stringtranslate.com

Икаите

Икаит — это название минерала для гексагидрата карбоната кальция , CaCO 3 ·6H 2 O. Икаит имеет тенденцию образовывать очень крутые или остроконечные пирамидальные кристаллы, часто радиально расположенные, различных размеров от агрегатов размером с ноготь до гигантских выступающих шипов. Он встречается только в метастабильном состоянии и быстро разлагается, теряя большую часть своего содержания воды после извлечения из почти замерзающей воды. Этот «плавящийся минерал» более широко известен по своим псевдоморфозам .

Распределение

Обычно его считают редким минералом, но это, вероятно, связано со сложностью сохранения образцов. Впервые он был обнаружен в природе датским минералогом Паули [5] во фьорде Икка на юго-западе Гренландии , недалеко от Ивиттуута , места расположения знаменитого месторождения криолита . [6] [7] Здесь икаит встречается в поистине впечатляющих башнях или колоннах (высотой до 18 м или 59 футов), растущих из дна фьорда к поверхности воды, где они естественным образом усекаются волнами или неестественно случайными лодками. [8] [9] Предполагается, что во фьорде Икка башни икаита образуются в результате просачивания грунтовых вод, богатых карбонатными и бикарбонатными ионами , которые попадают на дно фьорда в виде источников, где они попадают в морские воды фьорда, богатые кальцием. [9] Также сообщалось, что икаит встречается в высокоширотных морских отложениях в проливе Брансфилда, Антарктида ; [10] Охотском море , Восточная Сибирь , у Сахалина ; [11] и заливе Саанич, Британская Колумбия , Канада. Кроме того, он был обнаружен в глубоководном конусе выноса у Конго , и, следовательно, вероятно, имеет всемирное распространение. Самое последнее появление было сообщено Дикманном и др. (2008). [12] Они обнаружили, что минерал икаит напрямую осаждался в зернах размером в сотни микрометров в морском льду в море Уэдделла и по всему припаю у Земли Адели , Антарктида. Кроме того, икаит также может образовывать крупные кристаллы в осадках, которые вырастают до макроскопических размеров, иногда с хорошей кристаллической формой. Существуют веские доказательства того, что некоторые из этих морских отложений связаны с холодными просачиваниями . [13] Икаит также сообщалось как криогенное отложение в пещерах, где он осаждается из замерзающей воды, богатой карбонатами. [14]

Структура

Икаит кристаллизуется в моноклинной кристаллической системе в пространственной группе C2/c с параметрами решетки a~8,87A, b~8,23A, c~11,02A, β~110,2°. [ 15] [16] Структура икаита состоит из ионной пары (Ca2 + CO32− ) 0 , окруженной клеткой из связанных водородом молекул воды, которые служат для изоляции одной ионной пары от другой. [17]

Ионная пара (Ca 2+ CO 3 2− ) 0 и гидратационная клетка. Часть кристаллической структуры икаита. Ca (синий) находится в додекаэдрической координации с атомами O (красные) карбоната (черные плоские) и молекулами воды, в то время как существуют водородные связи (пунктирные) между атомами H (желтые) молекул воды с атомами O карбонатного иона. [15] [17]

Стабильность

Синтетический икаит был открыт в девятнадцатом веке в исследовании Пелуза. [18] Икаит термодинамически стабилен только при умеренных давлениях, поэтому, когда его находят вблизи поверхности Земли, он всегда метастабилен . [19] [20] Тем не менее, поскольку он, по-видимому, по крайней мере умеренно распространен в природе, ясно, что условия для метастабильного зародышеобразования и роста не могут быть слишком ограничительными. Холодная вода, безусловно, необходима для образования, и ингибиторы зародышеобразования, такие как фосфат-ионы для роста безводных фаз карбоната кальция , таких как кальцит , арагонит и ватерит , вероятно, способствуют его образованию и сохранению. Считается, что, возможно, структура карбоната кальция в концентрированном водном растворе также состоит из ионной пары, и именно поэтому икаит легко зародышеобразует при низких температурах, за пределами диапазона его термодинамической стабильности. При извлечении из естественной холодной водной среды икаит быстро распадается на моногидрокальцит или безводную фазу карбоната кальция и воду, за что и получил прозвище тающего минерала.

