Что такое гидротермальный

Несмотря на свой устрашающий вид, гидротермальные источники поддерживают сообщество морских существ. Здесь вы можете узнать, что такое гидротермальные источники, какова их среда обитания и какие морские существа там обитают.

Как образуются гидротермальные жерла

Гидротермальные жерла представляют собой подводные гейзеры, созданные тектоническими плитами. Эти огромные плиты в земной коре движутся и создают трещины на дне океана. Океанская вода попадает в трещины, нагревается магмой Земли, а затем выходит через гидротермальные источники вместе с минералами, такими как сероводород, которые в конечном итоге образуют вулканические выступы на морском дне.

Вода, выходящая из вентиляционных отверстий, может достигать невероятных температур до 750 градусов по Фаренгейту, даже если температура воды за пределами вентиляционных отверстий может быть близкой к нулю. Хотя вода, выходящая из вентиляционных отверстий, очень горячая, она не кипит, потому что не может выдержать высокое давление воды.

Гидротермальный изумруд. Как не купить синтетику.

Из-за их удаленного Находясь в глубоком море, гидротермальные источники были обнаружены сравнительно недавно. Только в 1977 году ученые подводного корабля Элвин были поражены, обнаружив эти подводные трубы, извергающие горячую воду и минералы в холодные воды на тысячи футов ниже поверхности океана. Еще более удивительным было открытие этих негостеприимных мест, кишащих морскими обитателями.

Что в них живет?

Жизнь в среде обитания гидротермальных источников сопряжена с проблемами, которые не позволяют многим морским существам населять эту враждебную среду. Его обитателям приходится бороться с полной темнотой, токсичными химикатами и экстремальным давлением воды. Но, несмотря на их устрашающее описание, гидротермальные источники поддерживают широкий спектр морских обитателей, включая рыб, трубчатых червей, моллюсков, мидий, крабов и креветок.

Сотни морских обитателей. виды животных были идентифицированы в местообитаниях гидротермальных источников по всему миру. В гидротермальном источнике нет солнечного света для производства энергии. Бактерийоподобные организмы, называемые архей, решили эту проблему, используя процесс, называемый хемосинтезом, для превращения химических веществ из вентиляционных отверстий в энергию. Этот процесс создания энергии управляет всей пищевой цепочкой гидротермальных источников. Животные в сообществе гидротермальных источников питаются продуктами, производимыми археями, или минералами, содержащимися в воде, добываемой из источников.

Типы гидротермальных источников

Два типа гидротермальных источников – это «черные курильщики» и «белые курильщики».

Самые горячие из вентиляционных отверстий, «черные курильщики», получили свое название, потому что они извергают темный «дым», состоящий в основном из железа и сульфида. Эта комбинация образует моносульфид железа и придает дыму черный цвет..

«Белые курильщики» выделяют более прохладный и легкий материал, состоящий из соединений, включая барий, кальций и кремний.

Где они находятся?

Гидротермальные источники находятся на средней подводной глубине около 7000 футов. Они обитают как в Тихом, так и в Атлантическом океанах и сконцентрированы возле Срединно-океанического хребта, который извивается вдоль морского дна вокруг земного шара.

Итак, что же большое дело?

Гидротермальные источники играют важную роль в циркуляции океана и регулируют химический состав океанических вод. Они вносят питательные вещества, необходимые для океанических организмов. Микробы, обнаруженные в гидротермальных источниках, также могут быть важны для разработки лекарств и других продуктов. Добыча полезных ископаемых, обнаруженных в гидротермальных источниках, является новой проблемой, которая может позволить ученым больше узнать о гидротермальных источниках, но также может нанести ущерб морскому дну и окружающим морским сообществам.

Ссылки

• Коуэн, AMDeep Sea Hydrothermal Vents. National Geographic.
• Пфеффер, В. 2003. Deep Oceans. Контрольные книги. 38 стр.
• Видерс, Х. 2011. Гидротермальные источники. Alert Diver Online.
• Океанографический институт Вудс-Хоул. Что такое гидротермальные источники?

Источник: recture.ru

Гидротермальные процессы

Гидротерма́льные проце́ссы, взаимодействие гидротерм с вмещающими горными породами , происходящее в результате изменения физико-химических условий при циркуляции растворов в земной коре или в отдельных геологических структурах (гидротермальных системах). Играют важную роль в миграции химических элементов в недрах Земли и при образовании гидротермальных месторождений , при выходе растворов на поверхность Земли или дно океана оказывают влияние соответственно на атмосферу и океанскую воду.

