《表3 不同条件下形成的单水方解石中Mg2+的含量xB》

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《Mg~(2+)调控低温环境下单水方解石的合成》

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此外，单水方解石作为一种热力学亚稳定相，其脱水产物为文石或方解石（Taylor，1975；Munemoto and Fukushi，2008；Chaka，2018）。本研究中，单水方解石在溶液中的存在时间与Mg/Ca比有关。Mg/Ca=2的实验中，单水方解石只在溶液中存在了48h，随后热力学相对稳定的文石和镁方解石矿物相开始出现，且最终单水方解石完全转化为文石和少量镁方解石；而Mg/Ca>2的溶液中，单水方解石存在时间超过240 h，未发现文石和镁方解石的出现。Nishiyama等（2013）认为Mg2+为6次配位，而Ca2+为8次配位，Mg2+不进入单水方解石的晶格中，在单水方解石的外部形成一层含水镁碳酸盐，抑制了其脱水转化过程。而Rodriguez-Blanco等（2014）认为单水方解石的结构中由于结晶水的存在，导致结构更加松散、开放，使得Mg2+能够进入单水方解石中，而Mg2+水合能较高，阻碍了单水方解石脱水，稳定了它在溶液中的存在。本实验的XRD以及FTIR测试结果中未发现含水镁碳酸盐的产生。另外，由实验结果测得的单水方解石中均含有Mg2+（图7，表3），所以Mg2+进入单水方解石中的可能性更大，而Mg2+脱水需要较高的能量，因此能够对单水方解石起到保护作用，阻碍了它的脱水转化。除了阻碍单水方解石的脱水，Mg2+也会抑制溶液中方解石的成核。无Mg以及Mg/Ca=1的实验中，仅有方解石生成；Mg/Ca=2的实验中，单水方解石随着反应时间的增加转化为文石和少量镁方解石；而在Mg/Ca>2的实验结果中只有单水方解石形成，说明Mg2+影响了方解石的成核和生长过程。Dobberschutz等（2018）通过微动力模型的结果，发现Mg2+更易吸附在方解石的生长台阶，毒化成核位点，从而阻碍扭结成核作用。另外，已有研究发现，Mg2+的存在更有利于文石的形成（Falini et al.，1994；Chen et al.，2005）。这种现象也出现在海洋环境中，如方解石海向文石海的转变与海水中的Mg2+和SO42-密切相关（Bots et al.，2011）。