Кольца Лизеганга ( / ˈ l iː z ə ɡ ɑː ŋ / ) (также называемые кольцами Лизеганга или полосами Лизеганга ) представляют собой цветные полосы цемента , наблюдаемые в осадочных породах , которые обычно пересекают слоистость . [1] [2] Эти вторичные ( диагенетические ) осадочные структуры демонстрируют полосы ( аутигенных ) минералов, которые расположены в регулярном повторяющемся узоре. [3] Кольца Лизеганга отличаются от других осадочных структур своим концентрическим или кольцеобразным внешним видом. Точный механизм, из которого образуются кольца Лизеганга, не полностью известен и все еще изучается, [4] но существует процесс осаждения, который, как полагают, является катализатором образования колец Лизеганга, называемый циклом пересыщения-зарождения-истощения Оствальда-Лизеганга. [5] Хотя кольца Лизеганга считаются частым явлением в осадочных породах , [6] кольца, состоящие из оксида железа, могут также встречаться в проницаемых магматических и метаморфических породах , которые подверглись химическому выветриванию . [7]
В 1896 году немецкий химик Рафаэль Э. Лизеганг впервые описал полосатость Лизеганга в своих наблюдениях по результатам эксперимента, а Вильгельм Оствальд дал самое раннее объяснение этого явления. [8] [9] [10] [11] Целью эксперимента Лизеганга было наблюдение за образованием осадка в результате химической реакции, происходящей при помещении капли раствора нитрата серебра на поверхность геля дихромата калия. Полученный осадок дихромата серебра образовал концентрический узор из колец. Лизеганг и другие последующие исследователи наблюдали поведение осадков, образующих кольца в осадочных породах, поэтому эти особенности стали известны как кольца Лизеганга . [3]
_4_(32335182794).jpg/1280px-%22Liesegang_banding%22_in_sandstone_(Vinton_Member,_Logan_Formation,_Lower_Mississippian;_Mohawk_Dam_roadcut,_northwest_of_Nellie,_Ohio,_USA)_4_(32335182794).jpg)
Процесс, посредством которого образуются кольца Лизеганга, до конца не изучен. [4] Кольца Лизеганга могут образовываться в результате химической сегрегации оксидов железа и других минералов во время выветривания. [2] Один из популярных механизмов, предложенных геохимиками, заключается в том, что кольца Лизеганга образуются при отсутствии конвекции (адвекции) и связаны с взаимной диффузией реагирующих веществ, таких как кислород и двухвалентное железо, которые осаждаются в отдельных дискретных полосах, которые разнесены в геометрическом узоре. [10] Процесс осаждения, известный как цикл пересыщения-зародышеобразования-истощения Оствальда-Лизеганга, известен геологическому сообществу как вероятный механизм образования колец 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 локализованное образование зародышей кристаллов, которое происходит, когда достигается правильный уровень пересыщения, и как только зародыши кристаллов образуются, рост кристаллов, как полагают, снижает уровень пересыщения жидкостей в поровых пространствах, окружающих кристаллы, таким образом, минерализация, которая происходит после первоначального роста кристаллов в окружающих областях, развивается в полосах или кольцах . [10] Один классический пример, основанный на гипотезе Оствальда-Лизеганга, наблюдается при взаимодействии воды и горных пород, когда гидроксид железа осаждается в песчанике через поровое пространство. [10]
.jpg/1280px-Liesegang_rings_in_rhyolite_(KofA_Mountains,_SW_Arizona).jpg)
Кольцевые узоры Лизеганга считаются вторичными (диагенетическими) осадочными структурами, хотя они также встречаются в проницаемых магматических и метаморфических породах, которые были химически выветрены. [7] Химическое выветривание 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 пересекают слои стратификации и встречаются во многих типах пород, некоторые из которых чаще всего включают песчаник и кремень . [3] Хотя кольца Лизеганга широко распространены в осадочных породах, [6] относительно немногие ученые достаточно подробно изучили их минералогию и текстуру, чтобы написать о них больше. [12] Кольца Лизеганга называют примерами геохимической самоорганизации, что означает, что их распределение в породе, по-видимому, не связано напрямую с особенностями, которые были установлены до образования колец Лизеганга. [13] Например, в некоторых типах осадочных пород, таких как карбонатные алевриты ( кальцисильтиты ), узоры колец Лизеганга могут быть ошибочно приняты за разломы ; кольца могут казаться «смещенными», однако слои в породе демонстрируют непрерывный рисунок, поэтому наблюдаемое смещение приписывается псевдоразлому. [7] Псевдоразломы являются результатом развития колец Лизеганга в областях породы, которые соседствуют друг с другом, но находятся на разных стратиграфических уровнях. [7] Кольца Лизеганга могут иметь вид тонкой слоистости и могут быть ошибочно приняты за слои, когда они параллельны или субпараллельны плоскости напластования, и их легче отличить от слоев, когда кольца наблюдаются пересекающими слои или слоистость. [2]
