成分的钙质栖息地——一个地质学家的角度来看
在这个报告中,我们看到删除的过程中,或脱气、二氧化碳气体从地下水来创建一个石灰质的存款,或衬底。我们用这种观点来解释一些常见的形成,钙质的栖息地。钙质栖息地的形成是有趣的,重要,因为那些石灰质的基质是许多专业,适钙植物和其他专门的生命形式。
钙质主要手段,或部分,由石灰质的碳酸钙,富含钙元素。钙质基质土壤,岩石,或化学富含碳酸钙的沉淀。碳酸钙是一般矿物的形式方解石。其他矿物质,如霰石,有时硫酸钙,称为石膏,也可以形成钙质衬底。水的形成与一些钙质基质一般碱性,通常是高的pH值(> 8)。水是陨石起源来自雨中,融化的雪,一条小溪,或浅湖。
在自然界中,钙质基质形成不同的自然过程,帮助创建不同类型的栖息地(图1)。沉积、石灰质的岩石石灰石或白云石暴露在地表,钙质衬底的一种形式。一种化学物质沉淀,就像凝灰岩,暴露在表面上是另一种形式的钙质衬底。尽管不同的过程,创建一个钙质基质,它们都有一个共同点:大量的钙在方解石等矿物的形式,有时霰石和石膏。
图1:一个插图的过程,不同的地质资料转换为钙质的栖息地。示例1:火成岩命名可以化学风化玄武岩水解来创建一个钙质的栖息地。示例2:化学沉淀可以创建在一个泥灰湖湖水变暖,或光合作用,这两个减少二氧化碳的浓度在湖里的水,沉淀方解石和创建一个钙质的栖息地。由利比Ginn形象,2020年。
辉石辉石:((钙、钠)(毫克、铁、铝、钛)(硅、铝)2O6)
钙长石斜长石长石:(CaAl2如果2O8)
碳酸氢盐:HCO3- - - - - -
方解石:CaCO3
钙:钙
硫酸钙:卡索4h·22O
二氧化碳:有限公司2
碳酸盐:有限公司32 -
碳酸:H2有限公司3
石膏:卡索4h·22O
水:H2O
钙质成分:更有趣一些
四个化学成分是钙质所需底物:
水;
二氧化碳气体溶解在水里;
钙溶解在水里;和
钙源。
一个或多个自然过程沉淀碳酸钙的溶解钙,在矿物方解石的形式,或者是硫酸钙,矿物的形式石膏。在这个报告中,我关注的一些地质和地球化学过程创建不同的钙质栖息地由碳酸钙组成的。
水源:
最近地表的水陨石在起源,来自雨,雪融化,湖泊和河流的水或地下水。可以说,湖泊,河流和地下水最终来源于大气水。因此,为了简单起见,我指的是水的形成陆地钙质基质为大气水。
如果陨石地下水循环深度小于0.5公里以下地球的表面,水的温度会保持冷静,4 c之间,也许25 c。如果地下水循环深度大于1公里以下地球的表面,水加热会和可能达到的温度大于25 c。所需的热量温暖的地下水可以来自一个冷却的身体热火成岩,就像花岗岩,或从自然地球内部热量,称为地温梯度。例如,地下岩石的温度升高25 c每公里深度。
二氧化碳气体来源:
在附近,地球表面,二氧化碳气体可以从两个常见的来源(图2):a)大气;土壤和b)。当雨滴落在空中时,它溶解一些大气二氧化碳气体。一旦在地上、雨水或雪水,进入土壤水溶解更多的二氧化碳,作为土壤气体,从腐烂的有机物质,植物光合作用由土壤细菌和呼吸。
图2:二氧化碳气体可以从:大气,溶解在雨滴的地方;和b)土壤气体,溶于地下水。随着二氧化碳带电水渗透到岩石,水开始反应,和天气,岩石。从矿物风化释放钙元素。钙是由地下水带走的位置其他化学反应导致钙沉淀为方解石。方解石的基础是钙质衬底和栖息地。2021年l . Ginn卡通。
钙的来源:
一个重要的钙来源是预先存在的岩石矿物含钙元素。的沉积岩石灰石和火成岩玄武岩都是潜在的钙来源。
