Diagénese

Diagénese (português europeu) ou diagênese (português brasileiro), em geologia e oceanografia refere-se a qualquer mudança e alteração do sedimento após sua deposição inicial, durante e após a sua litificação, excluindo alteração superficial (desgaste) e metamorfismo. Estas mudanças acontecem em temperatura e pressão relativamente baixas e resultam em alterações mineralógicas que originam rochas. Não há nenhuma fronteira nítida entre diagénese e metamorfismo, mas o último ocorre em temperaturas e pressão mais elevadas.

Após a deposição, os sedimentos são compactados e são enterrados sob camadas sucessivas de sedimentos e cimentados por minerais que se precipitam da solução. Grãos de sedimentos, rochas e fósseis podem ser substituídos por outros minerais durante a diagénese. A porosidade geralmente diminui durante a diagénese, exceto em casos raros, como a dissolução de minerais e dolomitização.

O estudo da diagénese em rochas é usado para entender a história tectônica a que foram submetidos e os tipos de fluidos que circularam através deles. Do ponto de vista comercial, tais estudos ajudam a avaliar a probabilidade de encontrar mineral economicamente viável e vários depósitos de hidrocarbonetos.

O processo de diagénese também é importante na determinação da decomposição de tecido ósseo.[1]

Litificação

Litificação (lithus em grego clássico: λίθος que significa rocha e do sufixo-ific do latim) é o processo em que os sedimentos compactados sob pressão, expulsam os fluidos e gradualmente se tornam rocha sólida. Essencialmente, litificação é um processo de destruição da porosidade por meio de compactação e cimentação. A litificação inclui todos os processos que convertem sedimentos não consolidados em rochas sedimentares. Petrificação, embora muitas vezes usado como sinônimo, é mais especificamente usada para descrever a substituição do material orgânico por sílica na formação de fósseis. Na geologia, consolidação é sinônimo de litificação.

Diagênese em antropologia e paleontologia

O termo diagénese é amplamente utilizado em geologia. No entanto, este termo tem sido usado no campo da antropologia e da paleontologia para descrever as mudanças e alterações que ocorrem em material biológico esquelético nos enterros. Diagénese é quando o ambiente e seus processos irão modificar a química original de um objeto orgânico e as propriedades estruturais finais, preservando ou destruindo.[2][3] Para avaliar o potencial impacto da diagénese em ossos arqueológicos ou fósseis, muitos fatores precisam ser avaliados, começando com composição química e mineralógica do osso e do solo que o envolve, bem como o ambiente do enterro (geologia, climatologia e águas subterrâneas).[3]

A composição do osso é um terço orgânica (principalmente de proteína colagénio) e dois terços mineral (fosfato de cálcio na sua maior parte sob a forma de hidroxiapatita) o que torna a sua diagénese mais complexa.[4] A alteração ocorre em todo o processo com perda e substituição molecular, havendo uma reorganização na cristalização. A porosidade e microestruturas são alteradas e em muitos casos, há a desintegração completa.[5] Três percursos gerais da diagénese do osso têm sido identificados:

  1. deterioração química da fase orgânica;
  2. deterioração química da fase mineral;
  3. micro ataques biológicos do composto.[6]

São como se segue:

  1. A dissolução do colagénio depende do pH e temperatura ambiental.[6] Em temperaturas elevadas a taxa de perda de colagénio será acelerado e em pH extremos pode causar inchaço no colagénio e aceleração da hidrólise.[6] Devido ao aumento da porosidade do osso aumenta a perda de colagénio, o osso torna-se suscetível à infiltração hidrolítica, onde a hidroxiapatita com a sua afinidade aos aminoácidos, permite a troca com seu interior.[7]
  2. A atividade hidrolítica desempenha papel fundamental nas transformações das fases minerais por que expõe o colagénio para os produtos químicos e acelera a bio-degradação.[6] As alterações químicas afetam a cristalinidade.[7] Os mecanismos de transformação químicos, tais como a captação de F- ou CO3 - podem provocar a recristalização em que a hidroxiapatita é dissolvida e precipitada permitindo a incorporação e substituição de material.[7]
  3. Uma vez que um indivíduo foi enterrado, o ataque microbiano que é o mecanismo mais comum da deterioração do osso, ocorre rapidamente.[6] Durante esta fase, a maior parte do colagénio ósseo é perdida e a porosidade é aumentada.[7] A dissolução na fase mineral causada pela baixo pH permite o acesso ao colagénio através das enzimas microbianas extracelulares devido ao ataque microbiano.[6]

Diagênese na geração de hidrocarboneto

Quando a matéria animal ou vegetal é enterrada durante a sedimentação, as moléculas orgânicas constituintes (lípidos, proteínas, hidratos de carbono e compostos de lignina-húmus) quebram devido ao aumento da temperatura e da pressão. Essa transformação ocorre próximo ao sepultamento e resulta na criação de dois produtos principais: querogênio e betume.

