Кольца Лизеганга (геология) - Liesegang rings (geology)

Для других колец Лизеганга см. Кольца Лизеганга.
Типичные кольцевые структуры Лизеганга в поперечном сечении

Кольца Лизеганга (/ˈляzəɡɑːŋ/) (также называемый Кольца Лизеганген или же Группы Лизеганг) - цветные полосы цемент наблюдается в осадочные породы которые обычно пересекаются постельные принадлежности.[1][2] Эти вторичный (диагенетический ) осадочные структуры выставить группы (аутигенный ) минералы, расположенные в регулярном повторяющемся узоре.[3] Кольца Лизеганга отличаются от других осадочных структур по их концентрической или кольцевой внешний вид. Точный механизм, из которого образуются кольца Лизеганга, полностью не известен и все еще исследуется.[4] однако существует процесс осаждения, который, как полагают, является катализатором образования кольца Лизеганга, называемый циклом перенасыщения-зародышеобразования-истощения Оствальда-Лизеганга.[5] Хотя кольца Лизеганга считаются частым явлением в осадочные породы,[6] кольца, состоящие из оксид железа также может встречаться в проницаемых огненный и метаморфических пород которые были химически выдержанный.[7]

История

В 1896 году немецкий химик по имени Рафаэль Э. Лизеганг впервые описал Лизеганг полосатость в своих наблюдениях по результатам эксперимента, и Вильгельм Оствальд предоставил самое раннее объяснение этого явления.[8] Целью эксперимента Лизеганга было наблюдение за образованием осадка в результате химической реакции, возникающей, когда капля нитрат серебра раствор наносили на поверхность геля дихромата калия. Образовавшийся осадок дихромата серебра образовывал концентрический узор из колец. Лизеганг и последовавшие за ним другие исследователи наблюдали за поведением осадков, образующих кольца в осадочных породах, поэтому эти особенности стали известны как Кольца Лизеганга.[3]

Механизм развития

Наковальня в Национальный лес Шауни, Иллинойс
Детальный вид кольца Лизеганга на естественной арке из песчаника, найденной на пляже недалеко от Хайелитши, Южная Африка.
Кольца Лизеганга (концентрические конкреции) на восточной стороне холма Сагино, Тусон, Аризона

Процесс развития колец Лизеганга до конца не изучен.[4] Кольца Лизеганга могут образовываться в результате химического разделения оксидов железа и других минералов во время выветривания.[2] Один популярный механизм, предложенный геохимиками, заключается в том, что кольца Лизеганга развиваются при отсутствии конвекции (адвекции) и связаны с взаимной диффузией реагирующих частиц, таких как кислород и двухвалентное железо, которые осаждаются отдельными дискретными полосами, которые становятся разнесенными друг от друга. геометрический узор.[8] Процесс осаждения, известный как цикл пересыщения-зародышеобразования-истощения Оствальда-Лизеганга, известен геологическому сообществу как вероятный механизм образования кольца Лизеганга в осадочных породах.[5] В этом процессе «... диффузия реагентов приводит к пересыщению и зародышеобразованию; это осаждение приводит к локализованному образованию полос и истощению реагентов в соседних зонах».[5] Как предполагает Оствальд, существует локальное образование зародышей кристаллов, которое происходит при достижении правильного уровня пересыщения, и, как только формируются зародыши кристаллов, считается, что рост кристаллов снижает уровень пересыщения жидкостей в поровых пространствах, окружающих кристаллы. , таким образом, минерализация, которая происходит после первоначального роста кристаллов в окружающих областях, развивается полосами или кольца.[8] Один классический пример, основанный на гипотезе Оствальда-Лизеганга, наблюдается при взаимодействии воды и породы, когда гидроксид железа осаждается в песчанике через поровое пространство.[8]