石灰石沉积岩几乎完全由矿物组成方解石,其中包含大量的钙。当暴露在地表。水可以溶解的石灰岩坑,裂缝或洞穴。大面积的石灰岩与水的反应被称为岩溶景观。携带的水溶解钙流从反应区。情况的变化,溶解钙是化学沉淀碳酸钙创建一个钙质衬底,像什么凝灰岩,进而形成一个植物的栖息地。即使是石灰岩经常暴露在地表形成钙质乙烯树脂栖息地。
火成岩等玄武岩,辉长岩或辉绿岩是由原始的主要矿物质,含有钙矿物结构。矿物钙长石斜长石长石(Ca +基地+ Si + O)辉石辉石(Ca + Na + Mg +铁+基地+ Ti + Si + O)是两个这样的主要矿物。这些矿物质是钙源在特殊条件下(图2),在下一节中讨论。
过程,从一个源岩中提取钙
如何从原始矿物中提取钙源岩?化学就是答案。
一个常见的化学反应,从已有的岩石中提取钙化学风化作用的水解(下面反应2)。二氧化碳气体溶解在水中时,化学反应产生:a)弱碳酸(反应1);b)碳酸氢离子;碳酸根离子和c):
[1]:二氧化碳气体溶于水:
有限公司2气体+ H2阿水= H2有限公司3水
CaAl2如果2O8+ 5 h2O h + 22有限公司3= Ca2 ++基地2如果2O5(哦)4+ 2 hco3- - - - - -+ 2 sio2+ 4 h2
斜长石+ 5 + 2碳酸水=钙离子+石英碳酸氢根离子粘土矿物+ 2 + 2 + 4氢气
石灰石,主要矿物方解石,化学反应称为碳化。石灰碳化开始当水溶解二氧化碳气体的大气和土壤形成碳酸反应(1):
[1]:H2O +有限公司2= H2有限公司3
的碳酸溶液反应,溶解,方解石矿物的石灰石岩石,将其转化为钙离子和碳酸氢根离子反应(3):
[3]:CaCO3+ H2有限公司3= Ca2 ++ 2 hco3- - - - - -
方解石+碳酸=碳酸氢钙离子+ 2离子
这是岩溶生长过程的坑,裂缝,在石灰岩洞穴。
在这两种化学风化水解和碳化,负责化学攻击的水溶液溶解的岩石也会带走体内的钙离子。钙离子在水溶液,直到另一个化学反应导致碳酸钙(方解石)沉淀(见下文)。
过程,沉淀碳酸钙
损失的二氧化碳气体从水溶液中沉淀方解石脱气是一种很常见的方法。水溶液中失去溶解二氧化碳气体由几个流程,包括(图4):a)溶液的搅拌它流过一个不规则地表;b)水溶液的蒸发;c)水溶液的变暖;d)调整二氧化碳气体压力的水溶液与二氧化碳气体压力在周围环境;和e)植物和细菌光合作用。
图4:一个水溶液可以德加,或失去,溶解的二氧化碳气体:A)调整二氧化碳气体压力的水与二氧化碳气体压力在周围的环境中,如在一个山洞里;B和C)的水溶液搅拌它流过一个不规则地表;D)水溶液的蒸发和溶液的变暖;和植物和细菌光合作用。2021年l . Ginn卡通
结合时,化学反应1和3说明了方解石的溶解或沉淀如果二氧化碳气体溶解在不同或脱气,水溶液的(图5):
[1]:有限公司2气体+ H2阿水= H2有限公司3
[3]:CaCO3+ H2有限公司3= Ca2 ++ 2 hco3- - - - - -
结合时,给化学反应[4]:
图5:这个化学反应说明了发生在水溶液中与二氧化碳气体饱和与矿物方解石处于平衡状态。如果二氧化碳气体从解决方案中移除(第一行),化学试图补偿按照红色箭头的路径通过结合钙和碳酸氢根离子形成矿物方解石,二氧化碳气体和水。
化学反应[4]告诉我们失去二氧化碳气体时,或删除,或脱气,从水溶液,化学反应在红色箭头的方向移动。导致矿物方解石沉淀。方解石沉淀积累作为钙质床,层,即地表堆方解石。
通常,钙质衬底形式接近水溶液的区域,如地下水春天,排放到地面。如果一个水池或湖形成放电部位,有时你看到二氧化碳气体的气泡上升到水面(图6和7)。这些泡沫证实二氧化碳气体脱气从水中到大气中。方解石也可以沉淀水垢当溶液变暖,因为它流过表面被太阳加热,或当它流过地表蒸发。
