Доломит: Свойства, образование и геологическое значение
Dolomite (mineral)
Доломит: минерал CaMg(CO₃)₂, карбонат кальция и магния. Описание состава, истории открытия и использования в геологии и строительстве. Доломитовые породы.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Карбонатный минерал CaMg(CO₃)₂
Carbonate mineral CaMg(CO₃)₂
Доломит ( /ˈdɒləmaɪt/, /ˈdoʊləˌmaɪt/) — безводный карбонатный минерал, состоящий из карбоната кальция и магния, с идеальной формулой CaMg(CO₃)₂. Этот термин также используется для обозначения осадочной карбонатной породы, состоящей преимущественно из минерала доломита (см. Доломит (порода)). Альтернативное название для этой породы — долостон.
Dolomite ('/d//ɒ//l//.//ə/,/m//aɪ//t//, /'/d//ou//.//l//ə// /) is an anhydrous carbonate mineral composed of calcium magnesium carbonate, ideally CaMg(CO3)2. The term is also used for a sedimentary carbonate rock composed mostly of the mineral dolomite (see Dolomite (rock)). An alternative name sometimes used for the dolomitic rock type is dolostone.
История
Как заявил Николас Теодор де Соссюр, минерал доломит, вероятно, был впервые описан Карлом Линнеем в 1768 году. В 1791 году французский натуралист и геолог Деодат Гратет де Доломиеу (1750–1801) описал его как породу, сначала в строениях старого города Рима, а затем по образцам, собранным в Тирольских Альпах. Николя Теодор де Соссюр впервые дал минералу название (в честь Доломие) в марте 1792 года.
As stated by Nicolas Théodore de Saussure the mineral dolomite was probably first described by Carl Linnaeus in 1768. In 1791, it was described as a rock by the French naturalist and geologist Déodat Gratet de Dolomieu (1750–1801), first in buildings of the old city of Rome, and later as samples collected in the Tyrolean Alps. Nicolas Théodore de Saussure first named the mineral (after Dolomieu) in March 1792.
Свойства
Минерал доломит кристаллизуется в тригональной ромбоэдрической системе. Он образует белые, светло-коричневые, серые или розовые кристаллы. Доломит является двойным карбонатом с чередующимся структурным расположением ионов кальция и магния. В отличие от кальцита, доломит, если он не в виде мелкого порошка, не быстро растворяется и не вспенивается в холодной разбавленной соляной кислоте. Кристаллическое двойникование распространено. Существует ряд твердых растворов между доломитом, богатым железом анкеритом и богатым марганцем кутнохоритом. Небольшое количество железа в структуре придает кристаллам желтовато-коричневый оттенок. Марганец также может замещать в структуре до примерно трех процентов MnO. Высокое содержание марганца придает кристаллам розоватый оттенок. Свинец, цинк и кобальт также могут замещать магний в структуре. Минерал доломит тесно связан с хантитом Mg3Ca(CO3)4. Поскольку доломит может растворяться в слабокислой воде, области, где доломит является распространенным породообразующим минералом, важны как водоносные горизонты и способствуют формированию карстовых ландшафтов.
The mineral dolomite crystallizes in the trigonal rhombohedral system. It forms white, tan, gray, or pink crystals. Dolomite is a double carbonate, having an alternating structural arrangement of calcium and magnesium ions. Unless it is in fine powder form, it does not rapidly dissolve or effervesce (fizz) in cold dilute hydrochloric acid as calcite does. Crystal twinning is common. Solid solution exists between dolomite, the iron dominant ankerite and the manganese dominant kutnohorite. Small amounts of iron in the structure give the crystals a yellow to brown tint. Manganese substitutes in the structure also up to about three percent MnO. A high manganese content gives the crystals a rosy pink color. Lead, zinc, and cobalt also can substitute in the structure for magnesium. The mineral dolomite is closely related to huntite Mg3Ca(CO3)4. Because dolomite can be dissolved by slightly acidic water, areas where dolomite is an abundant rock forming mineral are important as aquifers and contribute to karst terrain formation.
Формирование
Современное образование доломита происходит в анаэробных условиях в перенасыщенных соленых лагунах, таких как на побережье Рио-де-Жанейро в Бразилии, в частности, Лагоа-Вермельха и Брежу-ду-Эспиньо. Существует множество других мест, где формируется современный доломит, особенно вдоль сабх в Персидском заливе, а также в осадочных бассейнах, содержащих газогидраты и гиперсоленые озера. Обычно считается, что нуклеация доломита происходит при участии сульфатредуцирующих бактерий (например, Desulfovibrio brasiliensis), но обнаружено, что и другие микробные метаболизмы могут опосредовать образование доломита. Обширные залежи доломита присутствуют в геологической летописи, однако минерал относительно редок в современных условиях. Воспроизводимый неорганический низкотемпературный синтез доломита пока не осуществлен. Как правило, первоначальное неорганическое осаждение метастабильного "предшественника" (например, магнезиального кальцита) может быть легко достигнуто. Теоретически, эта предшествующая фаза постепенно преобразуется в более стабильную фазу (например, частично упорядоченный доломит) в течение периодических интервалов растворения и повторного осаждения. Общий принцип, определяющий ход этой необратимой геохимической реакции, получил название "нарушение правила Оствальда". Высокие диагенетические температуры, такие как температуры подземных вод, циркулирующих вдоль глубоко укоренившихся систем разломов, влияющих на некоторые осадочные последовательности, или глубоко залегающих известняковых пород, способствуют доломитизации. Однако минерал также имеет значительное распространение в некоторых неогенных платформах, которые никогда не подвергались воздействию повышенных температур. В таких условиях диагенеза долгосрочная активность глубокой биосферы может играть ключевую роль в доломитизации, поскольку диагенетические флюиды различного состава смешиваются в ответ на циклы Миланковича. Недавний биотический синтетический эксперимент утверждает, что был получен упорядоченный доломит при протекании аноксигенного фотосинтеза в присутствии марганца(II). До сих пор загадочным примером органогенного происхождения является сообщение об образовании доломита в мочевом пузыре далматинской собаки, возможно, в результате болезни или инфекции.
