Aula 2 Diagênese - Principais Conceitos 2018

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
INSTITUTO DE GEOGRAFIA
CURSO DE GEOLOGIA
DISCIPLINA: PETROLOGIA SEDIMENTAR - IGUFU 32407
PROF. LUCIANO ALESSANDRETTI
Diagênese – Principais Conceitos
Diagênese – Principais Conceitos
• Campo de condições físicas e químicas 
Processos geológicos atuantes sobre sedimentos 
depositados, depósitos residuais e sobre rochas 
sedimentares e todos outros tipos de rochas na 
superfície da crosta terrestre e nos primeiros milhares 
de metros de profundidade.
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Limites da Diagênese
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História 
Diagenética
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Diagênese
Sistemas geoquímicos muito dinâmicos
– Transferência de massa via circulação de fluidos
– Dissolução e precipitação de minerais em grandes volumes e 
distâncias; 
– Influência das rochas associadas: 
• Pelitos (Al, Mg, Ca, K, Fe)
• Carbonáticas (Ca, Mg, Fe)
• Evaporíticas (Na, K)
– Destruição, geração e redistribuição de porosidade
– Modificação da composição detrítica
Diagênese
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Baixas temperaturas (até cerca de 200 °C; dependendo da reatividade do 
material) e baixas pressões (no máximo até 2000 Kg/cm2)
Abundância de soluções aquosas (salinidades desde água da chuva até 
salmouras muito concentradas)
Gases (CO2, O2, CH4, H2S, etc...).
• Fatores que afetam a diagênese:
1. Ambiente deposicional;
2. Clima;
3. Composição e textura dos sedimentos;
4. Migração dos fluídos dos poros;
5. História de soterramento;
6. Outros fatores.
Diagênese
A água como principal agente da diagênese:
• Água superficial (quanto à origem – zonas vadosa e freática): passa de oxidante 
na superfície a redutora em profundidade;
• Água meteórica: predomina em ambientes continentais, sendo caracterizada por 
baixa salinidade;
• Água marinha: preenche o sistema de poros e fraturas em ambiente marinho 
(altos valores de Na+, Mg+, SO4
-2 e K); 
• Água misturada marinha/meteórica: ocorre em sedimentos de ambientes costeiro 
e de plataforma rasa;
• Salmoura: caracterizada por salinidade superior a da água do mar;
• Água de Formação: Localizada em zonas profundas das bacias. Em comparação
com as águas do mar, são neutras a alcalinas, com baixo teor de Na+, Mg+, SO4
-2 e
K+, mas possuem altos valores de Ca+2 e Sr +2.
Estágios da diagênese
Estágios "ambientais" (Choquette & Pray, 1970; Schmidt & 
McDonald, 1979):
• Eodiagênese: após a deposição (normalmente, pequena 
profundidade), influência do ambiente deposicional, e/ou 
da circulação de água superficial; baixas P e T; períodos de 
tempo muito variáveis. 
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Depósitos fluviais 
holocênicos
Estágios da diagênese
Mesodiagênese: após o "soterramento efetivo", ou efetivo 
isolamento da superfície; P e T crescentes; fluidos 
diagenéticos modificados pelas reações com os minerais.
Evolução: soerguimento → telodiagênese; 
soterramento crescente → metamorfismo (gradação: 
anquimetamorfismo)
Estágios da diagênese
• Telodiagênese: reexposição de rochas previamente 
soterradas às condições superficiais por soerguimento e 
erosão de parte da seção (formação de discordâncias) ou 
infiltração profunda de águas meteóricas. 
Equivale ao "intemperismo" de rochas sedimentares.
Eodiagênese
• Desde a superfície 
até profundidades 
em torno de 2 Km e 
70ºC de 
temperatura; 
períodos de tempo 
muito variáveis.
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Mesodiagênese Rasa
• Profundidades aproximadamente de 2 a 3 Km; temperaturas entre 70 e 
100ºC); P e T crescentes; fluidos diagenéticos modificados pelas reações 
com os minerais, circulando principalmente por compactação. 