Гидротермы в очагах их генерации находятся, как правило, под давлением, превышающим гидростатическое, их движение к поверхности происходит в результате вынужденной конвекции . Растворы, уже существующие в подземной гидросфере , могут вовлекаться в гидротеральные процессы путём свободной конвекции. Источником тепла в обоих случаях служат локальные тепловые аномалии, обусловленные внедрением магматических тел, или региональное геотермическое поле. Растворы просачиваются по поровому пространству, трещинам в горных породах, зонам разломов (в которых фокусируются потоки гидротермальных растворов).

Химическое неравновесие гидротерм и вмещающих пород приводит к развитию метасоматических процессов , выражающихся в замещении первичных минералов вмещающих пород новообразующимися минералами. При этом изменяется также и состав первичных гидротерм, вследствие чего могут формироваться метасоматические жилы. В результате обменных реакций гидротерм с вмещающими породами образуются ореолы (прослеживающиеся на расстояния от долей метра до сотен метров) метасоматических пород , для которых характерно зональное строение. Интенсивность изменений обычно максимальна на контакте с рудными телами . Перенос вещества, необходимого для изменения вмещающих пород, на большие расстояния происходит путём инфильтрации, на относительно короткие – вследствие диффузии либо за счёт комбинации обоих этих процессов.

Для большинства алюмосиликатных пород наиболее типичными процессами гидротермального преобразования являются: грейзенизация (изменение минерального состава породы в сторону сходства с грейзеном ), пропилитизация , аргиллизация (замещение ряда минералов вмещающих пород глинистыми минералами ), серицитизация (замещение серицитом полевых шпатов , андалузита и др.), калиевый метасоматоз (замещение плагиоклаза калиевым полевым шпатом). Для медно-порфировых месторождений характерно развитие зоны калиевого метасоматоза вблизи интрузива , сменяющейся по мере удаления от контакта зоной серицитизации, затем – пропилитизации. В контакте гранитоидных интрузивов с карбонатными породами развиваются процессы скарнообразования , во фторсодержащих гранитах – грейзенизации.

Бортников Николай Стефанович . Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2007.

Источник: bigenc.ru

Гидротермальный синтез — Hydrothermal synthesis

включает в себя различные методы кристаллизации веществ из высокотемпературных водные растворы на высоком давление пара; также называется «гидротермальный метод». Период, термин «гидротермальный» имеет геологический источник.[1]Геохимики и минералоги изучили гидротермальные фазовые равновесия с начала ХХ века. Джордж У. Мори в Институт Карнеги и позже, Перси В. Бриджмен в Гарвардский университет проделал большую часть работы по закладке фундамента, необходимого для удержания реактивных сред в диапазоне температур и давлений, где проводится большая часть гидротермальных работ.

Гидротермальный синтез можно определить как метод синтеза монокристаллы это зависит от растворимости минералов в горячей воде под высоким давлением. В рост кристаллов выполняется в аппарате, состоящем из стального сосуда высокого давления, называемого автоклав, в котором питательные вещества поставляются вместе с воды. Между противоположными концами камеры роста поддерживается градиент температуры. В более горячем конце растворенное питательное вещество растворяется, в то время как в более холодном конце оно осаждается на затравочном кристалле, вырастая желаемый кристалл.

Преимущества гидротермального метода по сравнению с другими типами роста кристаллов включают способность создавать кристаллические фазы, которые не стабильны при температуре плавления. Кроме того, гидротермальным методом можно выращивать материалы, которые имеют высокое давление пара вблизи их точек плавления. Метод также особенно подходит для выращивания крупных кристаллов хорошего качества при сохранении контроля над их составом. К недостаткам метода относятся необходимость в дорогостоящих автоклавах и невозможность наблюдать за ростом кристалла при использовании стальной трубы.[2] Есть автоклавы из толстостенного стекла, которые можно использовать при температуре до 300 ° C и 10 бар.[3]

История

Кристаллы синтетического кварца, полученные в автоклаве, показанном на Western Electrics Опытная гидротермальная кварцевая установка в 1959 г.
Первое сообщение о гидротермальном росте кристаллов.[4] был немецким геологом Карлом Эмилем фон Шафхойтлем (1803–1890) в 1845 году: он выращивал микроскопические кристаллы кварца в скороварке.[5] В 1848 г. Роберт Бунзен сообщили о выращивании кристаллов карбоната бария и стронция при 200 ° C и давлении 15 атмосфер с использованием герметичных стеклянных пробирок и водной хлорид аммония («Салмиак»

