Кальцитовые плоты - Calcite rafts

Фотография, показывающая кальцитовые плоты на поверхности воды в водохранилище Карпинтерия.
Кальцитовые плоты на поверхности воды в водохранилище Карпинтерия

Кальцит кристаллы образуются на поверхности покоящихся водоемов, даже если объемная вода не является перенасыщенной относительно карбонат кальция. Кристаллы растут, прикрепляются друг к другу и кажутся плавающими плотами из белого непрозрачного материала. Плавучие материалы упоминаются как кальцитовые плоты или «пятна леопарда».

Химия

Карбонат кальция известен осадок в качестве кальцит кристаллы в воде, перенасыщенной кальций и карбонат ионы. В спокойных условиях кристаллы кальцита могут образовываться на поверхности воды, когда карбонат кальция перенасыщение в основной воде условий не существует. Вода испаряется с поверхности и углекислый газ дегазируется из поверхностного слоя для создания тонкого слоя воды с высокой pH и концентрации ионов кальция и карбоната, намного превышающие концентрацию насыщения для карбоната кальция. Кристаллы кальцита осаждаются в этой сильно локализованной среде и прикрепляются друг к другу, образуя нечто, похожее на плоты из белого материала.[1]

Сканирующие электронные микрофотографии Плоты кальцита показывают взаимосвязанные кристаллы кальцита, сформированные вокруг отверстий на поверхности плота. Отверстия могут быть вызваны пузырьками воздуха или другими посторонними предметами на поверхности воды.[2] На микрофотографиях кальцитовых плотов видна кружевная структура. Поверхностное натяжение воды удерживает взаимосвязанные кристаллы кальцита, которые по отдельности имеют удельный вес 2,7, плавающие на поверхности воды.

Формирование пещер и речных систем

Кальцитовые плоты чаще всего образуются в известняковая пещера системы. Известняковые пещеры создают благоприятную среду из-за небольшого движения воздуха и воды, содержащей значительные концентрации ионов кальция и карбоната. Доказательства кальцитовых плотов были найдены в известняковых пещерах по всему миру.[2][3][4][5]

Один из примеров образования кальцитового плотика в весна -питанная речная система.[1]

Резервуар для питьевой воды

В 2005 году водный район долины Карпинтерия в Карпинтерия, Калифорния, поднятый качество воды Беспокоит, когда "леопардовые пятна" примерно от 5 до 10 см. в диаметре появилось на поверхности воды под новой алюминиевой крышкой водоема. Плавающий материал не наблюдался, когда резервуар (13 миллионов галлонов) был открыт для атмосферы. Высказывалась обеспокоенность по поводу того, что на поверхности воды из конденсата, капающего с металлического покрытия, образовывался потенциально токсичный металлический осадок.[6][7]

Анализ воды показал, что вода в резервуаре была насыщена карбонатом кальция, но кристаллы кальцита не образовывались в объеме раствора. Рентгеноструктурный анализ показал, что плавающий твердый материал содержит более 97 процентов кальцита. Сканирующие электронные микрофотографии подтвердили, что форма кристаллического материала была ромбоэдрической, что соответствует образованию кристаллов кальцита.[6][7]

Хотя плавучий материал не был токсичен, было рекомендовано вызвать движение поверхности воды, чтобы избежать условий покоя, которые устранили бы основное условие для образования кальцитовых плотин.[6][7]

Капли фильтрата бетона

На (содовой) соломе наблюдались плоты микрокальцита. сталактиты капли раствора, подвешенные под бетонными конструкциями. Эти вторичные отложения, которые образуются за пределами пещера окружающая среда, известны как кальтемиты.[8] Они получены из конкретный, извести или строительного раствора, и имитировать формы и формы образования созданы в пещерах.[9][8]

Микро-рафты, образующиеся на поверхности гиперактивности. фильтрат Капли раствора обычно имеют размер около 0,5 мм, видимые невооруженным глазом, и появляются на поверхности капель после того, как они были приостановлены более чем на 5 минут.[8] Химическая реакция, которая создает плоты, включает: углекислый газ (CO2) поглощается (диффундирует) в раствор из атмосферы и карбонат кальция (CaCO3) выпадает в виде плотов или откладывается в виде сталагмит, сталактит или же Flowstone.[9] Эта химия очень отличается от той, которая создает образования в пещерах.

