Mineraalidolomiitti, joka koostuu rakenteellisista kalsium- ja magnesiumkarbonaattikerroksista, on ratkaisevassa roolissa tunnettujen geologisten maamerkkien, kuten Dolomiittivuorten Italiassa, Niagaran kalliot Pohjois-Amerikassa ja Doverin valkoiset kalliot Yhdistyneessä kuningaskunnassa, luomisessa. . Tiedemiehet ovat kysyneet miten dolomiitti muodostuu monta vuotta. He ovat vihdoin onnistuneet löytämään sen.
Tässä artikkelissa aiomme antaa sinulle kaikki yksityiskohdat siitä, kuinka dolomiitti muodostuu ja mitkä tutkimukset ovat johtaneet mainitun muodostumisen löytämiseen.
Tärkeimmät ominaisuudet
Dolomiitti on karbonaattien ryhmään kuuluva mineraali, jonka kemiallinen peruskoostumus koostuu kalsium- ja magnesiumkarbonaatista (CaMg(CO3)2). Tämä kivi, jota esiintyy luonnossa usein sedimenttikivinä, erottuu useista merkittävistä ominaisuuksista.
Ensinnäkin Dolomiitin kovuus vaihtelee välillä 3,5-4 Mohsin asteikolla, mikä asettaa sen kulutuskestävyyden suhteen väliasentoon. Sen ulkonäkö voi vaihdella värittömästä valkoiseen harmaan, vaaleanpunaisen, vihreän tai ruskean sävyihin, mikä antaa sille erilaisia värejä, mikä tekee siitä arvostetun koriste- ja rakennussovelluksissa.
Dolomiitin erottuva piirre on sen kyky reagoida heikkojen happojen kanssa, kuten sitruunahappo tai laimea kloorivetyhappo, joka vapauttaa hiilidioksidia prosessissa. Tämä ominaisuus, joka tunnetaan nimellä kuohuminen, on käytännöllinen tapa tunnistaa dolomiitin esiintyminen näytteessä.
Dolomiitti tunnetaan geologisesta yhteydestään sedimenttikiviin, erityisesti kalsiumia ja magnesiumia sisältävissä muodostumissa. Niiden muodostuminen tapahtuu meri-, lakustriin- ja diageneettisissa ympäristöissä, usein jo olemassa olevien kalsiumkarbonaattimineraalien kemiallisen muutoksen seurauksena.
Miten dolomiitti muodostuu
Kahden viime vuosisadan ajan tutkijat ovat olleet hämmentyneitä tämän aineen laajalle levinneestä esiintymisestä useissa paikoissa huolimatta siitä, että sitä ei ole käytännössä esiintynyt viimeaikaisissa muodostelmissa ja ettei sitä ole kyetty jäljittelemään valvotussa laboratoriossa. Horisontissa on kuitenkin läpimurto.
"Dolomiittiongelma" syntyy hämmentävästä ristiriidasta dolomiitin runsaan esiintymisen muinaisissa esiintymissä ja sen kyvyttömyyden muodostua nykyisessä ympäristössä välillä, sekä luonnollisessa ympäristössä että valvotuissa laboratorio-olosuhteissa.
Alkuperäinen uskomus dolomiitin muodostumiseen oli, että se tapahtui suolaveden haihtumisen seurauksena, jolloin muodostui tiivistetty liuos, joka sisälsi kalsium- ja magnesiumkarbonaattia. Tämä hypoteesi kuitenkin kumottiin, kun yritykset luoda tämä prosessi uudelleen laboratoriossa epäonnistuivat.
Uusi hypoteesi dolomiitin muodostumisesta
Michiganin ja Hokkaidon yliopiston tutkijat ovat ehdottaneet uutta teoriaa vuorenmuodostuksen mysteerin selvittämiseksi dolomiitin avulla. Tämän teorian mukaan Avain on dolomiitin jaksoittaisessa liukenemisessa.
Huolimatta tutkijoiden lukuisista yrityksistä sen jälkeen, kun Déodat de Dolomieu tunnisti sen ensimmäisen kerran vuonna 1791, tämä mineraali on välttynyt onnistuneelta viljelyltä laboratorioympäristöissä, jotka jäljittelevät sen oletettuja luonnollisia muodostumisolosuhteita.
