Ікаїт — мінерал, гексагідрат карбонату кальцію . Ікаїт має тенденцію утворювати гострокутні пірамідальні кристали, часто радіально розташовані, різних розмірів від агрегатів розміром з ніготь до гігантських виступаючих відростків. Він зустрічається лише в метастабільному стані та швидко розкладається, втрачаючи більшу частину вмісту води після видалення з води, що майже замерзає. Цей «мінерал, що плавиться», більш відомий завдяки своїм псевдоморфозам.
Поширення Зазвичай його вважають рідкісним мінералом, але це, ймовірно, пов'язано зі складністю зберігання зразків. Вперше його виявив у природі данський мінералог Паулі у фіорді Ікка на південному заході Гренландії, поблизу Івіттуута, місця розташування відомого родовища кріоліту. Тут ікаїт зустрічається у справді вражаючих вежах або колонах (до 18 м заввишки), що ростуть з дна фіорда до поверхневих вод, де вони природним чином обрізаються хвилями або неприродним чином — випадковими човнами. Вважається, що у фіорді Ікка вежі ікаїту утворюються внаслідок просочування ґрунтових вод, багатих на карбонатні та бікарбонатні іони, які потрапляють на дно фіорду у вигляді джерел, які змішуються з морськими водами фіорду, багатими на кальцій. Також повідомлялося про наявність ікаїту у високоширотних морських відкладах у протоці Брансфілд, Антарктида; Охотському морі, Східний Сибір, біля Сахаліну; та затоці Сааніч, Британська Колумбія, Канада. Крім того, про його виявлення повідомлялося у глибоководному віялі відкладів біля Конго, і тому, ймовірно, він поширений у всьому світі. Про останню знахідку повідомили Дікманн та ін. (2008). Вони виявили, що мінерал ікаїт безпосередньо осідає у вигляді зерен розміром у сотні мікрометрів у морському льоді в морі Ведделла та по всьому припаю біля Землі Аделі, Антарктида. Крім того, ікаїт також може утворювати великі кристали в осадових породах, які виростають до макроскопічних розмірів, іноді з гарною кристалічною формою. Існують вагомі докази того, що деякі з цих морських відкладів пов'язані з холодними витоками. Відомо також, що ікаїт міститься у кріогенному осаді в печерах, де він випадає із замерзаючої води, багатої на карбонати.Ekaterina Bazarova, Alexander Kononov and Oksana Gutareva (2016).
Структура Ікаїт кристалізується в моноклінній кристалічній системі просторової групи C2/c з параметрами решітки a~8,87 Å, b~8,23 Å, c~11,02 Å, β~ 110,2 °. Структура ікаїту складається з іонної пари (Ca2+CO32−)0, оточеної кліткою з воднево-зв'язаних молекул води, які служать для ізоляції однієї іонної пари від іншої.
Стабільність Синтетичний ікаїт був відкритий у дев'ятнадцятому столітті в дослідженні Пелуза. Ікаїт термодинамічно стабільний лише за помірного тиску, тому, знаходячись поблизу поверхні Землі, він завжди метастабільний. Тим не менш, оскільки він є принаймні помірно поширеним у природі, очевидно, що умови для метастабільного зародження та росту не можуть бути занадто обмежувальними. Для утворення, безумовно, потрібна холодна вода, а інгібітори нуклеації, такі як фосфатні іони, для росту безводних фаз карбонату кальцію, таких як кальцит, арагоніт та ватерит, ймовірно, сприяють утворенню та збереженню метастабільних фаз. Вважається, що, можливо, структура карбонату кальцію в концентрованому водному розчині також складається з іонної пари, і саме тому ікаїт легко зароджується за низьких температур поза межами свого термодинамічного діапазону стабільності. При вилученні з природного середовища (холодної води) ікаїт швидко розпадається на моногідрокальцит або безводний карбонат кальцію та воду, за що й отримав назву «мінералу, що плавиться».
Псевдоморфи Присутність ікаїту може бути зафіксована ретроспективно завдяки наявності псевдоморфоз інших фаз карбонату кальцію після нього. Хоча буває важко однозначно визначити початковий мінерал для кожного зразка, є вагомі докази того, що ікаїт є попередником більшості наведених нижче псевдоморфоз:
Глендоніт, за типовою місцевістю, Глендон, Новий Південний Уельс, Австралія. Тиноліт (гр. Thinos = берег), знайдений у туфі озера Моно, Каліфорнія, США Джарроуїт, Джарроу, Нортумберленд, Велика Британія Фандиліт, затока Фанді, Нова Шотландія, Канада Герстернкорнер (нім. = Ячмінь) Генноісі (яп. = молоткові камені) Молекрид, (дан. = кротовий хрест), острів Морс, Ютландія, Данія Псевдогейлюсит (за подібністю до гейлюситу) Біломорські ріжки, Біле море та Кольський півострів.
