Цементация включает в себя ионы , переносимые грунтовыми водами , которые химически осаждаются с образованием нового кристаллического материала между осадочными зернами. Новые минералы, заполняющие поры, образуют «мостики» между исходными зернами осадка, тем самым связывая их вместе. Таким образом, песок становится песчаником , а гравий — конгломератом или брекчией . Цементация происходит как часть диагенеза или литификации отложений . Цементация происходит в основном ниже уровня грунтовых вод, независимо от размеров присутствующих осадочных зерен . Большие объемы поровой воды должны пройти через поры отложений для кристаллизации нового минерального цемента , поэтому для завершения процесса цементации обычно требуются миллионы лет. Обычные минеральные цементы включают кальцит , кварц и фазы кремнезема, такие как кристобалит , оксиды железа и глинистые минералы ; встречаются и другие минеральные цементы.
Цементация в зоне грунтовых вод происходит непрерывно, настолько, что термин «зона цементации» иногда используется как синоним. Цементация происходит в трещинах или других отверстиях существующих пород и представляет собой динамический процесс, более или менее находящийся в равновесии с процессом растворения или растворения.
Цемент, найденный на морском дне, обычно представляет собой арагонит и может принимать различные текстурные формы. Эти текстурные формы включают подвесной цемент, менисковый цемент, изопахозный цемент, игольчатый цемент, ботриоидный цемент, блочный цемент, цемент синтаксического обода и крупнозернистый мозаичный цемент. Среда, в которой находится каждый из цементов, зависит от доступного порового пространства. Во фреатических зонах встречаются цементы: изопаховые, глыбовые и синтаксические цементы ободков. Что касается цементации кальцита, которая происходит в метеоритных сферах (пресноводные источники), то цемент образуется путем растворения менее стабильного арагонита и кальцита с высоким содержанием магния. (Боггс, 2011)
Классификация горных пород при использовании классификации Фолка зависит от матрицы, которая является либо шпоровой (в основном состоящей из цемента), либо микритовой (в основном состоящей из ила).
Beachrock — это разновидность карбонатного пляжного песка, сцементированного посредством процесса, называемого синседиментационной цементацией. Beachrock может содержать менисковые цементы или подвесные цементы. Когда вода между узкими промежутками зерен стекает с пляжной породы, небольшая ее часть удерживается капиллярными силами, где образуется менисковый цемент. Подвесные цементы образуются на дне зерен, где удерживаются капли воды.
Хардграунды — это твердые корки карбонатного материала, которые образуются на дне океана, ниже самого низкого уровня прилива. Изопахотный (что означает одинаковую толщину) цемент образуется в подводных условиях, когда зерна полностью окружены водой (Боггс, 2006).
Карбонатные цементы также могут образовываться биологическими организмами, такими как Sporosarcina Pasteurii , которые связывают песок вместе с помощью органических соединений и источника кальция (Chou et al. , 2010).
Цементирование оказывает существенное влияние на свойства и устойчивость многих грунтовых материалов. Цементацию не всегда легко идентифицировать, и ее последствия нелегко определить количественно. Известно, что он способствует нежности глины и может быть причиной кажущегося давления предварительного уплотнения. Фильтрация соединений железа из очень чувствительной глины из Лабрадора, Канада, привела к снижению кажущегося давления предварительного уплотнения на 30 т/м. [1] Куп и Эйри (2003) показывают, что в карбонатных почвах цементация развивается сразу после отложения и позволяет почве сохранять рыхлую структуру. Непризнание цементации привело к строительным спорам. [2] Например, участок крупного проекта отмечен на контрактных чертежах как ледник. Оно было настолько сильным, что его пришлось взорвать. Подрядчик утверждал, что почва сцементировалась во время раскопок, поскольку образовалась из-за глинистой матрицы, а также гравия. Владелец пришел к выводу, что это произошло из-за выветривания гальки. Правильная оценка материала до заключения контракта могла бы избежать этой проблемы. Частицы глины прилипают к поверхности более крупных частиц ила и песка, этот процесс называется связыванием глины. В конце концов, более крупные зерна внедряются в глинистую матрицу, и их влияние на геотехническое поведение ограничено. Глинистое удержание сохраняет большую долю пустот даже при высоких эффективных напряжениях, позволяя возникать межчастичным силам.