Diagenese

M.Geo.137 Beckenanalyse 2: Diagenese und thermische Entwicklung

Sebastian Schönau, Simon Rudolph, Sergej Stürmer, Thanh Phu Felix Nguyen, Paul Heckmann, Axel Lüders, Sebastian Schultz 

06.05.2015

Übersicht Einführung         Eogenese         Mesogenese         Telogenese     Differenzierung     

• Definition: Diagenese• Unterteilung der Diagenese in:

• Eogenese (frühe Diagenese)• Mesogenese (Versenkungsdiagenese)• Telogenese (Hebungsbezogene Diagenese)

• Differenzierung:• Sandstein‐Tonstein Diagenese

Was versteht man unter dem Prozess der Diagenese?−chemische, physikalische oder biologische Umwandlung 

organischer oder mineralischer Stoffe

wesentliche treibende Mechanismen für diagenetische Reaktionen sind die Änderung :

•der umgebenden Porenfluidchemie•der Temperatur•des Druckes

Übersicht  Einführung Eogenese         Mesogenese         Telogenese         Differenzierung        

McKinley et al. (2001)

Unterscheidung der Diagenese und Metamorphose durch:•Temperaturbereich von 180‐250°C•Vielfalt an Mineralen (Mineralphasen)

Übersicht  Einführung Eogenese         Mesogenese         Telogenese         Differenzierung       

Detritisches Material

Porenwasser

Physikalische, biologische, chemische 

Eigenschaften des Ablagerungsraums

Übersicht Einführung         Eogenese Mesogenese         Telogenese         Differenzierung  

Unterteilungen

Subaerisch, arid, heiß (tropisch bis subtropisch)

Subaerisch, humid, warm (subtropische 

bis gemäßigt)Marin

Übersicht Einführung         Eogenese Mesogenese         Telogenese         Differenzierung  

Subaerisch, humid, warm (subtropische bis gemäßigt)Hohe Niederschlagsraten  Intensive chem. Verwitterung Reduzierendes org. Material erfährt bakteriell gesteuerten Zerfall

Übersicht Einführung         Eogenese Mesogenese         Telogenese         Differenzierung  

[Burley and Worde

n, 2003]

Subaerisch, arid, heiß (tropisch bis subtropisch)

Übersicht Einführung         Eogenese Mesogenese         Telogenese         Differenzierung  

[Burley and Worde

n, 2003]

Mariner AblagerungsraumLeicht alkalin Meerwasser pH 8,3 Interaktion zwischen reduzierender organischen Material Na+ und Cl‐ Salinität von ø 35‰ und oxidierenden anorganischen Lösungen

Übersicht Einführung         Eogenese Mesogenese         Telogenese         Differenzierung  

[Burley and Worde

n, 2003]

Mesogenese

Mechanische Kompaktion

Chemische Kompaktion

Ohne Einfluss von meteorischem Wasser

Bildung authigener Minerale bei neuen P und T Verhältnissen

Übersicht Einführung         Eogenese         Mesogenese Telogenese         Differenzierung       

[Burley and Worden, 2003]

KompaktionÜbersicht Einführung         Eogenese         Mesogenese Telogenese         Differenzierung    

[Burley and Worden, 2003]

Übersicht Einführung         Eogenese         Mesogenese Telogenese         Differenzierung 

Kompaktionsgefüge

[Burley and Worden, 2003]

Punktkontakte

frei bewegliche Minerale

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Kompaktionsgefüge

[Burley and Worden, 2003]

Rotation der KörnerLängskontakt

Sprödbrüche

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Kompaktionsgefüge

[Burley and Worden, 2003]

Drucklösung

Glimmerbrüche

Gefüge im DünnschliffMechanische Kompaktion

[Burley and Worden, 2003]

Übersicht Einführung         Eogenese         Mesogenese Telogenese         Differenzierung

Gefüge im DünnschliffMechanische Kompaktion

[Burley and Worden, 2003]

Übersicht Einführung         Eogenese         Mesogenese Telogenese         Differenzierung      

Gefüge im DünnschliffChemische Kompaktion

[Burley and Worden, 2003]

Übersicht Einführung         Eogenese         Mesogenese Telogenese         Differenzierung    

Irreguläre Verzahnungen

Reaktionsenergie

• Umwandlung von Mineralen

• Chemische Vorgänge benötigen Aktivierungsenergie

• Auch instabil‐>stabil Umwandlungen

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[Meunier, 2003]

Hydrostatischer Druck• Porendruck ist unabhängig vom Gesteinsdruck

Übersicht Einführung         Eogenese         Mesogenese Telogenese         Differenzierung      

[Meunier, 2003] [Meunier, 2003]

Übersicht Einführung         Eogenese         Mesogenese Telogenese         Differenzierung      

[Larsen & Chilingar, 1983]

MineralneubildungÜbersicht Einführung         Eogenese         Mesogenese Telogenese         Differenzierung    

[Larsen & Chilingar, 1983][Gunnar & Chilingar, 1979]

Mineralwachstum auf Körnern im Porenzwischenraum

Gips – Anhydrit Kreislauf

Telogenese

Chemische Veränderungen durch Kontakt mit meteorischem WasserVerwitterungsreaktionen

Mineralumwandlung und ‐neubildung (Alteration) durch:‐ Oxidation‐ Hydrolyse

• Auflösung von instabilen Mineralen

Übersicht Einführung         Eogenese         Mesogenese Telogenese Differenzierung    

[Burley and Worden, 2003]

Differenzierung Sandstein‐Tonstein Diagenese

‐Porosität nimmt mit Zunahme der Dichte ab‐> Unterschied zwischen Sand und Ton gering

‐Ausgangsporosität beim Ton höher‐Endporosität niedriger

Wasseranteil Tonstein‐Schiefer: 20 gew.%Sandstein : 30 gew.%C=Clay S=Sand[Meunier, 2003]

Übersicht Einführung         Eogenese         Mesogenese Telogenese Differenzierung

Wirtschaftliches Interesse

• Mehr Organik

• Vorhandensein von Öl, Erdgas und Kohle

[Meunier, 2003]

Übersicht Einführung         Eogenese         Mesogenese Telogenese Differenzierung

Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

Quellen

• Clays, A.Meunier [2003] – Springer Berlin Heidelberg New York 2005• Sandstone Diagenesis: Recent and Ancient, S. Burley and R. Worden, Editors [2003]– Blackwell Publishing

• Diagenesis in Sediments and Sedimentary Rocks 2, G.Larsen and G.Chilingar [1983]