Sedimentkompression

Sedimentkompression bezeichnet die Verdichtung von Sedimentgesteinen durch zunehmenden Überlagerungsdruck aus später abgelagerten Schichten. Sie ist ein zentraler Prozess der frühen Diagenese und führt vor allem durch mechanische Kompaktion zu einer Verringerung der Porosität und einer Zunahme der Dichte. Im Gegensatz zur späteren Verfestigung durch Mineral- oder Strukturverfestigung spielt sie sich überwiegend in den ersten Stadiums der Lithifikation ab.

Der Prozess umfasst primär zwei Mechanismen: die mechanische Kompaktion durch Verdrängung und Neuordnung der Körner unter dem Druck, sowie der Entwässerung der Porenflüssigkeiten aus den Porensystemen. Durch das Zusammendrücken der Sedimente verringert sich der Raum zwischen den Körnern, poröse Phasen werden reduziert und der poröse Raum wird teilweise durch neu gebildete Kontakte ersetzt. Cementation, also Verfestigung durch Mineral-Ablagerungen, ist oft ein späterer Diagenese-Schritt, der die Verdichtung ergänzen kann, jedoch nicht notwendigerweise mit ihr einhergeht.

Die Auswirkungen der Sedimentkompression betreffen Porosität, Permeabilität und mechanische Eigenschaften des Gesteins. Die Porosität nimmt mit der Tiefe typischerweise ab, was sich in porenbasierten Eigenschaften wie Speicherkapazität und Durchlässigkeit niederschlägt. Modelle zur Porositätsabnahme mit der Tiefe, bekannt als Athy-Gleichung, beschreiben phi(z) = phi0 exp(-k z), wobei phi die Porosität, z die Tiefe und k ein Kompressionskoeffizient ist.

Wichtige Einflussfaktoren sind Korngröße, Ton- und Feinmaterialgehalt, ursprüngliche Porosität, Temperatur, Abfluss von Fluida und die Belastungsgeschichte der Sedimente. Sedimentkompression beeinflusst daher sowohl geologische Speicherräume wie Ölvorkommen und Grundwasserleiter als auch geotechnische Eigenschaften von Böden und Bauwerken.