Карбонатная порода
Карбонатные породы — класс осадочных пород, состоящих преимущественно из карбонатных минералов . Двумя основными типами являются известняк , который состоит из кальцита или арагонита (различные кристаллические формы CaCO 3 ), и доломитовая порода (также известная как доломит), которая состоит из минерального доломита (CaMg(CO 3 ) 2 ). Их обычно классифицируют по текстуре и размеру зерна . [1] Важно отметить, что карбонатные породы могут существовать как метаморфические, так и магматические породы. карбонатных пород При метаморфизации перекристаллизованных мрамор образуется . Редкие магматические карбонатные породы существуют даже в виде интрузивных карбонатитов и, еще реже, существует вулканическая карбонатная лава .
Карбонатные породы также являются важными компонентами для понимания геологической истории из-за таких процессов, как диагенез , при которых карбонаты претерпевают изменения в составе на основе кинетических эффектов . [2] Корреляция в между этим изменением состава и температурой может быть использована для реконструкции климата прошлого, как это делается палеоклиматологии . Карбонатные породы также можно использовать для понимания различных других систем, как описано ниже.
Известняк
[ редактировать ]Известняк – самая распространенная карбонатная горная порода. [3] и представляет собой осадочную породу, состоящую из карбоната кальция с двумя основными полиморфными модификациями : кальцитом и арагонитом. Хотя химический состав этих двух минералов одинаков, их физические свойства значительно различаются из-за разной кристаллической формы . Наиболее распространенной формой, встречающейся на морском дне, является кальцит, а арагонит чаще встречается в биологических организмах. [4]
Кальцит
[ редактировать ]
Кальцит может растворяться водами грунтовыми или осаждаться грунтовыми водами. [5] воды в зависимости от нескольких факторов, включая температуру , pH и растворенных ионов концентрацию . Кальцит обладает необычной характеристикой, называемой ретроградной растворимостью , при которой он становится менее растворимым в воде при повышении температуры. Когда условия благоприятны для выпадения осадков, кальцит образует минеральные покрытия, которые скрепляют существующие зерна породы вместе или могут заполнять трещины.
Арагонит
[ редактировать ]По сравнению с кальцитом арагонит менее стабилен и более растворим . [6] и, таким образом, при определенных условиях может превращаться в кальцит. В растворе ионы магния могут действовать как стимуляторы роста арагонита, поскольку они ингибируют осаждение кальцита . [7] Часто такое подавленное осаждение происходит в биологии, где организмы стремятся осаждать карбонат кальция из-за своих структурных особенностей, таких как скелет и панцирь .
Долостон
[ редактировать ]Открытие доломита, или доломита , было впервые опубликовано в 1791 году. [8] и был обнаружен в земной коре в разные периоды времени . [9] Поскольку порода состоит из ионов кальция , магния и карбоната , кристаллическую структуру минерала можно визуализировать аналогично кальциту и магнезиту . [10] Благодаря такому составу минерал доломит, присутствующий в доломите, можно классифицировать по различной степени включения кальция, а иногда и железа. [9]
Кальций доломит
[ редактировать ]Богатый кальцием доломит, или кальциевый доломит, представляет собой доломит, в минеральной форме которого содержится больше кальция, чем магния. Это наиболее распространенная форма доломита, встречающаяся в природе и искусственно в результате синтеза . [9] Этот доломит, образуясь в океанах, может оказаться метастабильным . [9] Полученная структура этого минерала представляет минимальные отличия от обычного доломита, вероятно, в результате образования после первоначального роста кристаллов. [9]
Ферро-доломит/анкерит
[ редактировать ]Богатый железом доломит, или железистый доломит, представляет собой долоимит, который содержит значительные следовые количества железа. Из-за схожих ионных радиусов железа (II) и магния железо (II) может легко замещать магний с образованием ферроидломита; марганец также может замещать этот атом. Результат можно определить как анкерит . Точное разграничение того, какие минералы считаются железистым доломитом, а какие анкеритом, неясно. CaFe(CO 3 ) 2 Анкерит с «чистой» химической формулой до сих пор не найден в природе . [9]
Значение
[ редактировать ]Карбонатные породы важны как для понимания человеком атмосферной, так и геологической истории Земли, а также предоставляют людям значительные ресурсы для текущих цивилизационных начинаний, таких как бетон .
Известняк и бетон
[ редактировать ]Известняк часто используется в бетоне в виде порошка из-за его низкой стоимости. Однако во время формирования бетона разрушение известняка выделяет углекислый газ и вносит значительный вклад в парниковый эффект . [11] Существует значительное количество исследований, изучающих идеальное количество карбоната кальция (полученного из известняка) в бетоне и возможность использования других соединений для обеспечения таких же экономических преимуществ и преимуществ структурной целостности. [11]
Палеоклиматология по карбонатным минералам
[ редактировать ]Существует множество форм палеоклиматологии , посредством которых карбонатные породы можно использовать для определения климата прошлого. Кораллы и отложения являются хорошо известными аналогами этих реконструкций. Кораллы — это морские организмы со скелетом (камнями) из карбоната кальция, которые во время роста растут в соответствии с океаническими условиями. Диагенез относится к процессу, при котором отложения превращаются в осадочную породу. [12] Сюда входит биологическая активность, эрозия и другие химические реакции. Из-за сильной корреляции между диагенезом и температурой морской воды скелеты кораллов можно использовать в качестве индикатора для понимания климатических последствий прошлого. [13] В частности, соотношение стронция и кальция в арагоните скелета коралла можно использовать наряду с другими показателями, такими как соотношение изотопов кислорода , для реконструкции изменчивости климата во время роста коралла. Это связано с тем, что стронций иногда заменяет кальций в молекуле карбоната кальция в зависимости от температурных эффектов.