图6:二氧化碳泡沫打破表面的一个小池,由温暖、碳dioxide-charged lime-rich地下水春天是二氧化碳脱气的证据。创建此脱气凝灰岩存款因为方解石沉淀。照片由安迪Fyon温泉镇池,Atlin南部的不列颠哥伦比亚省北部,7月19/08。
图7:二氧化碳泡沫断裂表面的α池,利亚德河温泉,这是美联储通过热碳dioxide-charged弹簧。泡沫是二氧化碳脱气的证据。方解石沉淀。方解石创造了凝灰岩存款和大量钙质沼泽。照片由安迪Fyon利亚德河温泉省立公园,2008年7月21日。
可以创建一个钙质的栖息地,附近,任何包含钙时,岩石的岩石化学风化的碳dioxide-bearing大气水或当石灰岩或白云岩岩石发生碳化。
相关性的形成不同的钙质的栖息地
我们可以应用二氧化碳脱气的过程来解释一种方法来创建一些常见的钙质沉淀栖息地的矿物方解石。
泥灰湖:
藻类光合作用,如轮藻等水生植物,可引起降水的方解石在湖泊,池塘,河流的水。光合作用把二氧化碳气体从水中。二氧化碳气体损失导致方解石沉淀。,方解石积累的一些性格四肢(图8),在湖底(图9),在湖滨(图10)。变暖的冷,碳dioxide-saturated湖水在夏天是另一种方解石沉淀。温水持有更少的二氧化碳气体在溶液中溶解而寒冷的湖水。变暖的湖水,如小湖石灰岩,马尼托巴省,导致二氧化碳气体脱气水。溶解的二氧化碳气体的损失,随着海水变暖,使方解石沉淀。方解石沉淀创造了钙质沉积,湖和湖岸周围创建一个泥灰岩和钙质河岸栖息地毗邻湖泥灰岩。
图8:常见的轮藻、轮藻寻常的推断,生长在石灰质沼泽在利亚德河温泉省立公园。上的白色以外的一些附件报告是钙质存款,基于信息在公园迹象。图像由安迪Fyon,利亚德河温泉省立公园,不列颠哥伦比亚省,6月5/19。
图9:一纲(轮藻属),生长在浅湖泥灰岩,名叫龟池,麦格雷戈时候省立公园,安大略省。raybet11浅棕色的颜色报告信息的迹象是钙质材料。由藻类光合作用(催化)中的二氧化碳碳dioxide-charged石灰质的水。二氧化碳脱气导致钙质材料沉淀。图像由安迪•Fyon 6月2/18。
照片10:大量的泥灰岩湖泊,像这一个,以浅色的钙质材料和藻类沿着湖岸和湖底。我推测,藻类光合作用和气候变暖的二氧化碳的湖水负责脱气的湖水和降水钙质材料。图像由安迪•Fyon北部的普罗维登斯堡沿着高速公路3,西北地区,7月1/13。
图11:奥列芬特沿海沼泽被认为是钙质沼泽。二氧化碳,而且calcium-charged地下水可能导致湿地的水。脱气的二氧化碳造成的水可能是一个或全部,浅暖化和蒸发的沼泽水,植物和藻类的光合作用,将二氧化碳气体从地下水进入大气层,因为地下水含有比大气中二氧化碳气体。脱气引起的二氧化碳气体从水中沉淀的钙质材料,使湿地浅棕色的地板颜色。图像由安迪Fyon,奥列芬特沿海沼泽湿地,布鲁斯半岛,安大略省,6月1/18raybet11
地表以下,通过碳化的过程(见上图),地下水对石灰岩和白云岩岩石成为饱和溶解二氧化碳气体和钙。三个过程,在一起或单独行动,导致二氧化碳气体脱气的地下水,因为它出现在土地表面(图12):
由藻类、细菌光合作用,水生植物去除二氧化碳气体从富含钙的沼泽水;
的太阳,变暖,浅,富含钙的沼泽水造成的二氧化碳气体脱气二氧化碳和富含钙的补充地下水;和
将二氧化碳气体从地下水进入大气层,因为地下水含有比大气中二氧化碳气体。
