stringtranslate.com

Арагонит

Арагонит — карбонатный минерал и одна из трех наиболее распространенных в природе кристаллических форм карбоната кальция ( CaCO3 ), другие — кальцит и ватерит . Он образуется в результате биологических и физических процессов, включая осаждение из морской и пресноводной среды.

Кристаллическая структура арагонита

Кристаллическая решетка арагонита отличается от кальцита, что приводит к другой форме кристалла, орторомбической кристаллической системе с игольчатым кристаллом . [5] Повторное двойникование приводит к псевдогексагональным формам. Арагонит может быть столбчатым или волокнистым, иногда в разветвленных геликтитовых формах, называемых flos-ferri («цветы железа») из-за их связи с рудами на железных рудниках Каринтии . [6]

Происшествие

Типичным месторождением арагонита является Молина-де-Арагон в провинции Гвадалахара в Кастилии-Ла-Манча , Испания , в честь которой он был назван в 1797 году. [7] Арагонит встречается в этой местности в виде циклических двойников внутри гипса и мергелей фации Кейпера триаса . [8] Этот тип месторождений арагонита очень распространен в Испании, а также есть некоторые во Франции. [6]

Арагонитовая пещера, Охтинская арагонитовая пещера , находится в Словакии . [9]

В США арагонит в виде сталактитов и «пещерных цветов» ( антодит ) известен из пещер Карлсбада и других пещер. [10] В течение нескольких лет в начале 1900-х годов арагонит добывался в Арагоните, штат Юта (ныне город-призрак). [11]

На морском дне Багамских островов обнаружены огромные залежи оолитового арагонитового песка . [12]

Арагонит — это полиморф карбоната кальция высокого давления . Как таковой, он встречается в метаморфических породах высокого давления , таких как те, которые образовались в зонах субдукции . [13]

Арагонит естественным образом образуется почти во всех раковинах моллюсков , а также в качестве известкового эндоскелета тепловодных и холодноводных кораллов ( Scleractinia ). У некоторых серпулид есть арагонитовые трубки. [14] Поскольку отложение минералов в раковинах моллюсков строго контролируется биологически, [15] некоторые кристаллические формы отчетливо отличаются от форм неорганического арагонита. [16] У некоторых моллюсков вся раковина состоит из арагонита; [17] у других арагонит образует только отдельные части биминеральной раковины (арагонит плюс кальцит). [15] Перламутровый слой ископаемых раковин арагонита некоторых вымерших аммонитов образует переливающийся материал, называемый аммолитом . [18]

Арагонит также естественным образом образуется в эндокарпии Celtis occidentalis . [19]

Скелет некоторых известковых губок состоит из арагонита. [ необходима цитата ]

Арагонит также образует в океане неорганические осадки, называемые морскими цементами (в осадке ) или в виде свободных кристаллов (в толще воды). [20] [21] Неорганическое осаждение арагонита в пещерах может происходить в форме спелеотем . [22] Арагонит распространен в серпентинитах, где богатые магнием поровые растворы, по-видимому, подавляют рост кальцита и способствуют осаждению арагонита. [23]

Арагонит метастабилен при низких давлениях вблизи поверхности Земли и поэтому обычно заменяется кальцитом в окаменелостях. Арагонит старше карбона по существу неизвестен. [24]

Арагонит можно синтезировать путем добавления раствора хлорида кальция к раствору карбоната натрия при температуре выше 60 °C (140 °F) или в водно-этанольных смесях при температуре окружающей среды. [25]

Физические свойства

Арагонит является термодинамически нестабильной фазой карбоната кальция при любом давлении ниже примерно 3000 бар (300 000 кПа) при любой температуре. [26] Арагонит, тем не менее, часто образуется в приповерхностных средах при температуре окружающей среды. Слабые силы Ван-дер-Ваальса внутри арагонита вносят важный вклад как в кристаллографические, так и в упругие свойства этого минерала. [27] Разница в стабильности между арагонитом и кальцитом, измеряемая свободной энергией образования Гиббса , невелика, и влияние размера зерна и примесей может быть важным. Образование арагонита при температурах и давлениях, где кальцит должен быть стабильным полиморфом, может быть примером правила ступени Оствальда , где первой образуется менее стабильная фаза. [28] Присутствие ионов магния может подавлять образование кальцита в пользу арагонита. [29] После образования арагонит имеет тенденцию изменяться в кальцит в масштабах от 10 7 до 10 8 лет. [30]

Минерал фатерит , также известный как μ-CaCO 3 , представляет собой еще одну фазу карбоната кальция, которая является метастабильной в условиях окружающей среды, типичных для поверхности Земли, и разлагается даже легче, чем арагонит. [31] [32]

