Кальцитовые плоты
Кристаллизованные в пещерах кальцитовые корки
Фотография, показывающая кальцитовые плоты на поверхности воды в водохранилище Карпинтерия.
Кальцитовые плоты на поверхности воды в водохранилище Карпинтерия

Кристаллы кальцита образуются на поверхности неподвижных водоемов, даже когда основная масса воды не пересыщена по отношению к карбонату кальция . Кристаллы растут, прикрепляются друг к другу и выглядят как плавающие плоты из белого непрозрачного материала. Плавающие материалы называют кальцитовыми плотами или «пятнами леопарда».

Химия

Известно, что карбонат кальция выпадает в осадок в виде кристаллов кальцита в воде, перенасыщенной ионами кальция и карбоната . В условиях покоя кристаллы кальцита могут образовываться на поверхности воды, когда в объеме воды не существует условий пересыщения карбонатом кальция. Вода испаряется с поверхности, а углекислый газ дегазируется из поверхностного слоя, создавая тонкий слой воды с высоким pH и концентрацией ионов кальция и карбоната, значительно превышающей концентрацию насыщения для карбоната кальция. Кристаллы кальцита выпадают в осадок в этой высоко локализованной среде и прикрепляются друг к другу, образуя то, что выглядит как плоты белого материала. [1]

Сканирующие электронные микрофотографии кальцитовых плотов показывают взаимосвязанные кристаллы кальцита, образованные вокруг отверстий на поверхности плота. Отверстия могут быть вызваны пузырьками воздуха или другими посторонними веществами на поверхности воды. [2] Микрофотографии кальцитовых плотов показывают кружевообразную структуру. Поверхностное натяжение воды удерживает взаимосвязанные кристаллы кальцита, которые по отдельности имеют удельный вес 2,7, плавающими на поверхности воды.

Формирование пещер и речных систем

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

Сообщалось об одном примере образования кальцитового плота в системе реки, питаемой родниками . [1]

Резервуар питьевой воды

В 2005 году водохозяйственный округ Карпинтерия-Вэлли в Карпинтерии, Калифорния , поднял вопрос о качестве воды , когда на поверхности воды под недавно построенным алюминиевым покрытием резервуара появились «пятна леопарда» диаметром примерно от 5 до 10 см. Плавающий материал не был замечен, когда резервуар (13 миллионов галлонов) был открыт для атмосферы. Высказано беспокойство по поводу того, что на поверхности воды образовывался потенциально токсичный металлический осадок из-за конденсата, капающего с металлического покрытия. [6] [7]

Анализы воды показали, что вода в резервуаре была насыщена карбонатом кальция, но в объеме раствора не образовалось кристаллов кальцита. Рентгеноструктурный анализ показал, что плавающий твердый материал состоял более чем на 97 процентов из кальцита. Сканирующие электронные микрофотографии подтвердили, что форма кристаллического материала была ромбоэдрической, что согласуется с образованием кристаллов кальцита. [6] [7]

Хотя плавающий материал не был токсичным, было рекомендовано вызвать движение поверхности воды, чтобы избежать состояния покоя, которое исключило бы первичное условие для образования кальцитового плота. [6] [7]

Капли выщелачивания бетона

Микрокальцитовые плоты были обнаружены на (содовых) соломенных сталактитах, растворенных каплях, подвешенных под бетонными конструкциями. Эти вторичные отложения, которые образуются вне пещерной среды, известны как кальтемиты . [8] Они происходят из бетона , извести или раствора и имитируют формы и очертания образований, созданных в пещерах. [9] [8]

Микроплоты, которые образуются на поверхности капель гиперщелочного выщелачивающего раствора, обычно имеют размер около 0,5 мм, если их можно увидеть невооруженным глазом, и появляются на поверхности капли после того, как она находится в подвешенном состоянии более ≈5 минут. [8] Химическая реакция, которая создает плоты, включает поглощение (диффузию) диоксида углерода (CO2 ) в раствор из атмосферы, а карбонат кальция (CaCO3 ) осаждается в виде плотов или откладывается в виде сталагмита , сталактита или натечного камня . [9] Эта химия сильно отличается от той, которая создает спелеотемы в пещерах.

