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1.
生物矿化作用是指生物在生命活动中形成无机矿物的过程,它与传统地质意义上的矿化作用明显不同的是生物体内的有机质对矿物的晶型和晶向有严格的控制作用[1].碳酸钙是自然界分布最广泛的一类生物矿物.在生物体系中,碳酸钙常见的多型体有:方解石,文石,球文石,非晶质碳酸钙,水合碳酸钙等. 相似文献
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通过缓慢分解Ca2+-Mg2+-HCO3--Cl--H2O溶液和以菱锶矿(或碳钡矿、白铅矿)为晶种的附晶生长法,在0-90℃温度范围内定向合成了碳酸钙同质多象变体.矿物合成实验结果表明,随着温度升高,有利于亚稳态文石和不稳定六方方解石的生成;随着溶液中Mg2+离子浓度增大和Ca(HCO3)3溶液浓度减小,均有利于亚稳态文石的形成.以XRD和SEM技术为实验手段,详细研究了碳酸钙同质多象转变过程.结果显示:在流体参与的情况下,文石→方解石和六方方解石→方解石的同质多象转变速率很快,并且其转变的矿物学机理为溶解/再沉淀. 相似文献
3.
石笋是古气候重建的重要地质载体,文石与方解石是石笋碳酸钙晶体的常见矿物形态。根据现代洞穴监测数据分析洞穴新生碳酸钙沉积物 (Active Speleothem: AS)的矿物形态的研究较少。本文在重庆武隆芙蓉洞三个滴水点 (MP2、MP5、MP9)下放置玻璃片,收集新生碳酸钙沉积物和滴水样品,监测新生碳酸钙沉积物矿物形态、滴水的Mg/Ca比值、pH、滴率和洞穴环境等指标,分析玻璃片正面和反面新生碳酸钙沉积物的δ18O、δ13C和Mg/Ca比值。研究发现:(1) MP2滴水点下的玻璃片正反面新生碳酸钙沉积物的矿物形态均为方解石;MP5和MP9滴水点的正面沉积方解石和文石-方解石混合两种情况,反面沉积文石-方解石,且反面文石多于正面。 (2) MP2滴水Mg/Ca比值小于MP5和MP9,说明滴水Mg/Ca比值是影响新生碳酸钙沉积物矿物形态的重要因素;而滴水pH值对AS矿物形态的影响在不同滴水点有差异。(3) 不论是玻璃片正面还是反面,文石-方解石混合的新生碳酸钙沉积物δ18O和δ13C比以方解石为主的沉积物偏正,说明AS矿物形态的变化会导致δ18O和δ13C发生变化。通过在芙蓉洞的系统监测和分析,发现新生碳酸钙沉积物的矿物形态与地表环境、洞穴上部岩溶水文地质条件密切相关,并验证了洞穴新生碳酸钙沉积物的矿物形态对石笋δ18O和δ13C具有重要影响。 相似文献
4.
黏土矿物是表生土壤、沉积物、碎屑岩结晶颗粒表面的常见矿物,常与地质流体处于共存状态。离子–水–黏土矿物的相互作用影响着表生环境的流体组成、元素输运、土壤有机质分馏和沉积物的力学特性等。通过分子动力学模拟认识离子在黏土矿物–流体界面的分布,是揭示黏土矿物参与离子地球化学循环过程的基础。以白云母为研究对象,使用分子动力学模拟和热力学计算方法,分析了白云母–碱金属盐溶液界面的离子吸附结构和静电作用特性。研究发现Na+离子在白云母表面形成了两个内球络合吸附层, K+、Cs+离子仅形成一个内球络合吸附层。内球络合吸附层外可以形成多个外球络合吸附层,表现为离子的层状吸附结构。增大盐浓度没有改变同种离子的吸附结构,仅改变吸附层分布的大小。定量对比了使用伞状采样方法计算的离子吸附自由能曲线和基于离子密度分布得到的自由能曲线,二者总体一致,基本确证了模拟采样的充足性。研究表明界面流体不能视为均一的介电环境。 相似文献
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石笋矿物类型、成因及其对气候和环境的指示 总被引：5，自引：2，他引：3
洞穴石笋的矿物组成分为方解石、文石和文石-方解石三种类型。本文总结了国内外已有的研究成果,并结合野外观测现象和数据,讨论了影响石笋矿物形成和转变的因素,分析了利用石笋矿物类型特征研究古气候和古环境变化的可行性。洞内滴水饱和度和滴水中Mg/Ca比值是影响石笋矿物类型的主要因素:当滴水Mg/Ca 比值较低（Mg/Ca＜1或<<1）时,滴水饱和度较低易形成方解石,而文石沉积则需要更高的滴水饱和度;当滴水Mg/Ca 比值较高（Mg/Ca≥1）时,方解石相对文石沉积需要更高的滴水饱和度。洞穴围岩镁含量高且滴水多而稳定的洞内环境是我国南方大量文石笋发育的主要原因。长期处于滴水淋滤环境的文石笋容易向方解石转变,但若滴水中Mg2+浓度较大,此转变过程会受到抑制。在围岩镁含量较低的洞穴中,干旱时期渗流水滞留时间长、滴水速率变慢,会造成滴水中Mg/Ca比值升高并引起文石沉积。因此,石笋矿物类型及矿物相转变可指示气候和环境的变化。 相似文献
6.
