30.04.2018

Экспериментальные работы по синтезу доломита


Имеются многочисленные литературные данные по синтезу доломита в лабораторных условиях. Составы исходных компонентов, температуры и давления, использованные в большинстве экспериментальных работ, сильно отличались от параметров, при которых доломит образуется в природной осадочной обстановке. Здесь нет необходимости приводить исторический обзор работ по синтезу доломита, так как детальные сведения по этому вопросу можно найти в обзорных статьях Ван Туила, Кайе, Фэйрбриджа и Ингерсона. Сиджел дал краткий обзор экспериментальных работ, проведенных в конце XIX и начале XX столетий; во всех этих работах доломит получали только при высоких температурах и высоких давлениях. Среди сравнительно недавно проведенных экспериментов по синтезу доломита можно отметить работы Чилингара, Грэфа и Гольдшмита, Медлина, Барона и Фэйвра и Барона. Однако в этих опытах также необходимо было применить высокие температуры давления CO2 и концентрации реагентов, чтобы из различных исходных материалов мог кристаллизоваться доломит. Будзински получил доломит путем добавления концентрированного раствора Na2CO3 в 2M раствор (Ca, Mg) Cl2, в котором отношение Ca/Mg = 1/5, и отстаивания гелеподобного осадка в течение нескольких часов.

Сиджел получил протодоломит в лабораторных условиях, использовав азотнокислый кальций, сернокислый магний и углекислый натрий. Применение активированного древесного угля позволило уменьшить скорость реакции и изучить ее влияние на состав конечных продуктов. Наиболее существенное влияние на осаждение доломита оказывала концентрация карбонатного иона, контролирующая pH реагирующей среды. Увеличение температуры и концентрации реагентов и уменьшение скорости реакции влияли на упорядоченность и кристалличность осажденного доломита. Присутствие сульфата, по-видимому, оказывало существенное влияние на образование доломита. Ассоциация этих ионов обычна для природных осадочных обстановок образования доломита. Доломит в этих опытах получен при таких температурах, давлениях и концентрациях, которые по сравнению с вышеупомянутыми работами наименее отличались от природных параметров.

Доломит можно получить искусственно из морской воды, используя по отдельности или в совокупности высокие температуры, высокие концентрации хлора, арагонит или высокомагнезиальный кальцит и увеличение отношения Mg/Ca в растворах. Морская вода пересыщена по отношению к доломиту при температурах выше 22° С, но в присутствии кальцита она недосыщена им. Самопроизвольное осаждение доломита обычно начинается только после того, как достигнут некоторый уровень пересыщения; однако даже кальцит не осаждается химическим путем в морской среде, так что нет ничего удивительного в том, что и доломит таким путем не образуется. Высокий pH увеличивает уровень пересыщения растворов кальцитом и доломитом, но кальцит опять-таки будет осаждаться первым, препятствуя тем самым химической садке доломита.

В течение многих лет геологи считали, что именно лабораторные работы позволят понять условия образования доломита. Однако основанием для более полного понимания природы доломита послужили данные полевых исследований. Тем не менее данные экспериментальных работ подкрепляют выводы, основанные на результатах полевых исследований природных обстановок, в которых доломит может образовываться. Раз полевые данные настолько надежно указывают на то, что сверхсоленые рассолы с высокими концентрациями Mg обусловливают образование доломита, то можно проводить более целенаправленные экспериментальные работы в условиях, более близких к природным. Вероятно, нетрудно провести эксперименты с растворами, циркуляция которых обусловливается плотностью, таким образом, чтобы лабораторные условия испарения примерно соответствовали условиям природных обстановок. Неудачи прежних лабораторных исследований, очевидно, обусловлены тем, что во всех случаях испарение происходило в небольших контейнерах, в которых были невозможны ни циркуляция растворов с различной плотностью, ни создание локальных сред с повышенной концентрацией солей.





Яндекс.Метрика