صخور كربوناتية

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
حبيبات كربوناتية كروية على سطح حجر جيري ؛ تكوين كارمل ( العصر الجوراسي الأوسط ) في جنوب ولاية يوتا ، الولايات المتحدة الأمريكية . يبلغ قطر أكبرها 1.0 مم.

الصخور الكربوناتية هي فئة من الصخور الرسوبية تتكون أساسًا من معادن الكربونات . النوعان الرئيسيان هما الحجر الجيري ، الذي يتكون من الكالسيت أو الأراغونيت (أشكال بلورية مختلفة من كربونات الكالسيوم CaCO₃ ) ، وصخر الدولوميت (المعروف أيضًا باسم الدولوميت الصخري)، الذي يتكون من الدولوميت (CaMg(CO₃ ) ₂ ) . تُصنف هذه الصخور عادةً بناءً على نسيجها وحجم حبيباتها . [ 1 ] ومن الجدير بالذكر أن الصخور الكربوناتية قد توجد أيضًا كصخور متحولة ونارية. فعندما تتحول الصخور الكربوناتية المُعاد تبلورها ، يتكون الرخام. وتوجد صخور كربوناتية نارية نادرة على شكل صخور كربوناتية متداخلة ، وفي حالات أندر، توجد حمم كربوناتية بركانية .

تُعدّ الصخور الكربوناتية مكونات أساسية لفهم التاريخ الجيولوجي، وذلك بفضل عمليات مثل التحوّل الصخري، حيث تخضع الكربونات لتغيرات في تركيبها بناءً على التأثيرات الحركية . [ 2 ] ويمكن استغلال العلاقة بين هذا التغير في التركيب ودرجة الحرارة لإعادة بناء المناخ القديم، كما هو الحال في علم المناخ القديم . كما يمكن استخدام الصخور الكربوناتية لفهم أنظمة أخرى متنوعة، كما هو موضح أدناه.

الحجر الجيري

الحجر الجيري هو أكثر أنواع الصخور الكربوناتية شيوعًا [ 3 ] ، وهو صخر رسوبي يتكون من كربونات الكالسيوم وله شكلان رئيسيان : الكالسيت والأراغونيت. على الرغم من تشابه التركيب الكيميائي لهذين المعدنين، إلا أن خصائصهما الفيزيائية تختلف اختلافًا كبيرًا نظرًا لاختلاف شكلهما البلوري . يُعد الكالسيت الشكل الأكثر شيوعًا في قاع البحر، بينما يوجد الأراغونيت بكثرة في الكائنات الحية. [ 4 ]

الكالسيت

بلورات الكالسيت من إيراي، البرازيل .

يمكن أن يذوب الكالسيت في المياه الجوفية أو يترسب فيها، [ 5 ] وذلك تبعًا لعدة عوامل منها درجة حرارة الماء ، ودرجة الحموضة ، وتركيز الأيونات الذائبة . ويُظهر الكالسيت خاصية فريدة تُسمى الذوبانية العكسية ، حيث تقل ذوبانيته في الماء مع ارتفاع درجة الحرارة. وعندما تكون الظروف مواتية للترسيب، يُشكّل الكالسيت طبقات معدنية تُثبّت حبيبات الصخور الموجودة معًا، أو يملأ الشقوق.

الأراغونيت

بالمقارنة مع الكالسيت، يُعد الأراغونيت أقل استقرارًا وأكثر ذوبانًا ، [ 6 ] وبالتالي يمكن تحويله إلى كالسيت في ظل ظروف معينة. في المحلول، يمكن لأيونات المغنيسيوم أن تعمل كمحفزات لنمو الأراغونيت لأنها تثبط ترسيب الكالسيت . [ 1 ] غالبًا ما يحدث هذا التثبيط للترسيب في الكائنات الحية حيث تسعى الكائنات الحية إلى ترسيب كربونات الكالسيوم لتكوين خصائصها الهيكلية مثل الهيكل العظمي والأصداف .

الدولوميت

نُشر اكتشاف صخرة الدولوميت، أو الدولوميت الصخري ، لأول مرة عام 1791 [ 7 ]، وقد وُجدت في مختلف أنحاء قشرة الأرض من فترات زمنية مختلفة . [ 8 ] ولأن الصخرة تتكون من أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم والكربونات ، فإن بنيتها البلورية المعدنية تُشبه إلى حد كبير الكالسيت والمغنيسيت . [ 9 ] وبسبب هذا التركيب، يُمكن تصنيف معدن الدولوميت الموجود في الدولوميت الصخري وفقًا لدرجات متفاوتة من شوائب الكالسيوم، وأحيانًا الحديد أيضًا. [ 8 ]

