Das Mineral Dolomit, das aus strukturierten Schichten von Kalzium- und Magnesiumcarbonat besteht, spielt eine entscheidende Rolle bei der Entstehung bekannter geologischer Wahrzeichen wie den Dolomiten in Italien, dem Niagara-Steilhang in Nordamerika und den Weißen Klippen von Dover im Vereinigten Königreich . Wissenschaftler haben gefragt wie Dolomit entsteht für viele Jahre. Sie haben es endlich geschafft, es zu entdecken.
In diesem Artikel erfahren Sie alles über die Entstehung von Dolomit und welche Studien zur Entdeckung dieser Formation geführt haben.
Schlüsselmerkmale
Dolomit ist ein Mineral, das zur Gruppe der Karbonate gehört und dessen chemische Grundzusammensetzung aus Kalzium- und Magnesiumkarbonat (CaMg(CO3)2) besteht. Dieser Stein, der in der Natur häufig in Form von Sedimentgesteinen vorkommt, zeichnet sich durch mehrere bemerkenswerte Eigenschaften aus.
Zuerst Dolomit weist eine Härte auf, die auf der Mohs-Skala zwischen 3,5 und 4 variiert, was es in Bezug auf die Abriebfestigkeit in eine Zwischenposition bringt. Sein Aussehen kann von farblos über weiß bis hin zu Grau-, Rosa-, Grün- oder Brauntönen variieren, was ihm eine Farbvielfalt verleiht, die ihn für Zier- und Bauanwendungen geschätzt macht.
Eine Besonderheit von Dolomit ist seine Fähigkeit, mit schwachen Säuren zu reagierenB. Zitronensäure oder verdünnte Salzsäure, wobei Kohlendioxid freigesetzt wird. Diese als Aufschäumen bekannte Eigenschaft ist eine praktische Möglichkeit, das Vorhandensein von Dolomit in einer Probe festzustellen.
Dolomit ist für seine geologische Verbindung mit Sedimentgesteinen bekannt, insbesondere in Formationen, die reich an Kalzium und Magnesium sind. Ihre Bildung erfolgt in marinen, lakustrinen und diagenetischen Umgebungen, oft als Folge einer chemischen Veränderung bereits vorhandener Calciumcarbonatmineralien.
Wie Dolomit entsteht
In den letzten zwei Jahrhunderten waren Wissenschaftler verwirrt darüber, dass diese Substanz an zahlreichen Orten weit verbreitet ist, obwohl sie in neueren Formationen praktisch nicht vorhanden ist und es nicht möglich ist, sie in einem kontrollierten Labor zu reproduzieren. Allerdings zeichnet sich ein Durchbruch ab.
Aus dem beunruhigenden Widerspruch entsteht das „Dolomitproblem“. zwischen dem reichlichen Vorkommen von Dolomit in alten Lagerstätten und seiner Unfähigkeit, sich in heutigen Umgebungen zu bilden, sowohl in natürlichen Umgebungen als auch unter kontrollierten Laborbedingungen.
Der ursprüngliche Glaube an die Bildung von Dolomit ging davon aus, dass sie durch die Verdunstung von Salzwasser entstanden sei, wodurch eine konzentrierte Lösung mit Calcium- und Magnesiumcarbonat entstand. Diese Hypothese wurde jedoch widerlegt, als Versuche, diesen Prozess im Labor nachzubilden, fehlschlugen.
Neue Hypothese zur Entstehung von Dolomit
Wissenschaftler der University of Michigan und der Hokkaido University haben eine neue Theorie vorgeschlagen, um das Geheimnis der Gebirgsbildung mithilfe von Dolomit zu lüften. Nach dieser Theorie gilt Der Schlüssel liegt in der periodischen Auflösung des Dolomits.
Trotz zahlreicher Versuche von Wissenschaftlern seit seiner ersten Identifizierung im Jahr 1791 durch Déodat de Dolomieu konnte dieses Mineral nicht erfolgreich in Laborumgebungen kultiviert werden, die seine angeblich natürlichen Entstehungsbedingungen nachahmen.
