Formacja szeregów mineralnych wodnolatkowych

Dlaczego ograniczona bagna jest kluczowym ustawieniem

Formacja wodnolatkowych wymaga bardzo konkretnej geologicznej warstwy: bagnia, gdzie straty spalinowe regularnie przeważają nad zasileniem wodnym, ale jednocześnie jest ono ograniczone przez barierę – brzeg piaskowy, rafowy, lub sztuczne przerwa morskie. Bez takiego ograniczenia, stracony woda mogłaby być po prostu zastąpiona nową wodą morską wpływającą, a stężenia soli nigdy by się nie podnieśli do tak wysokiego stopnia, aby spowodować zjawienie się zrównoważonej soli. Klasyczne współcześnie przystosowane analogie to przesadnie słonych lagun, ograniczonych części większych morza i zamknięte bagnia rafowe w klimatach pustynnych. Kluczowym parametrem badanym przez geologów jest \u003cstrong\u003efaktor stężenia\u003c/strong\u003e, czyli ile razy resztki soli w brine są bardziej stężone niż norma morska. Norma morska zawiera około 35 gramów sól roztworzonej na kilogram wody, zdominowanej przez jony sodu, chloru, sulfitu, magnesu, kalika i potasa oraz mniejszymi ilościami karbonatu i bicarbonatu. Gdy czyste molekuły wodne uciekają poprzez spalinę, te jony pozostają za sobą, więc ich stężenia wzrostą szlachtczą z por.'<|endoftext|>_volume_of_water_lost. Bagna straciłe połowę swojej wody znajduje się na około podwójnym stężeniu; bagna do jednej dziesiątej pierwotnej objętości znajduje się blisko dziesięciokrotnym stężeniu. Klimat pustynny jest równie ważny jak kształt basenu. Wysokie temperatury, silne wiatry, niski opad deszczu i niska wilgotność przyspieszają spalinę, jednocześnie hamując zasilenie, dlatego znane są wielkie province wodnolatkowe historii Ziemi – basen Zechstein północno-wschodniego Europy periodycznej kryzysu soli mediterranejskiego i bagnia Paradoxu w zachodnim Pacyfiku, które wszystkie tworzyły się w ciepłych, suchej paleoklimatach bliskiemu do tropików lub w pustynnych stączkach kontynentalnych. Krytycznie, ograniczenie nie musi być absolutne. Nawet bagnia z pewnym przepływem morskim mogą akumulować ciężkie szeregowiny soli, provided że stopa przepływu pozostaje mniejsza niż stopa strat spalinowych w długoterminowej perspektywie, co pozwala na regularne wzrost stężenia w ciągu tysięcy do milionów lat, mimo okazjonalnych impulsów zasilenia.

Chemia założenia ustalonej kolejności formacji mineralnych

Kolejność, w jakiej pojawiają się minerale wodnolatkowe, jest zdecydowana przez prostą, ale mocną chemię: stałą ilorazu roztworu (Ksp), która definiuje maksymalną koncentrację rozpuszczonych ionów, przed którą roztwór musi zacząć formować się mineral. Każde minerale ma swoją własną wartość Ksp, a ponieważ jonów w wodzie morskiej nie jest taka sama ilość, każde minerale osiąga punkt satywacji na inny etapie procesu ekspresji. Karbonat kalcyjny, który pojawia się jako mineral aragonit lub kalkyt tworzący kamienie węglowe, ma najniższą solubilitet wśród głównych sól wodnych. Dostosowuje się do satywacji w około dwukrotnie normalnej koncentracji wody morskiej, co oznacza, że nawet mniej więcej ujemne ekspresja spowoduje zdeponowanie kamieni węglowych, dlatego kamienie węglowe są tak szeroko rozprzestrzenione, nawet poza intensywnymi obszarami ekspresji. Sulfat kalcyjny jest kolejnym mineralem. Gdy ekspresja zwiększa koncentrację do około trzykrotnie lub cztery razy normalną, gips, sulfat kalcyjny połączony z molekułami wody w strukturze krystalicznej, zaczyna się formować. Pod wyższych temperaturą lub dalszą deszczewością, gips może dehydracją przekształcić się w anhidrit, bezwodną formę sulfatu kalcyjnego. Sód chloran (halit czy sol) zaczyna się formować znacznie później, ponieważ jonów sódowych i chlorkowych jest bardzo solubliwnych. Halit nie zaczyna się krystalizować aż do momentu, gdy koncentracja osiągnie około dziesięciokrotną normalną wodę morską, co odpowiada około 90 procentowi pierwotnej objętości wody. Ponieważ sód i chlork są najbardziej solubliwnymi jonami w wodzie morskiej, raz zaczynając się formować, halit zwykle dominuje w wynikowej zdeponowanej substancji ze względu na objętość. Ostatecznie, sól potasowa i magnezyjna, w tym sylvita (chloran potasowy) i carnallina (wodnosol potasowo-magnezyjny), są najbardziej solubliwymi i tylko zaczynają się formować na końcowych, najintensywniejszych etapach deszczewości, gdy basen straci większość swojej wody i pozostaje tylko gruba, intensywnie koncentrowana brzyna resztkowa.

