняються в певній мірі від умов води, що його оточує. У мулових водах спостерігається підвищений вміст ряду компонентів. Так, у водах Каспійського моря спостерігається високий вміст кремнезему, фосфатів, аміаку, а з глибиною в осадку спочатку зменшується, а потім збільшується вміст сульфат-іонів та ін. Так, в мулових водах Балтійського моря концентрація MnO сягає 20 мг/л, а у придонних водах його вміст до 0,3 мг/л.

Роль органічних речовин на стадії діагенезу

Осадки, що утворилися у водному середовищі збагачені мікроорганізмами. Спостерігається наступна закономірність, чим вище дисперсність осадку, тим більше в ньому мікроорганізмів, бактерій, і, навпаки, чим глибше від поверхні суші чи поверхні води знаходиться осадок, тим менше в ньому бактерій.

За даними К. Зобела в 1 г середньозернистого піску – 33 % води і 22 тисячі бактерій, у глині – 56 % води і 390 тисяч бактерій, в колоїдах – 98 % води і 1,5 млн. бактерій.

Н. Страхов пояснював таке збагачення мікроорганізмами вмістом Сорг. Найбільша кількість бактерій спостерігається в самих верхніх шарах осадку (h=1-3 см), нижче їх кількість різко скорочується (як аеробних, так і анаеробних). На глибині 0,5 м число бактерій зменшується у 1500-3000 разів, що пояснюється переробкою органічних речовин і бідністю поживних речовин.

Наявність органічних речовин залежить від глибини та розмірів водойм, крутизни схилу дна, розподіл органічних речовин контролюється хвилюванням, течіями, що проявляється в асоціації С_орг. з певними типами осадочних порід.

У басейнах із гумідним кліматом С_орг. – вище, чим в арідних, у глибоких басейнах нижче, ніж у мілких, в центральній частині великих водойм менше, чим на периферії. Це пояснюється тим, що найбільш сприятливі умови для існування організмів 50-100 м, при більших глибинах відмерлі організми швидше розкладаються, а в неглибоких – краще зберігаються. Установлено, що максимум органічних речовин вміщають тонкодисперсні глини, в алевритових і піщаних породах їх значно менше.

Значення рН і Eh в осадках

У морських осадках Н. Страхов виділив відновне та кисле середовище. Зона окислення охоплює лиш верхній шар осадку (h) від долей до декількох см. В цій зоні Eh має додатні значення до декількох сотень мілівольт. Тут відбувається окислення Сорг., а в осадках проходить відновлення сульфатів, виділення Н₂СО₃, утворення Fе-Mn конкрецій. Нижче розвивається відновна зона, де Eh має відновні значення до декількох сотень мілівольт. В ній формуються оксиди заліза, карбонати кальцію, марганцю, сульфіди металів. Тут рН характеризується лужно-кислотними значеннями і мало відрізняється від води, що оточує осадок.

Осадок, що утворився на поверхні суші чи дні водойми – це неврівноважена система й відсутність фізико-хімічної та біохімічної рівноваги в осадку – це рушійна сила діагенезу. В результаті взаємодії між складовими частинами в середині осадку та взаємодії його з навколишнім середовищем виникає більш-менш врівноважена система.