Dolomit (sten)
Dolomit (även känd som dolomitsten , dolostone eller dolomitsten ) är en sedimentär karbonatsten som innehåller en hög andel av mineralet dolomit , CaMg(CO 3 ) 2 . Det förekommer brett, ofta i samband med kalksten och evaporites , fastän det är mindre rikligt än kalksten och sällsynt i Cenozoic vaggar (bäddar som är mindre än omkring 66 miljoner år i ålder). Den första geologen som skiljde dolomitberg från kalksten var Belsazar Hacquet 1778.
Det mesta av dolomit bildades som magnesiumersättning för kalksten eller kalkslam före litifiering . Den geologiska processen för omvandling av kalcit till dolomit är känd som dolomitisering och alla mellanprodukter kallas dolomitkalksten . "Dolomitproblemet" hänvisar till de enorma världsomspännande avsättningarna av dolomit i tidigare geologiska rekord i motsats till de begränsade mängder dolomit som bildas i modern tid. Ny forskning har visat att sulfatreducerande bakterier som lever under anoxiska förhållanden fäller ut dolomit, vilket tyder på att vissa tidigare dolomitavlagringar kan bero på mikrobiell aktivitet.
Dolomit är motståndskraftig mot erosion och kan antingen innehålla bäddade lager eller vara obäddad. Det är mindre lösligt än kalksten i svagt surt grundvatten , men det kan fortfarande utveckla lösningsegenskaper ( karst ) över tiden. Dolomitberget kan fungera som en olje- och naturgasreservoar.
namn
Dolomiten har fått sitt namn från den franske 1700- talsminerologen Déodat Gratet de Dolomieu (1750–1801), som var en av de första som beskrev mineralet.
Termen dolomit hänvisar till både kalcium-magnesiumkarbonatmineralet och till sedimentär bergart som huvudsakligen bildas av detta mineral. Termen dolostone introducerades 1948 för att undvika förvirring mellan de två. Användningen av termen dolostone är dock kontroversiell, eftersom namnet dolomit först applicerades på berget under slutet av 1700-talet och därmed har teknisk företräde. Användningen av termen dolostone rekommenderades inte av ordlistan för geologi publicerad av American Geological Institute .
I gamla USGS- publikationer hänvisades dolomit till som magnesiansk kalksten , en term som nu är reserverad för dolomiter med magnesiumbrist eller magnesiumrika kalkstenar.
Beskrivning
Dolomitsten definieras som sedimentär karbonatbergart som består av mer än 50% mineraldolomit . Dolomit kännetecknas av dess nästan idealiska 1:1 stökiometriska förhållande mellan magnesium och kalcium. Det skiljer sig från kalksten med hög magnesiumhalt genom att magnesium och kalcium bildar ordnade lager inom de individuella dolomitmineralkornen, snarare än att de är ordnade slumpmässigt, eftersom de är i kalcitkorn med högt magnesiuminnehåll. I naturlig dolomit är magnesium vanligtvis mellan 44 och 50 procent av det totala magnesium plus kalcium, vilket indikerar att kalcium byts ut i magnesiumlagren. En liten mängd järnhaltigt järn ersätter vanligtvis magnesium, särskilt i äldre dolomiter. Karbonatberg tenderar att vara antingen nästan helt kalcit eller nästan helt dolomit, med mellanliggande sammansättningar som är ganska ovanliga.
Dolomithällar känns igen i fält på sin mjukhet (mineraldolomit har en Mohs-hårdhet på 4 eller mindre, långt under vanliga silikatmineraler) och på grund av att dolomit bubblar svagt när en droppe utspädd saltsyra tappas på den. Detta skiljer dolomit från kalksten, som också är mjuk men reagerar kraftigt med utspädd saltsyra. Dolomit vittrar vanligtvis till en karakteristisk matt gulbrun färg på grund av närvaron av järnhaltigt järn. Detta frigörs och oxideras när dolomiten vittrar ut. Dolomit är vanligtvis granulärt till utseendet, med en konsistens som liknar sockerkorn .
