stringtranslate.com

Арагонит

Арагонит — карбонатный минерал и одна из трех наиболее распространенных в природе кристаллических форм карбоната кальция ( Ca CO 3 ), остальные — кальцит и ватерит . Он образуется в результате биологических и физических процессов, включая осадки из морской и пресноводной среды.

Кристаллическая структура арагонита

Кристаллическая решетка арагонита отличается от кристаллической решетки кальцита, что приводит к другой форме кристалла — ромбической кристаллической системе с игольчатым кристаллом . [5] Повторное двойникование приводит к образованию псевдошестиугольных форм. Арагонит может быть столбчатым или волокнистым, иногда в ветвящихся геликтитовых формах, называемых flos -ferri («железные цветы») из-за их связи с рудами железных рудников Каринтии . [6]

Вхождение

Типовым местонахождением 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 этом местонахождении в виде циклических двойников внутри гипса и мергелей фации Кейпера . триаса . _ [8] Этот тип месторождения арагонита очень распространен в Испании, а также во Франции. [6]

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

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

Массивные залежи оолитового арагонитового песка обнаружены на морском дне Багамских островов . [12]

Арагонит — это полиморфная модификация карбоната кальция высокого давления . Таким образом, он встречается в метаморфических породах высокого давления , например, образовавшихся в зонах субдукции . [13]

Арагонит естественным образом образуется почти во всех раковинах моллюсков , а также в виде известкового эндоскелета тепловодных и холодноводных кораллов ( Scleractinia ). Некоторые серпулиды имеют арагонитовые трубки. [14] Поскольку отложение минералов в раковинах моллюсков строго контролируется биологически, [15] некоторые кристаллические формы заметно отличаются от форм неорганического арагонита. [16] У некоторых моллюсков вся раковина состоит из арагонита; [17] в других арагонит образует лишь отдельные части биминеральной оболочки (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. [ нужна цитата ]

Арагонит также образует в океане неорганические осадки, называемые морским цементом (в осадке ) или в виде свободных кристаллов (в толще воды). [20] [21] Неорганические отложения арагонита в пещерах могут встречаться в виде образований . [22] Арагонит часто встречается в серпентинитах, где богатые магнием поровые растворы, по-видимому, подавляют рост кальцита и способствуют осаждению арагонита. [23]

Арагонит метастабилен при низких давлениях у поверхности Земли и поэтому в окаменелостях обычно заменяется кальцитом. Арагонит старше каменноугольного периода практически неизвестен. [24]

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

Физические свойства

Арагонит не является термодинамически стабильной фазой карбоната кальция при любом давлении ниже 3000 бар (300 000 кПа) и любой температуре. [26] Тем не менее арагонит 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 шагов Оствальда , согласно которому первой образуется менее стабильная фаза. [28] Присутствие ионов магния может препятствовать образованию кальцита в пользу арагонита. [29] После образования арагонит имеет тенденцию превращаться в кальцит в течение периода от 10 7 до 10 8 лет. [30] По сравнению с кальцитом, арагонит

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

Использование

В аквариумах арагонит считается незаменимым для воспроизведения рифовых условий. Арагонит обеспечивает материалы , необходимые для большей части морской жизни, а также поддерживает pH воды близким к естественному уровню, чтобы предотвратить растворение биогенного карбоната кальция . [33]

Арагонит успешно прошел испытания на удаление таких загрязняющих веществ, как цинк , кобальт и свинец, из загрязненных сточных вод. [34]

Утверждения о том, что магнитная обработка воды может уменьшить образование накипи за счет преобразования кальцита в арагонит, были встречены со скептицизмом [35] , но продолжают исследоваться. [36] [37]