الدولوميت الكلسي

الدولوميت الغني بالكالسيوم، أو الدولوميت الكلسي، هو دولوميت يحتوي على نسبة كالسيوم أعلى من نسبة المغنيسيوم في تركيبه المعدني. وهو الشكل الأكثر شيوعًا للدولوميت الموجود طبيعيًا وصناعيًا . [ 8 ] قد يكون هذا الدولوميت، عند تكوّنه في المحيطات، غير مستقر . [ 8 ] يُظهر التركيب الناتج لهذا المعدن اختلافات طفيفة عن الدولوميت العادي، ويرجع ذلك على الأرجح إلى عملية التكوّن بعد النمو البلوري الأولي. [ 8 ]

الدولوميت الحديدي / الأنكريت

الدولوميت الغني بالحديد، أو الدولوميت الحديدي، هو دولوميت يحتوي على كميات ضئيلة من الحديد. ونظرًا لتشابه نصف القطر الأيوني للحديد الثنائي والمغنيسيوم ، يمكن للحديد الثنائي أن يحل محل المغنيسيوم بسهولة لتكوين الدولوميت الحديدي؛ كما يمكن للمنجنيز أن يحل محل المغنيسيوم أيضًا . ويمكن تعريف الناتج بأنه أنكريت . ولا يزال التمييز الدقيق بين المعادن التي تُعتبر دولوميت حديدي وتلك التي تُعتبر أنكريت غير واضح. ولم يُعثر حتى الآن على أنكريت ذي الصيغة الكيميائية "النقية" CaFe(CO₃ ) ₂ في الطبيعة . [ ٨ ]

دلالة

تُعد الصخور الكربوناتية ذات أهمية كبيرة لفهم الإنسان لتاريخ الغلاف الجوي والجيولوجيا للأرض، بالإضافة إلى تزويد البشر بموارد مهمة للمساعي الحضارية الحالية مثل الخرسانة .

الحجر الجيري والخرسانة

يُستخدم الحجر الجيري غالبًا في الخرسانة على شكل مسحوق نظرًا لانخفاض تكلفته. إلا أنه أثناء عملية تصنيع الخرسانة، يُطلق تحلل الحجر الجيري ثاني أكسيد الكربون ، مما يُساهم بشكل كبير في ظاهرة الاحتباس الحراري . [ 10 ] وتُجرى حاليًا أبحاث مكثفة لدراسة الكمية المثلى من كربونات الكالسيوم (المستخرجة من الحجر الجيري) في الخرسانة، وما إذا كان بالإمكان استخدام مركبات أخرى لتحقيق نفس الفوائد الاقتصادية ومزايا السلامة الهيكلية. [ 10 ]

علم المناخ القديم من معادن الكربونات

توجد العديد من أشكال علم المناخ القديم التي يمكن من خلالها استخدام الصخور الكربوناتية لتحديد المناخ الماضي. تُعدّ الشعاب المرجانية والرواسب مؤشرات معروفة لهذه الدراسات. الشعاب المرجانية كائنات بحرية ذات هياكل (صخور) من كربونات الكالسيوم، تنمو وفقًا لظروف المحيطات السائدة في وقت نموها. يشير مصطلح التكوّن اللاحق للرواسب إلى العملية التي تتحول فيها الرواسب إلى صخور رسوبية، وتشمل هذه العملية النشاط البيولوجي والتعرية والتفاعلات الكيميائية الأخرى. نظرًا للارتباط الوثيق بين التكوّن اللاحق للرواسب ودرجة حرارة مياه البحر ، يمكن استخدام هياكل الشعاب المرجانية كمؤشرات لفهم تأثيرات المناخ الماضي. [ 11 ] على وجه التحديد، يمكن استخدام نسبة السترونتيوم إلى الكالسيوم في الأراغونيت الموجود في هيكل الشعاب المرجانية، إلى جانب مؤشرات أخرى مثل نسب نظائر الأكسجين ، لإعادة بناء تقلبات المناخ أثناء نمو الشعاب المرجانية. وذلك لأن السترونتيوم قد يحل محل الكالسيوم في جزيء كربونات الكالسيوم تبعًا لتأثيرات درجة الحرارة.

