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Wie bildet sich Quarz in Kalzitadern?

Aber möglicherweise ist

eine passendere Frage

Wie bildet sich Quarz nicht in Kalzitadern?

Quarz ist aus einem bestimmten Grund eines der häufigsten Adermaterialien in der Erdkruste. SiO sub> 2 sub> ist an der Oberfläche keine besonders lösliche Verbindung, aber sobald Sie tiefer werden, wird es extrem löslich ( Quelle):

Die Löslichkeit von SiO 2 ist bei 1 bar und 25 ° C nahezu 0, steigt jedoch mit Druck und Temperatur stark an. Beispielsweise können Sie bei 200 ° C und 2000 bar (2 kbar, 0,2 GPa, ca. 5–6 km Tiefe), Bedingungen, die für einen nicht verwandelten, aber tief vergrabenen Kalkstein angemessen sind, ca. 500 mg SiO _{2 in 1 kg H2O. Bei atmosphärischem Druck ist das ein Liter Wasser, aber in der Tiefe ist es viel weniger voluminös. Das ist viel SiO 2 sub>! Sobald die Flüssigkeit an die Oberfläche steigt, wird sie drucklos und kühlt ab, wodurch Quarz ausfällt.}

Es gibt keinen Mangel an Quellen für SiO sub> 2 sub>. Es ist die häufigste chemische Komponente in der Kruste. Selbst in scheinbar reinem Kalkstein gibt es mehr als genug Verunreinigungen von Silikaten, um eine Quelle für SiO 2 zu liefern. Die Tatsache, dass Quarz und Calcit zusammen in einer Ader auftreten, ist bei kein Problem alles. Sie könnten erwarten, dass sie reagieren, aber sie tun es tatsächlich nicht. Hier ist ein Diagramm, um es zu zeigen ( Quelle):

Calcit und Quarz können friedlich nebeneinander existieren, es sei denn extrem heiß und dann reagieren sie unter Bildung von Wollastonit (ein Ca-Silikat). Dies ist das Zeug, das Sie zum Beispiel in hochwertigen metamorphosierten Murmeln finden.

Abgesehen davon ist eine andere Frage, die gestellt werden kann, warum nur Calcit und Quarz? Wenn heißes, dichtes Wasser so gut darin ist, Dinge aufzulösen? Wo ist der Rest des Periodensystems? Nun, die meisten Elemente sind in sauren Flüssigkeiten leicht löslich. In diesem Fall puffert der reichlich vorhandene Calcit den pH-Wert des Wassers auf eher basische Bedingungen, die beim Auflösen von Material nicht so gut sind.

Eine Venenmineralisierung tritt auf, wenn das versickernde Grundwasser die Sättigung in Bezug auf das auszufällende Mineral überschreitet. Der als log (IAP / KT) definierte Sättigungsindex für jedes Mineral kann negativ untergesättigt (Mineral löst sich auf), positiv übersättigt (Mineralniederschläge) oder Null (nichts passiert) sein. Es ist eine Funktion des thermodynamischen Gleichgewichts in Bezug auf jedes Mineral, in dem die Mineralchemie Bestandteile im Grundwasser gelöst hat. Es ist etwas kompliziert, aber wenn Sie das Redoxpotential, den pH-Wert, die Temperatur und die vollständige chemische Analyse des Grundwassers messen, können Sie die Ergebnisse in ein Open-Access-Programm wie PHREEQE oder WATEQ4F einspeisen und erfahren, welche Mineralien vorhanden sind sind übersättigt. Es gibt auch die Frage der Reaktionskinetik, so dass einige Mineralien möglicherweise übersättigt sind, aber so träge ausfallen, dass Sie sie nicht in der Vene finden.

Calcit und Quarz sind häufig und in Kalksteinadern fast allgegenwärtig. Offensichtlich ist der Calcit wieder ausgefällter Kalkstein. Die Grundwasserchemie durchläuft Zyklen entsprechend den Wiederaufladungseigenschaften, der Temperatur, dem Druck und dem Partialdruck von CO2. Manchmal löst sie dasselbe Carbonat mehrmals auf und fällt wieder aus, was durch geringfügige Änderungen der gelösten Mg- und Sr- und Isotopenzusammensetzung erkennbar ist. Alle Kalksteine ​​weisen unterschiedliche Verunreinigungsgrade auf, typischerweise von etwa 0,5 bis 10%, von denen Siliciumdioxid eine allgegenwärtige Komponente ist. Grundwasser tragen typischerweise gelöste Kieselsäure als Kieselsäure im Konzentrationsbereich von etwa 5 bis 50 mg / Liter. Unter normalen Temperatur-Druck-Bedingungen fällt Siliciumdioxid / Quarz aus oder löst sich extrem langsam auf, aber bei höheren Drücken und Temperaturen wird die Kinetik der Kristallisation dramatisch beschleunigt. Die Ausfällung von Quarz und Calcit ist also durchaus üblich.

Strahlung ist normalerweise kein Merkmal, es sei denn, in der Umwelt befindet sich zufällig auch gelöstes Uran oder ein hoher Kaliumgehalt. Durch Strahlung werden die grundlegenden thermodynamischen Kontrollen des Niederschlags nicht verändert.

PS: IAP ist das "Ionenaktivitätsprodukt", K ist eine charakteristische Konstante, die für jede Phasenänderung einzigartig ist, und T ist die Temperatur in Grad Kelvin.