本文报道了天然Ⅱ型CaCO3 矿物。该矿物发现于海洋表层沉积物,成分与方解石、文石及六方球方解石相同,但结构完全不同,它们共同组成了天然CaCO3 的同质多象变体。天然Ⅱ型CaCO3 矿物的空间群为P21/c,单位轴长为a0= 0.6290±0.0002 nm,b0= 0.4934±0.0002 nm,c0= 0.7979±0.0003nm,β= 107.571°±0.002°,Z= 4,单胞体积为0.23605±0.1749nm3;理论密度为2.82 g/cm3,实测值为2.76 g/cm3;实测硬度H= 4.天然Ⅱ型CaCO3 矿物是在深水环境中较高静水压力下形成的珊瑚体生物矿物。 相似文献
7.
磷灰石广泛存在于生物体和各种地质体中,其形成机制随物理化学条件变化而变化。本文采用Raman光谱、扫描电镜和X射线谱仪等技术研究了水热条件下,方解石向羟基磷灰石转变过程中矿物物相的变化,探讨了羟基磷灰石的形成机制。结果表明,在弱酸性环境下,方解石中的碳酸根离子先被溶液中的磷酸氢根离子交代,形成二水合磷酸氢钙(DCPD),随后部分DCPD经过脱水脱氢作用逐步转变为羟基磷灰石(HAP),还有部分磷酸氢钙溶解在水溶液中;但在碱性环境下,仅有少量的方解石转变为HAP。由此可知,磷酸盐流体中,羟基磷灰石替代方解石的生长是一种溶解-沉淀耦合的过程。低温条件下,酸性缓冲溶液条件首先生成DCPD,而后转变为HAP,碱性条件直接生成HAP。温度升高能加速方解石向HAP的转变,并且未发现DCPD的中间相。 相似文献
8.
新近发现的卡尔恰尔超大型热液脉状萤石矿床位于阿尔金造山带中部,矿体主要沿中奥陶世二长花岗岩及变质杂岩的接触带产出,并受韧性剪切断裂及裂隙构造控制。矿石主要类型为萤石方解石脉型,矿物组成以萤石和方解石为主,含少量石英和钾长石。矿石呈粗晶粒状和伟晶状结构,条带状、团块状和角砾状构造。包裹体研究表明,萤石和方解石中包裹体具有近似特征,均发育CO2包裹体、含CO2三相包裹体、气液两相包裹体和含子矿物多相包裹体等4种类型的原生包裹体,各类包裹体均一温度为135℃～359℃,盐度为2.07%～7.59%,反映成矿流体为中—中低温、低盐度不混溶NaCl-H2O-CO2热液体系类型。萤石和方解石流体包裹体氢氧同位素测试,反映该成矿流体来源于岩浆水与大气降水的混合热液。推测岩浆期后初步形成富CO2、富F热液,在上升过程中淋滤萃取变质杂岩中的Ca质形成成矿流体,后因大气降水加入发生降温、降压与流体沸腾作用,在断裂—裂隙构造的有利部位充填—交代形成萤石方解石矿脉。 相似文献
9.
世界上很多海域中的现代碳酸盐沉积正在形成,如巴哈马滩、美国的佛罗里达湾、古巴的巴塔诺湾、中东的波斯湾等地,以及丹麦的某些近海地区。产于这些海域中的现代碳酸盐沉积物,其矿物组成主要是文石,其次为镁方解石,纯方解石较少,现代白云石沉积更为少见。我国的现代碳酸盐沉积见于南海诸岛及海南岛的沿海地带。作者曾利用粉晶照相鉴定了采自我国南海二十余种珊瑚、瓣鳃类、腹足类、有孔虫等现代海相生物壳体的物相,发现除有孔虫和海胆壳是由镁方解石构成外,其余生物壳体皆由文石构成。 相似文献
10.
