Diagenese und Versteinerung: Umwandlung von Sedimenten in Gestein

Diagenese: Umwandlung von Sedimenten in Sedimentgestein

Die Diagenese beschreibt die Transformation von Sedimenten in Sedimentgestein innerhalb der Erdkruste. Es werden drei Hauptphasen unterschieden:

Frühdiagenese oder Sinediagenese

• Tritt im selben sedimentären Umfeld auf, in dem sich das Sediment ansammelt.
• Intensive biologische Aktivität: Detritivore Bakterien und Organismen verbrauchen CO2 und produzieren Sauerstoff.
• Parameter, die sich verändern: Sauerstoffmangel, Menge an gelöstem CO2, Druck. Die Bedingungen werden reduktiv-sauer.

Tiefen- oder Anadiagenese

• Tritt ein, wenn die Sedimente Hunderte von Metern tief begraben sind.
• Dies ist die schwierigere Phase, in der die vollständige Umwandlung von Sedimenten in Gestein stattfindet.
• Prozesse: Verdichtung, Porenkollaps, Versteinerung, Zementation und Veränderungen in der Kristallstruktur.

Spät- oder Epidiagenese

• Findet statt, nachdem eine Faltung stattgefunden hat und ein Relief gebildet wurde.
• Parameter steigen in Richtung der Oberfläche an: Oxidationsmittel, vorhandenes Wasser und Porosität.

Versteinerung: Mineralisierung organischer Reste

Die Versteinerung ist die Mineralisierung der organischen Reste, die in Sedimenten eingeschlossen wurden. Veränderungen bei der Fossilisation:

1. Mineralisierung von weichen Strukturen: Holz und tierische Weichteile.
2. Neuanordnung der molekularen Strukturen in eine stabilere Form unter veränderten Druck- und Temperaturbedingungen.
3. Substitution einiger Minerale: Während der Diagenese kommt es zu pH-Wert-Änderungen und reduzierenden oder oxidierenden Bedingungen.
4. Auflösung und Bildung von Hohlformen: Mineralisierte organische Reste (Schalen, Knochen etc.) können entweder durch Auflösung oder Fäulnis verschwinden, wodurch ein Hohlraum mit inneren und äußeren Formen entsteht.

Sedimentgesteine

Sedimentgesteine werden nach ihrer Entstehung klassifiziert:

Detritische Gesteine

• Entstehen durch die Ansammlung von Klasten und werden nach ihrer Größe geordnet:
• Konglomerate > 2 mm (Brekzien und Konglomerat)
• Sandstein zwischen 2 und 0,06 mm
• Schluff zwischen 0,06 und 0,003 mm
• Ton mit Klasten < 0,003 mm

Nicht-detritische Gesteine

• Entstehen durch andere Prozesse:
• Karbonatgesteine: Kalkstein, Mergel, Dolomit.
• Evaporitische Gesteine: Entstehen durch Ausfällung löslicher Salze bei der Verdunstung von Meerwasser (z.B. Gips und Salze).
• Biogene Gesteine: Angesammelte organische Stoffe (z.B. Torf, Kohle, Öl).

Sedimentäre Strukturen

Wichtige Strukturen in Sedimentablagerungen:

1. Schichtung

Die Schichtung der Materialien.

2. Lamination

Ablagerung von Sedimenten in Schichten, die dünner sind als die Schicht (Lamina).

3. Kreuzschichtung (Cross-Bedding) und Schrägschichtung

Geneigte Schichten, die die jüngsten sind und ältere Schichten schneiden können.

4. Wellenformen (Ripples)

Erhebliche Schwingungen in der Schichtungsebene, verursacht durch Wellen oder Wind.

5. Gradierte Sedimentation

Ergebnis eines Dekantationsprozesses, bei dem klastische Ablagerungen nach ihrer Größe sortiert werden.