Kalcytowe tratwy
kalcytu tworzą się na powierzchni wód w stanie spoczynku, nawet gdy woda w większości nie jest przesycona węglanem wapnia . Kryształy rosną, przyczepiają się do siebie i wydają się być pływającymi tratwami z białego, nieprzezroczystego materiału. Pływające materiały zostały określone jako tratwy kalcytowe lub „lamparcie plamy”.
Chemia
Wiadomo, że węglan wapnia wytrąca się w postaci kryształów kalcytu w wodzie przesyconej jonami wapnia i węglanów . W warunkach spoczynku kryształy kalcytu mogą tworzyć się na powierzchni wody, gdy w masie wody nie występują warunki przesycenia węglanem wapnia . Woda odparowuje z powierzchni, a dwutlenek węgla odgazowuje się z warstwy powierzchniowej, tworząc cienką warstwę wody o wysokim pH i stężeniu jonów wapnia i węglanów znacznie przekraczającym stężenie nasycenia dla węglanu wapnia. Kryształy kalcytu wytrącają się w tym wysoce zlokalizowanym środowisku i łączą się ze sobą, tworząc coś, co wygląda jak tratwy białego materiału.
Skaningowe mikrografie elektronowe tratw kalcytowych pokazują połączone ze sobą kryształy kalcytu utworzone wokół otworów na powierzchni tratwy. Dziury mogą być spowodowane przez pęcherzyki powietrza lub inne ciała obce na powierzchni wody. Mikrofotografie tratw kalcytowych pokazują strukturę przypominającą koronkę. Napięcie powierzchniowe wody utrzymuje połączone ze sobą kryształy kalcytu, które pojedynczo mają ciężar właściwy 2,7, unoszące się na powierzchni wody.
Formacja jaskiń i systemów rzecznych
Tratwy kalcytowe najczęściej powstają w systemach jaskiń wapiennych . Jaskinie wapienne zapewniają sprzyjające środowisko ze względu na niewielki ruch powietrza i wodę zawierającą znaczne stężenia jonów wapnia i węglanów. Dowody na tratwy kalcytowe znaleziono w wapiennych jaskiniach na całym świecie.
Zgłoszono jeden przykład formowania się tratw kalcytowych w systemie rzecznym zasilanym wiosną .
Zbiornik wody pitnej
W 2005 roku Carpinteria Valley Water District w Carpinteria w Kalifornii zgłosiła obawy dotyczące jakości wody , gdy „cętki lamparta” miały około 5 do 10 cm. średnicy pojawił się na powierzchni wody pod nowo wykonaną aluminiową pokrywą zbiornika. Pływającego materiału nie zaobserwowano, gdy zbiornik (13 milionów galonów) był otwarty na atmosferę. Zgłoszono obawę, że potencjalnie toksyczny metaliczny osad tworzy się na powierzchni wody z kondensatu kapiącego z metalowej pokrywy.
Analizy wody wykazały, że woda w zbiorniku była nasycona węglanem wapnia, ale w roztworze nie utworzyły się kryształy kalcytu. Analiza dyfrakcji rentgenowskiej wykazała, że pływający materiał stały zawierał ponad 97 procent kalcytu. Skaningowe mikrografie elektronowe potwierdziły, że kształt materiału krystalicznego był romboedryczny, co jest zgodne z powstawaniem kryształów kalcytu.
Chociaż materiał pływający nie był toksyczny, zalecono wywołanie ruchu powierzchni wody, aby uniknąć warunków spoczynku, które wyeliminowałyby podstawowy warunek tworzenia tratw kalcytowych.
Krople wycieku betonu
stalaktytów ze słomy (sodowej) zaobserwowano tratwy mikrokalcytu zawieszone pod konstrukcjami betonowymi. Te wtórne osady, które tworzą się poza jaskini , są znane jako kalthemity . Pochodzą z betonu , wapna lub zaprawy murarskiej i naśladują kształty i formy nacieków jaskiniowych.
Mikrotratwy, które tworzą się na powierzchni kropli hiperalkalicznego roztworu odcieku , mają zwykle rozmiar około 0,5 mm, gdy są widoczne gołym okiem, i pojawiają się na powierzchni kroplówki po jej zawieszeniu na dłużej niż ≈5 minut. Reakcja chemiczna, która tworzy tratwy, polega na absorpcji (dyfuzji) dwutlenku węgla (CO 2 ) do roztworu z atmosfery, a węglan wapnia (CaCO 3 ) wytrąca się w postaci tratw lub osadza jako stalagmit , stalaktyt lub naciek . Ta chemia bardzo różni się od tej, która tworzy nacieki jaskiniowe.
Wewnętrzne impulsy wody ze słomki (do kropli) i ruch powietrza wokół zawieszonej kropli roztworu mogą powodować szybkie wirowanie tratw wokół powierzchni kropli. Jeśli wokół zawieszonej kropli prawie nie ma ruchu powietrza, to po około 12 minutach lub więcej mikrotratwy mogą się połączyć i utworzyć siatkę, która pokrywa całą powierzchnię kropli. Jeśli kropla roztworu wisi zbyt długo na słomce (≈ >30 minut), może całkowicie ulec zwapnieniu i zablokować kalthemitu .
Galeria
Prace kratowe lub tratwy kalcytowe na kropli stalaktytu ze słomy calthemite (sodowej).
Kalcytowe tratwy w Kartchner Caverns , Arizona
Fragment kalcytowych tratw na powierzchni wody w zbiorniku Carpinteria
Schemat struktur jaskini naciekowej (tratwy kalcytowe oznaczone Y)
Zbiornik Carpinteria ze sztywną aluminiową pokrywą
Obraz BSE-SEM w 89-krotnym powiększeniu przedstawiający górne strony tratw kalcytowych (płaskie powierzchnie) i dolne kryształy rosnące pod spodem