Внутренние водные импульсы из соломинки (в каплю) и движение воздуха вокруг взвешенной капли раствора могут привести к быстрому вращению плотов вокруг поверхности капли. [10] [11] [8] Если вокруг взвешенной капли практически нет движения воздуха, то примерно через 12 минут или более микроплоты могут соединиться и образовать решетку, которая покроет всю поверхность капли. [8] Если капля раствора висит на соломинке слишком долго (≈ >30 минут), она может полностью кальцинироваться и заблокировать кончик соломинки из кальтемита . [8]

  • Решетчатая работа или кальцитовые плоты на сталактитовой капле из кальтемитовой (содовой) соломы
    Решетчатая работа или кальцитовые плоты на сталактитовой капле из кальтемитовой (содовой) соломы
  • Кальцитовые плоты в пещерах Картчнер, Аризона
    Кальцитовые плоты в пещерах Картчнер , Аризона
  • Деталь кальцитовых плотов на поверхности воды в водохранилище Карпинтерия
    Деталь кальцитовых плотов на поверхности воды в водохранилище Карпинтерия
  • Схема структур пещеры с натечным камнем (кальцитовые плоты обозначены буквой Y)
    Схема структур пещеры с натечным камнем (кальцитовые плоты обозначены буквой Y)
  • Резервуар Carpinteria с жесткой алюминиевой крышкой
    Резервуар Carpinteria с жесткой алюминиевой крышкой
  • Изображение BSE-SEM с 89-кратным увеличением, показывающее верхние части кальцитовых рафтов (плоские поверхности) и нижние кристаллы, растущие под ними
    Изображение BSE-SEM с 89-кратным увеличением, показывающее верхние части кальцитовых рафтов (плоские поверхности) и нижние кристаллы, растущие под ними

Ссылки

  1. ^ ab Taylor, PM, Drysdale, RN и Carthew, KD (2004). «Формирование и экологическое значение кальцитовых плотов в тропических реках северной Австралии, отлагающих туф». Sedimentology. 51:5 октября. 1089.
  2. ^ ab Taylor, PM и Chafetz, HS (2004). «Плавающие плоты кристаллов кальцита в пещерных бассейнах, Центральный Техас, США». Jour. Sedimentary Res. 74:3 328–41.
  3. ^ Дэвис, Дональд Г. (2000). «Необычные особенности пещеры Лечугилла, горы Гваделупе, Нью-Мексико». Журнал исследований пещер и карста. 62:2 147–57.
  4. ^ ван Хенгстум, П. Дж. и др. (2011). «Уровень моря контролирует седиментацию и окружающую среду в прибрежных пещерах и карстовых воронках». Морская геология. 286: 35–50.
  5. ^ Юхас, Э., Корпас, Л. и Балог, А. (1995). «200 миллионов лет истории карста, Даксейн Лимезон, Венгрия». Седиментология. 42:3 473–89.
  6. ^ abc McGuire, MJ, Blute, NK, Hamilton, C. и Brabander, DJ (2005). «Почему на моем закрытом водохранилище плавают пятна леопарда», представлено на осенней конференции, отделение Калифорнии и Невады, Американская ассоциация водопроводных сооружений, Рино, Невада, 10–14 октября.
  7. ^ abc McGuire, MJ, Blute, NK, Hamilton, C. и Brabander, DJ (2006). «Формирование плавающих кальцитовых плотов в резервуаре питьевой воды». Труды конференции по технологиям качества воды. Американская ассоциация водопроводных сооружений, Денвер, Колорадо, 6 ноября.
  8. ^ abcdef Смит, Г. К. (2016). «Кальцитовые соломенные сталактиты, растущие из бетонных конструкций», Cave and Karst Science, т. 43, № 1, стр. 4–10 (апрель 2016 г.), Британская ассоциация по исследованию пещер, ISSN 1356-191X.
  9. ^ ab Hill, CA, и Forti, P, (1997). Cave Minerals of the World, 2-е издание. [Хантсвилл, Алабама: National Speleological Society Inc.]
  10. ^ Эллисон, В.К., (1923). «Рост сталагмитов и сталактитов». Журнал геологии, т. 31, 106–125.
  11. ^ Вер Стиг, К. (1932). «Необычное явление сталактитов и сталагмитов». The Ohio Journal of Science, Vol.32(2), 69–83.
  • Кальцитовый грот в районе Лаббока (инвентарь)/плот. Доступ 23.06.2012.
  • Карстовая база — Кальцитовый плот
  • Государственный парк «Пещеры Картчнера»
  • Короткий видеоклип о том, как плоты вращаются вокруг капли раствора.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Кальцитовые_плоты&oldid=993548883"