Эвапорит - Evaporite

Брусчатка инкрустирована галит испарился из Мертвое море, Израиль

Эвапорит (/ɪˈvæпəраɪт/) - термин для водорастворимого минеральная осадок результат концентрации и кристаллизация к испарение из водного раствора.^[1] Есть два типа отложения эвапоритов: морские, которые также можно описать как океанические отложения, и неморские, которые находятся в стоячих водоемах, таких как озера. Эвапориты считаются осадочные породы и образованы химическими отложениями.

Формирование эвапоритовых пород

Хотя все водные объекты на поверхности и в водоносных горизонтах содержат растворенные соли, вода должна испаряться в атмосферу, чтобы минералы выпали в осадок. Чтобы это произошло, водный объект должен попасть в ограниченную среду, где поступление воды в эту среду остается ниже чистой скорости испарения. Обычно это засушливый среда с небольшим резервуаром, питаемым ограниченным количеством воды. Когда происходит испарение, оставшаяся вода обогащается солями, и они выпадают в осадок, когда вода становится перенасыщенной.

Среды отложения эвапоритов

Морские эвапориты

Ангидрит

Морские эвапориты обычно имеют более толстые отложения и обычно являются объектом более обширных исследований.^[2] У них также есть система испарения. Когда ученые испаряют океанскую воду в лаборатории, минералы откладываются в определенном порядке, который впервые продемонстрировал Усильо в 1884 году.^[2] Первый этап эксперимента начинается, когда остается около 50% первоначальной глубины воды. На данный момент несовершеннолетние карбонаты начинают формироваться.^[2] Следующая фаза в последовательности наступает, когда в эксперименте остается около 20% от исходного уровня. На этом этапе минерал гипс начинает формироваться, после чего следует галит в 10%,^[2] за исключением карбонатных минералов, которые, как правило, не являются эвапоритами. Наиболее распространенные минералы, которые обычно считаются наиболее представительными среди морских эвапоритов: кальцит, гипс и ангидрит, галит, сильвит, карналлит, лангбейнит, полигалит, и каинит. Кизерит (MgSO₄) также могут быть включены, что часто составляет менее четырех процентов от общего содержания.^[2] Однако имеется около 80 различных минералов, которые были обнаружены в месторождениях эвапоритов (Stewart, 1963; Warren, 1999), хотя только около дюжины встречаются достаточно часто, чтобы считаться важными горнообразователями.^[2]

Неморские эвапориты

Эвапориты неморского происхождения обычно состоят из минералов, которые не встречаются в морской среде, потому что, как правило, вода, из которой выпадают эвапориты неморского происхождения, имеет пропорции химических элементов, отличные от тех, которые содержатся в морской среде.^[2] Общие минералы, обнаруженные в этих месторождениях, включают: блёдит, бура, эпсомит, гейлюссит, глауберит, мирабилит, тенардит и трона. Неморские месторождения могут также содержать галит, гипс и ангидрит, а в некоторых случаях могут даже преобладать эти минералы, хотя они не пришли из океанических отложений. Это, однако, не делает неморские месторождения менее важными; эти отложения часто помогают нарисовать картину прошлого климата Земли. Некоторые отложения даже демонстрируют важные тектонические и климатические изменения. Эти месторождения также могут содержать важные минералы, которые помогают современной экономике.^[3] Толстые неморские отложения, которые накапливаются, как правило, образуются там, где скорость испарения превышает скорость притока, и где имеется достаточное количество растворимых веществ. Приток также должен происходить в закрытом бассейне или в бассейне с ограниченным оттоком, чтобы осадок успел собраться и сформироваться в озере или другом стоячем водоеме.^[3] Основные примеры этого называются «отложения соленых озер».^[3] Соленые озера включают в себя такие вещи, как многолетние озера, которые существуют круглый год, озера Плайя, которые представляют собой озера, которые появляются только в определенные сезоны, или любые другие термины, которые используются для определения мест, которые периодически содержат стоячие водоемы или весь год. Примеры современных неморских сред осадконакопления включают Большое Соленое озеро в Юте и Мертвое море, который находится между Иорданией и Израилем.