Повідомлялося про знахідки ікаїту або його псевдоморфоз у морському, прісноводному та естуарному середовищах.
Звичайною умовою, як видається, є низькі температури, хоча також може знадобитися присутність слідів інших хімічних речовин, таких як інгібітори нуклеації безводного карбонату кальцію. Також повідомлялося про утворення ікаїту взимку на Хоккайдо в солоному джерелі.
Оскільки холодну воду можна знайти на глибині океанів, навіть у тропіках, ікаїт може утворюватися на всіх широтах. Однак наявність псевдоморфоз ікаїту може бути використана як палеокліматичний показник або для палеотермометрії, як маркер температури води поблизу нуля.
Родовища тиноліту Тиноліт — це незвичайна форма карбонату кальцію, що трапляється на березі (грецькою: thinos = берег) озера Моно, Каліфорнія. Це та інші озера, які зараз переважно розташовані в пустельних або напівпустельних середовищах південно-західної частини США, були частиною більшого післяльодовикового озера, яке покривало значну частину регіону ближче до кінця останнього зледеніння. Вважається, що в цей час умови, подібні до умов фіорду Ікка, сприяли зростанню масивного ікаїту.
Ізотопна геохімія Ізотопна геохімія може розкрити інформацію про походження елементів, що входять до складу мінералів. Ізотопний склад ікаїту та псевдоморфоз активно вивчається. Дослідження співвідношення 13C до 12C в ікаїті відносно природного стандартного співвідношення можуть допомогти визначити походження вуглецевого пулу (органічний/неорганічний), який був витрачений для утворення ікаїту. Деякі дослідження показали, що окислювальний метан є джерелом як сучасного ікаїту, так і глендонітів у морських осадах високих широт. Аналогічно, співвідношення 18O до 16O, яке змінюється в природі залежно від температури та широти, може бути використано, щоб показати, що глендоніти утворилися у водах, дуже близьких до точки замерзання, що узгоджується зі спостережуваним утворенням ікаїту.
Посилання
Література
King, C., (1878). U. S. Geological exploration of the fortieth parallel, Vol. 1. Washington: D.C., U. S. Government Printing Office. Russell, I.C. (1889). Quaternary history of Mono Valley, California. Reprint from the Eighth Annual Report of the United States Geological Survey, Pages 267—394. Artemisia Press, Lee Vining, California 1984 Schultz, B.P., Vickers, M.L., Huggett, J., Madsen, H., Heilmann-Clausen, C., Friis, H. & Suess, E. 2020. Palaeogene glendonites from Denmark. Bulletin of the Geological Society of Denmark, Vol. 68, pp. 23–35, https://doi.org/10.37570/bgsd-2020-68-03-rev Schultz, B.P., Huggett J.M., Kennedy, G.L., Burger, P., Jensen, A.M., Kanstrup, M., Bernasconi, S.M., Thibault, N., Ullmann, C.V., Vickers, M.L. (2023) Petrography and geochemical analysis of Arctic ikaite pseudomorphs from Utqiagvik (Barrow), Alaska NJG volume 103, https://dx.doi.org/10.17850/njg103-1-3 Schultz, B.P.; Huggett, J.; Ullmann, C.V.; Kassens, H.; Kölling, M. Links between Ikaite Morphology, Recrystallised Ikaite Petrography and Glendonite Pseudomorphs Determined from Polar and Deep-Sea Ikaite. Minerals 2023, 13, 841, https://doi.org/10.3390/min13070841 Schultz, B.P.; Huggett, J.; Schootbrugge, B.v.d.; Ullmann, C.V.; Broch, M.C. Transgression Related Holocene Coastal Glendonites from Historic Sites. Minerals 2023, 13, 1159, https://doi.org/10.3390/min13091159 Whiticar, M.J.; Suess, E.; Wefer, G.; Müller, P.J. Calcium Carbonate Hexahydrate (Ikaite): History of Mineral Formation as Recorded by Stable Isotopes. Minerals 2022, 12, 1627. https://doi.org/10.3390/min12121627 Tollefsen, E., Balic-Zunic, T., Mörth, CM. et al. Ikaite nucleation at 35 °C challenges the use of glendonite as a paleotemperature indicator. Sci Rep 10, 8141 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-64751-5 Vickers, M.L., Lengger, S.K., Bernasconi, S.M. et al. Cold spells in the Nordic Seas during the early Eocene Greenhouse. Nat Commun 11, 4713 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-18558-7
Посилання
Мінералогічні та кристалографічні дані про ікаїт Мінералогічні та кристалографічні дані про ікаїт. Природні прояви ікаїту Глендоніти та псевдоморфози ікаїту (німецькою мовою) Гігантські псевдоморфози ікаїту, знайдені на острові Молер, Ютландія, Данія Дослідження типової місцевості мінералу ікаїту