Modern dolomite formation has been found to occur under anaerobic conditions in supersaturated saline lagoons such as those at the Rio de Janeiro coast of Brazil, namely, Lagoa Vermelha and Brejo do Espinho. There are many other localities where modern dolomite forms, notably along sabkhas in the Persian Gulf, but also in sedimentary basins bearing gas hydrates and hypersaline lakes. It is often thought that dolomite nucleates with the help of sulfate reducing bacteria (e. g. Desulfovibrio brasiliensis), but other microbial metabolisms have been also found to mediate in dolomite formation. Vast deposits of dolomite are present in the geological record, but the mineral is relatively rare in modern environments. Reproducible, inorganic low temperature syntheses of dolomite are yet to be performed. Usually, the initial inorganic precipitation of a metastable "precursor" (such as magnesium calcite) can easily be achieved. The precursor phase will theoretically change gradually into a more stable phase (such as partially ordered dolomite) during periodical intervals of dissolution and re precipitation. The general principle governing the course of this irreversible geochemical reaction has been coined "breaking Ostwald's step rule". High diagenetic temperatures, such as those of groundwater flowing along deeply rooted fault systems affecting some sedimentary successions or deeply buried limestone rocks allocate dolomitization. But the mineral is also volumetrically important in some Neogene platforms never subjected to elevated temperatures. Under such conditions of diagenesis the long term activity of the deep biosphere could play a key role in dolomitization, since diagenetic fluids of contrasting composition are mixed as a response to Milankovitch cycles. A recent biotic synthetic experiment claims to have precipitated ordered dolomite when anoxygenic photosynthesis proceeds in the presence of manganese(II). A still perplexing example of an organogenic origin is that of the reported formation of dolomite in the urinary bladder of a Dalmatian dog, possibly as the result of an illness or infection.
Применение
Доломит используется как декоративный камень, заполнитель для бетона и источник оксида магния, а также в процессе Пиджона для производства магния. Он является важной коллекторной породой для нефти и служит вмещающей породой для крупных пластовых месторождений руд типа долины Миссисипи (MVT), содержащих основные металлы, такие как свинец, цинк и медь. В тех случаях, когда кальцитовый известняк встречается редко или обходится слишком дорого, доломит иногда используется вместо него в качестве флюса при выплавке железа и стали. Большие объемы переработанного доломита используются в производстве листового стекла. В садоводстве доломит и доломитовый известняк добавляют в почву и почвенные смеси для горшечных растений в качестве буфера pH и источника магния. Доломит также используется в качестве субстрата в морских (соленых) аквариумах для поддержания стабильности pH воды. Кальцинированный доломит также применяется в качестве катализатора для разложения смол при газификации биомассы при высоких температурах. Исследователи в области физики частиц предпочитают строить детекторы частиц под слоями доломита, чтобы обеспечить обнаружение максимального количества экзотических частиц. Благодаря относительно небольшому содержанию радиоактивных веществ, доломит обеспечивает защиту от помех космических лучей, не повышая при этом уровень фонового излучения. Помимо промышленного применения, доломит высоко ценится коллекционерами и музеями, особенно когда он образует крупные прозрачные кристаллы. Образцы, найденные в магнезитовом карьере в Эуги, Эстерибар, Наварра (Испания), считаются одними из лучших в мире.
Dolomite is used as an ornamental stone, a concrete aggregate, and a source of magnesium oxide, as well as in the Pidgeon process for the production of magnesium. It is an important petroleum reservoir rock, and serves as the host rock for large strata bound Mississippi Valley Type (MVT) ore deposits of base metals such as lead, zinc, and copper. Where calcite limestone is uncommon or too costly, dolomite is sometimes used in its place as a flux for the smelting of iron and steel. Large quantities of processed dolomite are used in the production of float glass. In horticulture, dolomite and dolomitic limestone are added to soils and soilless potting mixes as a pH buffer and as a magnesium source. Dolomite is also used as the substrate in marine (saltwater) aquariums to help buffer changes in the pH of the water. Calcined dolomite is also used as a catalyst for destruction of tar in the gasification of biomass at high temperature. Particle physics researchers like to build particle detectors under layers of dolomite to enable the detectors to detect the highest possible number of exotic particles. Because dolomite contains relatively minor quantities of radioactive materials, it can insulate against interference from cosmic rays without adding to background radiation levels. In addition to being an industrial mineral, dolomite is highly valued by collectors and museums when it forms large, transparent crystals. The specimens that appear in the magnesite quarry exploited in Eugui, Esteribar, Navarra (Spain) are considered among the best in the world.