돌로마이트(암석)

Dolomite (rock)
슬로바키아의 트라이아스기 돌로미트 암석
약한 셰일 위로 돌로마이트의 침식은 나이아가라 에스칼프먼트를 만들었다.
미국 오하이오 남서부 실루리아 돌로마이트에 내부 주조물로 보존된 삼엽충 화석
프랑스 에로주 모레즈의 돌로미트 암석 침식

돌로마이트(돌로마이트 암석, 돌로스톤 또는 돌로마이트 암석으로도 알려져 있음)는 미네랄 돌로마이트인 CaMg(2CO3)를 다량 함유하고 있는 퇴적 탄산염 암석입니다.석회석보다 덜 풍부하고 신생대 암반(약 6천 6백만 년 미만)에서는 드물지만, 종종 석회석 및 증발물과 함께 광범위하게 발생한다.돌로마이트 암석과 석회석을 구별한 최초의 지질학자는 1778년 [1]벨사자르 하케트였다.

대부분의 돌로마이트는 [2]석회암이나 석회 진흙의 마그네슘 대체물로 형성되었다.석회암에서 돌로마이트로 변환되는 지질학적 과정은 돌로미티제이션으로 알려져 있으며, 중간 생성물은 돌로마이트 [3][4]석회암으로 알려져 있습니다."돌로마이트 문제"는 [5][6]현대에 형성된 제한된 양의 돌로마이트와 대조적으로 과거 지질 기록에서 세계적으로 광범위한 돌로마이트 퇴적물을 말한다.최근 연구에 따르면 황산염을 감소시키는 박테리아가 무독성 상태에 살고 있는 돌로마이트를 침전시키는 것으로 밝혀졌는데, 이는 과거의 돌로마이트 퇴적물이 미생물의 [7][8]활동 때문일 수 있다는 것을 보여준다.

돌로마이트는 침식에 강하고 층층이 쌓이거나 층층이 제거될 수 있습니다.약산성 지하수에서는 석회석보다 용해성이 떨어지지만 시간이 지남에 따라 용액의 특징(카스트)이 나타날 수 있습니다.돌로마이트 암석은 석유와 천연가스 저장고 역할을 할 수 있다.

이름.

돌로미트, 그리고 다시 그것이 처음 발견된 돌로미트 알프스는 [9][10]18세기 프랑스의 광물학자 드오다 그라테 드 돌로미외 (1750–1801)에서 이름을 따왔다.

돌로마이트라는 용어는 탄산칼슘 마그네슘 광물과 이 광물로 이루어진 퇴적암을 모두 가리킨다.돌로스톤이라는 용어는 둘 사이의 혼동을 피하기 위해 1948년에 도입되었다.그러나 돌로몬이라는 이름은 18세기 후반에 처음 바위에 적용되었고 따라서 기술적인 우선권을 가지고 있기 때문에 돌로스톤이라는 용어의 사용은 논란이 되고 있다.돌로스톤이라는 용어의 사용은 미국 지질 [11]연구소가 발행하는 지질학 용어집에서는 권장하지 않았다.

USGS의 옛 간행물에서는 돌로마이트를 마그네슘 석회암이라고 불렀는데, 현재는 마그네슘이 부족한 돌로마이트나 마그네슘이 풍부한 암석이라고 합니다.

묘사

돌로마이트 암석은 50% 이상의 미네랄 돌로 이루어진 퇴적 탄산암으로 정의된다.돌로마이트는 마그네슘과 칼슘의 화학량비가 거의 이상적인 1:1인 것이 특징이다.마그네슘과 칼슘이 고마그네슘 석회암 [12]알갱이처럼 무작위로 배열되는 것이 아니라 개별 돌로마이트 광물 알갱이 내에서 질서 있는 층을 형성한다는 점에서 고마그네슘 석회암과는 다릅니다.천연 돌로마이트에서 마그네슘은 일반적으로 총 마그네슘과 칼슘의 44~50%로 마그네슘 층으로 칼슘이 대체되었음을 나타냅니다.소량의 철이 마그네슘을 대체하는데, 특히 더 오래된 [13]돌로마이트에서 그렇습니다.탄산염 암석은 거의 모든 석회암이거나 거의 모든 돌로마이트인 경향이 있으며 중간 조성물은 매우 [14]드물다.

돌로마이트 아웃크롭은 현장에서 부드러움(미네랄 돌로마이트는 Moh 경도가 4 이하이며, 일반적인 규산염 광물보다 훨씬 낮다)과 묽은 염산을 떨어뜨렸을 때 기포가 약하기 때문에 인정된다.이것은 돌로마이트와 석회암을 구별하는데, 석회암은 또한 부드럽지만 묽은 염산과 강하게 반응합니다.돌로마이트는 보통 철의 존재로 인해 특유의 칙칙한 황갈색으로 풍화됩니다.이것은 돌로마이트의 [15]풍화에 따라 방출되고 산화된다.돌로마이트는 보통 입상이며, 설탕 [16]알갱이와 비슷한 질감을 가지고 있다.