Pionowy kolumna napisana chemią

Dwieście soli mineralnych ma swoje własne próg zasypania, oparty na własnej fizycznej chemiczności, więc basen wyparowujący nie depuuje swoich sól w przypadkowej kombinacji. Zamiast tego tworzy pionową kolumnę stratigraficzną, gdzie najmniej rozpuszczalne minerały leżą na dole, a najbardziej rozpuszczalne na szczycie, odzwierciedlając dokładnie ten sam porządek, w jakim prógi koncentracji były przekrojone podczas intensyfikacji wyparowania przez czas. To powoduje klasyczny szereg sól wyparowych czytany od dołu do góry: delikatna warstwa karbonatu, często limestone lub dolomitu, pokryta grubszą warstwą glinu lub anidrita, a następnie na szczycie znacznie grubszą warstwę halitowej sól, i tylko w najbardziej kompleksowych historiach wyparowania, zakończona jest to delikatną warstwą sól potasowych. Relatywna grubość tych warstw odzwierciedla zarówno pierwotną ilość każdego ionu we wrze i jak długo basen pozostawał w okresie stabilności danego minerału przed przekroczeniem prógu kolejnej sól. Analogia do serii reakcji Bowena w petrologii ignicjonalnej jest pomocna: podobnie jak seria reakcji Bowena opisuje mineralizacje z chłodzącego się magma w ustalonej kolejności określonej przez punkty roztawu i afinności chemiczne, szereg sól wyparowych opisuje mineralizacje z koncentrowanej soli we wrze w ustalonej kolejności określonej przez produkty wydzielania się. Oba są przykładami systemu fizycznego przechodzącego przez serię próg w przewidywalnej, jednostronna postępowi, choć formacja sól wyparowych działa na osi koncentracji chemicznej zamiast temperaturowej. W rzeczywistych basenach sól wyparowych niemal nigdy nie widzimy idealnego szeregu w czystym formie. Wiele cykli powodzenia i desiccacji, spowodowanych zmianami poziomu morza lub opadaniem basenu, często zasłania wiele powtórzeń wzoru karbonatu-glinu-halitu na siebie, tworząc rytmiczną warstwowanie, które same rejestrują powtarzające się epizody wodnego powodzenia, a następnie nowego spadku zaschnięcia.

