Diageneze - Diagenesis
Diageneze ( / ˌ d aɪ . Ə dʒ ɛ n . Ə . S ɪ y / ) je proces, který popisuje fyzikální a chemické změny v sedimentech první způsobených vodou skalní interakcí, mikrobiální aktivitu a zhutnění po jejich uložení. Zvýšený tlak a teplota začínají hrát svoji roli, protože sedimenty se zakopávají mnohem hlouběji do zemské kůry . V raných fázích je transformace špatně konsolidovaných sedimentů na sedimentární horninu ( litifikace ) jednoduše doprovázena snížením pórovitosti a vypuzováním vody ( jílové sedimenty), zatímco jejich hlavní mineralogické soubory zůstávají nezměněny. Jak je hornina nesena hlouběji dalším ukládáním výše, její organický obsah se postupně transformuje na kerogeny a bitumeny . Proces diageneze vylučuje povrchové změny ( zvětrávání ) a hlubokou metamorfózu . Mezi diagenezí a metamorfismem neexistuje ostrá hranice , ale k druhé dochází při vyšších teplotách a tlacích . Hydrotermální řešení, meteorická podzemní voda, pórovitost hornin, propustnost , reakce při rozpouštění/ srážení a čas - to vše jsou vlivné faktory.
Po depozici jsou sedimenty zhutněny, protože jsou pohřbeny pod postupnými vrstvami sedimentu a cementovány minerály, které se vysráží z roztoku . Zrna sedimentu, úlomky hornin a zkamenělin mohou být během diageneze nahrazena jinými minerály ( např . Kalcit , siderit , pyrit , marcasit ...). Pórovitost obvykle klesá během diageneze, s výjimkou vzácných případů, jako je rozpouštění minerálů a dolomitizace .
Studium diageneze v horninách se používá k pochopení geologické historie, kterou prošly, a povahy a typu tekutin, které jimi prošly. Z obchodního hlediska tyto studie pomáhají při posuzování pravděpodobnosti nalezení různých ekonomicky životaschopných ložisek nerostů a uhlovodíků .
Při rozkladu kostní tkáně je důležitý také proces diageneze.
Role v antropologii a paleontologii
Termín geogeneze, doslovně znamenající „napříč generací“, je v geologii hojně používán . Tento termín však přešel do oblasti antropologie , archeologie a paleontologie, aby popsal změny a změny, ke kterým dochází na kosterním (biologickém) materiálu. Diageneze konkrétně „je kumulativní fyzikální, chemické a biologické prostředí; tyto procesy změní původní chemické a/nebo strukturní vlastnosti organického objektu a budou řídit jeho konečný osud, pokud jde o zachování nebo zničení“. Aby bylo možné posoudit potenciální dopad diageneze na archeologické nebo fosilní kosti , je třeba posoudit mnoho faktorů, počínaje elementárním a mineralogickým složením kostí a obalovou půdou, jakož i místním pohřebním prostředím (geologie, klimatologie , podzemní voda ).
Kompozitní povaha kosti, obsahující jednu třetinu organického (hlavně proteinového kolagenu ) a dvě třetiny minerálních ( fosforečnan vápenatý většinou ve formě hydroxyapatitu ), činí jeho diagenezi složitější. Ke změně dochází ve všech měřítkách od molekulární ztráty a substituce, přes reorganizaci krystalitů, pórovitost a mikrostrukturální změny a v mnoha případech až po rozpad celé jednotky. Byly identifikovány tři obecné cesty diageneze kosti:
- Chemické znehodnocení organické fáze.
- Chemické znehodnocení minerální fáze.
- (Mikro) biologický útok kompozitu.
Jsou následující:
- Rozpouštění kolagenu je závislá na čase, teplotě a pH prostředí. Při vysokých teplotách se rychlost ztráty kolagenu zrychlí a extrémní pH může způsobit bobtnání kolagenu a zrychlenou hydrolýzu . Vzhledem ke zvýšení pórovitosti kostí ztrátou kolagenu se kost stává náchylnou k hydrolytické infiltraci, kde hydroxyapatit se svou afinitou k aminokyselinám umožňuje usídlení nabitých druhů endogenního a exogenního původu.
