Λύθηκε το πρόβλημα του δολομίτη;

Τα βουνά των Δολομιτών στο Νότιο Τιρόλο.D. Bressan.

Ο ορυκτός δολομίτης - ένα ανθρακικό ασβέστιο-μαγνήσιο - σχηματίζει το τοπίο των βουνών Δολομίτη στην Ιταλία, του Νιαγάρα μεταξύ ΗΠΑ και Καναδά, καλύπτει τεράστιες περιοχές της βορειοαμερικανικής ηπείρου , της Ιβηρικής χερσονήσου, της Κίνας, της Νότιας Αφρικής και είναι πολύ άφθονο σε θαλάσσια ιζήματα παχύτερα από αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.

Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν κατάφεραν να αναπτύξουν σημαντικές ποσότητες δολομίτη στο εργαστήριο. Υπό τις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης της επιφάνειας της Γης, οι χημικές επιδράσεις εμποδίζουν την ενσωμάτωση ιόντων μαγνησίου στην κρυσταλλική δομή, ευνοώντας τον σχηματισμό καθαρού ανθρακικού ασβεστίου όπως ο ασβεστίτης ή ο αραγωνίτης . Αυτό το εύρημα ευθυγραμμίζεται με γεωλογικές παρατηρήσεις που υποδεικνύουν τη σπανιότητα του δολομίτη στα σύγχρονα ιζήματα.

Αυτό το χαρακτηριστικό γεωλογικό φαινόμενο, σε συνδυασμό με ανεπιτυχείς προσπάθειες σύνθεσης, έχει προκαλέσει το « πρόβλημα του δολομίτη », το οποίο μπερδεύει τους γεωλόγους για πάνω από δύο αιώνες.

Τρεις κύριες υποθέσεις έχουν προταθεί σχετικά με τους μηχανισμούς γένεσης του δολομίτη:

Γένεση χαμηλής θερμοκρασίας κοντά στην επιφάνεια: Ένα διαταραγμένο μίγμα ασβεστίτη-δολομίτη σχηματίζεται αρχικά στους πόρους των ωκεάνιων ή επιφανειακών ιζημάτων και αργότερα μετατρέπεται σε διατεταγμένο δολομίτη υπό συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας (κάτω από 60 βαθμούς Κελσίου). 

Μακροπρόθεσμη ταφή: Οι πρόδρομοι ορυκτών ανθρακικού ασβεστίου, όπως ο ασβεστίτης, μετατρέπονται σε δολομίτη μετά την ταφή τους, που διευκολύνεται από την αργή άνοδο των θερμοκρασιών (που κυμαίνονται μεταξύ 60 και 100 βαθμών Κελσίου) στο έδαφος.

Υδροθερμική Γένεση: Ρευστά πλούσια σε μαγνήσιο που θερμαίνονται από εισβολές μάγματος και συνήθως ξεπερνούν τους 100 βαθμούς Κελσίου αντιδρούν με ψυχρότερα ανθρακικά πετρώματα σχηματίζοντας την πέτρα του δολομίτη, ένα ιζηματογενές πέτρωμα που αποτελείται κυρίως από ορυκτό δολομίτη, το οποίο είναι m.

Το 2023, μια μελέτη με συνδυασμό προσομοιώσεων υπολογιστή και εργαστηριακών δοκιμών έδειξε πώς η επαναλαμβανόμενη εναπόθεση στρωμάτων μαγνησίου και ασβεστίου ακολουθούμενη από διάλυση τμημάτων του κρυστάλλου, αφαιρώντας έτσι το πλεόνασμα ασβεστίου, μπορεί να δημιουργήσει σταθερό δολομίτη κοντά σε συνθήκες περιβάλλοντος.

Μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε από Κινέζους ερευνητές προσθέτει περαιτέρω στοιχεία σε αυτή τη θεωρία περιορίζοντας τη θερμοκρασία σχηματισμού του δολομίτη από δείγματα πεδίου. Η έρευνα εξέτασε ισότοπα μαγνησίου και υγρά εγκλείσματα που ανακτήθηκαν από έναν πυρήνα γεώτρηης που λήφθηκε με διάτρηση μέσω μιας παχύρρευστης διαδοχής πέτρας δολομίτη που εναποτέθηκε πριν από 500 έως 400 εκατομμύρια χρόνια στη λεκάνη Tarim στη βορειοδυτική Κίνα.

Η θερμοδυναμική θεωρία προβλέπει ότι η έκταση της ισοτοπικής κλασμάτωσης του μαγνησίου μειώνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, το πιο κοινό μαγνήσιο σε έναν κρύσταλλο δολομίτη είναι το ισότοπο 26. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, δύο τύποι μαγνησίου — το ισότοπο 26 και το ισότοπο 25 — κατανέμονται εξίσου στον κρύσταλλο. Με παρόμοιο τρόπο, η χημική σύνθεση των εγκλεισμάτων ρευστών - φυσαλίδες υγρών ή αερίων παγιδευμένων μέσα σε έναν στερεό κρύσταλλο - αντανακλά τη θερμοκρασία τη στιγμή του σχηματισμού τους.

Οι μετρήσεις και οι υπολογισμοί δείχνουν ότι οι περισσότεροι δολομίτες σχηματίστηκαν σε θερμοκρασίες από 45 έως 189 βαθμούς Κελσίου. Η δολομιτιοποίηση ξεκινά σε περιβάλλον κοντά στην επιφάνεια καθώς το ανθρακικό ίζημα αντιδρά με το θαλασσινό νερό υπό συνθήκες περιβάλλοντος. Κάτω από ρηχές συνθήκες ταφής, το υπολειμματικό θαλασσινό νερό που έχει παγιδευτεί στο ίζημα συνεχίζει να σχηματίζει δολομίτη σε μέσες-υψηλές θερμοκρασίες. Τα πολύ θερμά υδροθερμικά ρευστά παίζουν ρόλο μόνο σε συνθήκες ταφής μέτριας έως βαθιάς εμβέλειας.

Ο ρόλος της θερμοκρασίας στη διαδικασία δολομιτιοποίησης βοηθά επίσης να εξηγηθεί γιατί ο δολομίτης σχηματίζεται τόσο σπάνια σήμερα. Οι περισσότεροι δολομίτες σχηματίστηκαν όταν οι θερμοκρασίες στους ωκεανούς του κόσμου ήταν υψηλότερες, παρέχοντας ιδανικές συνθήκες για τη συσσώρευση παχύρρευστων αποθέσεων. Καθώς η θερμοκρασία της Γης μειώθηκε τα τελευταία 100 εκατομμύρια χρόνια , ο δολομίτης αντικαταστάθηκε από κοινά πλέον ορυκτά ασβεστίου.

Λύθηκε το πρόβλημα; Οχι ακόμη.

Στα βουνά των Δολομιτών και σε άλλες περιοχές σχηματισμοί δολομιτών και ασβεστίτη μπορεί να υπάρχουν κοντά, θέτοντας ένα πρόβλημα που το μοντέλο ταφής δεν εξηγεί πλήρως. Πώς μερικοί βράχοι διέφυγαν από τη διαδικασία δολομιτοποίησης, ακόμη κι αν ήταν πιθανό να θαφτούν υπό παρόμοιες συνθήκες; Ας ελπίσουμε ότι δεν θα χρειαστεί να περιμένουμε άλλα 200 χρόνια για να βρούμε τη λύση.

Η μελέτη, « Χρήση ισοτόπων Mg για περιορισμό της θερμοκρασίας σχηματισμού δολομίτη », δημοσιεύτηκε στο περιοδικό επιστημονικών εκθέσεων.

Του David Bressan 

https://www.forbes.com/sites/davidbressan/2025/04/08/solving-the-dolomite-problem/