Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Фотография, показывающая кальцитовые плоты на поверхности воды в водохранилище Карпинтерия.
Кальцитовые плоты на поверхности воды в водохранилище Карпинтерия

Кристаллы кальцита образуются на поверхности покоящихся водоемов, даже если основная часть воды не перенасыщена карбонатом кальция . Кристаллы растут, прикрепляются друг к другу и кажутся плавающими плотами из белого непрозрачного материала. Плавучие материалы называют кальцитовыми плотами или «пятнами леопарда».

Химия [ править ]

Карбонат кальция, как известно, осаждается в виде кристаллов кальцита в воде, перенасыщенной ионами кальция и карбоната . В спокойных условиях кристаллы кальцита могут образовываться на поверхности воды, когда условия перенасыщения карбонатом кальция не существуют в объеме воды. Вода испаряется с поверхности, а углекислый газ деградирует из поверхностного слоя, создавая тонкий слой воды с высоким pH.и концентрации ионов кальция и карбоната намного превышающие концентрацию насыщения для карбоната кальция. Кристаллы кальцита осаждаются в этой сильно локализованной среде и прикрепляются друг к другу, образуя нечто, похожее на плоти из белого материала. [1]

На снимках, сделанных с помощью сканирующего электронного микроскопа, плоты кальцита показывают взаимосвязанные кристаллы кальцита, сформированные вокруг отверстий на поверхности плота. Отверстия могут быть вызваны пузырьками воздуха или другими посторонними предметами на поверхности воды. [2] На микрофотографиях кальцитовых плотов видна структура, напоминающая кружево. Поверхностное натяжение воды удерживает взаимосвязанные кристаллы кальцита, каждый из которых имеет удельный вес 2,7, плавающими на поверхности воды.

Формирование пещер и речных систем [ править ]

Кальцитовые плоты чаще всего образуются в системах известняковых пещер . Известняковые пещеры создают благоприятную среду из-за небольшого движения воздуха и воды, содержащей значительные концентрации ионов кальция и карбоната. Доказательства кальцитовых плотов были найдены в известняковых пещерах по всему миру. [2] [3] [4] [5]

Сообщается об одном примере образования кальцитового плота в речной системе, подпитываемой родниковой водой. [1]

Резервуар с питьевой водой [ править ]

В 2005 году водный район долины Карпинтерия в Карпинтерии, штат Калифорния , поднял вопрос о качестве воды, когда «леопардовые пятна» составили примерно 5-10 см. в диаметре появилось на поверхности воды под новой алюминиевой крышкой водоема. Плавающий материал не наблюдался, когда резервуар (13 миллионов галлонов) был открыт для атмосферы. Высказывались опасения, что на поверхности воды из-за капель конденсата, капающего с металлической крышки, образовывался потенциально токсичный металлический осадок. [6] [7]

Анализ воды показал, что вода в резервуаре была насыщена карбонатом кальция, но кристаллы кальцита не образовывались в объеме раствора. Рентгеноструктурный анализ показал, что плавающий твердый материал содержит более 97 процентов кальцита. Сканирующие электронные микрофотографии подтвердили, что форма кристаллического материала была ромбоэдрической, что согласуется с образованием кристаллов кальцита. [6] [7]

Хотя плавучий материал не был токсичен, было рекомендовано вызвать движение поверхности воды, чтобы избежать условий покоя, которые устранили бы основное условие для образования кальцитовых плотин. [6] [7]

Бетонные капли фильтрата [ править ]

На каплях раствора сталактитов из соломы (соды), подвешенных под бетонными конструкциями, наблюдались микрокальцитовые плоты . Эти вторичные отложения, которые образуются за пределами пещерной среды, известны как кальтемиты . [8] Они получены из бетона , извести или строительного раствора и имитируют формы и формы образований, созданных в пещерах. [9] [8]

Микро плоты , которые образуют на поверхности hyperalkaline фильтрате капель раствора , как правило , около 0,5 мм в размере , когда видны невооруженным глазом, и появляются на поверхности капельной после того, как оно было приостановлено в течение более чем ≈5 минут. [8] Химическая реакция, которая создает плоты, включает в себя абсорбцию (диффузию) углекислого газа (CO 2 ) в раствор из атмосферы, а карбонат кальция (CaCO 3 ) выпадает в виде плотов или откладывается в виде сталагмита , сталактита или текучего камня . [9] Эта химия очень отличается от той, которая создает образования в пещерах.

