Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Контакты
      • Разместить статью
В кварцевом пегматите черный турмалин преобразуется в розовый. (Фото: Patrick Phelps/Rice University)
В кварцевом пегматите черный турмалин преобразуется в розовый. (Фото: Patrick Phelps/Rice University)

Драгоценные кристаллы могут появиться в земной породе за несколько лет

Природные ресурсы, экология и строительство

Опубликовано: 07.10.2020

Обновлено: 07.10.2020

 654

Пегматиты образуются там, где части земной коры опускаются и преобразуются в расплавленную мантию планеты. Любая вода, находящаяся в коре, становится частью расплава, и по мере того, как лава поднимается и охлаждается, она дает начало многим видам минералов. Каждый из них образуется и выпадает в осадок из расплава при определенной температуре и давлении

Аквамарин, изумруд, гранат, циркон и топаз - это лишь некоторые из кристаллических минералов, встречающихся в пегматитах, жильных образованиях, которые содержат как легкодоступные крупные кристаллы, так и трудноизвлекаемые элементы, такие как тантал и ниобий. Еще один распространенный элемент, встречающийся в таких структурах, - это литий, ключевой компонент аккумуляторных батарей.

«Это еще один шаг к пониманию того, как в земле в определенных местах и минералах концентрируется литий». «Если удастся понять, от чего зависит скорость образования пегматита, то станет понятна полная картина того, где и как он образуется».

Пегматиты формируются, когда поднимающаяся магма из земных недр остывает, проходя через породу, образуя залежи кристаллов больших размеров. Вопрос, который долгое время беспокоил минералогов: каким образом в пегматитах образуются такие большие кристаллы?

«В магматических минералах размер кристаллов традиционно связан со временем их остывания». «Существующая идея состоит в том, что для получения больших кристаллов требуется много времени»: магма, которая быстро остывает, содержит микроскопические кристаллы. Но та же самая магма, если будет остывать в течение десятков тысяч лет, может содержать кристаллы уже сантиметрового размера.

«Пегматиты относительно быстро остывают, иногда всего за несколько лет, и все же они содержат одни из самых больших кристаллов на Земле». «И здесь встает главный вопрос: как такое может быть?»

Чтобы создать математическую модель, которая могла бы связать химический состав минералов со скоростью роста кристаллов, исследователям потребовалось более трех лет, поездка на место для сбора образцов кристаллов из пегматитового рудника в Южной Калифорнии, сотни лабораторных измерений для точного картирования химического состава образцов и глубокое погружение в некоторые документы по материаловедению 50-летней давности.

«Были исследованы кристаллы шириной полтора и длиной более трех сантиметров». «Было продемонстрировано, что они выросли за считанные часы, и не было никаких оснований предполагать, что подобный физический процесс будет иным для больших кристаллов, длина которых составляет метр и более. Было обнаружено, что крупные кристаллы могут вырасти за считанные дни».

Пегматиты образуются там, где части земной коры опускаются и преобразуются в расплавленную мантию планеты. Любая вода, находящаяся в коре, становится частью расплава, и по мере того, как лава поднимается и охлаждается, она дает начало многим видам минералов. Каждый из них образуется и выпадает в осадок из расплава при определенной температуре и давлении. Но вода остается, составляя все более высокий процент в остывающем расплаве.

«В конце концов, в структуре остается так много воды, что она становится материалом с преобладающим содержанием воды, чем минерального расплава». «Оставшиеся элементы в этой водянистой смеси теперь могут перемещаться намного быстрее. Скорость химической диффузии в жидкостях намного выше, и жидкости имеют способность быстрее течь. Поэтому, когда кристалл начинает формироваться, необходимые элементы могут добраться до него быстрее, а это значит, что он может быстрее расти».

Кристаллы - это упорядоченно расположенные атомы. Они образуются, когда атомы естественным образом образуют эту упорядоченную структуру в зависимости от их химических свойств и наличия энергетических уровней. В шахте, где исследователи брали образцы кварца, многие кристаллы образовались в открытых трещинах во время формирования пегматита.

«Видно, как они прорываются и проходят через слои пегматита, почти как жилы внутри жил». «Когда появились трещины, давление быстро снизилось. Жидкость устремилась внутрь и давление резко упало. Внезапно все элементы в расплаве перемешались и быстро начали объединяться в кристаллы».

Чтобы определить, насколько быстро происходил рост кристаллов, была использована как катодолюминесцентная микроскопия, так и лазерная абляция с масс-спектрометрией, чтобы измерить точное количество микроэлементов, которые были включены в кристаллическую матрицу в десятках отслеживаемых точках.

«Пегматиты довольно недолговечны, поэтому было известно, что они должны расти относительно быстро». «И ученые показали, что этот рост происходил на несколько порядков быстрее, чем кто-либо мог предположить».

 

Связанная статья журнала Nature Communications:

https://doi.org/10.1038/s41467-020-18806-w

 

Источник: Rice University

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Фото: Лазерная велосиметрия изображения частиц в Университете Глазго. Оценка эффективности нового прототипа пресноводного конденсатора (Источник: Dr Guopeng Yu)

Пресная вода и электричество из геотермальных источников

Обновлено: 04.05.2020
 1129
Ученые провели исследование по внедрению методики расчета валового продукта экосистемы (GEP) в провинции Цинхай, истоке рек Меконг, Янцзы (на фото) и Желтой реки. Провинция Цинхай снабжает водой богатые провинций вниз по течению, но не получает за это прибавки в традиционном расчете ВВП. (Изображение предоставлено: 中 彭 / Pixabay)

Природный капитал как часть валового внутреннего продукта

Обновлено: 02.07.2020
 852
Фото: Клей. DANIEL SANTOS | GETTY IMAGES

Полимерный клей недорого и эффективно улавливает углекислый газ

Обновлено: 29.11.2021
 1098

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  636
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  640
    Струи пламени нагревают теплообменник в печи с принудительной подачей разогретого воздуха в систему отопления. Service Champions

    Отопительные печи с принудительной подачей воздуха в помещение

    Обновлено: 07.05.2022  606

    Популярные категории

    • Альтернативная энергия57
    • Системы отопления и охлаждения55
    • Водоснабжение и водоотведение23
    • Природные ресурсы, экология и строительство91
    • Новости, обзоры, события113

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.