Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Формой диагенеза является перминерализация , при которой погребенные организмы заменяются минералами. Эти трилобиты ( Lloydolithus ) были заменены пиритом во время определенного типа перминерализации, называемого пиритизацией .

Диагенез ( / ˌ д aɪ ə dʒ ɛ п ɪ с ɪ с / ) представляет собой процесс , который описывает физические и химические изменения в осадках первых , вызванных водно-рок взаимодействий, микробной активности и уплотнения после их нанесения. Повышение давления и температуры только начинает играть роль, поскольку осадки погружаются в земную кору гораздо глубже. [1] На ранних стадиях преобразование плохо консолидированных отложений в осадочные породы ( литификация ) просто сопровождается уменьшением пористости и вытеснением воды ( глина осадки), а их основные минералогические комплексы остаются неизменными. По мере того, как порода проникает глубже за счет дальнейшего отложения выше, ее органическое содержание постепенно превращается в керогены и битумы . Процесс диагенеза исключает изменение поверхности ( выветривание ) и глубокий метаморфизм . Между диагенезом и метаморфизмом нет резкой границы , но последний происходит при более высоких температурах и давлениях . Гидротермальные растворы, метеорные грунтовые воды, пористость породы, проницаемость, реакции растворения / осаждения и время - все это влияющие факторы.

После осаждения отложения уплотняются, поскольку они погребены под последовательными слоями осадка и цементируются минералами, выпадающими в осадок из раствора . Зерна осадка, обломки горных пород и окаменелости могут быть заменены другими минералами ( например , кальцитом , сидеритом , пиритом , марказитом ...) во время диагенеза. Пористость обычно уменьшается во время диагенеза, за исключением редких случаев, таких как растворение минералов и доломитизация .

Перминерализация позвонка от Valgipes bucklandi

Изучение диагенеза в горных породах используется для понимания геологической истории, которой они подверглись, а также природы и типа флюидов, которые циркулировали через них. С коммерческой точки зрения такие исследования помогают оценить вероятность обнаружения различных экономически жизнеспособных месторождений полезных ископаемых и углеводородов .

Процесс диагенеза также важен при разложении костной ткани. [2]

Роль в антропологии и палеонтологии [ править ]

Первоначально кальцитовый стержень лилий (в поперечном сечении) диагенетически замещен марказитом в конкреции сидерита ; Нижний карбон .

Термин «диагенез», буквально означающий «через поколение» [3] , широко используется в геологии . Однако этот термин проник в область антропологии , археологии и палеонтологии, чтобы описать изменения и изменения, которые происходят в скелетном (биологическом) материале. В частности, диагенез «представляет собой совокупную физическую, химическую и биологическую среду; эти процессы будут изменять исходные химические и / или структурные свойства органического объекта и будут определять его окончательную судьбу с точки зрения сохранения или разрушения». [4] [5] Чтобы оценить потенциальное влияние диагенеза на археологические или ископаемые кости , необходимо оценить многие факторы, начиная с элементного и минералогического состава кости и окружающей почвы, а также от местной среды захоронения (геология, климатология , грунтовые воды ). [5]

Сложный характер кости, состоящей из одной трети органических (в основном белкового коллагена ) и двух третей минеральных ( фосфат кальция, в основном в форме гидроксиапатита ), делает ее диагенез более сложным. [6] Изменение происходит на всех уровнях, от потери и замещения молекул до реорганизации кристаллитов, пористости и микроструктурных изменений, и во многих случаях до распада целого устройства. [7] Были идентифицированы три основных пути диагенеза кости:

  1. Химическое разрушение органической фазы.
  2. Химическое разрушение минеральной фазы.
  3. (Микро) биологическая атака композита. [8]

Вот они:

  1. Растворения коллагена зависит от времени, температуры и рН среды. [8] При высоких температурах скорость потери коллагена будет увеличиваться, а экстремальный pH может вызвать набухание коллагена и ускоренный гидролиз . [8] Из-за увеличения пористости костей из-за потери коллагена кость становится восприимчивой к гидролитической инфильтрации, когда гидроксиапатит, с его сродством к аминокислотам , позволяет заряженным видам эндогенного и экзогенного происхождения поселиться. [2]
  2. Гидролитическая активность играет ключевую роль в фазовых превращений минералов , что подвергает коллаген к ускоренному химикатам и био-деградации. [8] Химические изменения влияют на кристалличность . [2] [9] Механизмы химического изменения, такие как поглощение F - или CO 3 - могут вызвать перекристаллизацию, при которой гидроксиапатит растворяется и повторно осаждается, что позволяет включать или заменять экзогенный материал. [2] [9]
  3. После того, как человек был предан земле , микробная атака, наиболее распространенный механизм разрушения костей, происходит быстро. [8] Во время этой фазы большая часть костного коллагена теряется, а пористость увеличивается. [2] Растворение минеральной фазы, вызванное низким pH, обеспечивает доступ к коллагену внеклеточным микробным ферментам, таким образом, микробная атака. [8]

Роль в производстве углеводородов [ править ]

Когда животный или растительный материал захоронен во время осаждения, составляющие его органические молекулы ( липиды , белки , углеводы и лигнин - гуминовые соединения) разрушаются из-за повышения температуры и давления . Это преобразование происходит в первых нескольких сотнях метров захоронения и приводит к образованию двух основных продуктов: керогенов и битумов .

Принято считать, что углеводороды образуются в результате термического изменения этих керогенов ( биогенная теория). Таким образом, при определенных условиях (которые в значительной степени зависят от температуры) керогены будут разрушаться с образованием углеводородов в результате химического процесса, известного как крекинг или катагенез .

Кинетическая модель, основанная на экспериментальных данных, может уловить большую часть существенных преобразований в диагенезе [10], а математическая модель уплотняющейся пористой среды - для моделирования механизма растворения-осаждения. [11] Эти модели интенсивно изучаются и применяются в реальных геологических приложениях.

Диагенез был разделен на основе генезиса углеводородов и угля на: эодиагенез (ранний), мезодиагенез (средний) и телодиагенез (поздний). На ранней стадии или стадии эодиагенеза сланцы теряют поровую воду, углеводороды практически не образуются, а уголь варьируется от лигнита до полубитуминозного . Во время мезодиагенеза происходит обезвоживание глинистых минералов, происходит основное развитие нефтеогенеза и образуются битуминозные угли с высокой и низкой летучестью . Во время телодиагенеза органическое вещество подвергается крекингу и образуется сухой газ; полупрозрачные антрацит Угли развиваться. [12]

Ранний диагенез во вновь образованных водных отложениях опосредуется микроорганизмами, использующими различные акцепторы электронов как часть своего метаболизма. Органические вещества минерализуются, выделяя в поровых водах газообразный диоксид углерода (CO 2 ), который, в зависимости от условий, может диффундировать в толщу воды. Различные процессы минерализации в этой фазе включают нитрификацию и денитрификацию , восстановление оксида марганца, восстановление гидроксида железа, восстановление сульфата и ферментацию . [13]

Роль в разложении костей [ править ]

Диагенез изменяет пропорции органического коллагена и неорганических компонентов (гидроксиапатит, кальций, магний) в кости, подверженной воздействию условий окружающей среды, особенно влаги. Это достигается за счет обмена естественными компонентами кости, осаждения в пустотах или дефектах, адсорбции на поверхности кости и вымывания из кости. [2] [14]

См. Также [ править ]

