Kinetic Model of Zeolite Paragenesis in Tuffaceous Sediments

The sequence of mineral reactions involving zeolites and other authigenic phases in tuffaceous sedimentary rocks can be explained by growth- and dissolution-reaction kinetics. Kinetic factors may determine the specific authigenic phases which form and the temporal and spatial constraints on the solution composition during irreversible dissolution and growth reactions in glass-bearing rocks. The glass phase generates a high level of supersaturation with respect to a variety of aluminosilicates in the pore fluid. The sequence of assemblages formed during a series of metastable reactions resembles an Ostwald step sequence. Metastable reactions occur because formation of less stable phases such as gels, clays, and disordered zeolites may lower the total free energy of the glass-bearing system faster than the growth of the stable assemblage including ordered feldspars, quartz, and micas. Eventually, after a series of steps, the most stable silicate assemblage for the bulk composition, temperature, and pressure may form. However, the formation of intermediate metastable phases can delay the attainment of equilibrium by as much as tens of millions of years. Порядок минералогических реакций, включающих цеолиты и другие аутигенные фазы в туфовых осадочных породах, можно объяснить кинетикой реакций роста и растворения. Кинетические факторы могут определять образующиеся специфические аутигенные фазы, а также временные и пространственные ограничения, влияющие на состав раствора во время необратимых реакций растворения и роста в породах, содержащих стекло. Стекляные фазы создают высокий уровень пересыщения различными алюмосиликатами в поровой жидкости. Порядок формаций, образующихся в течение серии метастабильных реакций, напоминает ступенчатый порядок Оствальда. Метастабильные реакции происходят, так как образование таких менее стабильных фаз, как гелей, глин, и неупорядоченных цеолитов, может снизить общую свободную энергию систем, включающих стекло, быстрее, чем рост стабильных формаций, содержащих упорядоченные фельдшпаты, кварц, и слюду. В конечном итоге по серии стадий может образоваться формация силиката наиболее стабильная для общего состава, температуры и давления. Однако образование промежуточных метастабильных фаз может задержать достижение равновесия до 10 миллионов лет. [E.C.] Die Abfolge von Mineralreaktionen, die Zeolithe und andere authigene Phasen in tuffhaltigen sedimentären Gesteinen mit umfaßt, kann durch Wachstums- und Lösungskinetik erklärt werden