Галерея

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Уорр, LN (2021). «Утвержденные IMA – CNMNC минеральные символы». Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021МинМ...85..291Вт. дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID  235729616.
  2. ^ Диккенс, Б.; Боуэн, Дж. С. (1971). «Уточнение кристаллической структуры арагонитовой фазы CaCO(3)». Журнал исследований Национального бюро стандартов. Раздел A. 75А (1): 27–32. doi : 10.6028/jres.075A.004. ПМК 6715969 . ПМИД  34876711. 
  3. ^ «Свойства арагонита, возникновение »Геология». 26 октября 2021 г.
  4. ^ Арагонит, Mindat.org
  5. ^ Брэгг, Уильям Лоуренс (1 января 1924 г.). «Строение арагонита». Труды Лондонского королевского общества. Серия А, содержащая статьи математического и физического характера . 105 (729): 16–39. Бибкод : 1924RSPSA.105...16B. дои : 10.1098/rspa.1924.0002 . ISSN  0950-1207.
  6. ^ аб Синканкас, Джон (1964). Минералогия для любителей . Принстон, Нью-Джерси: Ван Ностранд. стр. 371–372. ISBN 0442276249.
  7. ^ Кэрнкросс, Б.; Маккарти, Т. (2015). Понимание минералов и кристаллов . Кейптаун: Природа Струика. п. 187. ИСБН 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 спелеановых карбонатов: Карловарские пещеры, Нью-Мексико». У Джеймса, Ноэль П.; Шокетт, Филип В. (ред.). Палеокарст . Нью-Йорк: Springer-Verlag. стр. 81–101. дои : 10.1007/978-1-4612-3748-8. ISBN 978-1-4612-3748-8.
  11. ^ Балаз, Кристина (2009). Путеводитель исследователя: Юта . Вермонт: Countryman Press. п. 368. ИСБН 978-0-88150-738-6.
  12. ^ Ньюэлл, Норман Д.; Перди, Эдвард Г.; Имбри, Джон (1960). «Багамский оолитовый песок». Журнал геологии . 68 (5): 481–497. Бибкод : 1960JG.....68..481N. дои : 10.1086/626683. ISSN  0022-1376. S2CID  129571671.
  13. ^ Нессе, Уильям Д. (2000). Введение в минералогию . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. стр. 336–337. ISBN 9780195106916.
  14. ^ Боггс, Сэм (2006). Принципы седиментологии и стратиграфии (4-е изд.). Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл. стр. 161–164. ISBN 0131547283.
  15. ^ аб Белчер, AM; Ву, XH; Кристенсен, Р.Дж.; Хансма, ПК; Стаки, Грузия; Морс, Делавэр (май 1996 г.). «Контроль переключения и ориентации кристаллической фазы с помощью растворимых белков раковины моллюсков». Природа . 381 (6577): 56–58. Бибкод : 1996Natur.381...56B. дои : 10.1038/381056a0. S2CID  4285912.
  16. ^ Чатейнер, Д.; Угения, С.; Краусс, К.; Белхир, М.; Моралес, М. (февраль 2010 г.). «Структурные искажения 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. Бибкод : 2010NIMPB.268..341C. дои :10.1016/j.nimb.2009.07.007.
  17. ^ Лофтус, Эмма; Роджерс, Кейт; Ли-Торп, Джулия (ноябрь 2015 г.). «Простой метод установления соотношения кальцит:арагонит в археологических раковинах моллюсков: КАЛЬЦИТ:АРАГОНИТ В АРХЕОЛОГИЧЕСКИХ РАКУШКАХ». Журнал четвертичной науки . 30 (8): 731–735. дои : 10.1002/jqs.2819. S2CID  130591343.
  18. ^ Михалюк, Кейт А.; Левинсон, Альфред А.; Холл, Рассел Л. (весна 2001 г.). «Аммолит: радужный окаменелый аммонит из южной Альберты, Канада» (PDF) . Драгоценные камни и геммология . 37 (1): 4–25. дои :10.5741/GEMS.37.1.4 . Проверено 1 августа 2021 г.
  19. ^ Ван, Чан; Джарен, А. Хоуп; Амундсен, Рональд (1996). «Возможность датирования [углеродом 14] биогенного углерода в эндокарпиях Hackberry (Celtis)» (PDF) . Четвертичные исследования . 47 : 337–343. дои : 10.1006/qres.1997.1894. S2CID  49232599.[ постоянная мертвая ссылка ]
