Dit spørgsmål er

Hvordan dannes kvarts i kalcitårer?

Men måske er et mere passende spørgsmål

Hvordan dannes kvarts ikke i calcitårer?

Kvarts er et af de mest almindelige venematerialer i jordskorpen og af en grund. SiO ₂ er ikke en særlig opløselig forbindelse på overfladen, men når du bliver dybere, bliver den ekstremt opløselig ( kilde):

Opløseligheden af ​​SiO ₂ er næsten 0 ved 1 bar og 25 ° C, men stiger kraftigt med tryk og temperatur. For eksempel, ved 200 ° C og 2000 bar (2 kbar, 0,2 GPa, ca. 5-6 km dybde), forhold, der er rimelige for en umetamorfoseret, men dybt nedgravet kalksten, kan du passe ca. 500 mg SiO _{2 i 1 kg H2O. Ved atmosfærisk tryk er det en liter vand, men det er meget mindre voluminøst i dybden. Det er meget SiO 2 ! Når væsken først går op mod overfladen, trykker den ned og køler ned og forårsager udfældning af kvarts.}

Der er ingen mangel på kilder til SiO ₂ . Det er den mest almindelige kemiske komponent i skorpen. Selv i tilsyneladende ren kalksten er der mere end nok urenheder af silicater til at give en kilde til SiO ₂ .

Det faktum, at kvarts og calcit forekommer sammen i en vene, er ikke noget problem ved alle. Du kan forvente, at de reagerer, men de gør det faktisk ikke. Her er et diagram, der viser det ( kilde):

Calcit og kvarts kan fredeligt eksistere sammen, medmindre det er ekstremt varmt, og derefter reagerer de for at danne wollastonit (et Ca-silikat). Dette er den slags ting, du f.eks. Finder i metamorfoserede klinker i høj kvalitet.

Som et andet spørgsmål er et andet spørgsmål, der kan stilles, hvorfor kun kalcit og kvarts? Hvis varmt tæt vand er så godt til at opløse ting? Hvor er resten af ​​det periodiske system? De fleste af elementerne er let opløselige i sure væsker. I dette tilfælde buffrer den rigelige calcit vandets pH til temmelig basiske forhold, som ikke er så gode til at opløse ting.

Vene-mineralisering opstår, når perkolerende grundvand overstiger mætning med hensyn til det mineral, der udfældes. Mætningsindekset for hvert mineral, defineret som log (IAP / KT), kan være negativ-umættet (mineralopløses), positivt overmættet (mineraludfældning) eller nul (intet sker). Det er en funktion af termodynamisk ligevægt i forhold til hvert mineral, hvor mineralkemien har opløst komponenter i grundvandet. Det er lidt kompliceret, men hvis du måler redoxpotentialet, pH, temperatur og fuld kemisk analyse af grundvandet, så kan du føde resultaterne til et åbent adgangsprogram som PHREEQE eller WATEQ4F, og det vil fortælle dig, hvilke mineraler er overmættede. Der er også spørgsmålet om reaktionskinetik, således at nogle mineraler kan være overmættede, men så træg at udfælde, at du ikke finder det i venen.

Calcit og kvarts er begge almindelige, næsten allestedsnærværende i kalkstenårer. Det er klart, at calcitten er genudfældet kalksten. Grundvandskemien gennemgår cyklusser i henhold til genopladningsegenskaber, temperatur, tryk og CO2-partialtryk, så det undertiden opløses og genudfælder det samme carbonat flere gange, der kan ses ved subtile ændringer i opløst Mg og Sr og isotopisk sammensætning. Alle kalksten har forskellige grader af urenheder, typisk fra ca. 0,5 til 10%, hvoraf silica er en allestedsnærværende komponent. Grundvand bærer typisk opløst silica som kiselsyre i koncentrationsområdet på ca. 5 til 50 mg / liter. Under normale temperatur-tryk betingelser silica / kvarts udfældes eller opløses ekstremt langsomt, men ved højere tryk og temperaturer accelereres krystalliseringskinetikken dramatisk. Så udfældning af kvarts og calcit er faktisk ret almindelig.

Stråling er normalt ikke et træk, medmindre der også tilfældigvis er opløst uran eller høje niveauer af kalium i miljøet. Stråling ændrer ikke de grundlæggende termodynamiske kontroller over nedbør.

PS: IAP er 'ionaktivitetsproduktet', K er en karakteristisk konstant, der er unik for hver faseændring, og T er temperaturen i grader Kelvin.