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Mesodiagênese Profunda
• Profundidades maiores que 3 Km; temperaturas maiores que 100ºC. 
Evolução: soerguimento → telodiagênese; soterramento crescente → 
metamorfismo (gradação: anquimetamorfismo)
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Telodiagênese
• Reexposição de rochas previamente soterradas às condições superficiais 
por soerguimento e erosão de parte da seção (formação de 
discordâncias) ou infiltração profunda de águas meteóricas. 
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Principais processos da diagênese
• Principais processos:
1. Compactação;
2. Dissolução por pressão;
3. Autigênese (cimentação e substituição)
4. Hidratação-Desitradação
5. Oxidação
6. Redução
7. Recristalização
8. Estabilização/inversão/neomorfismo
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Compactação
Ocorre devido ao soterramento progressivo; redução do espaço entre as 
partículas ocupado por fluidos (poros)
• Física: rearranjo entre os grãos; fraturamento de grãos rígidos; 
esmagamento de grãos dúcteis
• Química: dissolução por pressão pela concentração de esforços ao longo 
dos contatos intergranulares
Compactação Física (Mecânica)
• Não engloba processos químicos, mas sim aspectos físicos, como 
mudança no empacotamento intergranular e a deformação ou quebra de 
grãos individuais
• O rearranjo é mais eficiente e rápido em sedimentos mais grosseiros e 
arredondados (compactam mais nos primeiros 1000 m).
Empacotamento
• Função da compactação pelo soterramento. Ocorre por rearranjo, 
deformação e/ou dissolução por pressão entre os grãos.
-Aberto (Pp < 40); contatos dominantemente pontuais; soterramento 
raso, ou ocorrente apenas após cimentação que sustentou o 
arcabouço.
-Normal (Pp = 40-55); contatos pontuais, retos e côncavo-convexos; 
soterramento intermediário ou durante a cimentação.
-Apertado (Pp > 55); contatos dominantemente côncavo-convexos e 
suturados; soterramento profundo, por longo tempo, ou em condições 
de alta T.
Quantificado pelo Índice de Proximidade (Kahn, 1956): 
medido em transversas: Pp = número de contatos grão-
grão / total de interfaces
Índice de Contato (Taylor, 1950): CI = número de 
contatos por grão / número de grãos na tranversa
Tipos de contatos: pontuais, longos, côncavo-
convexos, suturados
Empacotamento
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Empacotamento aberto Empacotamento fechado
Empacotamento
Compactação Física (Mecânica)
Deformação de grãos dúcteis
Compactação Física (Mecânica)
Deformação de grãos dúcteis
Compactação Física (Mecânica)
Deformação de grãos dúcteis
Compactação Física (Mecânica)
Fraturamento: grãos rígidos, como quartzo e feldspatos 
(mais facilmente, devido às clivagens) podem ser 
fraturados na compactação.
Deformação Plástica
Grãos dúcteis, macios: extensamente deformados “plasticamente”,
amoldando-se e "fluindo" para os espaços intersticiais.
Particularmente, intraclastos argilosos, fragmentos de pelitos, rochas
metamórficas de baixo grau (filitos e ardósias), rochas vulcânicas
alteradas a argilas, grãos de feldspatos e de outros minerais alterados
a argilas.
O material intersticial produzido pela compactação de grãos dúcteis:
"matriz de compactação", ou pseudomatriz.
Deformação Plástica
Compactação Química 
→ Dissolução de minerais sob pressão
• Princípio de Riecke: o aumento da pressão dirigida sobre um 
mineral produz o aumento da solubilidade deste mineral: a 
concentração de esforços dirigidos nos contatos pontuais 
entre os grãos estimula a sua dissolução.
Grãos de quartzo com 
contatos suturados
Compactação Química 
→ Dissolução de minerais sob pressão
• Podem ocorrer vários 
tipos de feições, as quais 
dependem da escala do 
material analisado. 
