Доломит (рок) - Dolomite (rock)

Доломитовые породы триаса из Словакия
Эрозия доломита над более слабым сланцем создала Ниагарский откос
Трилобит ископаемое сохранилось в виде внутреннего слепка в Силурийский доломит с юго-запада Огайо, США
Эрозия доломитовых пород в Mourèze, Эро, Франция

Доломит (также известен как доломитовая порода, долестон или доломитовая порода) это осадочный карбонатная порода который содержит высокий процент минеральная доломит, CaMg (CO3)2. В старом USGS публикаций, он был назван магнезиальный известняк, термин теперь зарезервирован для магний -дефицитные доломиты или богатые магнием известняки. Доломит имеет стехиометрический соотношение примерно равного количества магния и кальция. Большая часть доломитовой породы образовалась в результате магниевого замещения известняка или Лайм грязь перед литификация.[1] Доломитовая порода устойчива к эрозия и может содержать слоистые слои или быть без кровати. Он менее растворим, чем известняк, в слабо кислый грунтовые воды, но он все еще может разрабатывать функции решения (карст ) через некоторое время. Доломитовая порода может служить резервуаром нефти и природного газа.

Период, термин долестон был введен в 1948 году, чтобы избежать путаницы с минералом доломит. Использование термина долестон является спорным, так как имя доломит впервые был применен к камню в конце 18 века и, таким образом, имеет преимущество в техническом отношении. Использование термина долестон не был рекомендован Глоссарий геологии опубликовано Американский геологический институт.[2]

Геологический процесс превращения кальцита в доломит известен как доломитизация и любой промежуточный продукт известен как "доломитовый известняк."[3]

«Проблема доломита» относится к обширным мировым отложениям доломита в прошлых геологических отчетах, ускользающих от единого объяснения их образования.

Первым геологом, отличившим доломитовую породу от известняка, был Belsazar Hacquet в 1778 г.[4]

Пещеры в доломитовой скале

Как с известняком пещеры, естественные пещеры и растворные трубы обычно образуются в доломитовой породе в результате растворение слабой угольной кислотой.[5][6] Реже пещеры могут образовываться в результате растворения породы серная кислота.[7] Карбонат кальция образования (вторичные депозиты) в виде сталактиты, сталагмиты, Flowstone и т. д., также могут образовываться в пещерах в доломитовой скале. «Доломит - распространенный тип горных пород, но относительно необычный минерал в образовании образования».[5]И «Международный союз спелеологии» (UIS), и Американское «Национальное спелеологическое общество» (NSS) широко используют в своих публикациях термины «доломит» или «доломитовая порода», когда относятся к естественной коренной породе, содержащей высокий процент CaMg (CO3)2 в которых образовались естественные пещеры или трубки для раствора.[5][8]

Образования доломита

И кальций, и магний переходят в раствор при растворении доломитовой породы. В образование последовательность выпадения осадков: кальцит, Mg-кальцит, арагонит, хантит и гидромагнезит.[5][8] Следовательно, наиболее распространенное образование (вторичное отложение) в пещерах в доломитовой породе карст, карбонат кальция в наиболее стабильной полиморф форма кальцита. Типы Speleothem, которые, как известно, содержат доломит, включают: покрытия, корки, лунное молоко, Flowstone, кораллоиды, порох, лонжерон и плоты.[5] Хотя есть сообщения о образованиях доломитовых образований, которые, как известно, существуют в ряде пещер по всему миру, они обычно находятся в относительно небольших количествах и образуются в очень мелкозернистых отложениях.[5][8]

Физико-химическое значение Mg2+
 ион

Уже изученный Бишоффом (1968),[9] ион магния - давно известный ингибитор кальцита зарождение и рост кристаллов.[10][11][12][13]

В Mg2+
 катион - второй по распространенности катион присутствует в морской воде после Na+
, так как ТАК2–
4 это второй анион после Cl−
. Хотя очень похоже Ca2+
, то ионный радиус голых Mg2+
 катион меньше. Некоторые парадоксальные последствия возникают между его противоположным электростатическим поведением в твердой фазе минерала и в водном растворе. Чем меньше ион магния, тем выше ионный потенциал чем более крупный ион кальция.