Псевдоморфы

Присутствие икаита может быть зафиксировано в геологическом времени по наличию псевдоморфоз других фаз карбоната кальция после него. [21] Хотя может быть трудно однозначно определить исходный минерал для каждого образца, по-видимому, имеются веские доказательства того, что икаит является предшественником большинства следующих названий псевдоморфоз:

Сообщалось, что икаит или его псевдоморфозы встречаются в морской , [27] пресноводной и эстуарной среде. [28]

Изображения псевдоморфоз тонколита взяты из книги Е.С. Даны (1884). [23]

Обычным ингредиентом, по-видимому, являются низкие температуры, хотя также может потребоваться присутствие следов других химикатов, таких как ингибиторы зародышеобразования для безводного карбоната кальция. Также сообщалось, что он образуется зимой на Хоккайдо в соленом источнике.

Поскольку холодная вода может быть обнаружена на глубине океанов даже в тропиках, икаит может образовываться на всех широтах. Однако наличие псевдоморфоз икаита может быть использовано в качестве палеоклиматического прокси или палеотермометрии, представляющей воду в условиях, близких к замерзанию. [29] [30]

Месторождения тинолита

Тинолит — необычная форма карбоната кальция, обнаруженная на берегу (греч. thinos = берег) озера Моно , Калифорния . Это и другие озера, которые сейчас в основном находятся в пустынных или полупустынных условиях юго-запада США, были частью более крупного послеледникового озера, которое покрывало большую часть региона ближе к концу последнего оледенения. Считается, что в это время условия, схожие с условиями фьорда Икка, способствовали росту массивного икаита.

Изотопная геохимия

Изотопная геохимия может раскрыть информацию о происхождении элементов, из которых состоят минералы. Изотопный состав икаита и псевдоморфоз активно изучается. [31] Исследования соотношения 13 C к 12 C в икаите относительно естественного стандартного соотношения могут помочь определить происхождение пула углерода (органического/неорганического), который был израсходован для образования икаита. [32] Некоторые исследования показали, что окислительный метан является источником как современного икаита, так и глендонитов в морских отложениях высоких широт. Аналогичным образом соотношение 18 O к 16 O, которое меняется в природе в зависимости от температуры и широты, может быть использовано, чтобы показать, что глендониты образовались в водах, очень близких к точке замерзания, в соответствии с наблюдаемым образованием икаита.