• Em escala 
granulométrica, 
conforme aumenta o 
grau de soterramento, os 
grãos passam a ter 
contatos pontuais, 
planares, côncavo-
convexos e suturados.
Tipos de contato 
entre os grãos 
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Contatos Pontuais
Contatos côncavo-convexos
Contatos Suturados
Contatos Suturados e Estilolitos
• Estilolito → Superfície irregular que se forma com dissolução 
por pressão. Formas irregulares devido à dissolução 
diferencial ao longo da superfície tensionada.
Dissolução de grãos
Destruição de grãos e constituintes diagenéticos
Dissolução por pressão pela concentração de esforços ao longo 
dos contatos intergranulares. 
Dissolução Incongruente
• Incompleta, deixando subprodutos; ex.: feldspatos --> 
caulinita.
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Dissolução congruente - Moldes
• Total, colocando todos os íons em solução
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Autigênese: precipitação de novos minerais
Cimentação: cristalização de minerais formados a partir dos íons dissolvidosna solução intersticial. Ocorre nos poros em conjunto com a dissolução 
diagenética.
Cimento de calcita
Autigênese: precipitação de novos minerais
Cimentação: nos poros
Sobrecrescimentos de quartzo e cimento de chert
Autigênese: precipitação de novos minerais
Cimentação: nos poros
Cimento de limonita (óxido de ferro hidratado)
Hidratação-Desidratação
Entrada ou saída de água da estrutura cristalina dos minerais.
Ca(SO4) 2H2O
Sulfato de cálcio hidratado
CaSO4
Sulfato de cálcio
Oxidação
Na ou sob influência da superfície; O2, bactérias aeróbicas. 
Ex: hematita 
Oxidação de biotita
Redução
Sob influência da matéria orgânica e de bactérias anaeróbicas. 
Ex.: pirita framboidal
Recristalização
Crescimento ou diminuição do tamanho cristalino, mantendo-
se a mesma composição mineralógica.
Crescimento de quartzo mesodiagenético
Estabilização/Inversão/Neomorfismo
Substituição por uma fase mineralógica de composição similar, 
mais estável nas condições diagenéticas
Ex.: micrita → calcita espática. 
Recobrimento de Grãos
Cutículas de hematita circundando grãos de quartzo
Da deposição 
à compactação
Controle de Argilas durante Dissolução por Pressão
Recobrimento de grãos
Franjas de calcita circundando grãos de quartzo
Corrosão de Grãos
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Componentes do arcabouço de uma 
rocha sedimentar
• Grão ou partícula → Corresponde à fração clástica principal, que 
dará o nome à rocha
• Matriz → Trata-se do material clástico fino entre os grãos de um 
arenito, como silte e/ou argila
• Cimento → Corresponde à parte da rocha que une os grãos. Trata-
se de uma massa de sílica, carbonato, óxido de ferro, etc.
• Porosidade primária → É uma feição efêmera, modificável pelo 
soterramento, correspondendo ao volume da distribuição dos 
poros que o agregado sedimentar tinha no momento da deposição.
Componentes do arcabouço de uma 
rocha sedimentar
Componentes do arcabouço de uma 
rocha sedimentar
• Arcabouço: grãos detríticos
• Espaço intersticial → pode ser ocupado por:
- poros → fluidos
- "matriz" → material fino (sin-
deposicional ou diagenética)
- cimento → minerais precipitados a partir 
dos fluidos
Arcabouço
• Grãos Detríticos
Espaço Instersticial
• Matriz
Espaço Instersticial
• Porosidade primária
Espaço Instersticial
• Cimento
Texturas de constituintes diagenéticos
Cimentos de preenchimento de poro (pore-fill):
• agregados microcristalinos
• "mosaico" de grandes cristais
• poiquilotópico: grandes cristais, engolfando
• diversos grãos.