Эвапорит осадочные среды которые соответствуют вышеуказанным условиям, включают:

• Грабен области и полуграбены в континентальном трещина среда, питаемая ограниченным речным стоком, обычно в субтропической или тропической среде
  • Примеры сред в настоящее время, которые соответствуют этому, - Денакильская депрессия, Эфиопия; Долина Смерти, Калифорния
• Среда грабенов в океанических рифтовых средах, питаемая ограниченным океаническим входом, что в конечном итоге приводит к изоляции и испарению
  • Примеры включают Красное море и Мертвое море в Иордании и Израиле
• Внутренние водосборные бассейны в засушливых и полузасушливых регионах с умеренным и тропическим климатом, подпитываемые временным дренажем
  • Примеры сред в настоящее время включают Пустыня Симпсона, Западная Австралия, то Большое Соленое озеро в Юта
• Не бассейновые территории, питаемые исключительно за счет просачивания грунтовых вод из артезианских вод
  • Примеры окружающей среды включают в себя насыпи пустыни Виктория, питаемые Большой Артезианский бассейн, Австралия
• Ограниченные прибрежные равнины в регрессивной морской среде
  • Примеры включают сабха месторождения Ирана, Саудовской Аравии и Красного моря; то Гарабогазкёль из Каспийское море
• Водосборные бассейны, питающиеся в чрезвычайно засушливых условиях
  • Примеры включают чилийские пустыни, некоторые части Сахара, а Намиб

Наиболее значительные известные отложения эвапорита произошли во время Мессинский кризис солености в бассейне Средиземноморье.

Эвапоритовые образования

Хоппер кристалл, отлитый из галит в Юрский рок, свита Кармел, юго-западная Юта

Необязательно, чтобы образования эвапорита состояли полностью из галит поваренная соль. Фактически, большинство эвапоритовых образований содержат не более нескольких процентов минералов эвапорита, остальная часть состоит из более типичных обломочный обломочный скалы и карбонаты. Примеры эвапоритовых образований включают залежи эвапоритовой серы в Восточной Европе и Западной Азии.^[4]

Чтобы формация была признана эвапоритовой, может просто потребоваться распознавание галита. псевдоморфы, последовательности, состоящие из некоторой доли минералов эвапорита, и распознавание текстуры трещин грязи или других текстуры.

Экономическое значение эвапоритов

Эвапориты важны с экономической точки зрения из-за их минералогии, физических свойств на месте и их поведения в недрах.

Минералы эвапорита, особенно минералы нитратов, имеют экономическое значение в Перу и Чили. Нитратные минералы часто добываются для использования в производстве на удобрение и взрывчатка.

Ожидается, что мощные залежи галита станут важным местом захоронения ядерные отходы из-за их геологической стабильности, предсказуемого инженерного и физического поведения и непроницаемости для грунтовых вод.

Галитовые образования известны своей способностью образовывать диапиры, которые создают идеальные места для отлова нефть депозиты.

Месторождения галита часто добывают для использования в качестве поваренная соль.

Основные группы минералов эвапорита

Кальцит

На этой диаграмме показаны минералы, которые образуют морские эвапоритовые породы, обычно они являются наиболее распространенными минералами, встречающимися в таких месторождениях.

${\displaystyle {\begin{array}{rl}{\text{Mineral class}}&{{\text{ Mineral name }}\quad {\text{ Chemical Composition }}}\\\hline {\text{Chlorides}}&{\begin{cases}{\text{ Halite }}&{\quad {\ce {NaCl}}}\\{\text{ Sylvite }}&{\quad {\ce {KCl}}}\\{\text{ Carnallite }}&{\quad {\ce {KMgCl3*6H2O}}}\\{\text{ Kainite }}&{\quad {\ce {KMg(SO4)Cl*3H2O}}}\end{cases}}\\{\text{Sulfates}}&{\begin{cases}{\text{ Anhydrite }}&{\;{\ce {CaSO4}}}\\{\text{ Gypsum }}&{\;{\ce {CaSO4*2H2O}}}\\{\text{ Kieserite }}&{\;{\ce {MgSO4*H2O}}}\\{\text{ Langbeinite }}&{\;{\ce {K2Mg2(SO4)3}}}\\{\text{ Polyhalite }}&{\;{\ce {K2Ca2Mg(SO4)6*H2O}}}\end{cases}}\\{\text{Carbonates}}&{\begin{cases}{\text{ Dolomite }}&{\quad {\ce {CaMg(CO3)2}}}\\{\text{ Calcite }}&{\quad {\ce {CaCO3}}}\\{\text{ Magnesite }}&{\quad {\ce {MgCO3}}}\end{cases}}\end{array}}}$

Hanksite, Na₂₂K (SO₄)₉(CO₃)₂Cl, один из немногих минералов, который одновременно является карбонатом и сульфатом.