) в качестве растворителя.[6] В 1849 и 1851 годах французский кристаллограф Анри Юру де Сенармон (1808–1862) произвел кристаллы различных минералов путем гидротермального синтеза.[7][8] Позже (1905) Джорджио Специя (1842–1911) опубликовал отчеты о росте макроскопических кристаллов.[9] Он использовал решения силикат натрия, природные кристаллы как семена и припасы, и посеребренный сосуд. Нагревая подводящий конец своего сосуда до 320–350 ° C, а другой конец до 165–180 ° C, он получил около 15 мм новообразования за 200-дневный период. В отличие от современной практики, наиболее горячая часть судна находилась наверху. Нехватка в электронной промышленности кристаллов природного кварца из Бразилии во время Второй мировой войны привела к послевоенному развитию гидротермального процесса в промышленных масштабах для культивирования кристаллов кварца А.С. Уокером и Эрни Бюлером в 1950 году в Bell Laboratories.[10] Другой заметный вклад внесли Накен (1946), Хейл (1948), Браун (1951) и Кохман (1955).[11]

Источники[ | ]

• Гидротермальные процессы // Химическая энциклопедия. Т. 1. — М.: Советская энциклопедия, 1988. – С. 567.
• Komarneni S., Li Q., Stefansson K.M., Roy R. Microwave-Hydrothermal Processing for Synthesis of Electroceramic Powders // J. Mater. Res. 1993. V. 8, №12. P. 3176–3183.
• Meskin P. E., Ivanov V.K., Baranchikov A. E., Churagulov B. R., Tretyakov Yu.D. Ultrasonicallyassisted hydrothermal synthesis of nanocrystalline ZrO2, TiO2, NiFe2O4 and Ni0.5Zn0.5Fe2O4 powders // Ultrasonics-Sonochemistry. 2006. V. 13. P. 47–53.

Использует

В гидротермальных условиях синтезировано большое количество соединений, относящихся практически ко всем классам: элементы, простые и сложные. оксиды, вольфраматы, молибдаты, карбонаты, силикаты, германаты и др. Гидротермальный синтез обычно используется для выращивания синтетических кварц, драгоценные камни и другие монокристаллы, имеющие коммерческую ценность. Некоторые из кристаллов, которые были эффективно выращены, являются изумруды, рубины, кварц, александрит и другие. Метод оказался чрезвычайно эффективным как при поиске новых соединений с определенными физическими свойствами, так и при систематическом физико-химическом исследовании сложных многокомпонентных систем при повышенных температурах и давлениях.

Внешние ссылки

• Производитель оборудования для выращивания гидротермальных кристаллов
• Гидротермальный рост кристаллов кварца

• Искусственный синтез генов
• Биомиметический синтез
• Биоретросинтез
• Биосинтез
• Хемосинтез
• Конвергентный синтез
• Индивидуальный синтез пептидов
• Прямой процесс
• Дивергентный синтез
• Электросинтез
• Энантиоселективный синтез
• Полностью автоматизированный синтез
• Гидротермальный синтез
• LASiS
• Механосинтез
• Синтез в одном горшке
• Органический синтез
• Синтез пептидов
• Радиосинтез
• Ретросинтез
• Полусинтез
• Твердофазный синтез
• Сольвотермический синтез
• Полный синтез
• Синтез объемного горения

• Категория
• Commons
• Портал

Оборудование для гидротермального выращивания кристаллов

Используемые кристаллизационные сосуды: автоклавы. Обычно это толстостенные стальные цилиндры с герметичным уплотнением, которые должны выдерживать высокие температуры и давления в течение продолжительных периодов времени. Кроме того, материал автоклава должен быть инертным по отношению к растворитель. Крышка — самый важный элемент автоклава.

Для уплотнений было разработано множество дизайнов, самым известным из которых является Печать Бриджмена. В большинстве случаев, стали-корродирующие растворы используются в гидротермальных экспериментах. Предотвращать коррозия внутренней полости автоклава обычно используются защитные вставки. Они могут иметь ту же форму, что и автоклав, и соответствовать внутренней полости (вставка контактного типа), или быть вставками «плавающего» типа, которые занимают только часть внутренней части автоклава. Вкладыши могут быть безуглеродистыми. утюг, медь, серебро, золото, платина, титан, стекло (или же кварц), или же Тефлонв зависимости от температуры и используемого раствора.

Интересные факты

Кварц – это камень, во все временя наделявшийся магическими свойствами, способными изменить судьбу человека. Поэтому в музеях можно увидеть различные артефакты, изготовленные из него. Причем в большинстве случаев использовались монокристаллы.

Секрет обработки кварцевых кристаллов был известен ассирийцам.

При раскопках городов майя был найден череп, выполненный из хрусталя с применением лазерных технологий. Возраст артефакта превышает две тысячи лет.

Качество фарфора определяется чистотой кварцевого песка, который совместно с каолином является основой для изготовления фарфоровой шихты. Первые сведения об этом встречаются у древнекитайских историков.

Для придания аметистам глубокого фиолетового цвета ювелиры подвергают их нагреву до 600 – 700°С. Следует отметить, что информацию об этом должен содержать паспорт на камень.

Самый крупный необработанный кварцевый кристалл выставлен в одном из петербургских музеев.

Тайский остров Панган сложенный из розового кварца, привлекает последователей йоги. Этот минерал отвечает за сердечную чакру, поэтому на острове при выполнении йогических практик возможны самые невероятные преображения.

Методы

Температурно-разностный метод

Это наиболее широко используемый метод гидротермального синтеза и выращивания кристаллов. Перенасыщение достигается за счет снижения температуры в зоне роста кристаллов. Питательное вещество помещается в нижнюю часть автоклава, заполненную определенным количеством растворителя. Автоклав нагревается для создания двух температурных зон.

Питательное вещество растворяется в более горячей зоне, а насыщенный водный раствор из нижней части переносится в верхнюю часть за счет конвективного движения раствора. Более холодный и плотный раствор в верхней части автоклава опускается, а противоток раствора поднимается. Раствор становится перенасыщенным в верхней части в результате понижения температуры, и начинается кристаллизация.

Техника понижения температуры

В этом методе кристаллизация происходит без температурного градиента между зонами роста и растворения. Перенасыщение достигается постепенным снижением температуры раствора в автоклаве. Недостатком этого метода является сложность управления процессом роста и внесения затравочных кристаллов. По этим причинам этот метод используется очень редко.

Метод метастабильной фазы

Этот метод основан на разнице растворимости между фазой, которая будет выращиваться, и фазой, служащей исходным материалом. Питательное вещество состоит из соединений, которые термодинамически нестабильны в условиях роста. Растворимость метастабильной фазы превышает растворимость стабильной фазы, и последняя кристаллизуется за счет растворения метастабильной фазы. Этот метод обычно сочетается с одним из двух других методов, описанных выше.

Эти разные, разные, разные кварцы

Классифицировать можно по-разному.

Существует разделение по особенностям строения:

1. Собственно кристаллы.
2. Агрегаты.
3. Скрытнокристаллические массы.

Можно разделить кварцы на макрокристаллические и микрокристаллические.

И, конечно, ювелирные разновидности:

1. Горный хрусталь. Прозрачные, бесцветные кристаллы. Подробнее про этот камень мы писали здесь.
2. Авантюрин. В кристаллах присутствуют чешуйки гематита или слюды. Искрящийся, праздничный вид минералу придают именно они.
3. Волосатик (волосы Тетис, стрелы Амура, волосы Венеры). Горный хрусталь с включениями минералов (гетита, актинолита, рутила и других), которые дают удивительный эффект. В прозрачном кристалле застыли золотистые, оранжевые, бурые или черные волоски. Они могут быть «кудрявыми», или прямыми.
4. Раухтопаз, дымчатый кварц. Окраска от слабой, сероватой или буроватой до почти черной. Тут раухтопаз уже можно называть морионом.
5. Розовый кварц.
6. Празем и празиолит. Зеленые разновидности.
7. Цитрин. Желтенькие, как подсказывает название (от латинского слова «лимонно-желтый».
8. Глазковые кварцы. Это соколиный глаз, кошачий глаз, тигровый глаз. Все они уважались людьми воинских профессий.

Группа халцедонов. Скрытнокристаллические кварцы. К ним относятся:

1. Сердолик. Солнечные желтые, оранжевые, красные камни. Мясо-красную разновидность называют карнеолом.
2. Хризопраз. Яблочно-зеленый.
3. Сапфирин. Голубой разных оттенков.

Гелиотроп. Темно-зеленый с красными пятнами.

Плазма. Зеленый разных оттенков, часто с желтоватыми или беловатыми пятнами.

Оникс. Часто полосатый, иногда пятнистый. Цвета разнообразны.

Агаты. Часто слоистая структура. Встречаются агаты с интересными включениями (моховые, звездчатые, бастионные, глазковые). Разновидностей агатов очень много, есть удивительно красивые камни.

Яшмы. Яшму относят к халцедонам. Но ввиду зернистой структуры ее иногда считают отдельной группой в обширном кварцевом семействе.

В старину про сильного человека говорили «кремень». Так вот, кремень — это тоже кварц.

Источник: 20-33.ru