Внутренние импульсы воды из соломинки (в каплю) и движение воздуха вокруг капли взвешенного раствора могут привести к быстрому вращению плота вокруг поверхности капли. [10] [11] [8] Если вокруг подвешенной капли почти нет движения воздуха, то примерно через 12 минут или более микроплоты могут соединиться и образовать решетку, которая покрывает всю поверхность капли. [8] Если капля раствора слишком долго висит на соломке (≈> 30 минут), она может полностью кальцинироваться и заблокировать кончик кальтемитовой соломинки. [8]

Галерея [ править ]

  • Решетка или кальцитовые плоты на кальтемитовой (содовой) соломе сталактитовой капле

  • Кальцитовые плоты в пещерах Картчнер , Аризона

  • Деталь кальцитовых плотов на поверхности воды в водохранилище Карпинтерия

  • Схема пещерных сооружений из капельного камня (кальцитовые плоты, помеченные буквой Y)

  • Резервуар Carpinteria с жесткой алюминиевой крышкой

  • Изображение BSE-SEM при 89-кратном увеличении, показывающее верхние части кальцитовых плит (плоские поверхности) и нижние кристаллы, растущие под ними.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Тейлор, П.М., Дрисдейл, Р.Н. и Картью, К.Д. (2004). «Формирование и экологическое значение кальцитовых плотов в тропических реках северной Австралии, откладывающих туф». Седиментология. 51: 5 октября. 1089.
  2. ^ a b Тейлор, PM и Чафец, HS (2004). «Плавучие плоты кристаллов кальцита в пещерных бассейнах, Центральный Техас, США». Jour. Осадочный Res. 74: 3 328–41.
  3. ^ Дэвис, Дональд Г. (2000). «Необычайные особенности пещеры Лечугилла, горы Гуадалупе, Нью-Мексико». Jour. Исследования пещер и карста. 62: 2 147–57.
  4. ^ van Hengstum, PJ, et al. (2011). «Уровень моря контролирует отложения и окружающую среду в прибрежных пещерах и воронках». Морская геология. 286: 35–50.
  5. ^ Juhasz, Е., Korpas, Л. и Балог, А. (1995). «200 миллионов лет истории карста, Дахсейн Лимесон, Венгрия». Седиментология. 42: 3 473–89.
  6. ^ a b c Макгуайр, MJ, Блют, Н.К., Гамильтон, К., и Брабандер, DJ (2005). «Почему на моем крытом водоеме плавают пятна леопарда». представлены на осенней конференции, секция Калифорнии и Невада, Американская ассоциация водопроводных сооружений, Рино, штат Невада, 10–14 октября.
  7. ^ a b c Макгуайр, MJ, Блют, Н.К., Гамильтон, К., и Брабандер, ди-джей (2006). «Формирование плавучих кальцитовых плотов в резервуаре с питьевой водой». Труды конференции по технологиям качества воды. Американская ассоциация водопроводных сооружений, Денвер, Колорадо, 6 ноября.
  8. ^ Б с д е е Смит, GK, (2016). «Сталактиты из кальцитовой соломы, растущие из бетонных конструкций», Наука о пещерах и карстах, том 43, № 1, стр. 4-10 (апрель 2016 г.), Британская ассоциация пещерных исследований, ISSN 1356-191X.
  9. ^ а б Хилл, Калифорния, и Форти, П., (1997). Пещерные минералы мира, 2-е издание. [Хантсвилл, Алабама: Национальное спелеологическое общество, Inc.]
  10. Перейти ↑ Allison, VC, (1923). «Рост сталагмитов и сталактитов». Журнал геологии, Том 31, 106–125.
  11. ^ Ver Steeg, K, (1932). «Необычное появление сталактитов и сталагмитов». Научный журнал Огайо, Том 32 (2), 69–83.

Внешние ссылки [ править ]

  • Кальцит пещеры Лаббока (инвентарь) / плот, доступ 2012-06-23.
  • Карстовая база - Кальцитовый плот
  • Государственный парк Картчнер-Кавернс
  • Короткий видеоклип плотов, кружащихся вокруг капли раствора.