Использует

В аквариумах арагонит считается необходимым для воспроизведения условий рифа. Арагонит обеспечивает материалы, необходимые для многих морских существ, а также поддерживает pH воды близким к естественному уровню, чтобы предотвратить растворение биогенного карбоната кальция . [33]

Арагонит был успешно протестирован для удаления загрязняющих веществ, таких как цинк , кобальт и свинец из загрязненных сточных вод. [34]

Галерея

Смотрите также

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. ^ Диккенс, Б.; Боуэн, Дж. С. (1971). «Уточнение кристаллической структуры фазы арагонита CaCO(3)». Журнал исследований Национального бюро стандартов, раздел A. 75A ( 1): 27–32. doi :10.6028/jres.075A.004. PMC 6715969. PMID  34876711 . 
  3. ^ «Свойства арагонита, Распространение » Геологическая наука». 26 октября 2021 г.
  4. ^ Арагонит, Mindat.org
  5. ^ Брэгг, Уильям Лоуренс (1924-01-01). «Структура арагонита». Труды Лондонского королевского общества. Серия A, содержащая статьи математического и физического характера . 105 (729): 16–39. Bibcode : 1924RSPSA.105...16B. doi : 10.1098/rspa.1924.0002 . ISSN  0950-1207.
  6. ^ ab Sinkankas, John (1964). Минералогия для любителей . Принстон, Нью-Джерси: Van Nostrand. С. 371–372. ISBN 0442276249.
  7. ^ Cairncross, B.; McCarthy, T. (2015). Understanding Minerals & Crystals . Cape Town: Struik Nature. стр. 187. ISBN 978-1-43170-084-4.
  8. ^ Кальво, Мигель (2012). Минералы и Минас Испании. Том. V. Карбонатос и нитратос . Мадрид: Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de Madrid. Фонд Гомеса Пардо. стр. 314–398. ISBN 978-84-95063-98-4.
  9. ^ Пуканска, Катарина; Бартош, Кароль; Белла, Павел; Гашинец, Юрай; Блистан, Питер; Кованич, Людовит (4 июля 2020 г.). «Изучение и топография высокого разрешения арагонитовой пещеры Охтина на основе TLS и цифровой фотограмметрии». Прикладные науки . 10 (13): 4633. дои : 10.3390/app10134633 .
  10. ^ Гонсалес, Луис А.; Ломанн, Кайгер К. (1988). «Контроль минералогии и состава карбонатов пещер: Карлсбадские пещеры, Нью-Мексико». В Джеймс, Ноэль П.; Чокетт, Филип В. (ред.). Палеокарст . Нью-Йорк: Springer-Verlag. стр. 81–101. doi :10.1007/978-1-4612-3748-8. ISBN 978-1-4612-3748-8.
  11. ^ Балаз, Кристин (2009). Путеводитель исследователя: Юта . Вермонт: The Countryman Press. стр. 368. ISBN 978-0-88150-738-6.
  12. ^ Ньюэлл, Норман Д.; Перди, Эдвард Г.; Имбри, Джон (1960). «Багамский оолитовый песок». Журнал геологии . 68 (5): 481–497. Bibcode : 1960JG.....68..481N. doi : 10.1086/626683. ISSN  0022-1376. S2CID  129571671.
  13. ^ Нессе, Уильям Д. (2000). Введение в минералогию . Нью-Йорк: Oxford University Press. С. 336–337. ISBN 9780195106916.
  14. ^ Боггс, Сэм (2006). Принципы седиментологии и стратиграфии (4-е изд.). Верхняя Сэддл-Ривер, Нью-Джерси: Pearson Prentice Hall. С. 161–164. ISBN 0131547283.
  15. ^ ab Belcher, AM; Wu, XH; Christensen, RJ; Hansma, PK; Stucky, GD; Morse, DE (май 1996). "Контроль переключения кристаллической фазы и ориентации растворимыми белками раковин моллюсков". Nature . 381 (6577): 56–58. Bibcode :1996Natur.381...56B. doi :10.1038/381056a0. S2CID  4285912.
  16. ^ Chateigner, D.; Ouhenia, S.; Krauss, C.; Belkhir, M.; Morales, M. (февраль 2010 г.). «Структурное искажение биогенного арагонита в сильно текстурированных слоях раковин моллюсков». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел B: Взаимодействие пучков с материалами и атомами . 268 (3–4): 341–345. Bibcode : 2010NIMPB.268..341C. doi : 10.1016/j.nimb.2009.07.007.
  17. ^ Лофтус, Эмма; Роджерс, Кит; Ли-Торп, Джулия (ноябрь 2015 г.). «Простой метод установления соотношений кальцит:арагонит в археологических раковинах моллюсков: КАЛЬЦИТ:АРАГОНИТ В АРХЕОЛОГИЧЕСКИХ РАКУШКАХ». Журнал четвертичной науки . 30 (8): 731–735. doi :10.1002/jqs.2819. S2CID  130591343.