Under mikroskopet visar tunna sektioner av dolomit vanligtvis individuella korn som är välformade romber , med stort porutrymme. Som ett resultat är underjordisk dolomit generellt mer porös än kalksten under ytan och utgör 80 % av karbonatbergets petroleumreservoarer . Denna textur står i kontrast till kalksten, som vanligtvis är en blandning av korn, mikrit (mycket finkornig karbonatslam) och sparrycement. De optiska egenskaperna hos kalcit och mineraldolomit är svåra att särskilja, men kalcit kristalliserar nästan aldrig som vanliga romber, och kalcit färgas av Alizarin Red S medan dolomitkorn inte är det. Dolomitbergart bestående av välformade korn med plana ytor beskrivs som plan eller idiotopisk dolomit, medan dolomit som består av dåligt formade korn med oregelbundna ytor beskrivs som icke-plan eller xenotopisk dolomit. Den senare bildas sannolikt genom omkristallisering av befintlig dolomit vid förhöjd temperatur (över 50 till 100 °C (122 till 212 °F)).
Konsistensen av dolomit visar ofta att den är sekundär, bildad genom att kalcium ersätts med magnesium i kalksten. Bevarandet av den ursprungliga kalkstensstrukturen kan variera från nästan perfekt bevarad till helt förstörd. Under ett mikroskop ser man ibland dolomitromber ersätta ooliter eller skelettpartiklar av den ursprungliga kalkstenen. Det sker ibland selektivt utbyte av fossiler, där fossilen återstår mestadels kalcit och den omgivande matrisen består av dolomitkorn. Ibland ses dolomitromber skära över fossilkonturen. En del dolomit visar dock inga strukturella indikationer på att den har bildats genom ersättning av kalksten.
Förekomst och ursprung
Dolomiten är utbredd i sina förekomster, men inte lika vanlig som kalksten. Det finns vanligtvis i samband med kalksten eller evaporitbäddar och är ofta inbäddad med kalksten. Det finns ingen konsekvent trend i dess överflöd med åldern, men det mesta av dolomit verkar ha bildats vid höga havsnivåer. Lite dolomit finns i kenozoiska bäddar (bäddar som är mindre än 65 miljoner år gamla), vilket har varit en tid med generellt låga havsnivåer. Tider med hög havsnivå tenderar också att vara tider för ett växthus Jorden , och det är möjligt att växthusförhållanden är utlösande faktor för dolomitbildning.
Många dolomiter visar tydliga texturala indikationer på att de är sekundära dolomiter, bildade genom ersättning av kalksten. Men även om mycket forskning har gått in på att förstå denna process av dolomitisering , är processen fortfarande dåligt förstådd. Det finns också finkorniga dolomiter som inte visar några texturala indikationer på att de har bildats genom ersättning, och det är osäkert om de har bildats genom att ersätta kalksten som inte lämnade några texturella spår eller är verkliga primära dolomiter. Detta dolomitproblem upptäcktes först för över två århundraden sedan men är fortfarande inte helt löst.
Dolomitiseringsreaktionen
- 2CaCO 3 + Mg 2+ → CaMg(CO 3 ) 2 + Ca 2+
är termodynamiskt gynnsam, med en Gibbs fri energi på cirka -2,2 kcal/mol. I teorin innehåller vanligt havsvatten tillräckligt med löst magnesium för att orsaka dolomitisering. Men på grund av den mycket långsamma diffusionshastigheten av joner i fasta mineralkorn vid vanliga temperaturer, kan processen endast ske genom samtidig upplösning av kalcit och kristallisation av dolomit. Detta kräver i sin tur att stora volymer magnesiumhaltiga vätskor spolas genom porutrymmet i den dolomiterande kalkstenen. Flera processer har föreslagits för dolomitisering.