碳酸盐胶结物是东营凹陷中央隆起带砂岩储层中重要的自生矿物,但其形成机制目前尚无深入研究.首先在岩相观察下针对东营凹陷中央隆起带沙河街组的碳酸盐胶结物进行期次划分并归纳其发育特征,再依据各期碳酸盐胶结物的共生矿物、碳氧同位素组成、流体包裹体温度、元素化学成分等信息对其形成机制进行研究.研究结果表明:研究区碳酸盐胶结物的碳不仅受到有机质成熟过程中排放的有机酸的影响,还受到沙四段沉积的湖相碳酸盐岩溶解的影响.研究区沙河街组主要发育四期碳酸盐胶结物:第一期碳酸盐胶结物以白云石为主,其形成过程与甲烷细菌对有机质的分解作用有关;第二期碳酸盐胶结物以方解石为主,与第一期碳酸盐胶结物之间夹有一层绿泥石薄膜,胶结物的形成与孔隙流体的浓缩导致的Ca、HCO3-过饱和现象相关;第三期碳酸盐胶结物主要为方解石、白云石和铁白云石,以充填长石溶孔和原生孔隙为特征,其物质来源于长石的溶蚀及泥岩的脱水作用;第四期碳酸盐胶结物多为铁方解石和铁白云石,以充填早期碳酸盐溶蚀后形成的次生孔隙为特征,物质来源于粘土矿物的转化,多与黄铁矿颗粒共生,其形成过程受到烃类流体活动的影响. 相似文献
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《Geochimica et cosmochimica acta》1987,51(10):2757-2767
Highly supersaturated solutions of Ca2+ and CO2−3 ions rapidly precipitate amorphous calcium carbonate, ACC, the logarithmic thermodynamic solubility product of which is about −6.0 at 25°C. The ACC initially formed is transformed to a mixture of several crystalline calcium carbonate polymorphs within several minutes. The transformed polymorphs are vaterite and calcite at low temperature (14 to 30°C), and aragonite and calcite at high temperature (60 to 80°C). At intermediate temperatures (40 to 50°C) the formation of all three polymorphs was observed. Metastable polymorphs are gradually transformed to the stable form, calcite. It takes about 200 min at 25°C and 370 min at 30°C for the complete transformation of vaterite to calcite, and 1000–1300 min for that of aragonite to calcite at 60–80°C. At 50°C, vaterite is predominantly transformed at first to aragonite within 60 min, and then the aragonite is transformed to calcite in about 900 min. The results of the change in the ion activity product of the solution and the abundances of the polymorphs strongly suggest that the polymorphic transformation of vaterite and aragonite to calcite takes place through dissolution of the metastable phase and growth of the stable phase, calcite. The rate-determining step of the transformation is the growth of calcite. The relative abundance of vaterite becomes higher at 25°C with increasing concentrations of calcium and carbonate ions in the supersaturated solution. When the ion activity product of the initial supersaturated solution is lower than the solubility product of ACC at 25°C, only vaterite directly precipitates after some induction period. The vaterite crystals formed are free of calcite seeds and the vaterite saturated solutions are stable for several days. 相似文献
12.
