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锌在盐水中加速白云石化作用

白云石在古代沉积岩中非常常见,然而在现代海水沉积环境中却非常罕见,因此白云石的成因至今认识一个谜。由于镁离子水合作用会导致白云石形成过程中动力学障碍,所以在常温常压下,实验室中合成高度有序的白云石是难度极大的。锌可以推动岩石的矿化作用,在某些情况下,记录含有白云石。同时,碳酸酐酶(CA),一种含锌的金属酶能够加速碳酸钙的形成。
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4月,英国诺丁汉大学的研究人员在《Nature communications》报道了锌对白云石形成具有催化作用。通过间隙式反应实验对锌离子催化白云化反应路径及反应速率进行了研究,研究发现反应路径主要分为三个阶段:(1)诱导期;(2)转变期(方解石向原生白云石转变);(3)重结晶阶段(原生白云石-高度有序白云石)。溶解-沉淀这一耦合作用是白云石化反应路径的关键,原生白云石的沉淀通常发生在流体-矿物的接触面上,并外延至溶解的方解石表面;最后形成菱形、亚微米级大小(0.3-0.8 μm)的化学计量白云石,与原始椭圆形的方解石颗粒形成显着差异。
? ? ? 通过研究发现,含有锌离子的盐水溶液沉淀白云石能显着的缩短诱导期的时间,提高形成原生白云石的速率,因此锌离子的水合焓要远高于镁离子的水合焓,能够促使镁离子发生脱水作用,同时能够促使镁离子进入原生白云石的晶格矿物中。当盐水溶液中锌离子的浓度越高,白云石化的速率也越来越快。研究人员进一步考虑硫酸盐对白云石化速率的影响,发现当溶液中含有硫酸盐时,溶液中的锌离子依旧能加速白云石化的形成,从而降低或抵消硫酸盐对白云石化的抑制作用。(来源:QYIM & AMSC WK CAI 编报)

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