현미경 아래, 돌로마이트의 얇은 부분은 보통 상당한 모공 공간을 가진 잘 생긴 마름모꼴의 개별 입자들을 보여준다.그 결과, 일반적으로 지표면 돌로마이트는 지표면 석회암보다 다공성이 높고 탄산암 석유 [17]저장소의 80%를 차지한다.이 질감은 보통 곡류, 마이크로라이트(매우 미세한 탄산염 진흙), 스파리 시멘트를 혼합한 석회암과 대조됩니다.석회암과 미네랄 돌롬라이트의 광학적 성질은 구별하기 어렵지만, 석회암은 일반 돌롬라이트로 결정되는 일은 거의 없고, 석회암은 Alizarin Red S에 의해 착색되는 반면 석회암은 [18]돌롬라이트의 알리자린 레드 S에 의해 착색된다.표면이 평탄한 잘 형성된 알갱이로 이루어진 돌로마이트를 평면 또는 백치성 돌로마이트라고 하고 표면이 불규칙한 불량한 알갱이로 이루어진 돌로마이트를 비평면 [16]또는 이방성 돌로마이트라고 한다.후자는 상승된 온도(50~100°C(122~212°F)[18] 이상)에서 기존 돌로마이트의 재결정화에 의해 형성될 수 있다.

돌로마이트의 질감은 종종 석회암에서 칼슘이 마그네슘으로 대체되어 형성된 2차적인 것을 보여준다.원래의 석회암 질감의 보존은 거의 완벽하게 보존된 것에서부터 완전히 [19]파괴된 것까지 다양하다.현미경으로 볼 때, 돌로마이트 롬브는 원래 석회암의 [20]우라이트나 골격 입자를 대체하는 것으로 종종 보입니다.화석은 대부분 석회암으로 남아 있고 주변 기질들은 돌로마이트 알갱이로 이루어져 있어 때때로 화석의 선택적 대체가 있다.때때로 돌로마이트 마름모꼴이 화석의 윤곽을 가로질러 잘려나간 것이 보인다.그러나 일부 돌로마이트는 [18]석회암 대체로 인해 형성되었다는 텍스처적인 징후를 보이지 않는다.

발생 및 발생원

다음 항목도 참조하십시오.돌로미티제이션

돌로마이트는 [21]석회암만큼 흔하지는 않지만 널리 발견된다.이것은 일반적으로 석회암 또는 증발암 층과 함께 발견되며 종종 [22]석회석과 함께 묻힌다.나이가 들면서 그 풍부함에 대한 일관된 경향은 없지만, 대부분의 돌로마이트는 높은 해수면에서 형성된 것으로 보인다.작은 돌로마이트는 일반적으로 해수면이 [23]낮았던 시기였던 신생대 층에서 발견됩니다.해수면이 높은 시기는 온실과 같은 시기이며, 온실 조건이 돌로마이트 [24]형성의 도화선이 될 수 있다.

많은 돌로마이트는 석회암 치환으로 형성된 2차 돌로마이트라는 명확한 조직적 징후를 보여줍니다.그러나 많은 연구가 이 돌로마이트화 과정을 이해하는데 들어갔지만, 그 과정은 여전히 잘 이해되지 않고 있다.미세한 돌로마이트도 있어 치환에 의한 텍스처 표시가 없고 텍스처 흔적을 남기지 않은 석회암 치환에 의한 것인지, 진짜 1차 돌로마이트인지는 불분명하다.이 돌로마이트 문제는 2세기 전에 처음 인식되었지만 아직 완전히 [22]해결되지 않았다.

돌로미티제이션 반응

2CaCO3 + Mg2+ → CaMg(CO3)2 + Ca2+

는 열역학적으로 유리하며 깁스 자유 에너지는 약 -2.2 kcal/mol이다.이론적으로 일반 바닷물에는 돌로미트화를 일으키기에 충분한 양의 마그네슘이 함유되어 있다.그러나 상온에서는 고체 광물 입자의 이온 확산 속도가 매우 느리기 때문에 석회석 용해와 돌로마이트 결정화가 동시에 이루어지기만 한다.이것은 다시 많은 양의 마그네슘이 함유된 액체를 돌로미트화 [25]석회암에 있는 모공 공간을 통해 씻어내야 합니다.Dolomitization을 위한 몇 가지 프로세스가 제안되었다.