على غرار مفهوم استخدام التغيرات التركيبية في هياكل المرجان كمؤشرات للظروف المناخية، يمكن استخدام التغيرات التركيبية في الرواسب البحرية للغرض نفسه (وأكثر). ويمكن استخدام التغيرات في نسب العناصر النزرة من معادن الكربونات الموجودة هنا لتحديد الأنماط من الصخور الكربوناتية الأصلية أيضًا. [ 12 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 ريغنيت، جيه بي؛ ديفيد، سي؛ روبيون، بي؛ مينينديز، بي (مايو 2019). "البنى المجهرية والخواص الفيزيائية في الصخور الكربوناتية: مراجعة شاملة". الجيولوجيا البحرية والبترولية . 103 : 366-376 . Bibcode : 2019MarPG.103..366R . doi : 10.1016/j.marpetgeo.2019.02.022 .
  2. ↑ فانتل، ماثيو (2020). "دور التحول الصخري في تشكيل الجيوكيمياء لسجل الكربونات البحرية" . المراجعة السنوية لعلوم الأرض والكواكب . 48 : 549-583 . Bibcode : 2020AREPS..48..549F . doi : 10.1146/annurev-earth-073019-060021 .
  3. ↑ بوغز، سام (2006). مبادئ علم الرسوبيات وعلم الطبقات ( الطبعة الرابعة). أبر سادل ريفر، نيوجيرسي، ص 177، 181. ISBN   0-13-154728-3.{{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
  4. ↑ سولبيس، أوليفييه؛ أغراوال، بريانكا؛ وولثرز، مارييت؛ مونوفن، غاي؛ ووكر، ماثيو؛ ميدلبيرغ، جاك جيه. (2022-03-01). "ذوبان الأراغونيت يحمي الكالسيت في قاع البحر" . نيتشر كوميونيكيشنز . 13 (1): 1104. Bibcode : 2022NatCo..13.1104S . doi : 10.1038/s41467-022-28711- z . ISSN 2041-1723 . PMC 8888755. PMID 35232971 .   
  5. ↑ سانز، إي.؛ أيورا، سي.؛ كاريرا، ج.؛ تيفلي، تي آر (6 مايو 2011). "ذوبان الكالسيت عن طريق خلط المياه: النمذجة الجيوكيميائية وتجارب التدفق". جيولوجيكا أكتا . 9 (1): 67-77 . doi : 10.1344/105.000001652 (غير نشط في 29 سبتمبر 2025).{{cite journal}}: صيانة CS1: تم تعطيل DOI اعتبارًا من سبتمبر 2025 ( رابط )
  6. ↑ «لغز تم حله: لماذا تتشكل المعادن في أصداف البحر بشكل مختلف في مياه البحر» . أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا | معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . 2 مارس 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 مارس 2023 .
  7. ^ دولوميو، DGD (1791). "Sur un de pierres très-peu eervescentes avec les acides ofphosphorescentes par la تصادم". جورنال دي فيزيك . 39 : 3-10 .
  8. 1 2 3 4 5 6 غريغ، جاي إم؛ بيش، ديفيد إل؛ كاتشماريك، ستيفن إي؛ ماشيل، هانز جي (أكتوبر 2015). هوليس، كاثي (محررة). "علم المعادن، وتكوين ونمو الدولوميت في المختبر والبيئة الرسوبية: مراجعة" . علم الرسوبيات . 62 (6): 1749-1769 . Bibcode : 2015Sedim..62.1749G . doi : 10.1111/sed.12202 . S2CID 130135125 . 
  9. ↑ بيتراش، دانيال أ.؛ بياليك، أور م.؛ بونتونيالي، توماسو ر. ر.؛ فاسكونسيلوس، كريسوغونو؛ روبرتس، جينيفر أ.؛ ماكنزي، جوديث أ.؛ كونهاوزر، كورت أ. (أغسطس 2017). "تكوين الدولوميت المحفز ميكروبيًا: من قرب السطح إلى الدفن". مراجعات علوم الأرض . 171 : 558-582 . Bibcode : 2017ESRv..171..558P . doi : 10.1016/j.earscirev.2017.06.015 . hdl : 11104/0297906 .
  10. 1 2 وانغ، دهوي؛ شي، كايجون. فرزدنيا، نعمة؛ شي، زينغو؛ جيا ، هوانغفي (ديسمبر 2018). "مراجعة لتأثير مسحوق الحجر الجيري على خواص الخرسانة". مواد البناء والتشييد . 192 : 153– 166. دوى : 10.1016/j.conbuildmat.2018.10.119 .
  11. ↑ واتانابي، تسويوشي؛ جويليه-لوكلير، آن؛ كويف، جان-بيير؛ روليون-بارد، كلير؛ دوفين، يانيك؛ رينو، ستيفاني (2007). "الفصل 10: التطورات الحديثة في التمعدن الحيوي للشعاب المرجانية وآثارها على علم المناخ القديم: لمحة موجزة". تغير المناخ العالمي واستجابة دورة الكربون في المحيطين الهندي والهادئ الاستوائيين والكتل الأرضية المجاورة . سلسلة إلسيفير لعلوم المحيطات. المجلد 73. الصفحات 239-495 . doi : 10.1016/S0422-9894(06)73010-0 . hdl : 2115/56427 . ISBN   978-0-444-52948-0.
  12. ↑ مارتينيز-رويز، ف.؛ كاستنر، م.؛ غاليغو-توريس، د.؛ رودريغو-غاميز، م.؛ نييتو-مورينو، ف.؛ أورتيغا-هويرتاس، م. (يناير 2015). "المناخ القديم وعلم المحيطات القديم على مدى العشرين ألف سنة الماضية في أحواض البحر الأبيض المتوسط ​​كما تشير إليه المؤشرات العنصرية للرواسب". مراجعات علوم العصر الرباعي . 107 : 25-46 . Bibcode : 2015QSRv..107...25M . doi : 10.1016/j.quascirev.2014.09.018 .