Bei der Mineralbildung im Wasser Atome sind normalerweise systematisch entlang der expandierenden Grenze des Kristalls angeordnet. Bei Dolomit besteht diese Grenze aus abwechselnden Reihen von Kalzium und Magnesium. Es gibt jedoch Fälle, in denen diese Reihen nicht organisiert ausgerichtet sind, was zu Unvollkommenheiten innerhalb der Kristallstruktur führt. Diese Unvollkommenheiten verhindern das Wachstum von Dolomit, indem sie die Bildung nachfolgender Schichten behindern.
Für den Fall, dass die Umgebung, in der dieses bestimmte Mineral entsteht, Temperatur- oder Salzgehaltsschwankungen unterliegt, wie sie beispielsweise in Küstengebieten oder Lagunen auftreten, wird der Bestellvorgang erheblich beschleunigt. Diese Schwankungen spielen eine entscheidende Rolle bei der Ausrichtung der Kalzium- und Magnesiumreihen an der Peripherie des Dolomitkristalls.
Der Grund dafür ist, dass diese Schwankungen die Fähigkeit des Wassers verändern, Kalzium- und Magnesiumionen zu lösen. Wenn die Löslichkeit eines Ions zunimmt, wird es in Wasser löslicher, während es bei abnehmender Löslichkeit eher dazu neigt, im Glas auszufallen.
Die beschleunigte Entwicklung von Dolomitschichten wird durch häufiges Waschen begünstigt. Wasser trägt wie Regen oder Gezeitenzyklen Kalzium- und Magnesiumionen mit, die innerhalb der Kristallstruktur verdrängt wurden.
Im Laufe der Jahre führt die wiederholte Beseitigung dieser Unvollkommenheiten zur Entstehung einer Dolomitschicht, die im Laufe der geologischen Zeit zur Gebirgsbildung beiträgt. Derzeit kommt es in einer begrenzten Anzahl von Gebieten zur Bildung von Dolomit, in denen es zeitweise zu Überschwemmungen und anschließender Austrocknung kommt. Dies steht im Einklang mit der Hypothese, dass Temperatur- oder Salzgehaltsschwankungen für die Dolomitentwicklung wesentlich sind.
Experimentieren Sie in einer kontrollierten Laborumgebung
Um die Hypothese zu bestätigen, züchteten die Wissenschaftler erfolgreich Dolomit in einer kontrollierten Laborumgebung. Sie führten einen kleinen Dolomitkristall als Katalysator für die Bildung weiterer Kristalle ein und tauchten ihn in eine Lösung aus Kalzium und Magnesium. Mithilfe eines Elektronenstrahls Sie simulierten zyklische Bedingungen, indem sie das Glas über einen Zeitraum von zwei Stunden etwa 4.000 Stößen aussetzten.
Bei Verwendung eines Strahls spaltet sich die Lösung, wodurch eine Säure entsteht, die brüchige Stellen entfernt und stärkere schützt. Leerstellen innerhalb der Kristallstruktur werden schnell durch Magnesium- und Calciumatome besetzt, die aus der Lösung ausfallen und sich in den wesentlichen Atomreihen organisieren, die für die Bildung von Dolomit erforderlich sind.
Im Dolomitkristall gab es eine bemerkenswerte Vergrößerung um etwa 100 Nanometer, etwa 250.000 Mal kleiner als die Größe einer Münze. Bisher wurden in der Laborumgebung nur maximal fünf Schichten Dolomit hergestellt, was die Herstellung von rund 300 Schichten wirklich außergewöhnlich macht.
Die Realisierung von etwa 300 Dolomitschichten in Laborumgebungen übertrifft die bisherige Beschränkung von nur fünf Schichten bei weitem. Dieser Lösungsvorschlag für das Rätsel bietet nicht nur eine neue Perspektive, sondern Außerdem wird eine innovative Methode zur Entwicklung und Herstellung kristalliner Substanzen vorgestellt. Diese Substanzen sind in modernen Bereichen wie Halbleitern, Solarmodulen, Batterien und anderen Technologiebereichen von großem Nutzen.
Ich hoffe, dass Sie mit diesen Informationen mehr über die Entstehung und Eigenschaften von Dolomit erfahren können.