DIAGNESIS

OBJETIVO

Conocer las principales caractersticas y factores que influyen en los procesos diagenticos del sedimento o de la roca sedimentaria.

Diagnesis: Son todos aquellos cambios: fsicos, qumicos y bioqumicos, que ocurren en los sedimentos o en las rocas sedimentarias despus del depsito ocasionados por la circulacin de fluidos, procesos fisicoqumicos (ejemplo pH, Eh= potencial redox) y fuentes de energa requeridas, hasta antes del metamorfismo. (Un valor Eh positivo y de alta magnitud es indicativo de un ambiente que favorece las reacciones de oxidacin. Eh negativo y de baja magnitud es indicativo de un ambiente altamente reductor).

Efectos en la sedimentacin: El grado de alteracin diagentica de los componentes minerales y la asociacin de la materia orgnica en depsitos sedimentarios, esta en funcin directa con el rango de sedimentacin. Los controles en la sedimentacin y el grado de alteracin de la materia orgnica durante la diagnesis estar en funcin directa con la intensidad de generacin de hidrocarburos. Por ejemplo, si existe un bajo rango de sedimentacin no pueden esperarse grandes acumulaciones de aceite o de gas.

Existen tres categoras propuestas para generar fuentes potenciales de petrleo en paleocuencas, con respecto a los rangos de sedimentacin:

1) Altos potenciales de generacin de petrleo: rango de sedimentacin de 300 a 900 ton/km2 ao.

2) Medianos potenciales de generacin de petrleo: rango de sedimentacin de 160 a 300 ton/km2ao.

3) Bajos potenciales de generacin de petrleo: rango de sedimentacin de 60 a 160 ton/km2ao.

El rango de sedimentacin crtica para la generacin suficiente de hidrocarburos es de 60 a 100 ton/km2ao. Por lo que la sedimentacin determinar muchos procesos diagenticos.

PROCESOS DE LA DIAGNESIS

1. COMPACTACIN (mecnica o fsica y qumica, incluyendo

una deformacin o reorientacin de los granos). 2. CEMENTACIN (relleno de espacios porosos de origen

primario o secundario ). 3. RECRISTALIZACIN (cambios en el tamao del cristal,

esfuerzo y geometra). 4. REEMPLAZAMIENTO (de un mineral por otro). 5. DISOLUCIN (de minerales inestables en poros secundarios,

vesculas o cavernas). 6. AUTIGNESIS (desarrollo de nuevos minerales).

1. COMPACTACIN: Es la reduccin de volumen del sedimento, (ya sea detritos, minerales, aloqumico u ortoqumico). Se refiere a los procesos qumicos o mcanicos que son provocados por la sobrecarga de los sedimentos durante el sepultamiento y el incremento de la presin y la temperatura.

PRESION

PRESION

50-60% agua

La presinexpulsa el agua fuera del poro

10-20% agua

La COMPACTACIN tambin reduce los espacios porosos, resultado de la desecacin y reduccin de volumen de los espesores acumulados.

PRESION

FLUIDO

FLUIDO

Foraminfero deformado por la diagnesis, 5x, luz transmitida.

Estructuras estilolticas, obtenida del pozo Yaxcopoil-1, prof. 754.5 m.

Compactacin- presin- solucin:

Es la disolucin principalmente a lo largo de la superficie de estratificacin, que es provocada por la compactacin. Se observa como estilolitas o vetas de disolucin.

Seccin transversal de un gasterpodo, conservado en forma de molde. La pared de la concha se fractur y algunos de los fragmentos se reorientaron durante la compactacin.

Evolucin de los ciclos de calizas y margas en funcin de la diagnesis. La disminucin progresiva de la porosidad (80% inicial), hace que durante la compactacin se reduzca notablemente los espesores de niveles de mximo contenido en material insoluble, quedando representados en niveles muy finos.

Tipo de roca o sedimento Porosidad Arenisca 4-30 % Arena limpia y uniforme 25-45 Grava limpia y uniforme (fig A) 25-45 Arena y grava mezcladas (fig B) 15+ Limolita y arcilla (depositada) 40-90 Limolita y arcilla (compactada y deshidratada) 20-40 Lutita 3-20 Calizas 1-15+

La importancia de la porosidad y del espesor depende de las condiciones locales.

La mayora de las rocas productoras tienen porosidades > 10% y espesores superiores a los tres metros.

Las arenas depositadas por procesos de turbidez en aguas marinas profundas que generalmente alcanzan espesores de 3 metros son productoras en muchos campos del mundo.

La diagnesis puede reducir la porosidad y la permeabilidad o puede incrementarlas.

