镁方解石通常在许多自然低温环境中观察到,在日耳曼盆地波兰部分的三叠纪石灰岩中被发现。三叠纪石灰岩中不稳定镁方解石的出现是显著的。
这种矿物可能起源于成岩作用的早期阶段,在沉积在温暖浅海环境中的石灰岩压实期间。一部分的镁来自海洋生物的高镁骨骼。较高的盐度影响日耳曼盆地波兰部分穆谢尔卡尔克石灰岩中高镁方解石的保存。
日耳曼盆地的镁方解石日耳曼盆地波兰部分的区域由穆谢尔卡尔克石灰岩建造,其中包括镁含量不同的碳酸盐相。低镁方解石和高镁方解石在稳定性、溶解度和晶体结构方面存在差异。
它与钙和镁的不同阳离子尺寸、离子半径长度和离子键强度有关。两个钙离子的离子键强度高于钙和镁离子之间的离子键强度。具有镁取代的方解石晶体的结构比没有取代的方解石晶体更具弱的稳定性。
高镁方解石的溶解度可以超过文石。除镁含量外,其他因素也会影响高镁方解石的溶解度,特别是一氧化碳含量的增加在海水中。低镁方解石和高镁方解石也具有不同的晶体结构。
低镁方解石和高镁方解石具有相同的菱形对称性,但晶胞参数不同。高镁方解石具有不同的参数和比率,低镁方解石和高镁方解石的峰值是不同的。
高镁方解石和文石代表不稳定或亚稳相。它们在常温和压力下转化为低镁方解石。文石和高镁方解石经常被早期成岩白云石所取代,其中硫酸盐蒸发矿床与早期成岩过程产生的白云石密切相关。
镁的来源通常是海水,有时是淡水。镁也可能来自风化的碳酸盐或硅酸盐岩石。当输送到大陆架区的海水中时,有时会形成高镁方解石。
高镁方解石相对于低镁方解石不稳定,因为它可能会及时失去镁并转变为低镁方解石。如果它暴露在富含镁的孔隙水中,高镁方解石可以获得额外的镁并被白云石取代。
白云石的形成取决于镁与钙比、温度、一氧化碳、反应时间和其他因素。高镁方解石含有高达40%的碳酸镁。碳酸镁也形成了各种海洋生物的骨架,小骨由多孔方解石板组成。
高镁方解石是一种不稳定的矿物。镁的替代方解石晶格对碳酸盐固体的反应性有显著影响,高镁方解石在成岩过程中变成低镁方解石,在古代碳酸盐中很少见,有可能在高盐度条件下形成的沉积物中找到。
在低镁的淡水中,不稳定矿物转化为稳定矿物质的速度不会很快。它取决于镁和钙比率,但尤其取决于固液比。在富含镁的水中,碳酸盐矿物的不稳定性可以被保存下来。
在日耳曼盆地波兰部分的穆谢尔卡尔克石灰岩中出现高镁方解石可以表明盆地中海水的特殊条件和形成这些石灰岩的沉积环境。
方解石相方解石相包括低镁方解石和高镁方解石。方解石颗粒通常在同种异体化学含量低的石灰岩中形成,岩体和形成生物碎屑的水泥在石灰石中与同种异体。
较大的通常是低镁方解石颗粒形成脉或聚集体。它们的形状和大小通常不同。它可能是次生方解石,是成岩过程、原生微晶结和重结晶的产物。在一些方解石晶体中,可以看到菱形解理。
方解石晶体有时会形成围绕同种异体的栅栏水泥。异体通常填充云母。所有菱形晶体都是白云石相。这些晶体通常在薄片中清晰可见。
方解石相在大多数石灰石中占主导地位。在低层克里诺伊石灰岩和低层生物石灰岩中观察到较高的白云石含量,还观察到少量的石英和粘土矿物。
高镁方解石的峰值低于低镁方解石的峰,但高于白云石的典型峰。高镁方解石主要基于该碳酸盐相的典型峰。高镁方解石的异形晶体形成岩石水泥。白云石、晶石晶体呈正面体和菱形。