Ссылки

  1. ^ Warr, LN (2021). «Утвержденные символы минералов IMA–CNMNC». Mineralogic Magazine . 85 (3): 291–320. Bibcode : 2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID  235729616.
  2. ^ ab Mineralienatlas.
  3. ^ ab Ikaite. Webmineral.
  4. ^ Икайте. Миндат.
  5. ^ Pauly, H. (1963). ""Икаит", новый минерал из Гренландии" (PDF) . Arctic . 16 (4): 263–264. doi :10.14430/arctic3545. Архивировано из оригинала (PDF) 25.05.2014 . Получено 26.02.2013 .
  6. ^ Бетхельсен, А. (1962). «О геологии страны вокруг Ивигтута, юго-запад Гренландии». Geologische Rundschau . 52 (1): 260–280. Bibcode : 1962GeoRu..52..269B. doi : 10.1007/bf01840080. S2CID  129290259.
  7. ^ Эмелеус, CH (1964). «Щелочной комплекс Грённедал-Икка, Южная Гренландия: строение и геологическая история комплекса». Grønlands Geologiske Undersøgelse . 45 : 1–75. дои : 10.34194/bullggu.v45.6579 .
  8. ^ Buchardt, B., Seaman, P., Stockmann, G., Wilken, MVU, Duwel, L., Kristiansen, A., Jenner, C., Whiticar, MJ, Kristensen RM, Petersen, GH и Thorbjorn, L. (1997). «Подводные колонны икаитового туфа». Nature . 390 (6656): 129–130. Bibcode :1997Natur.390..129B. doi :10.1038/36474. S2CID  4396798.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ ab Buchardt, B., Israelson, C., Seaman, P., and Stockmann, G. (2001). «Башни туфа Икаите в фьорде Икка, юго-запад Гренландии: образование путем смешивания морской воды и щелочной родниковой воды». Journal of Sedimentary Research . 71 (1): 176–189. Bibcode : 2001JSedR..71..176B. doi : 10.1306/042800710176.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  10. ^ Suess, E., Balzer, W., Hesse, K.-F., Muller, PJ, Ungerer, CA, и Wefer, G. (1982). "Гексагидрат карбоната кальция из богатых органикой осадков антарктического шельфа: предшественники глендонитов" (PDF) . Science . 216 (4550): 1128–1131. Bibcode :1982Sci...216.1128S. doi :10.1126/science.216.4550.1128. PMID  17808501. S2CID  27836966.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Greinert, J., Derkachev, A. (2004). "Глендониты и метановые Mg-кальциты в Охотском море, Восточная Сибирь: последствия образования икаита/глендонита, связанного с выбросами". Marine Geology . 204 (1–2): 129–144. Bibcode :2004MGeol.204..129G. CiteSeerX 10.1.1.538.6338 . doi :10.1016/S0025-3227(03)00354-2. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  12. ^ Dieckmann, GS, Nehrke, G., Papadimitriou, S., Göttlicher, J., Steininger, R., Kennedy, H., Wolf-Gladrow, D., and Thomas, DN (2008). "Кальциевый карбонат как кристаллы икаита в антарктическом морском льду" (PDF) . Geophysical Research Letters . 35 (8): L08501. Bibcode : 2008GeoRL..3508501D. doi : 10.1029/2008GL033540. S2CID  14010315.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  13. ^ Bischoff, JL, Stine, S., Rosenbauer, RJ, Fitzpatrick, JA, Stafford Jr, TW (1993). «Осаждение икаита путем смешивания прибрежных источников и озерной воды, озеро Моно, Калифорния, США». Geochimica et Cosmochimica Acta . 57 (16): 3855–3856. Bibcode : 1993GeCoA..57.3855B. doi : 10.1016/0016-7037(93)90339-X.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  14. ^ Екатерина Базарова, Александр Кононов и Оксана Гутарева (2016). Криогенные минеральные образования в пещере Охотничья Приморского хребта (Западное Прибайкалье, Россия), Eurospeleo Magazine 3 : 47–59.
  15. ^ ab Диккенс, Б.; Браун, У. Э. (1970). «Кристаллическая структура гексагидрата карбоната кальция при ~120 °C». Неорганическая химия . 9 (3): 480–486. doi :10.1021/ic50085a010.