图12:卡通,展示了一个方法创建一个钙质,沿海沼泽和湿地。二氧化碳和富含钙的地下水(浅蓝色箭头)流经石灰岩和白云岩岩石颜色(灰色),排放到岸边区域来帮助创建一个沿海沼泽(浅蓝色的颜色)。湿地植物和藻类(黑点)发生在沿海沼泽。沙滩区域的黄色。几个流程可以导致方解石沉淀,这是化学基础钙质沿海沼泽:[1]由藻类光合作用,细菌,和水生植物,从富含钙的沼泽中除去二氧化碳气体的水;[2]的浅表面变暖水被太阳从地下水造成二氧化碳气体脱气;和[3]二氧化碳脱气从地表上的地下水排放时因为地下水含有比大气中二氧化碳气体。2021年l . Ginn卡通。
失去二氧化碳气体造成方解石沉淀在河岸和湖岸附近湿地地区湖泊,沼泽的地方充电的新兴地下水。沉淀方解石是钙质沿海沼泽生境的基础。
水垢:
水垢(图13)可以形成间接从岩石含钙的化学风化水解。例如,火成岩的化学风化玄武岩、辉长岩或辉绿岩分解原始矿物钙长石斜长石和辉石辉石。这些原始矿物含有钙的结构。从原始矿物风化释放钙。水溶液,负责风化、溶解钙和传输中解放出来,从风化区。水垢形成水溶液的流动时,或渗漏,在地表和失去二氧化碳气体脱气、蒸发和/或解决方案变暖。
图13:红色箭头指向white-coloured水垢方解石沉淀表面的岩石露头。图像由安迪•Fyon卡冈都亚小道,苏必利尔湖省立公园,安大略省,8月15/18。raybet11
中一根、凝灰岩和石灰华:
凝灰岩(图14),中一根,石灰华钙质基质形成方解石沉淀从地下水。方解石累积为一层,春天地下水排放到床上或丘,和流动,土地表面。一般来说,二氧化碳气体溶解在地下水的压力高于大气中的二氧化碳气体的压力。地下水是暴露在空气中,在一个山洞里或陆地表面,二氧化碳气体从矿泉德加。损失的溶解二氧化碳气体导致方解石沉淀。方解石沉积发生层和汪在山洞里(如中一根)或成堆表面(例如,凝灰岩和石灰华),后者创建钙质的栖息地。
图14:凝灰岩沉积形成碳dioxide-charged,春天lime-rich地下水排放到地面。从地下水二氧化碳气体脱气,一个因素导致降水方解石-凝灰岩的主要成分。图像由安迪•Fyon由在温暖的春天湾,Atlin,不列颠哥伦比亚省,7月17/19。
方解石碱平:
Calcite-rich、碱公寓(图15)可以形成二氧化碳和富含钙的地下水渗入地表和德加二氧化碳。
图15:大面积的方解石碱Carcross附近平坦,育空。白色的有色物质沉淀方解石。图像由安迪•Fyon 7月22/19。
碱溶液平是一个级别的区域所覆盖的碱性矿物质,如硫酸钠或碳酸盐矿物方解石。一些碱湖公寓创建一个蒸发比它更快被水充电。在这种情况下,碱平面称为盐湖和平坦的碱性表面使用湖底。
碱溶液平也可以形成地下水,饱和钙和二氧化碳气体,排放到地表,在低洼地区或流域。随着地下水渗入地表,德加二氧化碳气体因为:a)地下水中的二氧化碳气体压力超过大气中的二氧化碳气体压力;b)地下水饱和物表面材料,温暖的太阳;或c)地下水蒸发。在Carcross的例子中,多边形的存在在多孔干燥特性,湿方解石矿床表明,方解石没有形成碱湖的蒸发,因此,方解石矿床并不代表河岸或干燥的湖底。相反,我推测方解石沉淀在这个区域底部冻土当富含钙,冰冷的地下水,饱和与二氧化碳气体,渗透到地表,二氧化碳气体脱气。二氧化碳气体的损失导致方解石沉淀,造成表面碱持平。碱平也可以向上生长,如果方解石沉淀。沉淀方解石衬底创建钙质的栖息地。
总结
大气水,二氧化碳气体溶解在水中,和钙,来自当地的岩石与水反应,是重要的化学成分所需钙质衬底。脱气的二氧化碳和富含钙的地下水系统从水中沉淀方解石。石灰质的,富含钙的沉积形成的方解石沉淀的基础是钙质栖息地,像一个湖泥灰岩,凝灰岩,calcite-rich碱平坦,沿海lime-rich湿地沼泽和水垢。那些石灰质的栖息地是专业适钙植物、鸟类、昆虫和其他生命形式。
2021年1月31日