  20. ^ Бялик, Ор М.; Сисма-Вентура, Гай; Фогт-Винсент, Ноам; Сильверман, Джейкоб; Кац, Тимор (24 сентября 2022 г.). «Роль океанических абиотических карбонатных осадков в будущем регулировании CO2 в атмосфере». Научные отчеты . 12 (1): 15970. doi : 10.1038/s41598-022-20446-7. ПМЦ 9509385 . ПМИД  36153366. 
  21. ^ Такер, Морис Э. (1990). Карбонатная седиментология . Оксфорд [Англия]: Научные публикации Блэквелла. ISBN 9781444314175.
  22. ^ Нессе 2000, с. 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. ^ Раннегар, Б. (1987). «Микроструктуры раковин кембрийских моллюсков, воспроизведенные фосфатом». Алчеринга: Австралазийский журнал палеонтологии . 9 (4): 245–257. дои : 10.1080/03115518508618971.
  25. ^ Сэнд, К.К., Родригес-Бланко, Дж.Д., Маковицки, Э., Беннинг, Л.Г. и Стипп, С. (2012) Кристаллизация CaCO3 в смесях воды и этанола: сферолитовый рост, стабилизация полиморфа и изменение морфологии. Кристаллический рост и дизайн, 12, 842–853. дои : 10.1021/cg2012342.
  26. ^ Карлсон, WD (1980). «Равновесие кальцита и арагонита: эффекты замещения Sr и беспорядка в ориентации анионов». Американский минералог . 65 (11–12): 1252–1262 . Проверено 31 июля 2021 г.
  27. ^ Улиан, Джанфранко; Вальдре, Джованни (01 сентября 2022 г.). «Структурное и упругое поведение арагонита при высоком давлении: вклад моделирования из первых принципов». Вычислительное материаловедение . 212 : 111600. doi : 10.1016/j.commatsci.2022.111600. hdl : 11585/893023 . ISSN  0927-0256. S2CID  250059382.
  28. ^ Файф, WS (1964). «Проблема кальцит-арагонита» (PDF) . Бюллетень AAPG . 48 (4): 526 . Проверено 31 июля 2021 г.
  29. ^ Китано, Ясуси; Парк, Килхо; Худ, Дональд В. (ноябрь 1962 г.). «Синтез чистого арагонита». Журнал геофизических исследований . 67 (12): 4873–4874. Бибкод : 1962JGR....67.4873K. дои : 10.1029/JZ067i012p04873.
  30. ^ Блатт, Харви; Миддлтон, Джерард; Мюррей, Рэймонд (1980). Происхождение осадочных пород (2-е изд.). Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-Холл. ISBN 0136427103.
  31. ^ Ни, М.; Ратнер, Б.Д. (2008). «Дифференциация полиморфов карбоната кальция с помощью методов анализа поверхности - исследование XPS и TOF-SIMS». Серфинг. Интерфейс Анал . 40 (10): 1356–1361. дои : 10.1002/sia.2904. ПМК 4096336 . ПМИД  25031482. 
  32. ^ Камия, Каничи; Сакка, Сумио; Терада, Кацуюки (ноябрь 1977 г.). «Образование арагонита в результате осаждения моногидрата карбоната кальция». Бюллетень исследования материалов . 12 (11): 1095–1102. дои : 10.1016/0025-5408(77)90038-1.
  33. ^ Орр, JC и др. (2005)Антропогенное закисление океана в 21 веке и его влияние на кальцифицирующие организмы. Природа 437: 681-686
  34. ^ Келер, С., Кубильяс и др. (2007)Удаление кадмия из сточных вод оболочками арагонита и влиянием других двухвалентных катионов. Экологические науки и технологии, 41, 112–118. дои : 10.1021/es060756j
  35. ^ Краутер, П.В.; Харрар, Дж. Э.; Орлов, СП; Баховик, С.М. (1996). «Испытание магнитного устройства для уменьшения образования накипи на очистном сооружении D» (PDF) . Внутренний отчет . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса . дои : 10.2172/567404. ОСТИ  567404 . Проверено 11 декабря 2009 г.
  36. ^ Кои, JMD (ноябрь 2012 г.). «Магнитная очистка воды – как это может работать?». Философский журнал . 92 (31): 3857–3865. Бибкод : 2012PMag...92.3857C. дои : 10.1080/14786435.2012.685968. S2CID  96367372.
  37. ^ Козич, Вильем; Хамлер, Антон; Бан, Ирена; Липус, Люция К. (октябрь 2010 г.). «Магнитная очистка воды для борьбы с накипью в отопительных и щелочных условиях». Опреснение и очистка воды . 22 (1–3): 65–71. Бибкод : 2010DWatT..22...65K. дои : 10.5004/dwt.2010.1549.

Внешние ссылки