• preenchimento parcial; cristais euédricos
(“blocosos”)
Texturas de constituintes diagenéticos
Recobrimento de grãos (circundando poros, pore lining):
- cutículas (coatings): cristais tangenciais à superfície dos grãos, ou sem estrutura 
(criptocristalina/amorfa)
- franjas (rims): cristais perpendiculares à superfície dos grãos
- crescimentos secundários (overgrowths): cristais de composição similar à do grão, 
com orientação óptica
igual (sintaxiais) ou diferente (epitaxiais) do grão que recobrem.
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Texturas de constituintes diagenéticos
Recobrimento de grãos (circundando poros, pore lining):
- crescimentos secundários (overgrowths): cristais de composição similar aos grãos, 
com orientação ótica igual (sintaxiais) ou diferente (epitaxiais) do grão recoberto.
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Cimento de preenchimento de poro
• agregados microcristalinos
• grandes cristais: "mosaico"
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Cimento: agregados microcristalinos de calcita
• poiquilotópico: cristais grandes, engolfando diversos grãos.
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Cimento de preenchimento de poro
Preenchimento de poros poiquilotópico
• cristais grandes, engolfando diversos grãos.
Preenchimento de poros por cristais blocosos
Matriz de compactação (pseudomatrix)
Formada por esmagamento de fragmentos macios, geralmente 
argilosos ou micáceos; reconhecida por empacotamento e 
composição heterogêneos.
Localização textural
de constituintes diagenéticos
Tipos de Porosidades
Porosidade Intergranular
• Porosidade que ocorre entre os grãos
Porosidade Intragranular
• Porosidade que ocorre dentro dos grãos
Porosidade Móldica
• Ocorre devido à dissolução seletiva de determinados 
constituintes
Porosidade Intercristalina
• Porosidade que ocorre entre cristais de cimento (autigênicos) 
ou matriz recristalizada 
Porosidade Intercristalina
• Porosidade que ocorre entre cristais de cimento (autigênicos) 
ou matriz recristalizada 
Sequência diagenética:
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• Constituinte diagenético entre os grãos: pré-compactacional.
• Constituinte diagenético ausente dos contatos intergranulares:
pós-compactacional.
• Constituinte diagenético entre alguns dos contatos
intergranulares: sin-compactacional, ou cimentação pré-
compactacional parcial.
• Franjas, cutículas e crescimentos contínuos ao redor dos grãos
 pré-compactacionais.
• Preenchimento de poros > 35-45% (porosidade primária) 
precipitação pré-compactacional rasa, deslocando os grãos.
Grandes volumes intergranulares:
- Precipitação precoce e/ou rasa de cimento 
intergranular;
- Ausência de soterramento profundo;
- Inibição da compactação por saturação precoce por 
óleo ou por pressões anormais de fluidos nos poros.
Sequência diagenética:
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Sequência Diagenética
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Constituinte sobre os grãos é mais
precoce; no centro dos poros, mais
tardio.
Parte central de preenchimento 
poiquilotópico de grandes poros mais 
precoce do que as porções mais 
próximas dos grãos.
Franja isópaca – Calcita magnesiana ou aragonita em 
eodiagênese sob influência de água marinha
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Dolomita poiquilotópica preenchendo poros
Sequência Diagenética
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Um constituinte X que inclui restos 
irregulares, corroídos de outro 
constituinte Y provavelmente substituiu 
este contituinte Y.
Cristais regulares, bem formados de Y 
incluídos em X foram engolfados pelo 
crescimento de X sem substituição 
detectável, ou são posteriores, e 
substituíram X.
5) Um constituinte X que está 
circundando ou sobrecrescendo outro 
constituinte Y é mais tardio do que Y.
Se as áreas cimentadas tem menor índice 
de proximidade do que as áreas porosas 
adjacentes, a precipitação ocorreu antes de 
substancial decréscimo do volume 
intergranular pela compactação
Sequência Diagenética
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Romboedros de dolomita mesodiagenética
circundando quartzo e calcita