Внутренние импульсы воды из соломинки (в каплю) и движение воздуха вокруг капли суспендированного раствора могут привести к быстрому вращению плота вокруг поверхности капли.[10][11][8] Если вокруг подвешенной капли почти нет движения воздуха, то примерно через 12 минут или более микроплоты могут соединиться и образовать решетку, которая покрывает всю поверхность капли.[8] Если капля раствора слишком долго висит на соломке (≈> 30 минут), она может полностью кальцинироваться и заблокировать кальтемит соломенный наконечник.[8]

Галерея

  • Решетка или кальцитовые плоты на кальтемитовой (содовой) соломе сталактитовой капле

  • Кальцитовые плоты в Картчнерские пещеры, Аризона

  • Деталь кальцитовых плотов на поверхности воды в водохранилище Карпинтерия

  • Схема пещерных сооружений из капельного камня (кальцитовые плоты, помеченные буквой Y)

  • Резервуар Carpinteria с жесткой алюминиевой крышкой

  • Изображение BSE-SEM при 89-кратном увеличении, показывающее верхние части пластов кальцита (плоские поверхности) и нижние кристаллы, растущие под ними

Рекомендации

  1. ^ а б Тейлор П.М., Дрисдейл Р.Н. и Картью, К. (2004). «Формирование и экологическое значение кальцитовых плотов в тропических реках Северной Австралии, откладывающих туф». Седиментология. 51: 5 октября. 1089.
  2. ^ а б Тейлор, П. и Чафец, H.S. (2004). «Плавучие плоты кристаллов кальцита в пещерных бассейнах, Центральный Техас, США». Jour. Осадочный Res. 74:3 328–41.
  3. ^ Дэвис, Дональд Г. (2000). «Необычайные особенности пещеры Лечугилла в горах Гуадалупе, Нью-Мексико». Jour. Исследования пещер и карста. 62:2 147–57.
  4. ^ van Hengstum, P.J., et al. (2011). «Уровень моря контролирует отложения и окружающую среду в прибрежных пещерах и воронках». Морская геология. 286: 35–50.
  5. ^ Юхас, Э., Корпас, Л. и Балог, А. (1995). «200 миллионов лет истории карста, Дахсейн Лимесон, Венгрия». Седиментология. 42:3 473–89.
  6. ^ а б c Макгуайр, М.Дж., Блют, Н.К., Гамильтон, К., и Брабандер, Д.Дж. (2005). «Почему на моем крытом водоеме плавают пятна леопарда». представлены на осенней конференции, секция Калифорнии и Невада, Американская ассоциация водопроводных сооружений, Рино, штат Невада, 10–14 октября.
  7. ^ а б c Макгуайр, М.Дж., Блют, Н.К., Гамильтон, К., и Брабандер, Д.Дж. (2006). «Формирование плавающих кальцитовых плотов в резервуаре с питьевой водой». Труды конференции по технологиям качества воды. Американская ассоциация водопроводных сооружений, Денвер, Колорадо, 6 ноября.
  8. ^ а б c d е ж Смит, Г.К., (2016). «Сталактиты из кальцитовой соломы, растущие из бетонных конструкций», Наука о пещерах и карстах, том 43, № 1, стр. 4-10, (апрель 2016 г.), Британская ассоциация пещерных исследований, ISSN 1356-191X.
  9. ^ а б Хилл С.А. и Форти П. (1997). Пещерные минералы мира, 2-е издание. [Хантсвилл, Алабама: Национальное спелеологическое общество Inc.]
  10. ^ Эллисон, В. К. (1923). «Рост сталагмитов и сталактитов». Журнал геологии, Том 31, 106–125.
  11. ^ Вер Стиг, К. (1932). «Необычное появление сталактитов и сталагмитов». Научный журнал Огайо, Том 32 (2), 69–83.

внешняя ссылка