Hypersalinmodellen (även känd som den evaporativa refluxmodellen) är baserad på observationen att dolomit är mycket vanligt förekommande i samband med kalksten och evaporiter , med kalkstenen ofta inbäddad i dolomiten. Enligt denna modell sker dolomitisering i en sluten bassäng där havsvatten utsätts för höga avdunstningshastigheter. Detta resulterar i utfällning av gips och aragonit , vilket ökar förhållandet mellan magnesium och kalcium i den kvarvarande saltlösningen. Saltlösningen är också tät, så den sjunker in i porutrymmet i eventuell underliggande kalksten ( läckage refluxion ), spolar ut den befintliga porvätskan och orsakar dolomitisering. Permbassängen i Nordamerika har lagts fram som ett exempel på en miljö där denna process ägde rum . En variant av denna modell har föreslagits för sabkha -miljöer där saltlake sugs upp i den dolomiterande kalkstenen genom förångning av kapillärvätskor, en process som kallas evaporativ pumpning .
En annan modell är blandningszonen eller Dorag-modellen, där meteoriskt vatten blandas med havsvatten som redan finns i porutrymmet, vilket ökar den kemiska aktiviteten hos magnesium i förhållande till kalcium och orsakar dolomitisering. Bildandet av Pleistocene dolomitrev i Jamaica har tillskrivits denna process. Denna modell har dock kritiserats hårt, med en recensionsartikel från 2004 som rent ut beskrev den som "en myt". En skrift från 2021 hävdade att blandningszonen fungerar som en domän av intensiv mikrobiell aktivitet som främjar dolomitisering.
En tredje modell postulerar att normalt havsvatten är den dolomiterande vätskan, och de nödvändiga stora volymerna spolas genom den dolomiterande kalkstenen genom tidvattenpumpning. Dolomitbildning vid Sugarloaf Key kan vara ett exempel på denna process. En liknande process kan inträffa under höjningar av havsnivån, eftersom stora vattenvolymer rör sig genom berget på kalkstensplattformen.
Oavsett mekanismen för dolomitisering, antyder tendensen hos karbonatsten att vara antingen nästan helt kalcit eller nästan helt dolomit att, när processen väl har startat, slutförs den snabbt. Processen sker sannolikt på grunda djup av begravning, under 100 meter (330 fot), där det finns en outtömlig tillgång på magnesiumrikt havsvatten och den ursprungliga kalkstenen är mer sannolikt att vara porös. Å andra sidan kan dolomitisering fortgå snabbt vid de högre temperaturer som kännetecknar djupare begravning, om det finns en mekanism för att spola magnesiumhaltiga vätskor genom bäddarna.
Mineraldolomit har en 12 % till 13 % mindre volym än kalcit per alkalikatjon. Således ökar dolomitisering sannolikt porositeten och bidrar till dolomitens söta konsistens.
Dolomitproblemet och primär dolomit
Dolomit är övermättad i normalt havsvatten med en faktor större än tio, men dolomit ses inte falla ut i haven. På samma sätt har geologer inte lyckats fälla ut dolomit från havsvatten vid normala temperaturer och tryck i laboratorieexperiment. Detta beror sannolikt på en mycket hög aktiveringsenergi för kärnbildande kristaller av dolomit.
Magnesiumjonen är en relativt liten jon, och den får ett tätt bundet hydreringsskal när den löses i vatten. Med andra ord är magnesiumjonen omgiven av en klump vattenmolekyler som starkt attraheras av dess positiva laddning. Kalcium är en större jon och detta minskar bindningsstyrkan för dess hydratiseringsskal, så det är mycket lättare för en kalciumjon än en magnesiumjon att avge sitt hydratiseringsskal och binda till en växande kristall. Det är också svårare att kärnbilda en frökristall av ordnad dolomit än oordnad kalcit med hög magnesiumhalt. Som ett resultat, försök att fälla ut dolomit från havsvatten fäller ut kalcit med hög magnesiumhalt istället. Detta ämne, som har ett överskott av kalcium över magnesium och saknar kalcium-magnesium-ordning, kallas ibland protodolomit . Att höja temperaturen gör det lättare för magnesium att ta bort sitt hydreringsskal, och dolomit kan fällas ut från havsvatten vid temperaturer över 60 °C (140 °F). Protodolomit omvandlas också snabbt till dolomit vid temperaturer på 250 °C (482 °F) eller högre.