  18. ^ Mychaluk, Keith A.; Levinson, Alfred A.; Hall, Russel L. (весна 2001 г.). «Аммолит: радужный окаменелый аммонит из южной Альберты, Канада» (PDF) . Gems & Gemology . 37 (1): 4–25. doi :10.5741/GEMS.37.1.4 . Получено 1 августа 2021 г. .
  19. ^ Ван, Джанг; Ярен, А. Хоуп; Амундсен, Рональд (1996). «Потенциал датирования биогенного углерода [углеродом 14] в эндокарпиях Hackberry (Celtis)» (PDF) . Quaternary Research . 47 : 337–343. doi :10.1006/qres.1997.1894. S2CID  49232599.[ постоянная мертвая ссылка ]
  20. ^ Бялик, Ор М.; Сизма-Вентура, Гай; Фогт-Винсент, Ноам; Сильверман, Якоб; Кац, Тимор (24 сентября 2022 г.). «Роль океанических абиотических карбонатных осадков в будущей регуляции атмосферного CO2». Scientific Reports . 12 (1): 15970. doi :10.1038/s41598-022-20446-7. PMC 9509385 . PMID  36153366. 
  21. ^ Такер, Морис Э. (1990). Карбонатная седиментология . Оксфорд [Англия]: Blackwell Scientific Publications. ISBN 9781444314175.
  22. ^ Нессе 2000, стр. 337.
  23. ^ Бонатти, Э.; Лоуренс-младший; Хэмлин, PR; Брегер, Д. (август 1980 г.). «Арагонит из глубоководных ультраосновных пород». Geochimica et Cosmochimica Acta . 44 (8): 1207–1214. Бибкод : 1980GeCoA..44.1207B. дои : 10.1016/0016-7037(80)90074-5.
  24. ^ Runnegar, B. (1987). «Микроструктуры раковин кембрийских моллюсков, воспроизведенные фосфатом». Alcheringa: An Australasian Journal of Palaeontology . 9 (4): 245–257. doi :10.1080/03115518508618971.
  25. ^ Сэнд, К. К., Родригес-Бланко, Дж. Д., Маковицки, Э., Беннинг, Л. Г. и Стипп, С. (2012) Кристаллизация CaCO3 в смесях вода-этанол: сферолитный рост, стабилизация полиморфа и изменение морфологии. Crystal Growth & Design, 12, 842-853. doi :10.1021/cg2012342.
  26. ^ Карлсон, У. Д. (1980). «Равновесие кальцита и арагонита: эффекты замещения Sr и ориентационного беспорядка анионов». American Mineralogist . 65 (11–12): 1252–1262 . Получено 31 июля 2021 г. .
  27. ^ Улиан, Джанфранко; Вальдре, Джованни (2022-09-01). "Структурное и упругое поведение арагонита при высоком давлении: вклад первопринципного моделирования". Computational Materials Science . 212 : 111600. doi : 10.1016/j.commatsci.2022.111600. hdl : 11585/893023 . ISSN  0927-0256. S2CID  250059382.
  28. ^ Fyfe, WS (1964). "Проблема кальцита и арагонита" (PDF) . Бюллетень AAPG . 48 (4): 526 . Получено 31 июля 2021 г. .
  29. ^ Китано, Ясуси; Парк, Килхо; Худ, Дональд У. (ноябрь 1962 г.). «Синтез чистого арагонита». Журнал геофизических исследований . 67 (12): 4873–4874. Bibcode : 1962JGR....67.4873K. doi : 10.1029/JZ067i012p04873.
  30. ^ Блатт, Харви; Миддлтон, Джерард; Мюррей, Рэймонд (1980). Происхождение осадочных пород (2-е изд.). Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Prentice-Hall. ISBN 0136427103.
  31. ^ Ni, M.; Ratner, BD (2008). «Дифференциация полиморфов карбоната кальция с помощью методов анализа поверхности – исследование XPS и TOF-SIMS». Surf. Interface Anal . 40 (10): 1356–1361. doi :10.1002/sia.2904. PMC 4096336. PMID  25031482 . 
  32. ^ Камия, Каничи; Сакка, Сумио; Терада, Кацуюки (ноябрь 1977 г.). «Образование арагонита путем осаждения моногидрата карбоната кальция». Materials Research Bulletin . 12 (11): 1095–1102. doi :10.1016/0025-5408(77)90038-1.
  33. ^ Орр, Дж. К. и др. (2005) Антропогенное закисление океана в 21 веке и его влияние на кальцифицирующие организмы. Nature 437: 681-686
  34. ^ Köhler, S., Cubillas, et al. (2007) Удаление кадмия из сточных вод арагонитовыми раковинами и влияние других двухвалентных катионов. Environmental Science and Technology, 41, 112-118. doi :10.1021/es060756j

Внешние ссылки