  • Халцедон  - микрокристаллические разновидности кремнезема, также могут содержать моганит.
  • Черт  - твердая мелкозернистая осадочная порода, состоящая из скрытокристаллического кремнезема.
  • Кремень  - криптокристаллическая форма минерального кварца.
  • Конкреция  - плотная масса, образованная осаждением минерального цемента между частицами.
  • Ископаемые  - сохранившиеся останки или следы организмов прошлой геологической эпохи.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Маршак, Стивен, 2009, Основы геологии, WW Norton & Company, 3-е изд. ISBN  978-0393196566
  2. ^ Б с д е е Hedges RE (2002). «Диагенез костей: обзор процессов» . Археометрия . 44 (3): 319–328. DOI : 10.1111 / 1475-4754.00064 .
  3. ^ Оксфордский словарь английского языка.
  4. ^ Уилсон, Л. и М. Поллард, «Сегодня здесь, завтра нет? Комплексные эксперименты и геохимическое моделирование в исследованиях археологических диагенетических изменений». Счета химических исследований , 2002. 35 (8): p. 644–651.
  5. ^ а б Сапата Дж., Перес-Сирвент С., Мартинес-Санчес М.Дж., Товар П. (октябрь 2006 г.). «Диагенез, а не биогенез: два позднеримских скелетных примера». Наука об окружающей среде в целом . 369 (1–3): 357–68. Bibcode : 2006ScTEn.369..357Z . DOI : 10.1016 / j.scitotenv.2006.05.021 . PMID 16828844 . 
  6. Перейти ↑ Nicholson RA (1996). «Деградация костей, среда захоронения и представление видов: развенчание мифов и экспериментальный подход». Журнал археологической науки . 23 (4): 513–533. DOI : 10,1006 / jasc.1996.0049 .
  7. Перейти ↑ Nielsen-Marsh CM (2000). «Паттерны диагенеза в кости I: влияние окружающей среды». Журнал археологической науки . 27 (12): 1139–1150. DOI : 10,1006 / jasc.1999.0537 .
  8. ^ a b c d e f Коллинз М. Дж., Нильсен, Марш К. М., Хиллер Дж., Смит К. И., Робертс Дж. П. и др. (2002). «Выживание органического вещества в кости: обзор» . Археометрия . 44 (3): 383–394. DOI : 10.1111 / 1475-4754.t01-1-00071 .
  9. ^ a b de Sousa DV, Eltink E, Oliveira RA, Félix JF, Guimarães LM (декабрь 2020 г.). «Диагенетические процессы в четвертичных ископаемых костях из тропических известняковых пещер» . Научные отчеты . 10 (1): 21425. DOI : 10.1038 / s41598-020-78482-0 . PMC 7722736 . PMID 33293631 .  
  10. ^ Abercrombie HJ, Хатчеон IE, Блох JD, Каритат PD (1994). «Активность кремнезема и смектит-иллитовая реакция». Геология . 22 (6): 539–542. DOI : 10.1130 / 0091-7613 (1994) 022 <0539: saatsi> 2.3.co; 2 .
  11. Перейти ↑ Fowler AC, Yang XS (2003). «Механизмы растворения / осаждения для диагенеза в осадочных бассейнах». J. Geophys. Res . 108 (B10): 2269. Bibcode : 2003JGRB..108.2509F . CiteSeerX 10.1.1.190.4424 . DOI : 10.1029 / 2002jb002269 . 
  12. ^ Foscolos А.Е., Пауэлл Т., Гюнтер PR (1976). «Использование глинистых минералов и неорганических и органических геохимических индикаторов для оценки степени диагенеза и нефтегазоносности сланцев». Geochimica et Cosmochimica Acta . 40 (8): 953–966. Bibcode : 1976GeCoA..40..953F . DOI : 10.1016 / 0016-7037 (76) 90144-7 .
  13. ^ Lovley DR (июнь 1991). «Диссимиляционное восстановление Fe (III) и Mn (IV)» . Микробиологические обзоры . 55 (2): 259–87. DOI : 10.1128 / MMBR.55.2.259-287.1991 . PMID 1886521 . 
  14. ^ «За могилой: понимание разложения человека» А.А. Васс Microbiology Today 2001 [1]