Geralmente é aceito que os hidrocarbonetos são formados pela alteração térmica dos querogênios (a teoria biogénica). Deste modo, sob certas condições (que são em grande parte dependentes da temperatura) o querogênio irá quebrar para formar hidrocarboneto através de um processo químico conhecido como craqueamento ou catagênese.

Um modelo cinético baseado em dados experimentais, pode capturar a maior parte da transformação essencial na diagénese,[8] e um modelo matemático de um meio poroso de compactação pode modelar o mecanismo de dissolução-precipitação.[9] Estes modelos têm sido intensivamente estudado e tem aplicações reais em geologia.

A diagénese foi dividida em gênese dos hidrocarbonetos e do carvão mineral: eodiagenesis (precoce), mesodiagenesis (meio) e telodiagenesis (tardio). Durante a fase inicial do xisto ou eodiagenesis perde-se água, e pouco ou nenhum hidrocarbonetos são formados. Surge apenas o carvão de lenhite e os sub-betuminosos. Durante a mesodiagenesis, ocorre a desidratação dos minerais da argila, são desenvolvidos os óleos de alta a baixa volatilidade dos carvões betuminosos. Durante a telodiagenesis, a matéria orgânica sofre o craqueamento e o gás seco é produzido; o carvão semi-antracite é desenvolvido.[10]

Diagénese em decomposição óssea

A diagénese altera as proporções do colagénio orgânico e componentes inorgânicos (hidroxiapatita, cálcio, magnésio) dos ossos exposto as condições ambientais e na humidade. Isto é realizado através da troca de materiais dos ossos, adsorção da superfície do osso e lixiviação a partir do osso.[11][12]

Referências

  1. ↑ Bone diagenesis: an overview R Hedges, Archaeometry 2002 [1]
  2. ↑ Wilson, L. and M. Pollard, Here today, gone tomorrow? Integrated experimentation and geochemical modeling in studies of archaeological diagenetic change. Accounts of Chemical Research, 2002. 35(8): p. 644-651.
  3. ↑ a b Zapata, J., et al., Diagenesis, not biogenesis: Two late Roman skeletal examples. Science of Total Environment, 2006. 369: p. 357-368.
  4. ↑ Nicholson, R.A., Bone Degradation, Burial Medium and Species Representation: Debunking the Myths, and Experiment-based Approach. Journal of Archaeological Science, 1996. 23(513-533).
  5. ↑ Nielsen-Marsh, C.M., Patterns of Diagenesis in Bone I: The Effects of Site Environments. Journal of Archaeological Science, 2000. 27: p. 1139-1150.
  6. ↑ a b c d e f Collins, M.J., et al., The Survival of Organic Matter in Bone: A Review. Archaeometry, 2002. 44(3): p. 383-394.
  7. ↑ a b c d Hedges, R.E.M., Bone Diagenesis: An Overview of Processes. Archaeometry, 2002. 44(3): p. 319-328.
  8. ↑ HJ Abercrombie, IE Hutcheon, JD Bloch, P Caritat,Silica activity and the smectite-illite reaction,Geology, 22, 539-542 (1994)
  9. ↑ A. C. Fowler and X. S. Yang, Dissolution/precipitation mechanisms for diagenesis in sedimentary basins, J. Geophys. Res., vol. 108, B10, 1029/2002JB002269, (2003)
  10. ↑ A. E. Foscolos, T. G. Powell and P. R. Gunther, The use of clay minerals and inorganic and organic geochemical indicators for evaluating the degree of diagenesis and oil generating potential of shales, Geochimica et Cosmochimica Acta Volume 40, Issue 8, August 1976, Pages 953–966 http://dx.doi.org/10.1016/0016-7037(76)90144-7
  11. ↑ Beyond the grave: understanding human decomposition A A Vass Microbiology Today 2001 [2]
  12. ↑ Hedges (loc. cit.) [3]