镁钴含量低在白云石相中与白云石的化学计量值表明原白云石可能存在于下克里诺伊石灰岩中。这种非化学计量的、不有序的碳酸盐相通常形成形状的正面体和菱形晶体。
在低层生物质石灰岩中,低镁方解石和高镁方解石形成米格岩体。这些碳酸盐相的混合物在BSE图像中可见为公平的灰色质量,但低镁方解石和高镁方解石之间的色调没有区别。
晶石深灰色白云石晶体呈正面体和菱形,就像在下克里诺伊石灰岩中一样,在这些岩石中也可能存在原白云岩。该碳酸盐相的晶体类似于下克里诺伊石灰岩的原白云石晶体。
奥波莱西里西亚下穆谢尔卡尔克中的高镁方解石在所有穆谢尔卡尔克地层中,除了低镁方解石,白云石以及少量的石英和粘土矿物外,还存在高镁方解石。
高镁方解石的小异形晶体与低镁方解石一起构建了生物碎屑和有机碎屑石灰岩的岩体。这个岩体可以是微晶石、微晶石或晶石。高镁方解石也在白云石灰岩的米洛克岩体中形成小的异形晶体。
与其他石灰岩地层的碳酸盐相相比,上部生物质石灰岩的高镁方解石中镁含量增加。高镁方解石衍射线与低镁方解石的典型晶格常数相比,晶格常数较低。
种石灰石地层的高镁方解石具有不同的镁含量。在下层Crinoidea地层的石灰岩中观察到高镁方解石中镁含量最低,该石灰岩构成了下部穆谢尔卡尔克剖面的下部。含量最高的是下生物疱疹地层的石灰岩。
高镁方解石的米克颗粒与低镁方解石的米洛克颗粒混合。这两个碳酸盐相构成了石灰岩岩体。研究结果证实了所研究岩石中原白云石的出现,以及随后高镁方解石和原白云石的主要起源理论。
高镁方解石与低镁方解石的米洛克颗粒混合形成米critic颗粒。不可能分析该碳酸盐相的单晶内镁含量的变化。镁量的变化只能在白云石相晶体中观察到。
白云石相中镁含量低,与白云石的化学计量值相比:单白云石晶体内部镁缺乏大的改变似乎在这里更为重要,石灰岩中存在原白云石。
这种非化学计量的、排列不良的碳酸盐相形成正面体和菱形晶体,通常在成岩作用的早期阶段在浅表大陆海中产生。
在高镁方解石中,方解石表示高镁方解石中镁的不同含量。在碳酸盐相中观察到更多的铁,显示出镁的含量也增加。这可能与富含镁的碳酸盐相中镁被铁取代的可能性有关。
由于高镁方解石晶体中的镁取代,与低镁方解石晶体相比,晶胞的结构不同。它与钙的离子半径和镁的离子半径的大小差异有关。
钙和镁离子沿三轴交替占据空间网络中的位置,方解石的对称性降低。而不是包括3L的尺度无面体双三角对称性除了其他对称参数外,还会出现类似于白云石晶体结构对称性的菱形对称性。
高镁方解石保存条件高镁方解石中镁含量最高的是下层克里诺伊特床的岩石和上部生物疱疹层的最低岩石的特征,镁的含量从分析剖面的底部到顶部下降。镁向该部分顶部的下降趋势表明诊断过程的影响。
随着埋藏深度的增加,高镁方解石转变为低镁方解石,低镁方解石在古代石灰岩中占主导地位。文石和高镁方解石是温暖热带至亚热带水域的主要碳酸盐相。
在较冷的水域和海洋深处,镁含量降低,低镁方解石占主导地位。温度和镁与钙比率是增加富含镁形成和高镁方解石保存的白云石和方解石概率的因素。
当海水温度是热带海洋的典型温度但镁与钙比值低于1时,低镁方解石会沉淀。常温下镁与钙比高于1时,高镁方解石析出。这些条件也可能导致原白云石形成不有序。