《Geochimica et cosmochimica acta》1999,63(13-14):1955-1967
The investigation of the Cu2+ uptake by the calcium carbonate minerals vaterite and calcite with continuous wave and pulse electron paramagnetic resonance (EPR) yields information on a molecular scale about the relevant complexation reactions at the mineral–water interface. The structural assignment is based on changes in the coordination geometry of the copper complexes. Magnetic interactions of the unpaired Cu2+ electron with nuclei of 13C-labeled carbonate ligands and protons from water or hydroxyl ligands in the first and second coordination spheres of the cation are detected by pulse EPR techniques. Our results show that the Cu2+ ions are rapidly dehydrated upon adsorption on the mineral surface. The strong surface binding is due to monodentate coordination to three or four carbonate surface ions, comparable to chelate complexation in solution. The formation of square-planar or square-pyramidal copper complexes at exposed surface sites like kinks and steps yields a convincing explanation for the inhibition of calcium carbonate growth and dissolution. Upon recrystallization the Cu2+ ions are integrated into the calcite lattice where they exhibit a dynamic Jahn–Teller effect. The resulting local lattice distortions are expected to destabilize the CuxCa(1−x)CO3(s) solid solution. Our results support the concept of a dynamic calcium carbonate surface, covered by a thin, structured surface layer. The detailed structural information obtained for Cu2+ provides a better understanding of the interaction of other metal ions with calcium carbonate minerals. 相似文献
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Xiao Yang He Xiang Wu Wei Stuedlein Armin W. Evans T. Matthew Chu Jian Liu Hanlong van Paassen Leon A. Wu Huanran 《Acta Geotechnica》2021,16(10):3229-3237
A homogeneous microfluidic chip was used to investigate the pore-scale characteristics during the process of microbially induced calcium carbonate precipitation (MICP). An image-processing scheme was developed to measure the projecting areas of the precipitated calcium carbonate. Calcium carbonate first precipitated on the bacterium side before spreading to the rest of the chip. The distribution of calcium carbonate was more uniform along the length of the microchip than along the width. Raman back-scattering spectroscopy was used to examine the chemical composition of the precipitate, identifying calcite and vaterite as the main mineral phases. Bacterium traces were noted on crystal surfaces in SEM images, suggesting a higher adsorptive capacity for irregular precipitates than well-shaped crystals.
相似文献15.
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淡水珍珠中球文石的XRD谱 总被引：5，自引：1，他引：5
球文石是CaCO3的同质多象变体，在自然界中很少出现。对不同质量淡水珍珠进行XRD物相分析，结果表明不同颜色的优质淡水珍珠中几乎全部由文石组成，方解石不发育；劣质淡水珍珠中主要含有文石、球文石；在劣质的淡水无光珠发现有球文石，可能与这些珍珠混有较多的有机物有关，文中例举了含球文石与不含球文石的淡水珍珠XRD谱。 相似文献
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The vaterite form of calcium carbonate seldom occurs in geological formations or during chemical processing. However, vaterite crystals form during the liquefaction of a Wyoming subbituminous coal. Gravitational separation of the coal showed vaterite to form because of the presence of some other mineral in the coal matrix. Model compound studies with calcium acetate identified silica and possibly iron pyrite to be minerals found in coal which seed vaterite crystals. 相似文献
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碳酸盐矿物是火山岩储层内重要的矿物成分,长岭断陷火山岩储层内的自生碳酸盐矿物主要是方解石.本文通过对营城组储层内方解石矿物的碳氧同位素特征分析,探讨储层内碳酸盐矿物成因.研究表明,长岭断陷火山岩储层内方解石δ13 CV-PDB值范围为-12.7‰～0.4‰,δ18OV-SMOw值范围为3.8‰～12‰,具有高δ18O值.与方解石平衡的CO2碳同位素计算值范围较宽,为-16.0‰～2.2‰,表明其形成物质的多源性.在δ18 O-δ13C图解中显示,形成碳酸盐矿物的CO2来源于幔源-岩浆无机成因的CO2和有机质演化过程中产生的CO2,以无机成因CO2源为主.这些无机成因CO2、有机成因CO2和沉积有机质热演化产生的有机酸溶于流体,形成酸性流体.火山岩储层中碳酸盐矿物的形成实质就是这种酸性流体与储层围岩反应的结果. 相似文献
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文章采用沉积学、岩石学、地球化学原理,对柴达木盆地石炭系葡萄状缝洞分布特征与成因机理进行了研究,并与四川盆地灯影组缝洞进行了对比分析。研究结果表明：柴达木盆地石炭系东部石炭系葡萄状缝洞与四川盆地灯影组葡萄状缝洞具相似的岩石学特征,可见复式纹层花边皮壳,网状泄水通道,以及大气淡水方解石、陆源砂屑、泥以及硅质自生矿物等缝洞内包卷物等岩石学标志。地化分析显示缝洞皮壳碳酸盐矿物成岩流体为海水,缝洞碳酸盐充填物的成岩流体为大气淡水。最终认为两地葡萄状缝洞皆为大气水作用的产物,柴东石炭系葡萄状灰岩缝洞是四川盆地灯影组葡萄状白云岩缝洞早期形式。二者演化过程如下：由于周期性海退使潮坪相等环境下形成的碳酸盐岩暴露而遭受溶蚀,海侵时溶蚀缝洞内形成针柱状方解石胶结,当海水进一步蒸发,胶结的针柱状方解石在海水中发生模仿交代,形成同生期白云石,这种周期性的海退海侵形成在剖面上的多套葡萄状缝洞旋回。 相似文献