Mineraalien muodostumisprosessissa vedessä, Atomit on yleensä järjestetty systemaattisesti pitkin kiteen laajenevaa rajaa. Dolomiitin tapauksessa tämä raja muodostuu vuorottelevista kalsiumin ja magnesiumin riveistä. On kuitenkin tapauksia, joissa nämä rivit eivät ole linjassa järjestäytyneellä tavalla, mikä johtaa epätäydellisyyksiin kiderakenteessa. Nämä epätäydellisyydet estävät dolomiitin kasvua estämällä myöhempien kerrosten muodostumisen.
Jos ympäristö, jossa tämä tietty mineraali syntyy, kärsii lämpötilan tai suolapitoisuuden muutoksista, kuten rannikkoalueilla tai laguuneissa, tilausprosessi nopeutuu huomattavasti. Näillä vaihteluilla on ratkaiseva rooli kalsium- ja magnesiumrivien kohdistamisessa dolomiittikiteen reunalla.
Syynä tähän on, että nämä vaihtelut muokkaavat veden kykyä liuottaa kalsium- ja magnesiumioneja. Kun ionin liukoisuus kasvaa, se liukenee paremmin veteen, kun taas kun se pienenee, sillä on suurempi taipumus saostua lasiin.
Dolomiittikerrosten nopeutettua kehittymistä helpottaa toistuva pesu. Vesi, kuten sade tai vuorovesi, kuljettaa pois kalsium- ja magnesiumioneja, jotka ovat siirtyneet kiderakenteessa.
Vuosien mittaan näiden epätäydellisyyksien toistuva poistaminen johtaa dolomiittikerroksen muodostumiseen, joka geologisen ajan kuluessa edistää vuorten muodostumista. Tällä hetkellä dolomiittia muodostuu rajoitetulla määrällä alueita, joilla esiintyy ajoittain tulvia, joita seuraa kuivuminen. Tämä on linjassa sen hypoteesin kanssa, että lämpötilan tai suolapitoisuuden vaihtelut ovat olennaisia dolomiitin kehitykselle.
Kokeilu valvotussa laboratorioympäristössä
Hypoteesin vahvistamiseksi tutkijat onnistuivat kasvattamaan dolomiittia kontrolloidussa laboratorioympäristössä. Ottamalla käyttöön pienen dolomiittikiteen katalyyttinä lisäkiteiden muodostumiselle, he upotivat sen kalsiumin ja magnesiumin liuokseen. Käyttämällä elektronisädettä, He simuloivat syklisiä olosuhteita altistamalla lasiin noin 4.000 XNUMX iskua kahden tunnin aikana.
Sädettä käytettäessä liuos halkeaa, jolloin muodostuu happoa, joka poistaa hauraita kohtia ja suojaa vahvempia. Kiderakenteen tyhjät paikat valtaavat nopeasti magnesium- ja kalsiumatomit, jotka saostuvat liuoksesta ja järjestäytyvät dolomiitin muodostumisen kannalta välttämättömiksi atomiriveiksi.
Dolomiittikiteessä tapahtui huomattava, noin 100 nanometrin lisäys, noin 250.000 XNUMX kertaa pienempi kuin kolikon koko. Tähän mennessä laboratorioympäristössä oli saavutettu korkeintaan viisi dolomiittikerrosta, mikä tekee noin 300 kerroksen luomisesta todella poikkeuksellista.
Noin 300 dolomiittikerroksen toteutus laboratorioympäristöissä ylittää huomattavasti aiemman viiden kerroksen rajoituksen. Tämä ehdotettu ratkaisu palapeliin ei ainoastaan tarjoa uutta näkökulmaa, vaan Se esittelee myös innovatiivisen menetelmän kiteisten aineiden suunnitteluun ja valmistukseen. Näillä aineilla on suurta käyttöä nykyaikaisilla aloilla, kuten puolijohteissa, aurinkopaneeleissa, akuissa ja muilla teknologisilla aloilla.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää dolomiitin muodostumisesta ja sen ominaisuuksista.