Goldich upplösning serien

Goldich -upplösningsserien är en metod för att förutsäga den relativa stabiliteten eller vittringshastigheten för vanliga magmatiska mineraler på jordens yta, med mineraler som bildas vid högre temperaturer och tryck mindre stabila på ytan än mineraler som bildas vid lägre temperaturer och tryck.


Diskontinuerlig serie
Kontinuerlig serie 		Hög
Olivin
Plagioklas ( kalciumrik )
Pyroxen
amfibol

Biotit (svart glimmer )
Plagioklas ( natriumrik )

Relativ väderpotential _
Orthoclase

Muscovite (White Mica )
Quartz
Low

Kemiska vittringsprocesser

SS Goldich härledde denna serie 1938 efter att ha studerat markprofiler och deras moderstenar. Baserat på provanalys från en serie väderbitna platser, fastställde Goldich att vittringshastigheten för mineraler kontrolleras åtminstone delvis av den ordning i vilken de kristalliserar från en smälta. Denna ordning innebar att de mineral som kristalliserade först från smältan var de minst stabila under jordytans förhållanden, medan de mineral som kristalliserade sist var de mest stabila. Detta är inte den enda kontrollen av vittringshastighet; denna hastighet är beroende av både inneboende (kvaliteter specifika för mineralen) och yttre (kvaliteter specifika för miljön) variabler. Klimatet är en viktig yttre variabel som styr förhållandet mellan vatten och berg, pH och alkalinitet , som alla påverkar vittringshastigheten. Goldichs upplösningsserie handlar om inneboende mineralkvaliteter, som både Goldich och tidigare forskare har bevisat är viktiga för att begränsa vittringshastigheten.

Tidigare arbete av Steidtmann har visat att ordningen för jonförlust av en bergart när den vittrar är: CO 3 2- , Mg 2+ , Na + , K + , SiO 2 − , Fe 2+/3+ och slutligen Al 3+ . Goldich främjade denna analys genom att notera den relativa mineralstabilitetsordningen, som är relaterad till dessa joners relativa motstånd mot urlakning. Goldich noterar att totalt sett maffiska (rika på järn och magnesium) mineraler mindre stabila än felsiska (rika på kiseldioxid) mineraler. Stabilitetsordningen i serien ekar Bowens reaktionsserie , vilket leder till att Goldich föreslår att den relativa stabiliteten vid ytan styrs av kristallisationsordningen.

Medan Goldichs ursprungliga ordning för mineralvittringspotential var kvalitativ, placerades senare arbeten av Michal Kowalski och J. Donald Rimstidt i serien i kvantitativa termer. Kowalski och Rimstidt utförde en analys av mekanisk och kemisk kornvittring och visade att medellivslängden för kemiskt väderbitna detritala korn kvantitativt passar Goldich-sekvensen extremt bra. Detta bidrog till att komplettera den verkliga tillämpningen av upplösningsserien. Skillnaden i kemisk vittringstid kan sträcka sig över miljontals år. Till exempel, snabbast att vittra av de vanliga magmatiska mineralerna är apatit , som når fullständig vittring på i genomsnitt 10 5,48 år, och långsammast att vittra är kvarts, som vittrar helt om 10 8,59 år.

Bowens reaktionsserie

Goldichs upplösningsserie följer samma mönster som Bowens reaktionsserie , med de mineraler som först kristalliseras också de första som genomgår kemisk vittring . Bowens reaktionsserie dikterar att under fraktionerad kristallisation är olivin och Ca-plagioklas fältspat de första som kristalliserar ur en smälta, varefter följer pyroxen , amfibol , biotit , Na-plagioglas, ortoklasfältspat , muskovit och slutligen kvarts . Denna ordning styrs av smältans temperatur och dess sammansättning. Eftersom tidigare kristalliserande mineral är mer stabila vid högre temperaturer och tryck, klarar dessa sig snabbast under ytförhållanden.

Saponit är en vanlig vittringsprodukt av ultramafiska och maffiska bergarter. Det finns i sjöar med högt pH-värde och i samband med basalter eller serpentiner .

Vanliga sekundära mineraler

Kemisk vittring av magmatiska mineraler leder till bildandet av sekundära mineraler, som utgör vittringsprodukterna från modermineralerna. Sekundära vittringsmineraler från magmatiska bergarter kan främst klassificeras som järnoxider , salter och fyllosilikater . De sekundära mineralernas kemi styrs delvis av moderbergartens kemi. Mafiska bergarter tenderar att innehålla högre andelar magnesium och järn- och järnjärn , vilket kan leda till sekundära mineraler som är höga i överflöd av dessa katjoner, inklusive serpentin- , Al-, Mg- och Ca-rika leror och järnoxider som hematit . Felsiska bergarter tenderar att ha relativt högre proportioner av kalium och natrium, vilket kan leda till sekundära mineraler rika på dessa joner, inklusive Al-, Na- och K-rika leror som kaolinit , montmorillonit och illite .