Ионный потенциал - это отношение электрический заряд к ионный радиус.[14] Это соотношение представляет собой плотность заряда на поверхности данного иона. Чем плотнее плотность заряда, тем сильнее связь что ион образует.[15] Так как Mg2+
 ионный потенциал больше, чем это Ca2+
 , он оказывает большее Кулоновское взаимодействие с соседними анионами в твердой фазе или с молекулами воды в растворе.

Как следствие, энергия решетки магнезит (MgCO
3) выше, чем у кальцит (CaCO
3) и, следовательно, растворимость из MgCO
3 ниже, чем у CaCO
3 потому что требуется больше энергии для разделения ионов противоположного заряда, присутствующих в кристаллическая решетка.

Точно так же в водный раствор, то межмолекулярные силы (IMF) из-за ионно-дипольного взаимодействия между Mg2+
 и непосредственно окружающие ЧАС
2О молекулы также сильнее, чем у Ca2+
. В Mg2+
 ион гексагидратирован в водном растворе и представляет собой восьмигранный конфигурация. В [Mg (H
2O)
6]2+
 вид имеет гораздо больший гидратированный ионный радиус, чем голый Mg2+
 ионы и сорбирует на отрицательно заряженную поверхность кальцита. Из-за большего ионно-ионного расстояния, обусловленного этим большим радиусом гидратированного иона, кулоновское взаимодействие с CO2−
3 анионы, присутствующие как в кристаллической решетке твердого кальцита, так и в водном растворе, более слабые. Далее кальцит рост кристаллов сначала требуется обезвоживание этого [Mg (H
2O)
6]2+
 видов, что является энергетически невыгодным процессом. Это объясняет, почему Mg2+
 катион может действовать как ингибитор роста кристаллов кальцита, если присутствует в водном растворе в достаточно высокой концентрации. Такой же эффект ингибирования роста кристаллов наблюдается и с Zn2+
 катион, ионный радиус которого аналогичен радиусу Mg2+
.[16]