镁的含量随着镁与钙比值的增加而增加,具体取决于温度。在超过42°C的温度下,高镁方解石,其MgCO含量相对于低镁方解石是稳定的。结果表明成岩过程对高镁方解石保存的影响,因为该碳酸盐相可以在较高温度下保存。成岩作用始于沉积物沉积后。一些成岩过程在沉积物压实之前就开始了。
温度升高与埋藏深度有关。高镁方解石的保存还取决于不同的其他因素,如镁与钙的比、溶解度、钙和镁离子活性、环境类型以及海洋生物的影响。
海水的条件,特别是较高的盐度以及与海盆浅水有关的海水的镁与钙比值,钠含量增加,二氧化碳压力和新形态过程可能会影响日耳曼盆地波兰部分穆谢尔卡尔克石灰岩中高镁方解石的保存。
成岩作用是破坏不太稳定的文石和低镁方解石,并伴随产生稳定的高镁方解石。最有可能的是成岩过程的影响海水排水,温度升高和其他海水因素也具有新同形性,最终可能导致高镁方解石的保存。
高镁方解石形成的条件和环境碳酸盐相的特征是镁含量高于低镁方解石,但低于原白云石镁含量。这种矿物是在浅海中,在温暖的咸海水环境中,在其压实期间在碳酸盐沉积物内产生的。
分析的岩石含有高镁方解石,形成于日耳曼盆地东部,在海水回归开始时的浅区。由于海盆变浅,水的盐度可能正在增加。化学元素的多样性表明形成高镁方解石的海水盐度增加。
高镁方解石可能比低镁方解石更快地白云化,取决于不同的因素:溶解度,镁与钙比率,温度,钙和镁离子活性。在类石灰岩中,一定量的镁可能来自海洋生物:贝壳和骨骼的不同部分,其高镁方解石水平升高。
在海盆浅层碳酸盐物质沉积后,压实过程开始。它的特点是沉积物中的水减少和化学成分的浓度。它还导致碳酸盐材料的盐度增加,这也可能会影响高镁方解石的保存。
在石灰岩中观察到不同类型的成岩作用的影响。破坏性成岩作用主要与海洋生物的活动有关,海洋生物通过挖洞改变了生物碎屑的表面。洞穴中填充有微晶碳酸钙文石或高镁方解石。
碳酸盐相中锶和钡的存在表明,原生沉积物还包括文石,文石在形成胶结和栅栏胶结的溶解过程中转化为低镁方解石。在成岩作用的成因阶段,产生了高镁方解石和白云石。
在成岩作用的中成阶段,碳酸盐沉积物的矿物相经历了聚集、再结晶、溶解和转化过程。溶解过程在还原环境中的压力下进行。取代碳酸盐晶体中的铁从这些晶体中释放出来,在碳酸盐溶解过程中形成的柱状体。
结论高镁方解石的米颗粒与低镁方解石的米洛克颗粒混合。这两个碳酸盐相在生物碎屑和有机碎屑石灰岩中构建了岩体。
高镁方解石米拉基石颗粒的形态和原白云石在单晶内部不同点的镁含量相似,证实了这种不稳定碳酸盐岩相的次生早期成岩成因与原白云石的同成因。
高镁方解石形成于日耳曼盆地的表大陆,在温暖的咸海水环境中,在其压实期间在碳酸盐沉积物内形成,与原白云岩同时形成。作为海洋生物一部分的镁方解石可以与文石一起形成主要沉积物。
海水的条件,特别是较高的盐度和先进的成岩过程,包括新同形作用,影响了日耳曼盆地波兰部分穆谢尔卡尔克石灰岩中高镁方解石的保存。
参考文献BertramMA,MackenzieFT,BishopFC,BischoffWD()温度对镁质方解石稳定性的影响。矿物76:–
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