과염색 모델(증발 환류[26] 모델이라고도 함)은 돌로마이트가 석회암 및 증발물과 함께 매우 일반적으로 발견되며, 석회암과 돌로마이트가 종종 매립된다는 관찰에 기초하고 있습니다.이 모델에 따르면, 돌로미트화는 바닷물이 높은 증발률을 보이는 폐쇄된 유역에서 발생합니다.이로 인해 석고와 아라고나이트가 침전되어 나머지 브라인의 칼슘 대비 마그네슘 비율이 높아집니다.브라인은 또한 밀도가 높기 때문에 기초가 되는 석회암의 모공 공간에 가라앉아(침출 역류) 기존의 모공 액체를 씻어내고 돌로미트화를 일으킵니다.북미의 페름기 분지는 이 과정이 [26]일어난 환경의 예로 제시되었다.이 모델의 변형은 염수가 증발 [26]펌핑이라고 불리는 모세관 유체의 증발로 돌로미트화 석회암으로 흡입되는 사브카 환경을 위해 제안되었습니다.

또 다른 모델은 혼합 영역 또는 도락 모델입니다. 이 모델은 운석수가 모공 공간에 이미 존재하는 바닷물과 혼합되어 칼슘에 비해 마그네슘의 화학적 활성을 증가시키고 돌로미트화를 일으킵니다.자메이카에서 플라이스토세 돌로마이트 암초가 형성된 것은 이 과정 덕분이다.그러나 이 모델은 2004년 한 리뷰 페이퍼에서 "신화"[28]라고 단도직입적으로 묘사하는 등 [27]혹독한 비판을 받아왔다.2021년 논문은 혼합 영역이 돌로미티화를 [29]촉진하는 강력한 미생물 활동의 영역 역할을 한다고 주장했다.

세 번째 모델은 일반 바닷물이 돌로미타이징 유체라고 가정하고, 필요한 많은 양이 조수 펌프를 통해 돌로미타이징 석회암을 통해 플러싱된다.Sugarloaf Key에서의 Dolomite 형성이 이 프로세스의 한 예일 수 있습니다.많은 양의 물이 석회암 플랫폼 [30]바위를 통해 이동하기 때문에 해수면 상승 시 유사한 과정이 발생할 수 있습니다.

돌로미타이즈 메커니즘에 관계없이 탄산염 암석은 거의 모든 석회암이거나 거의 모든 돌로미타이트인 경향은 일단 공정을 시작하면 빠르게 [31]완료됨을 시사한다.이 과정은 마그네슘이 풍부한 바닷물이 무진장 공급되고 원래 석회암은 다공성이 더 높은 100미터(330피트) 이하의 얕은 수몰 깊이에서 발생할 수 있습니다.한편, 마그네슘이 함유된 유체를 [32]침상에 흘려보내는 메커니즘이 존재한다면, 더 깊은 매몰을 특징짓는 고온에서 돌로미타이즈가 빠르게 진행될 수 있다.

미네랄 돌로마이트는 알칼리 양이온당 칼사이트보다 부피가 12~13% 작다.따라서 돌로미트화는 다공성을 증가시키고 [17]돌로마이트의 당질감을 증가시킨다.

Dolomite 문제 및 프라이머리 Dolomite

돌로마이트는 일반 바닷물에서는 10배 이상 과포화되지만, 돌로마이트는 바다에서 침전되지 않습니다.마찬가지로 지질학자들은 실험실 실험에서 정상 온도와 압력에서 바닷물에서 돌로마이트를 침전시키는 데 성공하지 못했다.이것은 돌로마이트의 [33]핵결정을 형성하기 위한 매우 높은 활성화 에너지 때문일 수 있습니다.

마그네슘 이온은 비교적 작은 이온으로 물에 녹으면 단단하게 결합된 수화 껍데기를 얻는다.다시 말해, 마그네슘 이온은 양전하에 강하게 끌리는 물 분자 덩어리에 둘러싸여 있습니다.칼슘은 더 큰 이온이고 이것은 수화 껍데기의 결합 강도를 감소시키기 때문에 마그네슘 이온보다 칼슘 이온이 수화 껍데기를 벗겨내고 성장하는 결정과 결합하는 것이 훨씬 쉽습니다.질서가 있는 고마그네슘 칼사이트보다 질서가 있는 돌로마이트의 종자 결정을 핵으로 만드는 것이 더 어렵다.그 결과, 바닷물에서 돌로마이트를 침전시키려는 시도가 대신 고마그네슘 칼사이트를 침전시킨다.마그네슘보다 칼슘이 많고 칼슘-마그네슘 순서가 없는 이 물질은 때때로 [33]프로토돌로마이트라고 불린다.온도를 올리면 마그네슘의 수화 껍질이 쉽게 벗겨지고, 60°C(140°F)[34]가 넘는 온도에서 돌로마이트가 해수에서 침전될 수 있습니다.또한 프로토돌로마이트는 250°C(482°F)[35] 이상의 온도에서 돌로마이트로 빠르게 변환됩니다.