Когда Mg2+
 катион в низкой концентрации входит в кристаллическую решетку кальцита в химическом равновесии с морской водой, он также стабилизирует электронно-дырочные центры наблюдаемый в электронный спиновой резонанс (ЭПР) спектрометрия (характеристическая линия ЭПР при g = 2.0006 - 2.0007) по данным Барабаса и другие. (1988, 1992) и другие при попытке разгадать природу парамагнитных центров, используемых до сих пор. кораллы и фораминиферы в глубоководных отложениях.[17][18][19][20]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Зенгер и Маццулло (1982). Доломитизация.
  2. ^ Neuendorf, K.K.E .; Mehl, Jr., J.P .; Джексон, Дж. (редакторы) (2005). Глоссарий геологии (5-е изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. п. 189. ISBN  978-0922152896.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (ссылка на сайт)
  3. ^ «Доломит. Осадочная порода, известная как доломит или доломит». Geology.com. Получено 20 июн 2014.
  4. ^ Краньц, Андрей (2006). "Бальтазар Аке (1739 / 40-1815), пионер карстовых геоморфологов". Acta Carsologica. Институт исследования карста, Научно-исследовательский центр Словенской академии наук и искусств. 35 (2). Дои:10.3986 / ac.v35i2-3.544. ISSN  0583-6050. В архиве с оригинала 31 декабря 2016 г.
  5. ^ а б c d е ж Хилл С.А. и Форти П. (1997). Пещерные минералы мира, второе издание. [Хантсвилл, Алабама: Национальное спелеологическое общество Inc.] стр. 14, 142, 143, 144 и 150, ISBN  1-879961-07-5
  6. ^ Уайт В. Б. и Калвер Д. К., (2005) Глава «Пещеры, определения», Энциклопедия пещер, под редакцией Калвера Д. К. и Уайта В. Б., ISBN  0-12-406061-7
  7. ^ Поляк, Виктор Дж .; Провенсио, Паула (2000). «Побочные продукты связаны с спелеогенезом под влиянием H2S-H2SO4 в Карловых Варах, Лечугилле и других пещерах в горах Гуадалупе, Нью-Мексико». Журнал исследований пещер и карста. 63 (1): 23–32. Получено 4 апреля 2020.
  8. ^ а б c Энциклопедия пещер, (2005). Под редакцией Калвера Д.К. и Уайта В. Б., ISBN  0-12-406061-7
  9. ^ Бишофф, Джеймс Л. (1968). «Кинетика зародышеобразования кальцита: ингибирование ионов магния и катализ ионной силы». Журнал геофизических исследований. 73 (10): 3315–3322. Дои:10.1029 / JB073i010p03315. ISSN  0148-0227.
  10. ^ Кац, Амитаи (1973). «Взаимодействие магния с кальцитом при росте кристаллов при 25–90 ° C и одной атмосфере». Geochimica et Cosmochimica Acta. 37 (6): 1563–1586. Дои:10.1016/0016-7037(73)90091-4. ISSN  0016-7037.
  11. ^ Бернер, Р.А. (1975). «Роль магния в росте кристаллов кальцита и арагонита из морской воды». Geochimica et Cosmochimica Acta. 39 (4): 489–504. Дои:10.1016/0016-7037(75)90102-7. ISSN  0016-7037.
  12. ^ Nielsen, M. R .; Sand, K. K .; Rodriguez-Blanco, J.D .; Bovet, N .; Generosi, J .; Dalby, K. N .; Стипп, С. Л. С. (2016). «Подавление роста кальцита: комбинированные эффекты Mg2+
     и ТАК2–
    4    ". Рост кристаллов и дизайн. 16 (11): 6199–6207. Дои:10.1021 / acs.cgd.6b00536. HDL:2262/89837. ISSN  1528-7483.
  13. ^ Dobberschütz, S .; Nielsen, M. R .; Sand, K. K .; Civioc, R .; Bovet, N .; Stipp, S. L. S .; Андерссон, М. П. (2018). «Механизмы ингибирования роста кристаллов органическими и неорганическими ингибиторами». Nature Communications. 9 (1): 1578. Дои:10.1038 / s41467-018-04022-0. ISSN  2041-1723. ЧВК  5910393. PMID  29679006.
  14. ^ «Ионный потенциал». Словарь наук о Земле 1999 г., первоначально опубликованный издательством Oxford University Press 1999 г.. Получено 17 апреля 2017.CS1 maint: location (ссылка на сайт)
  15. ^ «Ионный потенциал» (PDF). Получено 17 апреля 2017.
  16. ^ Ghizellaoui, S .; Эврард, М. (2008). «Оценка влияния цинка на кристаллизацию карбоната кальция». Опреснение. 220 (1–3): 394–402. Дои:10.1016 / j.desal.2007.02.044. ISSN  0011-9164.
  17. ^ Барабас, М .; Бах, А .; Мангини, А. (1988). «Аналитическая модель роста сигналов ESR». Международный журнал радиационных приложений и приборов. Часть D. Ядерные треки и радиационные измерения. 14 (1–2): 231–235. Дои:10.1016/1359-0189(88)90070-2. ISSN  1359-0189.
  18. ^ Барабас, Михаил; Бах, Андреас; Мудельзее, Манфред; Мангини, Аугусто (1992). «Общие свойства парамагнитного центра при g = 2.0006 в карбонатах». Четвертичные научные обзоры. 11 (1–2): 165–171. Дои:10.1016 / 0277-3791 (92) 90059-Н. ISSN  0277-3791.
  19. ^ Радтке, Ульрих; Грюн, Райнер (1988). «ЭПР-датирование кораллов». Четвертичные научные обзоры. 7 (3–4): 465–470. Дои:10.1016/0277-3791(88)90047-9. ISSN  0277-3791.
  20. ^ Барабас, Михаил; Мудельзее, Манфред; Вальтер, Ральф; Мангини, Аугусто (1992). «Доза-реакция и термическое поведение сигнала ESR при g = 2.0006 в карбонатах». Четвертичные научные обзоры. 11 (1–2): 173–179. Дои:10.1016 / 0277-3791 (92) 90060-Л. ISSN  0277-3791.

дальнейшее чтение

  • Блатт, Харви; Трейси, Роберт Дж. (1996). Петрология; Магматические, осадочные и метаморфические (2-е изд.). В. Х. Фриман. С. 317–323. ISBN  0-7167-2438-3.
  • Такер, М.Э.; В. П., Райт (1990). Карбонатная седиментология. Научные публикации Блэквелла. ISBN  0-632-01472-5.
  • Zenger, D. H .; Маццулло, С. Дж. (1982). Доломитизация. Хатчинсон Росс. ISBN  0-87933-416-9.

внешние ссылки