Czytanie starych basenów na podstawie warstw mineralnych

Z powodu deterministycznego charakteru kolejności spadkowej, która jest quimicznie zdecydowana, geolodzy mogą wykorzystać sekwencję minerałów zachowaną w starożytnym osadzie wodorotlenku miedzi, aby uzyskać bezpośredni i kwantyfikowany zapis tego, jak daleko postąpiła eksplozja wodna w tym basenie, miliony lat po zniknięciu samej wody. Osad składający się głównie z glinu szpelnego lub anhidruazu bez znaczącego ilości halitu oznacza, że basen eksplozował znacznie, ale nigdy nie stracił wystarczającej ilości wody, aby przekroczyć próg koncentracji około dziesięciokrotny; coś przerwało proces, być może nowe połączenie z oceanem otwartym, przed osiągnięciem satywacji halitu. Gęsta sekwencja halitu bez soli potasowych wskazuje, że basen wysychał prawie do końcowego etapu, ale przestał pełnić się kompletną desydratację. Présence minerałów potasu, takich jak sylvit lub carnalit, jest niezwykle jasnym dowodem na to, że basen eksplozował prawie do całkowitego wysychania, ponieważ te bardzo rozpuszczalne soli nie mogą się formować, chyba że znaczna część pierwotnej wody została zniknąca. Geolodzy łączą to dowodzenie mineralogiczne z grubością warstw, liczeniem cyklów i analizą zawierań ciekłych, małych pudełek starych soli zatrutych w rosnących krystalach, aby przestawić nie tylko jak daleko postąpiła eksplozja, ale także ile czasu to zajęło, jak wyglądały paleoklimat i paleogeografia, oraz ile razy basen zalewał się ponownie i wysychał. Ta szczegółowa praca rekonstrukcyjna była kluczowa w zrozumieniu istotnych wydarzeń w historii Ziemi, najbardziej słynnie krise salinity Messinian, która około sześciu milionów lat temu spowodowała znaczne wysychanie Morza Śródziemnego i depozycjonowanie warstw osadowych wodorotlenkowych kilometry-thick teraz zagrzebanych pod współczesnym dnie morza, dowody na które były po raz pierwszy zauważone dokładnie dlatego, że spełniały to przewidywalne prawo kolejności mineralnej.

Ekonomiczne znaczenie osadów wodnolatkowych

W przeciwieństwie do tego, bywa uważane za geologiczną zjawę, osadzie wodnolatki są ekonomicznie niezbędne, dostarczając materiałów podstawowych dla rolnictwa, budownictwa i chemicznego przemysłu na całym świecie. \u003cstrong\u003ERyżany kwas (halit)\u003c/strong\u003e wydobywany z starych osadów wodnolatkowych dostarcza sól do stołu, ale jego większe zastosowania są przemysłowe: jest głównym źródłem dla chemicznego procesu chlor-alkali, tworząc kwas chlorożelazowy i sodu hydroksylovego używanych w produkcji plastików, czystek wodnych i przemyśle leczniczym. Ryżany kwas rozsiewany jest na drogach worldwide jako de-izolant. \u003cstrong\u003EGips\u003c/strong\u003e jest niezbędny materiałem podstawowym dla drywalla, zwanej również plasterboardem, materiału wewnętrznej ściany używanego na całym świecie w nowoczesnym budownictwie domowym i komercyjnym. Gips jest także używany w produkcji cementu do regulacji czasu solidifikacji oraz jako nawożnik w rolnictwie, który poprawia strukturę gleb bogatych w glinę. \u003cstrong\u003EPotasz\u003c/strong\u003e, spadkujący tylko w najbardziej ekstremalnych i prawie całkowicie zaniesionych sytuacjach evaporaacji, jest odpowiednio rzadszy i geologicznie bardziej wartościowy na tonę. Potas jest jednym z trzech głównych makronutrymentów niezbędnych do rozwoju roślin, razem z azotem i fosforusem, a potasz wydobyty z starych osadów wodnolatkowych przetwarzany jest na nawożnik chlorur kwasu potasowego wspierający produkcję żywności na skalę przemyślną. Ponieważ ekonomicznie pracownicze osady potasu wymagają tak ekstremalnej stopni desiccacji basenu, są rzadsze niż osady ryżanego kwasu lub halitu, a główne regiony produkujące potasz, takie jak Saskatchewan w Kanadzie i basen Perm w Rosji, reprezentują geologicznie niezwykłe baseny prawie całkowicie zaniesione. Zrozumienie sekwencji spadkowej ma bezpośrednie wartość eksploracyjną: znalezienie halitu bez potasu mówi minerałce, że basen nigdy nie osiągnął koncentracji potrzebnej do gospodarczego potasu, prowadząc do decyzji o tym, gdzie dalsza inwestycja w sondowanie jest wartościowa.

Często zadawane pytania