Иберулиты — это особый тип микросферолитов (рис. 1), которые развиваются в атмосфере ( тропосфере ), в конечном итоге выпадая на поверхность Земли. Название происходит от Пиренейского полуострова , где они были обнаружены. [1]
Иберулит представляет собой коассоциацию [2] [примечание 1] с осевой геометрией, состоящую из четко определенных минеральных зерен вместе с некристаллическими соединениями, структурированную вокруг крупнозернистого ядра со смектитовой коркой, только одним вихрем и розоватым цветом (рис. 1-2), образованную в тропосфере в результате сложных взаимодействий аэрозоля , воды и газа.
Эти микросферолиты в основном имеют сферическую форму (индекс округлости = 0,95) с модальным диаметром 60-90 мкм, хотя некоторые частицы могут иметь диаметр до 200 мкм. [3] Согласно этому индексу округлости, эти микросферулы на самом деле являются удлиненными сфероидами с двумя осями, определенными вдоль полярной плоскости и обычно представляющими собой углубление или вихрь. Присутствие растительных волокон в атмосфере может искажать эти формы и размеры. В любом случае, это необычные «гигантские» аэрозольные частицы.
Состав можно определить как с помощью рентгеновской дифракции (XRD), так и с помощью методов электронной микроскопии (в основном SEM, EDX, HRTEM). Разрезы показывают, что тело иберулитов можно разделить на ядро и кожуру. Ядро в основном образовано зернами кварца , кальцита , доломита и полевых шпатов . Корка показывает глинистые минералы , в основном смектиты (бейделлит, монтмориллонит ) и иллит , а также сульфаты , хлориды и аморфный кремнезем . Последняя группа минералов может быть результатом новообразований в процессе созревания, происходящего в атмосфере на последних стадиях формирования иберулитов. Поразительно, что сульфаты появляются только на периферии иберулитов. [3] Полет над территориями с антропогенными или естественными (вулканическими, как на архипелагах Северной Атлантики) [примечание 2] выбросами серы, вероятно, адсорбирует SO 2 на поверхности иберулитов. Спуск в морской пограничный слой (MBL) [4] [примечание 3] атлантического побережья Иберии и Марокко приводит к включению морской соли и микроорганизмов. Иберулиты в конечном итоге падают на юге Пиренейского полуострова, где они были обнаружены.
Иберулиты пока были обнаружены только на юге Пиренейского полуострова. Это место географически близко к Северной Африке, и поэтому оно находится под влиянием выбросов сахарских аэрозолей, которые вносят наибольший вклад в глобальный пылевой баланс атмосферы [5] (рис. 3).
Общее содержание аэрозолей в атмосфере южной части Пиренейского полуострова явно связано с эволюцией аэрозолей, прибывающих из Северной Африки. [6] Мониторинг осаждения сухих аэрозолей с использованием пассивных пробоотборников определил образование иберулитов в два периода года (рис. 4). Основной период осаждения происходит в течение всего лета, в то время как второй проявляется как незначительный пик в начале весны. Однако образование иберулитов более конкретно связано с выбросами пыли в Сахаре или пылевыми шлейфами (рис. 5), происходящими в течение этих двух определенных периодов. [6]
Короткие эпизоды мокрого осаждения (точнее, красные дожди) наблюдались [6] во время вспышек пыли в Сахаре в период 2004-2013 гг. Мониторинг этих эпизодов привел к получению последовательности ударов капель (рис. 6), соответствующей 6 июня 2012 г. Эта последовательность началась бы с образования более или менее богатых аэрозолем капель воды (или капель-предшественников воды [7] ) (рис. 6A). Содержание аэрозоля вместе с растворенными солями (обнаруженными в этой последовательности как беловатые или блестящие осадки) постепенно увеличивалось, в конечном итоге образуя хорошо выраженный иберулит после высыхания (рис. 6E). Прохождение этих вспышек пыли в Сахаре над местом исследования имело общую среднюю продолжительность пять дней (рис. 7). Во время этого перехода было отмечено, что центральный день представлял самые высокие температуры воздуха и содержание PM 10 и PM 2.5 (PM 10 >PM 2.5 ), тогда как относительная влажность воздуха (RH) уменьшалась. Таким образом, была установлена связь между ежемесячным числом эпизодов иберулита и содержанием PM 10 -RH, которая определила, что чистая атмосфера (<5 мкг•м-3) с RH>65% не представляет подходящих условий для образования иберулита. [6]
Иберулиты связаны с эволюцией высокопылевых воздушных масс (шлейфов), которые, зарождаясь в пыльных бурях Сахары, переносятся над Пиренейским полуостровом и часто через восточную часть Северной Атлантики. Эти шлейфы возникают в теплое время года (с мая по сентябрь) в результате антициклонической активности, влияющей на Пиренейский полуостров, и только спорадически весной. На основе связи между иберулитами и красными дождями, а также морфологии и наблюдаемых композиционных характеристик была предложена гипотеза водной интерфазы как единый механизм тропосферного образования иберулитов. [1] [3] [6] Взаимодействие между каплями воды и аэрозолями Сахары создает сложные гидродинамические условия [7], вызывая возможность столкновений (захват следа и захват фронта) [примечание 4] , которые порождают «предшествующие капли воды» иберулитов. [1] [3] [6] Движение этих капель воды в нижние уровни тропосферы подразумевает одновременные или последовательные процессы, такие как коалесценция, образование вихря и нисходящий поток. В течение этой фазы иберулиты приобретают сферическую форму и внутреннюю структуру (ядро и кожура), хотя иногда эта форма может быть искажена.
Существует дополнительный процесс атмосферного созревания иберулитов, который, в деталях, происходит только на смектитовой корке, посредством гетерогенных и многофазных реакций [примечание 5], производящих сульфаты в результате атаки H 2 SO 4 на минералы корки. Это привело бы к быстрому преобразованию некоторых первичных минералов в продукты атмосферного новообразования [примечание 6] вторичные минералы): сульфаты (в основном гипс ) были бы продуктом атаки H 2 SO 4 на межслоевые катионы смектитов, что постепенно разрушало бы октаэдрические и тетраэдрические [примечание 7] слои филлосиликатов, создавая смешанные сульфаты.
Алунит - ярозит, обнаруженный в смектитовой корке, имел бы похожее происхождение. Если кислотная атака будет продолжаться, зерна филлосиликата будут полностью разрушены, образуя аморфный кремнезем и высвобождая железо . Поскольку биогенные экзоскелеты не имеют признаков коррозии , они должны были быть включены после описанной выше кислотной атаки, вероятно, одновременно с включением морской соли.