En general existe una perdida de estas con un incremento en el tiempo y una profundidad de sepultamiento.

Comprender los procesos diagenticos, los factores que provocan la perdida de porosidad, la relativa coordinacin de la migracin del petrleo contra la evolucin de la porosidad, son importantes en la explotacin de hidrocarburos y depsitos de minerales carbonatados.

2. CEMENTACIN: Relleno de espacios porosos de origen primario o secundario. Es uno de los cambios diagenticos ms comunes y produce la rigidez de un sedimento, uniendo a las partculas unas con otras. La cementacin puede ocurrir simultneamente con la sedimentacin, o bien el cemento puede ser introducido en un tiempo posterior. Los materiales cementantes ms comunes son: Dolomita MgCa(CO3)2, Calcita (CaCO3), o Aragonita (CaCO3), Slice (SiO2), xidos de hierro (Fe2O3), Siderita (FeCO3).

Fragmentos lticos o fragmentos de roca

Granos minerales

Cemententante

Matriz

Cementacin en una arenisca calcrea, cemento de calcita poikiltica.

Cemento de calcita radial-fibrosa, formadas en todos los poros, envolviendo a fsiles planctnicos. Comnes en arrecifes.

Poros que son rellenados por crecimiento de cristales en diferentes tamaos.

Cementacin fibrosa

Cementacin ecuante o igual

3. RECRISTALIZACIN: Cambios en el tamao de los cristales, la forma y la orientacin, sin cambios en la mineraloga.

ARAGONITA CALCITA

Estructura finamente detallada enMosaico con cristales grandes en la

la concha de un amonita.concha con el nuevo mineral despus

de que ocurri recristalizacin.

Cristal de mrmol

trigonal Ortorrmbico

4. REEMPLAZAMIENTO: Remplaza un mineral a otro como dolomita por calcita. El nuevo mineral se desarrolla en el espacio ocupado por el original, sin cambio de volumen, y puede tomar la forma del mineral reemplazado (pseudomorfo). Anhidrita por yeso producto de la deshidratacin Felsdespato por caolinita Serpentina por olivino Cuarzo por calcita

Disolucin de aragonito en oolitas

5. DISOLUCIN (SOLUCIN DIFERENCIAL): Son procesos de disolucin selectiva dentro del sedimento, como elementos constitutivos particulares o a lo largo de los planos de estratificacin.

Cristales de dolomita en lmina delgada

Cristales en microscopio electrnico

Dedolomitizacin, cristales de dolomita.

Los cristales son corrodos internamente por soluciones con bajo contenido de sal, esto se origina en zonas de diagnesis tarda, creando porosidades vugulares.

6. AUTIGNESIS: Es el desarrollo de nuevos minerales o sobrecrecimientos dentro de un

sedimento.

Arenas suelta redondeada

Crecimiento de cristales de Kaolinita en los espacios de los poros

Precipitacin de faces de cuarzorodeando las arenas

Los cambios diagenticos son importantes porque pueden modificar considerablemente las propiedades originales de los sedimentos, es decir, afectan:

la composicin la textura y en ciertos casos las estructuras primarias de

los sedimentos De la misma manera, los eventos diagenticos

perturban a la porosidad y permeabilidad de los sedimentos alterando el potencial de los mismos como receptculos de agua, gas y aceite.

TRANSFORMACIN DEL PETRLEO

Un aspecto muy importante de las reacciones diagenticas es que pueden crear petrleo por transformacin de materia prima orgnica de los sedimentos.

La migracin del petrleo y su entrampamiento final estn

claramente relacionados con las reacciones diagenticas. Si los hidrocarburos ocupan los espacios porosos no se

precipitar algn cemento mineral.

Se han reconocido tres fases o estados para la diagnesis:

Fairbridge reconoce 3 fases de diagnesis:

Sindiagnesis (penecontempornea)

Anadiagnesis (durante el sepultamiento y la orogenia)

Epidiagnesis (tardia)

Choquette y Pray reconoce tres estados:

Eogentico (diagnesis temprana)

Mesogentico (diagnesis media)

Telogentico (diagnesis tarda)

Estos sistemas expresan tres condiciones: tiempo, lugar y procesos.

Strakhov distingue 2 tipos de cambios primordiales:

La SEDIMENTOGNESIS que se refiere

a la formacin del sedimento La METAGNESIS que rene a tres

procesos que son: * Diagnesis * Catagenesis (epignesis) * Protometamorfismo

METAGNESIS

DIAGENSIS.- Se ha restringido a la transformacin del sedimento a roca sedimentaria, incluyendo la neoformacin de minerales, la redistribucin y recristalizacin de minerales y litificacin.