• Галогениды: галит, сильвит (KCl) и флюорит
• Сульфаты: такие как гипс, барит, и ангидрит
• Нитраты: нитратин (содовая селитра) и селитра
• Бораты: обычно встречается в отложениях засушливых соленых озер, изобилующих на юго-западе. НАС. Обычный борат бура, который использовался в мыло как поверхностно-активное вещество.
• Карбонаты: такие как трона, образовавшиеся во внутренних соленых озерах.
  • Некоторые минералы эвапорита, такие как Hanksite, принадлежат к нескольким группам.

Минералы эвапорита начинают осадок когда их концентрация в воде достигает такого уровня, что они больше не могут существовать как растворенные вещества.

Минералы выпадают в осадок из раствора в порядке, обратном их растворимости, так что порядок выпадения осадков из морской воды следующий:

1. Кальцит (CaCO₃) и доломит (CaMg (CO₃)₂)
2. Гипс (CaSO₄ • 2ЧАС₂О ) и ангидрит (CaSO₄).
3. Галит (т.е. поваренная соль, NaCl)
4. Калий и магний соли

Обилие пород, образованных осадками с морской водой, находится в том же порядке, что и осадки, приведенные выше. Таким образом, известняк (кальцит ) и доломит более распространены, чем гипс, что встречается чаще, чем галит, что встречается чаще, чем калий и магний соли.

Эвапориты также легко перекристаллизованный в лабораториях с целью изучения условий и особенностей их образования.

Возможные эвапориты на Титане

Недавние свидетельства от спутниковые наблюдения^[5] и лабораторные эксперименты^[6] предполагают, что эвапориты, вероятно, присутствуют на поверхности Титан, Самый большой спутник Сатурна. Вместо водяных океанов на Титане озера и моря жидких углеводородов (в основном метан) со многими растворимыми углеводородами, такими как ацетилен,^[7] которые могут испариться из раствора. Отложения эвапорита покрывают большие области поверхности Титана, в основном вдоль береговой линии озер или в отдельных бассейны (Лакуны ), которые эквивалентны солонки на земле.^[8]

Смотрите также

• Список минералов
• Список типов горных пород
• Соляной купол
• Диапир
• Тектонические разломы
• Грабен

Рекомендации

Цитаты

1. Джексон, Джулия А., 1997, Глоссарий геологии, 4-е издание, Американский геологический институт, Александрия, Вирджиния
2. Боггс, С., 2006, Принципы седиментологии и стратиграфии (4-е изд.), Pearson Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 662 p.
3. Мелвин, Дж. Л. (редактор), 1991 г., Эвапориты, нефть и минеральные ресурсы; Эльзевир, Амстердам
4. К. Майкл Хоган. 2011 г. Сера. Энциклопедия Земли, ред. А. Йоргенсен и К. Дж. Кливленд, Национальный совет по науке и окружающей среде, Вашингтон, округ Колумбия В архиве 28 октября 2012 г. Wayback Machine
5. Барнс, Джейсон У .; Лук, Иаков; Шварц, Якоб; Браун, Роберт Х .; Содерблом, Джейсон М .; Hayes, Александр G .; Викси, Грэм; Ле Муэлик, Стефан; Родригес, Себастьен; Сотин, Кристоф; Яуманн, Ральф (01.11.2011). «Органические осадочные отложения на высохших днах озера Титан: Вероятный эвапорит». Икар. 216 (1): 136–140. Дои:10.1016 / j.icarus.2011.08.022. ISSN  0019-1035.
6. Czaplinski, Ellen C .; Gilbertson, Woodrow A .; Фарнсворт, Кендра К .; Шеврие, Винсент Ф. (17.10.2019). «Экспериментальное исследование испарений этилена в условиях Титана». ACS Earth and Space Chemistry. 3 (10): 2353–2362. arXiv:2002.04978. Дои:10.1021 / acsearthspacechem.9b00204. S2CID  202875048.
7. Singh, S .; Combe, J. -Ph .; Cordier, D .; Вагнер, А .; Chevrier, V. F .; МакМахон, З. (01.07.2017). «Экспериментальное определение растворимости ацетилена и этилена в жидком метане и этане: влияние на поверхность Титана». Geochimica et Cosmochimica Acta. 208: 86–101. Дои:10.1016 / j.gca.2017.03.007. ISSN  0016-7037.
8. MacKenzie, S.M .; Барнс, Джейсон В. (2016-04-05). «Сходства и различия в составе эвапоритовых территорий Титана». Астрофизический журнал. 821 (1): 17. Дои:10.3847 / 0004-637x / 821/1/17. ISSN  1538-4357.

Источники

• Страница эвапоритов Калифорнийского государственного университета
• Гор, Рик. «Средиземное море: море судьбы человека». Национальная география. Декабрь 1982: 694–737.
• Геген и Пальчяускас (1984). Введение в физику горных пород.