Det är möjligt att mikroorganismer kan fälla ut primär dolomit. Detta visades först i prover som samlats in vid Lagoa Vermelha , Brasilien i samband med sulfatreducerande bakterier ( Desulfovibrio ), vilket ledde till hypotesen att sulfatjon hämmar dolomitkärnbildning. Senare laboratorieexperiment tyder på att bakterier kan fälla ut dolomit oberoende av sulfatkoncentrationen. aktivitet och dolomitbildning lagts till vad som uppdagats om deras roll i modulering och generering av polysackarider , mangan och zink i porvattnet. Samtidigt är en motsatt uppfattning som andra forskare har att mikroorganismer endast fäller ut högmagnesiumkalcit men lämnar frågan öppen om detta kan leda till utfällning av dolomit.
Dedolomitisering
Dolomitisering kan ibland vändas, och en dolomitbädd omvandlas tillbaka till kalksten. Detta indikeras av en textur av pseudomorfer av mineraldolomit som har ersatts med kalcit. Dedolomitiserad kalksten är typiskt förknippad med gips eller oxiderad pyrit , och dedolomitisering tros ske på mycket grunda djup genom infiltration av ytvatten med ett mycket högt förhållande mellan kalcium och magnesium.
Används
.jpg)
Dolomit används för många av samma ändamål som kalksten, inklusive som byggmaterial ; inom jordbruket för att neutralisera markens surhet och tillföra kalcium och magnesium; som en källa till koldioxid ; som dimensionssten ; som fyllmedel i konstgödsel och andra produkter; som ett flöde i metallurgi ; och inom glastillverkning . Det kan inte ersätta kalksten i kemiska processer som kräver kalksten med högt kalciumhalt, såsom tillverkning av natriumkarbonat . Dolomit används för produktion av magnesiumkemikalier, såsom Epsom salt , och används som magnesiumtillskott. Det används också vid tillverkning av eldfasta material .
Grottor i dolomitklippan
Som med kalkstensgrottor bildas naturliga grottor och lösningsrör typiskt i dolomitberget som ett resultat av upplösningen av svag kolsyra. Grottor kan också, mindre vanligt, bildas genom upplösning av sten med svavelsyra . Kalciumkarbonatspeleothem (sekundära avlagringar) i form av stalaktiter , stalagmiter , flytsten etc. kan också bildas i grottor i dolomitberg . "Dolomit är en vanlig bergart, men ett relativt ovanligt mineral i speleothems". Både "Union Internationale de Spéléologie" (UIS) och det amerikanska "National Speleological Society" (NSS) använder i sina publikationer i stor utsträckning termerna "dolomit" eller "dolomitsten" när de hänvisar till den naturliga berggrunden som innehåller en hög andel av CaMg(CO 3 ) 2 där naturliga grottor eller lösningsrör har bildats.
Dolomite speleothems
Både kalcium och magnesium går i lösning när dolomitsten löses upp. Speleothem - utfällningssekvensen är: kalcit , Mg-kalcit, aragonit , huntit och hydromagnesit . Därför är den vanligaste speleothem (sekundär fyndighet) i grottor inom dolomit rock karst kalciumkarbonat i den mest stabila polymorfa formen av kalcit. Speleothem-typer som är kända för att ha en dolomitbeståndsdel inkluderar: beläggningar, skorpor, moonmilk , flowstone , coralloids, pulver, spar och flottar. Även om det finns rapporter om dolomitspeleothem som är kända för att existera i ett antal grottor runt om i världen, finns de vanligtvis i relativt små mängder och bildas i mycket finkorniga avlagringar.
Se även
Vidare läsning
- Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. (1996). Petrologi; Magmatisk, sedimentär och metamorfisk (andra upplagan). WH Freeman. ISBN 0-7167-2438-3 .
- Tucker, ME ; VP, Wright (1990). Karbonatsedimentologi . Blackwell Scientific Publications. ISBN 0-632-01472-5 .
externa länkar
| Myndighetskontroll : Nationella bibliotek |
|---|