CATAGNESIS (epignesis).- Est relacionada a los

cambios secundarios que se originan en la roca sedimentaria ya formada, es decir, se aproxima y enlaza con los procesos metamrficos.

PROTOMETAMORFISMO.- Fase que se excluye de los

procesos sedimentarios (procesos meta-sedimentarios).

ETAPAS DE LA DIAGNESIS SEGN N. M. STRAKOV

La diagnesis y la catagnesis se han ordenado en cuatro etapas segn la variacin de los factores al aumentar la profundidad de enterramiento.

ETAPA 1 . HALMIRLISIS ETAPA 2 . SINDIAGNESIS ETAPA 3 . REDOXOMRFICA ETAPA 4 . LOCOMRFICA

Aumenta la profundidad

de sepultamiento.

ETAPAS DE LA DIAGNESIS (STRAKOV)

HALMIRLISIS

SINDIAGNESIS

REDOXOMRFICA

LOCOMRFICA

ETAPA 1. HALMIRLISIS Reorganizacin y sustitucin que tienen lugar en el sedimento cuando an est en contacto con el agua de mar y cuando las partculas pueden ser removidas por ella. Se realizan procesos de neoformacin (autignesis o neognesis) de minerales bajo condiciones oxidantes o neutras. Puede darse de 1 a 2 metros En cuencas normales se reduce a una profundidad de 10 a 50 cm. y en cuencas restringidas, con poca agitacin y condiciones reductoras puede estar ausente.

La actividad bacteriana es intensa.

Existen transformaciones qumicas submarinas de los minerales que han pasado a inestables en el medio diagentico.

Se liberan substancias como slice.

El Fe, Mn y P se fijan selectivamente al sedimento o entran a formar parte de minerales autignicos como la glauconita.

Frmula qumica (K,Na)(Fe3+,Al,Mg)2(Si,Al)4O10(OH)2

ETAPA 2. SINDIAGNESIS Separada de la anterior por el lmite Eh (potencial redox, potencial de

oxidacin). (Sabemos por ejemplo que el azufre disuelto en los mares abiertos (oxigenados) se

encuentra en la forma de SO42-, mientras que en zonas anxicas, ste se encuentra bajo la forma de H2S. Esta capacidad de los ambientes naturales para oxidar o reducir compuestos es medida cuantitativamente mediante el potencial redox Eh).

Zona reductora y con vida anarobica. La neoformacin tiende a dar minerales con iones en forma reducida,

transformacin de sulfatos (marcasita) en sulfuros (pirita). Los minerales producto de estas dos primeras etapas van a depender del

lquido intersticial, de la composicin del sedimento y la variacin de los factores de la diagnesis en profundidad.

ETAPA 3. REDOXOMRFICA (AUTOMETAMRFICA)

Termina la actividad orgnica.

Inicia la compactacin.

Mxima redistribucin de sustancias con recristalizacin durante la formacin del cemento o de las concreciones.

Cambios en el aspecto geomtrico original del sedimento.

Transformaciones mineralgicas.

ETAPA 4. LOCOMRFICA (ANADIAGNESIS)

Transformacin del sedimento plstico en roca, intensa compactacin acompaada de reestructuraciones cristalinas.

Deshidratacin y estabilizacin a profundidades de 200 a 300 m. Precipitacin de minerales en los poros.

Introduccin de cemento.

Crecimientos cristalinos secundarios.

ETAPAS DE LA DIAGNESIS (STRAKOV)

HALMIRLISIS

SINDIAGNESIS

REDOXOMRFICA

LOCOMRFICA

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIN

Escala de Udden-Wentworth para los diferentes tamaos de los granos.

(1/256)

= -log_ 2 d

Krumbein introduce el (phi) = -log 2 d (mm)

Slide Number 1Diagnesis:Existen tres categoras propuestas para generar fuentes potenciales de petrleo en paleocuencas, con respecto a los rangos de sedimentacin:PROCESOS DE LA DIAGNESISSlide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26TRANSFORMACIN DEL PETRLEOSe han reconocido tres fases o estados para la diagnesis: METAGNESISETAPAS DE LA DIAGNESIS SEGN N. M. STRAKOVETAPAS DE LA DIAGNESIS (STRAKOV)ETAPA 1. HALMIRLISISETAPA 2. SINDIAGNESIS ETAPA 3. REDOXOMRFICA (AUTOMETAMRFICA)ETAPA 4. LOCOMRFICA (ANADIAGNESIS)ETAPAS DE LA DIAGNESIS (STRAKOV)Slide Number 39Slide Number 40