Подобно концепции использования изменений состава скелетов кораллов в качестве индикатора климатических условий, изменения состава морских отложений могут использоваться для той же (и даже более) цели. Обнаруженные здесь изменения в соотношении микроэлементов в карбонатных минералах могут быть использованы для определения закономерностей и в материнских [карбонатных] породах. [14]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Регнет, Дж.Б.; Дэвид, К.; Робион, П.; Менендес, Б. (01 мая 2019 г.). «Микроструктура и физические свойства карбонатных пород: комплексный обзор» . Морская и нефтяная геология . 103 : 366–376. Бибкод : 2019МарPG.103..366R . doi : 10.1016/j.marpetgeo.2019.02.022 . ISSN 0264-8172 . S2CID 135198700 .
- ^ Фантл, Мэтью (2020). «Роль диагенеза в формировании геохимии морской карбонатной летописи» . Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 48 : 549–583. Бибкод : 2020AREPS..48..549F . doi : 10.1146/annurev-earth-073019-060021 . S2CID 219738220 .
- ^ Боггс, Сэм (2006). Принципы седиментологии и стратиграфии (4-е изд.). Река Аппер-Седл, Нью-Джерси, стр. 177, 181. ISBN. 0-13-154728-3 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Сульпис, Оливье; Агравал, Приянка; Уолтерс, Мариетт; Манховен, Гай; Уокер, Мэтью; Мидделбург, Джек Дж. (01 марта 2022 г.). «Растворение арагонита защищает кальцит на морском дне» . Природные коммуникации . 13 (1): 1104. Бибкод : 2022NatCo..13.1104S . дои : 10.1038/s41467-022-28711-z . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 8888755 . ПМИД 35232971 .
- ^ Санс, Э.; Айора, К.; Каррера, Дж.; Тефли, ТР (6 мая 2011 г.). «Растворение кальцита при смешивании вод: геохимическое моделирование и проточные эксперименты». Геология Акта . 9 (1): 67–77. дои : 10.1344/105.000001652 .
- ^ «Загадка раскрыта: почему минералы ракушек в морской воде формируются по-разному» . Новости Массачусетского технологического института | Массачусетский технологический институт . 2 марта 2015 года . Проверено 17 марта 2023 г.
- ^ Регнет, Дж.Б.; Дэвид, К.; Робион, П.; Менендес, Б. (01 мая 2019 г.). «Микроструктура и физические свойства карбонатных пород: комплексный обзор» . Морская и нефтяная геология . 103 : 366–376. Бибкод : 2019МарPG.103..366R . doi : 10.1016/j.marpetgeo.2019.02.022 . ISSN 0264-8172 . S2CID 135198700 .
- ^ Доломье, DGD (1791). «На одном из камней очень мало шипучих кислот фосфоресценции при столкновении». Журнал физики . 39 :3–10.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Грегг, Джей М.; Биш, Дэвид Л.; Качмарек, Стивен Э.; Машел, Ханс Г. (октябрь 2015 г.). Холлис, Кэти (ред.). «Минералогия, зарождение и рост доломита в лабораторной и осадочной среде: обзор» . Седиментология . 62 (6): 1749–1769. дои : 10.1111/сед.12202 . S2CID 130135125 .
- ^ Петраш, Дэниел А.; Бялик, Ор М.; Бонтоньяли, Томазо Р.Р.; Васконселос, Крисогоно; Робертс, Дженнифер А.; Маккензи, Джудит А.; Конхаузер, Курт О. (01 августа 2017 г.). «Микробно-катализируемое образование доломита: от приповерхностного до захоронения» . Обзоры наук о Земле . 171 : 558–582. Бибкод : 2017ESRv..171..558P . doi : 10.1016/j.earscirev.2017.06.015 . ISSN 0012-8252 .
- ^ Перейти обратно: а б Ван, Дэхуэй; Ши, Кайджун; Фарзадния, Нима; Ши, Чжэньго; Цзя, Хуанфэй (20 декабря 2018 г.). «Обзор влияния известнякового порошка на свойства бетона» . Строительство и строительные материалы . 192 : 153–166. дои : 10.1016/j.conbuildmat.2018.10.119 . ISSN 0950-0618 . S2CID 139571589 .
- ^ «Диагенез — обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 17 марта 2023 г.
- ^ Ватанабэ, Цуёси; Жюйе-Леклер, Энн; Кюиф, Жан-Пьер; Роллион-Бард, Клэр; Дофин, Яннике; Рейно, Стефани (1 января 2007 г.), Кавахата, Х.; Авайя, Ю. (ред.), «Глава 10. Недавние достижения в области биоминерализации кораллов с последствиями для палеоклиматологии: краткий обзор» , Серия Elsevier Oceanography , Глобальное изменение климата и реакция углеродного цикла в экваториальной части Тихого океана, Индийском океане и прилегающих к ним районах. Земли, том. 73, Elsevier, стр. 239–495, doi : 10.1016/S0422-9894(06)73010-0 , hdl : 2115/56427 , ISBN 9780444529480 , S2CID 54844318 , получено 17 марта 2023 г.
- ^ Мартинес-Руис, Ф.; Кастнер, М.; Гальего-Торрес, Д.; Родриго-Гамис, М.; Ньето-Морено, В.; Ортега-Уэртас, М. (1 января 2015 г.). «Палеоклимат и палеоокеанография за последние 20 000 лет в бассейнах Средиземного моря, на что указывают элементы отложений» . Четвертичные научные обзоры . 107 : 25–46. Бибкод : 2015QSRv..107...25M . doi : 10.1016/j.quascirev.2014.09.018 . ISSN 0277-3791 .