La diagénesis ( / ˌ d aɪ . ə ˈ dʒ ɛ n ə s ɪ s / ) es el proceso que describe los cambios físicos y químicos en los sedimentos causados primero por las interacciones agua-roca, la actividad microbiana y la compactación después de su deposición . El aumento de la presión y la temperatura sólo empiezan a desempeñar un papel a medida que los sedimentos quedan enterrados mucho más profundamente en la corteza terrestre . [1] En las primeras etapas, la transformación de sedimentos poco consolidados en roca sedimentaria ( litificación ) va simplemente acompañada de una reducción de la porosidad y de la expulsión de agua ( sedimentos arcillosos ), mientras que sus principales conjuntos mineralógicos permanecen inalterados. A medida que la roca avanza a mayor profundidad debido a una mayor deposición superior, su contenido orgánico se transforma progresivamente en kerógenos y betunes .
El proceso de diagénesis excluye la alteración de la superficie ( meteorización ) y el metamorfismo profundo . No existe un límite definido entre diagénesis y metamorfismo , pero este último ocurre a temperaturas y presiones más altas . Las soluciones hidrotermales, las aguas subterráneas meteóricas, la porosidad de las rocas, la permeabilidad , las reacciones de disolución/ precipitación y el tiempo son factores influyentes.
Después de la deposición, los sedimentos se compactan al quedar enterrados bajo sucesivas capas de sedimentos y cementados por minerales que precipitan de la solución . Los granos de sedimento, fragmentos de rocas y fósiles pueden ser reemplazados por otros minerales (p. ej. calcita , siderita , pirita o marcasita ) durante la diagénesis. La porosidad suele disminuir durante la diagénesis, excepto en casos raros como disolución de minerales y dolomitización .
El estudio de la diagénesis en rocas sirve para comprender la historia geológica que han sufrido y la naturaleza y tipo de fluidos que han circulado a través de ellas. Desde un punto de vista comercial, estos estudios ayudan a evaluar la probabilidad de encontrar varios depósitos de minerales y hidrocarburos económicamente viables .
El proceso de diagénesis también es importante en la descomposición del tejido óseo. [2]
El término diagénesis, que literalmente significa "a través de generaciones", [3] se utiliza ampliamente en geología . Sin embargo, este término se ha filtrado en el campo de la antropología , la arqueología y la paleontología para describir los cambios y alteraciones que tienen lugar sobre el material esquelético (biológico). Específicamente, la diagénesis "es el entorno físico, químico y biológico acumulativo; estos procesos modificarán las propiedades químicas y/o estructurales originales de un objeto orgánico y regirán su destino final, en términos de preservación o destrucción". [4] [5] Para evaluar el impacto potencial de la diagénesis en huesos arqueológicos o fósiles , es necesario evaluar muchos factores, comenzando con la composición elemental y mineralógica del hueso y el suelo envolvente, así como el entorno de enterramiento local (geología, climatología , aguas subterráneas ). [5]
La naturaleza compuesta del hueso, que comprende un tercio orgánico (principalmente proteína de colágeno ) y dos tercios mineral ( fosfato cálcico principalmente en forma de hidroxiapatita ), hace que su diagénesis sea más compleja. [6] La alteración ocurre en todas las escalas, desde la pérdida y sustitución molecular, pasando por la reorganización de los cristalitos, la porosidad y los cambios microestructurales, y en muchos casos, hasta la desintegración de la unidad completa. [7] Se han identificado tres vías generales de diagénesis ósea:
Son los siguientes:
Cuando la materia animal o vegetal queda enterrada durante la sedimentación, las moléculas orgánicas constituyentes ( lípidos , proteínas , carbohidratos y compuestos ligninhúmicos ) se descomponen debido al aumento de temperatura y presión . Esta transformación ocurre en los primeros cientos de metros del entierro y da como resultado la creación de dos productos primarios: kerógenos y betunes .
Generalmente se acepta que los hidrocarburos se forman por la alteración térmica de estos querógenos (la teoría biogénica ). De esta manera, dadas ciertas condiciones (que dependen en gran medida de la temperatura), los querógenos se descompondrán para formar hidrocarburos mediante un proceso químico conocido como craqueo o catagénesis .
Un modelo cinético basado en datos experimentales puede capturar la mayor parte de la transformación esencial en la diagénesis, [10] y un modelo matemático en un medio poroso de compactación para modelar el mecanismo de disolución-precipitación. [11] Estos modelos han sido intensamente estudiados y aplicados en aplicaciones geológicas reales.
La diagénesis se ha dividido, basándose en la génesis de los hidrocarburos y del carbón, en: eodiagénesis (temprana), mesodiagénesis (media) y telodiagénesis (tardía). Durante la etapa temprana o de eodiagénesis, las lutitas pierden agua de poro, se forman pocos o ningún hidrocarburo y el carbón varía entre lignito y subbituminoso . Durante la mesodiagénesis se produce la deshidratación de los minerales arcillosos , se produce el desarrollo principal de la génesis del petróleo y se forman carbones bituminosos de alta a baja volatilidad . Durante la telodiagénesis, la materia orgánica se agrieta y se produce gas seco; Se desarrollan carbones semiantracita . [12]
La diagénesis temprana en sedimentos acuáticos recién formados está mediada por microorganismos que utilizan diferentes aceptores de electrones como parte de su metabolismo. La materia orgánica se mineraliza, liberando dióxido de carbono gaseoso (CO 2 ) en el agua intersticial que, dependiendo de las condiciones, puede difundirse en la columna de agua. Los diversos procesos de mineralización en esta fase son la nitrificación y desnitrificación , la reducción con óxido de manganeso , la reducción con hidróxido de hierro , la reducción de sulfato y la fermentación . [13]
La diagénesis altera las proporciones de colágeno orgánico y componentes inorgánicos (hidroxiapatita, calcio, magnesio) del hueso expuesto a las condiciones ambientales, especialmente la humedad. Esto se logra mediante el intercambio de constituyentes naturales del hueso, su depósito en huecos o defectos, la adsorción sobre la superficie del hueso y la lixiviación del hueso. [2] [14]