Olivinvittring till iddingsite inom en mantelxenolit , en vanlig reaktion inom serien

Applicering på markprofiler

Goldichs upplösningsserie kan appliceras på Lithosequences , som är ett sätt att karakterisera en jordprofil baserat på dess modermaterial. Lithosequences inkluderar jordar som har genomgått relativt liknande väderförhållanden, så variationer i sammansättning är baserade på de relativa vittringshastigheterna för modermineraler. Därför påverkas vittringshastigheten för dessa jordar och deras sammansättning främst av den relativa andelen mineraler i Goldich-upplösningsserien.

Begränsningar

Experimentellt arbete av White och Brantley (2003) lyfte fram några av begränsningarna i Goldich-upplösningsserien, framför allt att vissa variationer i vittringshastigheter för olika mineral inte är så uttalade som Goldich hävdar. Enligt Goldichs upplösningsserie ska anortit, en plagioklasfältspat , vittra snabbt, med en livslängd på 10 5,62 år kvantifierad av Kowalski och Rimstidt. Omvänt borde livslängden för K-fältspat vara mycket längre, 10 8,53 år baserat igen på Kowalski och Rimstidts arbete. White och Brantleys experimentella resultat visar dock att de relativa vittringshastigheterna för K-fältspat och plagioklasfältspat är ganska lika, och huvudsakligen modererade av i vilken utsträckning mineralerna redan hade vittrats (i en exponentiellt minskande funktion). Detta visar att Goldich-serien kanske inte gäller för alla typer av vittringsprocesser, och tar inte heller hänsyn till effekten av exponentiellt förfall i vittringshastigheten på en yta.

  1. ^ a b c d    Goldich, Samuel S. (1938). "En studie i stenvittring" . The Journal of Geology . 46 (1): 17–58. Bibcode : 1938JG.....46...17G . doi : 10.1086/624619 . ISSN 0022-1376 . S2CID 128498195 .
  2. ^ a b c   Vit, konst F; Brantley, Susan L (2003). "Tidens effekt på vittringen av silikatmineraler: varför skiljer sig vittringshastigheterna i laboratoriet och fältet?" . Kemisk geologi . Kontroller av kemisk vittring. 202 (3): 479–506. Bibcode : 2003ChGeo.202..479W . doi : 10.1016/j.chemgeo.2003.03.001 . ISSN 0009-2541 .
  3. ^   Steidtmann, Edward (1908). "En grafisk jämförelse av förändringen av stenar genom vittring med deras förändring genom heta lösningar" . Ekonomisk geologi . 3 (5): 381–409. doi : 10.2113/gsecongeo.3.5.381 . ISSN 0361-0128 .
  4. ^ a b Bowen, NL (1956). Utvecklingen av de magmatiska bergarterna . Kanada: Dover. s. 60–62.
  5. ^ a b c    Kowalewski, Michał; Rimstidt, J. Donald (2003). "Genomsnittlig livslängd och åldersspektra av detritalkorn: Mot en förenande teori om sedimentära partiklar" . The Journal of Geology . 111 (4): 427–439. Bibcode : 2003JG....111..427K . doi : 10.1086/375284 . ISSN 0022-1376 . S2CID 129172662 .
  6. ^ a b   Siever, Raymond; Woodford, Norma (1979). "Upplösningskinetik och vittring av maffiska mineraler" . Geochimica och Cosmochimica Acta . 43 (5): 717–724. Bibcode : 1979GeCoA..43..717S . doi : 10.1016/0016-7037(79)90255-2 . ISSN 0016-7037 .
  7. ^   Meunier, Alan (2005). Leror . Frankrike: Springer. sid. 265. ISBN 3-540-21667-7 .
  8. ^ a b    Stoch, Leszek; Sikora, Wanda (1976). "Transformationer av glimmer i processen för kaolinisering av graniter och gnejser" . Lera och lermineraler . 24 (4): 156–162. Bibcode : 1976CCM....24..156S . doi : 10.1346/CCMN.1976.0240402 . ISSN 1552-8367 . S2CID 51812008 .
  9. ^   Sequeira Braga, M. A; Paquet, H; Begonha, A (2002). "Vitring av graniter i ett tempererat klimat (NW Portugal): granitiska saproliter och arenisering" . CATENA . 49 (1): 41–56. doi : 10.1016/S0341-8162(02)00017-6 . ISSN 0341-8162 .
  10. ^ a b   White, Art F. (1995), "Kapitel 9. CHEMICAL WEATHERING PRISER AV SILIKATMINERALER I JORDAR" , Chemical Weather Rates of Silicate Minerals , De Gruyter, s. 407–462, doi : 10.1515/950165,00 . ISBN 9781501509650 , hämtad 2021-10-28
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Goldich_dissolution_series&oldid=1127037524 "