Seria rozpuszczania Goldicha

Seria rozpuszczania Goldicha to metoda przewidywania względnej stabilności lub szybkości wietrzenia pospolitych minerałów magmowych na powierzchni Ziemi, przy czym minerały powstające w wyższych temperaturach i ciśnieniach są mniej stabilne na powierzchni niż minerały powstające w niższych temperaturach i ciśnieniach.


Nieciągłe serie 		Seria ciągła
Wysoki
oliwin
Plagioklaz ( bogaty w wapń )
Amfibol
piroksenowy

Biotyt (czarna mika )
Plagioklaz ( bogaty w sód )
Względny potencjał wietrzenia
Ortoklaz

moskiewski (biała mika )
kwarc
niski

Chemiczne procesy wietrzenia

SS Goldich wyprowadził tę serię w 1938 roku po zbadaniu profili glebowych i ich skał macierzystych. Na podstawie analizy próbek z szeregu zwietrzałych miejsc Goldich ustalił, że tempo wietrzenia minerałów jest kontrolowane przynajmniej częściowo przez kolejność, w jakiej krystalizują się ze stopu. Ta kolejność oznaczała, że ​​minerały, które krystalizowały jako pierwsze ze stopu, były najmniej stabilne w warunkach powierzchni ziemi, podczas gdy minerały, które krystalizowały jako ostatnie, były najbardziej stabilne. To nie jedyna kontrola szybkości wietrzenia; wskaźnik ten zależy zarówno od zmiennych wewnętrznych (cechy charakterystyczne dla minerałów), jak i zewnętrznych (cechy specyficzne dla środowiska). Klimat jest kluczową zmienną zewnętrzną, kontrolującą stosunek wody do skał, pH i zasadowość , z których wszystkie wpływają na szybkość wietrzenia. Seria rozpuszczania Goldicha dotyczy wewnętrznych właściwości minerałów, które zostały udowodnione zarówno przez Goldicha, jak i poprzednich naukowców, że są również ważne dla ograniczania tempa wietrzenia.

Wcześniejsza praca Steidtmanna wykazała, że ​​kolejność utraty jonów skały podczas jej wietrzenia jest następująca: CO 3 2- , Mg 2+ , Na + , K + , SiO 2 − , Fe 2+/3+ i na końcu Al 3+ . Goldich rozwinął tę analizę, odnotowując względną kolejność stabilności minerałów, która jest związana ze względną odpornością tych jonów na wymywanie. Goldich zauważa, że ​​ogólnie minerały maficzne (bogate w żelazo i magnez) są mniej stabilne niż felsowe (bogate w krzemionkę) minerały. Kolejność stabilności w serii bardzo dobrze odzwierciedla serię reakcji Bowena , co skłoniło Goldicha do zasugerowania, że ​​względna stabilność na powierzchni jest kontrolowana przez kolejność krystalizacji.

Podczas gdy pierwotny porządek Goldicha dotyczący potencjału wietrzenia minerałów był jakościowy, późniejsze prace Michała Kowalskiego i J. Donalda Rimstidta umieściły szereg w kategoriach ilościowych . Kowalski i Rimstidt przeprowadzili analizę mechanicznego i chemicznego wietrzenia ziaren i wykazali, że średni czas życia chemicznie zwietrzałych detrytycznych bardzo dobrze pasuje ilościowo do sekwencji Goldicha. Pomogło to w uzupełnieniu możliwości zastosowania serii rozpuszczania w świecie rzeczywistym. Różnica w czasie chemicznego wietrzenia może obejmować miliony lat. Na przykład, najszybciej wietrzeją pospolite minerały magmowe apatyt , który osiąga pełne wietrzenie średnio po 10 5,48 roku, a najwolniej ulega wietrzeniu kwarc, który w pełni wietrzeje w ciągu 10 8,59 lat.

Szereg reakcji Bowena

Szereg rozpuszczania Goldicha ma ten sam wzór, co szereg reakcji Bowena , przy czym minerały, które jako pierwsze krystalizują, również jako pierwsze ulegają wietrzeniu chemicznemu . Seria reakcji Bowena mówi, że podczas krystalizacji frakcyjnej skalenie oliwinu i Ca-plagioklazy jako pierwsze krystalizują ze stopu, po czym następuje piroksen , amfibol , biotyt , Na-plagioglaza, skaleń ortoklazowy , muskowit i wreszcie kwarc . Ta kolejność jest kontrolowana przez temperaturę stopu i jego skład. Ponieważ wcześniej krystalizujące minerały są bardziej stabilne w wyższych temperaturach i ciśnieniach, ulegają one najszybciej wietrzeniu w warunkach powierzchniowych.

Saponit jest powszechnym produktem wietrzenia skał ultramaficznych i maficznych . Występuje w jeziorach ewaporatowych o wysokim pH oraz w połączeniu z bazaltami lub serpentynami .

Wspólne minerały wtórne

Chemiczne wietrzenie minerałów magmowych prowadzi do powstania minerałów wtórnych, które stanowią produkty wietrzenia minerałów macierzystych. Minerały wtórne wietrzenia skał magmowych można sklasyfikować głównie jako tlenki żelaza , sole i krzemiany warstwowe . Chemia minerałów wtórnych jest częściowo kontrolowana przez chemię skały macierzystej. Skały maficzne zwykle zawierają większe proporcje magnezu oraz żelaza i żelaza , co może prowadzić do powstawania minerałów wtórnych o dużej zawartości tych kationów, w tym serpentyny , gliny bogate w Al, Mg i Ca oraz tlenki żelaza, takie jak hematyt . Skały felsowe mają zwykle stosunkowo wyższe proporcje potasu i sodu, co może prowadzić do minerałów wtórnych bogatych w te jony, w tym glin bogatych w Al, Na i K, takich jak kaolinit , montmorylonit i illit .