미생물이 1차 돌로마이트를 [8]침전시킬 수 있을 가능성이 있다.이는 브라질 라고[7] 베르멜하에서 황산 환원균(Desulfovibrio)과 함께 채취한 샘플에서 처음 입증돼 황산 이온이 돌로마이트 핵생성을 억제한다는 가설로 이어졌다.이후 실험실 실험에서는 박테리아가 황산염 [36]농도와는 무관하게 돌로마이트를 침전시킬 수 있다는 사실이 밝혀졌다.시간이 지남에 따라 미생물 활성과 돌로마이트 형성 사이의 다른 상호작용 경로가 공극수 내에서 다당류[38][39],[37] 망간[40] 및 아연의 변조 및 생성에 대한 역할에 대해 미개척자에 추가되었다.한편 다른 연구진은 미생물이 고마그네슘 석회석만 침전시킬 뿐 돌로마이트 [41]침전으로 이어질 수 있을지에 대해서는 의문을 제기하지 않고 있다.

탈염색

돌로마이트화는 때때로 역전될 수 있고, 돌로마이트층은 다시 석회암으로 변한다.이는 광물 돌로마이트의 유사 형질에서 알 수 있으며, 석회암으로 대체되었습니다.탈색된 석회암은 전형적으로 석고 또는 산화 황철석과 관련이 있으며, 탈색된 석회암은 마그네슘에 대한 칼슘 비율이 매우 높은 지표수의 침투를 통해 매우 얕은 깊이에서 발생하는 것으로 생각된다.[42]

사용하다

돌로마이트는 건설 골재를 포함한 석회석과 같은 목적으로 많이 사용됩니다.토양의 산성도를 중화시키고 칼슘과 마그네슘을 공급하기 위해 농업에서, 이산화탄소의 공급원으로, 치수석으로, 비료와 다른 제품의 충전재로, 야금의 플럭스로, 유리 제조에 사용됩니다.탄산나트륨 제조와 같이 고칼슘 석회석을 필요로 하는 화학적 과정에서는 석회석을 대체할 수 없습니다.돌로마이트는 엡솜염과 같은 마그네슘 화학물질의 생산에 사용되며 마그네슘 [43]보충제로 사용된다.또한 내화재 [44]제조에도 사용됩니다.

돌로마이트 바위의 동굴

석회암 동굴과 마찬가지로 천연 동굴과 용액관은 일반적으로 약한 [45][46]탄산에 의해 용해된 결과 돌로마이트 암석에 형성된다.동굴은 또한, 덜 흔하게, [47]황산에 의한 암석의 용해로 형성될 수 있다.종유석, 석순, 흐름석 등의 형태로 이루어진 탄산칼슘 스피어 피질(2차 퇴적물)은 돌로마이트 암석 내 동굴에서도 형성될 수 있다."돌로마이트는 흔한 암석 유형이지만 동굴에서는 비교적 드문 광물입니다."[45]Union Internationale de Spéléologie(UIS)와 American National Speleological Society(NSS)는 모두 동굴이나 동굴에 많은 양의 CaMg(CO3)2가 [45][48]함유된 천연 기반암을 지칭할 때 "돌로마이트" 또는 "돌로마이트 암석"이라는 용어를 널리 사용하고 있다.

돌로마이트 철자

돌로마이트암이 녹으면 칼슘과 마그네슘이 모두 용액으로 들어갑니다.침전 순서는 칼사이트, Mg-칼사이트,[45][48] 아라고나이트, 헌타이트 및 하이드로마그네사이트입니다.따라서 돌로마이트 암석 카르스트 내 동굴에서 가장 흔한 분출물(2차 퇴적물)은 가장 안정적인 다형 형태의 탄산칼슘이다.돌로마이트 성분을 가진 것으로 알려진 스펠로템 유형에는 코팅, 크러스트, 월유, 플로우스톤, 코랄로이드, 파우더, 스파 및 [45]뗏목이 포함됩니다.전 세계 여러 동굴에 돌로마이트 동굴이 존재한다는 보고가 있지만, 그것들은 비교적 적은 양으로 매우 미세한 [45][48]퇴적물로 형성되어 있다.

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추가 정보

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  • Tucker, M. E.; V. P., Wright (1990). Carbonate Sedimentology. Blackwell Scientific Publications. ISBN 0-632-01472-5.

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