- Hydrolytická aktivita hraje klíčovou roli v transformacích minerální fáze, která vystavuje kolagen ke zrychlenému CHEMIKÁLIEMI a bio-degradaci. Chemické změny ovlivňují krystalinitu . Mechanismy chemické změny, jako je využívání F - nebo CO 3, - může dojít k rekrystalizaci , kde hydroxyapatit se rozpustí a znovu vysráží umožňuje vložení nebo substituce exogenního materiálu.
- Jakmile je jedinec pohřben , rychle dojde k mikrobiálnímu útoku, nejběžnějšímu mechanismu poškození kosti. Během této fáze se ztrácí většina kolagenu v kostech a zvyšuje se pórovitost. Rozpuštění minerální fáze způsobené nízkým pH umožňuje přístup ke kolagenu extracelulárními mikrobiálními enzymy, a tím mikrobiální útok.
Role při výrobě uhlovodíků
Když jsou během sedimentace pohřbeny živočišné nebo rostlinné hmoty, organické organické molekuly ( lipidy , bílkoviny , sacharidy a lignin - huminové sloučeniny) se rozpadají v důsledku zvýšení teploty a tlaku . K této transformaci dochází v prvních stech metrech pohřbu a výsledkem jsou dva primární produkty: kerogeny a bitumeny .
Obecně se uznává, že uhlovodíky vznikají tepelnou změnou těchto kerogenů ( biogenní teorie). Tímto způsobem se za určitých podmínek (které jsou do značné míry závislé na teplotě) kerogeny rozkládají za vzniku uhlovodíků chemickým procesem známým jako krakování nebo katageneze .
Kinetický model založený na experimentálních datech může zachytit většinu zásadní transformace v diagenezi a matematický model v kompaktním porézním médiu k modelování mechanismu rozpouštění a srážení. Tyto modely byly intenzivně studovány a aplikovány ve skutečných geologických aplikacích.
Diageneze byla na základě genů uhlovodíků a uhlí rozdělena na: eodiagenezi (raná), mezodiagenezi (střední) a telodiagenezi (pozdní). Během rané fáze nebo fáze eodiageneze ztrácejí břidlice pórovou vodu, tvoří se malé nebo žádné uhlovodíky a uhlí se pohybuje mezi lignitem a subbituminem . Během mezodiageneze dochází k dehydrataci jílových minerálů, dochází k hlavnímu vývoji ropné geneze a tvoří se vysoce až málo těkavé živičné uhlí . Během telodiageneze organická hmota praská a vzniká suchý plyn; polopřirozených antracit uhlí rozvíjet.
Časná diageneze v nově vytvořených vodních sedimentech je zprostředkována mikroorganismy využívajícími různé akceptory elektronů jako součást jejich metabolismu. Organická hmota je mineralizována a uvolňuje plynný oxid uhličitý (CO 2 ) v pórovité vodě, která v závislosti na podmínkách může difundovat do vodního sloupce. Různé procesy mineralizace v této fázi jsou nitrifikace a denitrifikace , redukce oxidu manganatého , redukce hydroxidu železa, redukce síranů a fermentace .
Role v rozkladu kostí
Diageneze mění poměr organického kolagenu a anorganických složek (hydroxyapatit, vápník, hořčík) kosti vystavené podmínkám prostředí, zejména vlhkosti. Toho je dosaženo výměnou přírodních kostních složek, ukládáním do dutin nebo defektů, adsorpcí na povrch kosti a vyluhováním z kosti.
Viz také
- Chalcedon - mikrokrystalické odrůdy oxidu křemičitého, mohou také obsahovat moganit
- Chert -tvrdá, jemnozrnná sedimentární hornina složená z kryptokrystalického křemene
- Flint - kryptokrystalická forma minerálního křemene
- Konkrement - kompaktní hmota vzniklá srážením minerálního cementu mezi částicemi
- Fosilie - Zachované zbytky nebo stopy organismů z minulého geologického věku