Wietrzenie oliwinu do iddingsytu w ksenolicie płaszcza , powszechna reakcja w obrębie serii

Nakładanie na profile glebowe

Szereg rozpuszczania Goldicha można zastosować do Litosekwencji , które są sposobem charakteryzującym profil glebowy na podstawie jego materiału macierzystego. Litosekwencje obejmują gleby, które przeszły stosunkowo podobne warunki pogodowe, więc różnice w składzie opierają się na względnych szybkościach wietrzenia minerałów macierzystych. Dlatego na szybkość wietrzenia tych gleb i ich skład wpływa przede wszystkim względny udział minerałów w szeregu rozpuszczania Goldicha.

Ograniczenia

Eksperymentalna praca White'a i Brantleya (2003) uwydatniła niektóre ograniczenia serii rozpuszczania Goldicha, w szczególności to, że niektóre różnice w szybkości wietrzenia różnych minerałów nie są tak wyraźne, jak twierdzi Goldich. Zgodnie z szeregiem rozpuszczania Goldicha, anortyt, plagioklazowy , powinien szybko wietrzyć, z czasem życia wynoszącym 10 ± 5,62 lat, co oszacowali ilościowo Kowalski i Rimstidt. I odwrotnie, żywotność skalenia K powinna być znacznie dłuższa i wynosić 10 8,53 lat ponownie w oparciu o prace Kowalskiego i Rimstidta. Jednak wyniki eksperymentalne White'a i Brantleya pokazują, że względne tempo wietrzenia skalenia K i skalenia plagioklazowego jest dość podobne i jest głównie łagodzone przez stopień, w jakim minerały zostały już zwietrzałe (w funkcji wykładniczo malejącej). Pokazuje to, że szereg Goldicha może nie mieć zastosowania do wszystkich rodzajów procesów wietrzenia, a także nie uwzględnia efektu wykładniczego zaniku szybkości wietrzenia powierzchni.

  1. . ^ abcd Goldich , Samuel S. (1938)    „Studium wietrzenia skał” . Dziennik Geologii . 46 (1): 17–58. Bibcode : 1938JG.....46...17G . doi : 10.1086/624619 . ISSN 0022-1376 . S2CID 128498195 .
  2. ^ a b c   Biały, Art F; Brantley, Susan L (2003). „Wpływ czasu na wietrzenie minerałów krzemianowych: dlaczego tempo wietrzenia różni się w laboratorium iw terenie?” . Geologia chemiczna . Kontrola wietrzenia chemicznego. 202 (3): 479–506. Bibcode : 2003ChGeo.202..479W . doi : 10.1016/j.chemgeo.2003.03.001 . ISSN 0009-2541 .
  3. ^   Steidtmann Edward (1908). „Graficzne porównanie przemian skał pod wpływem wietrzenia z ich przemianami pod wpływem gorących roztworów” . Geologia ekonomiczna . 3 (5): 381–409. doi : 10.2113/gsecongeo.3.5.381 . ISSN 0361-0128 .
  4. ^ a b Bowen, Holandia (1956). Ewolucja skał magmowych . Kanada: Dover. s. 60–62.
  5. ^ a b c    Kowalewski, Michał; Rimstidt, J. Donald (2003). „Przeciętne widma życia i wieku ziaren detrytycznych: w kierunku jednolitej teorii cząstek osadowych” . Dziennik Geologii . 111 (4): 427–439. Bibcode : 2003JG....111..427K . doi : 10.1086/375284 . ISSN 0022-1376 . S2CID 129172662 .
  6. ^ a b   Siever, Raymond; Woodford, Norma (1979). „Kinetyka rozpuszczania i wietrzenie minerałów maficznych” . Geochimica et Cosmochimica Acta . 43 (5): 717–724. Bibcode : 1979GeCoA..43..717S . doi : 10.1016/0016-7037(79)90255-2 . ISSN 0016-7037 .
  7. ^   Meunier, Alan (2005). Gliny . Francja: Springer. P. 265. ISBN 3-540-21667-7 .
  8. ^ a b    Stoch, Leszek; Sikora, Wanda (1976). „Przemiany miki w procesie kaolinityzacji granitów i gnejsów” . Gliny i minerały ilaste . 24 (4): 156–162. Bibcode : 1976CCM....24..156S . doi : 10.1346/CCMN.1976.0240402 . ISSN 1552-8367 . S2CID 51812008 .
  9. ^   Sequeira Braga, MA; Paquet, H.; Begonha, A (2002). „Wietrzenie granitów w klimacie umiarkowanym (północno-zachodnia Portugalia): granitowe saprolity i arenizacja” . KATENA . 49 (1): 41–56. doi : 10.1016/S0341-8162(02)00017-6 . ISSN 0341-8162 .
  10. ^ ab , White, Art F. (1995), „Rozdział 9. CHARAKTERYSTYKA WARSTWY CHEMICZNEJ MINERAŁÓW KRZEMIANOWYCH W GLEBIE” , Tempo wietrzenia chemicznego minerałów krzemianowych   De Gruyter, s. 407–462, doi : 10.1515 / 9781501509650-011 , ISBN 9781501509650 , pobrano 28.10.2021
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Goldich_dissolution_series&oldid=1127037524 ”