Возникновение в окружающей среде

Кольцевые структуры Лизеганга считаются вторичными (диагенетическими) осадочными структурами, хотя они также обнаруживаются в проницаемых магматических и метаморфических породах, которые подверглись химическому выветриванию.[7] Химическое выветривание горных пород, которое приводит к образованию колец Лизеганга, обычно включает диффузию кислорода из подземных вод в поровое пространство, содержащее растворимое двухвалентное железо.[7] Кольца Лизеганга обычно разрезают слои стратификация и встречаются во многих типах горных пород, некоторые из которых чаще включают песчаник и черт.[3] Хотя в осадочных породах часто встречаются кольца Лизеганга,[6] относительно немного ученых изучили их минералогию и структуру достаточно подробно, чтобы написать о них больше.[9] Кольца Лизеганга упоминаются как примеры геохимической самоорганизации, а это означает, что их распределение в породе, по-видимому, не связано напрямую с особенностями, которые были установлены до образования кольца Лизеганга.[10] Например, в некоторых типах осадочных пород, таких как карбонатные алевролиты (кальцисильтиты ), Шаблоны колец Лизеганга могут быть неверно истолкованы недостатки; кольца могут казаться "смещенными", однако пластинки в породе демонстрируют сплошной узор, поэтому наблюдаемый смещение относится к псевдонарушениям.[7] Псевдоразломы являются результатом развития колец Лизеганга в областях породы, которые примыкают друг к другу, но находятся на разных стратиграфических уровнях.[7] Кольца Лизеганга могут иметь вид тонкой слоистости и могут быть ошибочно приняты за пластинки, если они параллельны или субпараллельны плоскости напластования, и их легче отличить от пластин, когда кольца пересекают слои или пласты.[2]

Рекомендации

  1. ^ Джексон, Джулия А., 1997. «Глоссарий геологии». Американский геологический институт, Александрия, Вирджиния. 4-е издание. С. 366.
  2. ^ а б c Стоу А.В. Осадочные породы на месторождении. Цветовой справочник (3-е изд.), Стр. 103, 107.
  3. ^ а б c Миддлтон, Джерард В .; Церковь, Майкл Дж .; Конильо, Марио; Харди, Лоуренс А .; Longstaffe, Фредерик Дж .; 2003. «Энциклопедия отложений и осадочных пород». Kluwer Academic Publishers, Дордрехт. Стр. 221, 224.
  4. ^ а б Круг, Х.-Дж. Брандтштадтер, Х., Якоб, К.Х., 1996. Морфологическая нестабильность в формировании рисунка процессами осаждения и кристаллизации. Geologische Rundschau, 85: 19-28.
  5. ^ а б c Decelles, P.G., и Gutschick, R.C., 1983. Миссисипский древесно-зернистый кремний и его значение для внутренней западной части Соединенных Штатов. Журнал осадочной петрологии, 53: 1175-1191.
  6. ^ а б Мерино, Э., 1984. Обзор явлений геохимического самофигурации. В Николис, Г., и Барас, Ф. (ред.), Химическая нестабильность. Дордрехт: издательство D. Reidel Publishing Company, стр. 305-328.
  7. ^ а б c d е Макбрайд, Э. Ф. (2003), Псевдоразломы, возникающие в результате разделения полос Лизеганга: обновление. Седиментология, 50: 725–730. Дои:10.1046 / j.1365-3091.2003.00572.x
  8. ^ а б c d Стифель, Карл И., 2008 г., Геохимическая кинетика и перенос: в Брантли, Сьюзен Л; Кубики, Джеймс Д. Уайт, Арт Ф. (ред.), Кинетика взаимодействия воды и камня, Springer New York, стр. 545-589.
  9. ^ Фу Л., Милликен К.Л. и Шарп Дж. Журнал гидрологии, 154: 351-381.
  10. ^ Чен В., Парк А. и Ортолева П., 1990. Диагенез посредством связанных процессов: подход к моделированию, самоорганизация и значение для исследования. Мемуары Американской ассоциации геологов-нефтяников 49, Прогнозирование качества с помощью химического моделирования. С. 103-130.