  16. ^ Гессен, К.-Ф., Купперс, Х., Зюсс, Э. (1983). «Уточнение структуры икаита CaCO3·6H2O» (PDF) . Zeitschrift für Kristallographie . 163 (3–4): 227–231. Бибкод : 1983ZK....163..227H. дои : 10.1524/zkri.1983.163.3-4.227.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  17. ^ ab Swainson, IP; Hammond, RP (2003). "Водородные связи в икаите, CaCO 3 ·6H 2 O". Mineralogic Magazine . 67 (3): 555–562. Bibcode : 2003MinM...67..555S. doi : 10.1180/0026461036730117. S2CID  101756996.
  18. ^ Пелуз, MJ (1865). «Sur une Combinaison Nouvelle d'eau et de Carbonate de Chaux». ЧР акад. Наука . 60 : 429–431.
  19. ^ Bischoff; JL, Fitzpatrick, JA; Rosenbauer, RJ (1992). «Растворимость и стабилизация икаита (CaCO3 · 6H2O ) от 0° до 25 °C». Journal of Geology . 101 (1): 21–33. Bibcode : 1993JG....101...21B. doi : 10.1086/648194. S2CID  140724494.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  20. ^ Марланд, Г. (1975). «Устойчивость CaCO 3 ·6H 2 O (икаита)». Geochimica et Cosmochimica Acta . 39 (1): 83–91. Bibcode : 1975GeCoA..39...83M. doi : 10.1016/0016-7037(75)90186-6.
  21. ^ Каплан, М.Е. (1979). «Псевдоморфозы кальцита (псевдогайлюзит, джарроуит, тонколит, глендонит, генноиши) в осадочных породах. Происхождение псевдоморфоз (на русском языке)». Литология и минеральные ресурсы . 5 : 125–141.
  22. ^ Совет, TC; Беннетт, PC (1993). "Геохимия образования икаита в озере Моно, Калифорния: значение для происхождения туфовых курганов". Geology . 21 (11): 971–974. Bibcode :1993Geo....21..971C. doi :10.1130/0091-7613(1993)021<0971:GOIFAM>2.3.CO;2.
  23. ^ ab ES Dana (1884). «Кристаллографическое исследование тонколита озера Лахонтан». Бюллетень геологической службы США (12): 429–450.
  24. ^ Броуэлл, Э. Дж. Дж. (1860). «Описание и анализ неописанного минерала из озера Джарроу». Полевой клуб натуралистов Тайнсайда . V : 103–104.
  25. ^ Ширман, DJ ; Смит, AJ (1985). «Икаит, материнский минерал псевдоморфоз типа ярроуита». Труды Геологической ассоциации, Лондон . 96 (4): 305–314. doi :10.1016/S0016-7878(85)80019-5.
  26. ^ Ито, Т. (1996). «Икаите из холодной родниковой воды в Шиовакке, Хоккайдо». Журнал минералогии, петрологии и экономической геологии . 91 (6): 209–219. doi : 10.2465/ganko.91.209 .
  27. ^ Stein, CL; Smith, AJ (1985). «Аутигенные карбонатные конкреции в Нанкайском желобе, участок 583». Первоначальные отчеты DSDP . Первоначальные отчеты проекта глубоководного бурения. 87 : 659–668. doi : 10.2973/dsdp.proc.87.115.1986 .
  28. ^ Кеннеди, GL; Хопкинс, DM; Пикторн, WJ (1987). "Икаит, предшественник глендонита, в эстуарных отложениях в Барроу, Арктическая Аляска". Программа тезисов ежегодного собрания. 9. Геологическое общество Америки: 725. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  29. ^ Свейнсон, IP; Хаммонд, RP (2001). «Икаит, CaCO 3 ·6H 2 O: Холодное утешение для глендонитов как палеотермометров». American Mineralogist . 86 (11–12): 1530–1533. doi :10.2138/am-2001-11-1223. S2CID  101559852.
  30. ^ Ширман, DJ; Макгуган, A.; Стайн, C.; Смит, AJ (1989). "Икаит, CaCO3 · 6H2O , предшественник тонколитов в четвертичных туфах и туфовых холмах бассейнов озер Лахонтан и Моно, запад США". Бюллетень Геологического общества Америки . 101 (7): 913–917. Bibcode : 1989GSAB..101..913S. doi : 10.1130/0016-7606(1989)101<0913:ICOPOT>2.3.CO;2.
  31. ^ Whiticar, MJ; Suess, E. (1998). «Холодная карбонатная связь между озером Моно, Калифорния и проливом Брансфилд, Антарктида». Aquatic Geochemistry . 4 (3/4): 429–454. doi :10.1023/A:1009696617671. S2CID  130488236.
  32. ^ Шуберт, К. Дж.; Нунберг, Д.; Шееле, Н.; Пауэр, Ф.; Кривс, М., К. Дж.; Нюрнберг, Д.; Шееле, Н.; Пауэр, Ф.; Кривс, М. (1997). " Истощение изотопом 13 C в кристалле икаита: свидетельство выделения метана с сибирских шельфов?". Geo-Marine Letters . 17 (2): 169–174. Bibcode : 1997GML....17..169S. doi : 10.1007/s003670050023. S2CID  128872028.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки