ويلعب معدن الدولوميت، الذي يتكون من طبقات منظمة من كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم، دورًا حاسمًا في إنشاء المعالم الجيولوجية المعروفة مثل جبال الدولوميت في إيطاليا، وجرف نياجرا في أمريكا الشمالية، والمنحدرات البيضاء في دوفر في المملكة المتحدة. . لقد تساءل العلماء كيف يتم تشكيل الدولوميت لعدة سنوات. لقد تمكنوا أخيرًا من اكتشافه.
سنقدم لك في هذه المقالة كافة التفاصيل حول كيفية تكوين الدولوميت وما هي الدراسات التي أدت إلى اكتشاف التكوين المذكور.
الملامح الرئيسية
الدولوميت هو معدن ينتمي إلى مجموعة الكربونات، ويتكون تركيبه الكيميائي الأساسي من كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم (CaMg(CO3)2). ويتميز هذا الحجر الذي يوجد غالباً في الطبيعة على شكل صخور رسوبية، بعدة خصائص ملحوظة.
أولا، يُظهر الدولوميت صلابة تتراوح بين 3,5 و 4 على مقياس موسمما يضعه في مركز متوسط من حيث مقاومة التآكل. يمكن أن يختلف مظهره من عديم اللون إلى الأبيض، مروراً بدرجات اللون الرمادي أو الوردي أو الأخضر أو البني، مما يمنحه تنوعًا في الألوان مما يجعله موضع تقدير في تطبيقات الزينة والبناء.
السمة المميزة للدولوميت هي قدرته على التفاعل مع الأحماض الضعيفة، مثل حامض الستريك أو حمض الهيدروكلوريك المخفف، مما يؤدي إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون في هذه العملية. هذه الخاصية، المعروفة باسم الفوران، هي طريقة عملية لتحديد وجود الدولوميت في العينة.
يُعرف الدولوميت بارتباطه الجيولوجي بالصخور الرسوبية، خاصة في التكوينات الغنية بالكالسيوم والمغنيسيوم. ويحدث تكوينها في البيئات البحرية والبحيرية والديوجينية، وغالبًا ما يكون ذلك نتيجة للتغير الكيميائي لمعادن كربونات الكالسيوم الموجودة مسبقًا.
كيف يتم تشكيل الدولوميت
وعلى مدى القرنين الماضيين، حير العلماء من انتشار هذه المادة على نطاق واسع في مواقع عديدة، على الرغم من غيابها الفعلي في التكوينات الحديثة وعدم القدرة على تكرارها في مختبر خاضع للرقابة. ومع ذلك، هناك انفراجة في الأفق.
تنشأ "مشكلة الدولوميت" من التناقض المقلق بين وجود الدولوميت بكثرة في الرواسب القديمة وعدم قدرته على التشكل في البيئات الحاليةسواء في البيئات الطبيعية أو في ظروف المختبرات الخاضعة للرقابة.
كان الاعتقاد الأصلي المحيط بتكوين الدولوميت هو أنه حدث نتيجة تبخر الماء المالح، مما أدى إلى إنتاج محلول مركز يحتوي على كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم. ومع ذلك، تم دحض هذه الفرضية عندما فشلت محاولات إعادة إنشاء هذه العملية في المختبر.
فرضية جديدة حول كيفية تشكل الدولوميت
اقترح علماء من جامعة ميشيغان وجامعة هوكايدو نظرية جديدة لكشف لغز تكوين الجبال باستخدام الدولوميت. ووفقا لهذه النظرية، المفتاح هو في الذوبان الدوري للدولوميت.
على الرغم من المحاولات العديدة التي قام بها العلماء منذ التعرف عليه لأول مرة في عام 1791 من قبل ديودات دي دولوميو، فقد استعصى هذا المعدن على زراعته الناجحة في البيئات المختبرية التي تحاكي ظروف تكوينه الطبيعية المفترضة.
في عملية تكوين المعادن في الماء، عادة ما يتم ترتيب الذرات بشكل منتظم على طول الحدود المتوسعة للبلورة. في حالة الدولوميت، يتكون هذا الحد من صفوف متناوبة من الكالسيوم والمغنيسيوم. ومع ذلك، هناك حالات لا تتم فيها محاذاة هذه الصفوف بطريقة منظمة، مما يؤدي إلى حدوث عيوب داخل البنية البلورية. تمنع هذه العيوب نمو الدولوميت عن طريق إعاقة تكوين الطبقات اللاحقة.
في حالة أن البيئة التي يتم فيها تكوين هذا المعدن بالذات تعاني من تغيرات في درجة الحرارة أو الملوحة، مثل تلك التي تحدث في المناطق الساحلية أو البحيرات، يتم تسريع عملية الطلب بشكل كبير. تلعب هذه التقلبات دورًا حاسمًا في محاذاة صفوف الكالسيوم والمغنيسيوم في محيط بلورة الدولوميت.
والسبب في ذلك هو أن هذه الاختلافات تعدل قدرة الماء على إذابة أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم. عندما تزداد ذوبان الأيون، يصبح أكثر قابلية للذوبان في الماء، بينما عندما ينخفض، يكون لديه ميل أكبر للترسيب في الزجاج.
يتم تسهيل التطور المتسارع لطبقات الدولوميت من خلال الغسيل المتكرر. الماء، مثل دورات المطر أو المد والجزر، يحمل أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم التي تم إزاحتها داخل البنية البلورية.
على مر السنين، يؤدي تكرار إزالة هذه العيوب إلى تكوين طبقة من الدولوميت، والتي تساهم بمرور الوقت الجيولوجي في تكوين الجبال. حاليًا، يحدث تكوين الدولوميت في عدد محدود من المناطق التي تتعرض لفيضانات متقطعة يتبعها جفاف. وهذا يتماشى مع الفرضية القائلة بأن تقلبات درجة الحرارة أو الملوحة ضرورية لتطوير الدولوميت.
تجربة في بيئة مختبرية خاضعة للرقابة
وللتحقق من صحة الفرضية، نجح العلماء في زراعة الدولوميت في بيئة معملية خاضعة للرقابة. من خلال إدخال بلورة دولوميت صغيرة كمحفز لتكوين بلورات إضافية، قاموا بغمرها في محلول من الكالسيوم والمغنيسيوم. باستخدام شعاع من الإلكترونات، لقد قاموا بمحاكاة الظروف الدورية من خلال تعريض الزجاج لحوالي 4.000 تأثير على مدار ساعتين.
عند استخدام الشعاع، ينقسم المحلول، مما يؤدي إلى تكوين حمض يزيل البقع الهشة ويحمي البقع الأقوى. يتم شغل الأماكن الشاغرة داخل البنية البلورية بسرعة بواسطة ذرات المغنيسيوم والكالسيوم، والتي تترسب من المحلول وتنظم في صفوف الذرات الأساسية اللازمة لتكوين الدولوميت.
وفي بلورة الدولوميت حدثت زيادة ملحوظة بحوالي 100 نانومتر، أصغر بحوالي 250.000 مرة من حجم العملة المعدنية. حتى الآن، تم إنجاز خمس طبقات فقط كحد أقصى من الدولوميت في بيئة المختبر، مما يجعل إنشاء ما يقرب من 300 طبقة أمرًا استثنائيًا حقًا.
إن تحقيق ما يقرب من 300 طبقة من الدولوميت في البيئات المختبرية يتجاوز بكثير القيد السابق المتمثل في خمس طبقات فقط. هذا الحل المقترح للغز لا يوفر منظورًا جديدًا فحسب، بل يوفر أيضًا منظورًا جديدًا كما يقدم طريقة مبتكرة لهندسة وتصنيع المواد البلورية. ولهذه المواد فائدة كبيرة في المجالات المعاصرة مثل أشباه الموصلات والألواح الشمسية والبطاريات وغيرها من المجالات التكنولوجية.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد حول كيفية تكوين الدولوميت وخصائصه.