खनिज रेडॉक्स बफर

उग्रता-तापमान आरेख। कॉमन बफर असेम्बलीज के लिए 1 बार प्रेशर पर ऑक्सीजन फ्यूजेसिटी बनाम तापमान लॉग करें, बी.आर. फ्रॉस्ट द्वारा संकलित एल्गोरिदम से प्लॉट किया गया। (MH, मैग्नेटाइट-हेमेटाइट; NiNiO, निकेल-निकल ऑक्साइड; FMQ, फेयलाइट-मैग्नेटाइट-क्वार्ट्ज; WM, वुस्टाइट-मैग्नेटाइट; IW, आयरन-वस्टाइट; QIF, क्वार्ट्ज-आयरन-फेयलाइट)

भूविज्ञान में, एक रिडॉक्स बफर खनिजों या यौगिकों का एक संयोजन है जो तापमान के कार्य के रूप में ऑक्सीजन की उग्रता को रोकता है। रेडॉक्स स्थितियों (या समतुल्य, ऑक्सीजन fugace) का ज्ञान, जिस पर एक चट्टान बनती है और विकसित होती है, रॉक इतिहास की व्याख्या करने के लिए महत्वपूर्ण हो सकती है। [[लोहा]], गंधक और मैंगनीज पृथ्वी की पपड़ी में अपेक्षाकृत प्रचुर मात्रा में तीन तत्व हैं जो एक से अधिक ऑक्सीकरण अवस्था में होते हैं। उदाहरण के लिए, लोहा, भूपर्पटी में चौथा सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व, देशी लौह, लौह लौह (Fe²⁺), और फेरिक आयरन (Fe³⁺). एक चट्टान की रेडॉक्स स्थिति इन तत्वों के ऑक्सीकरण राज्यों के सापेक्ष अनुपात को प्रभावित करती है और इसलिए मौजूद खनिजों और उनकी संरचना दोनों को निर्धारित कर सकती है। यदि एक चट्टान में शुद्ध खनिज होते हैं जो एक रेडॉक्स बफर का गठन करते हैं, तो संतुलन की ऑक्सीजन की उग्रता को साथ-साथ उग्रता-तापमान आरेख में वक्रों में से एक द्वारा परिभाषित किया जाता है।

सामान्य रेडॉक्स बफ़र्स और खनिज विज्ञान

रेडॉक्स बफ़र्स को खनिज स्थिरता और रॉक इतिहास की जांच के लिए प्रयोगशाला प्रयोगों में ऑक्सीजन की कमी को नियंत्रित करने के लिए विकसित किया गया था। उग्रता-तापमान आरेख में प्लॉट किए गए प्रत्येक वक्र एक बफर में होने वाली ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के लिए है। ये रेडॉक्स बफ़र्स किसी दिए गए तापमान पर ऑक्सीजन की कमी को कम करने के क्रम में सूचीबद्ध हैं - दूसरे शब्दों में, प्लॉट किए गए तापमान रेंज में अधिक ऑक्सीकरण से लेकर अधिक कम करने की स्थिति तक। जब तक सभी शुद्ध खनिज (या यौगिक) एक बफर संयोजन में मौजूद होते हैं, तब तक उस बफर के वक्र पर ऑक्सीकरण की स्थिति तय होती है। भूपर्पटी (भूविज्ञान)|पृथ्वी की पपड़ी में स्थितियों के लिए दबाव का इन बफर वक्रों पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है।

एमएच मैग्नेटाइट-हेमेटाइट

4 फ़े₃O₄ + ओ₂ = 6 फे₂O₃ NiNiO निकल-निकल ऑक्साइड

2 नी + ओ₂ = 2 एनआईओ

एफएमक्यू फेयलाइट-मैग्नेटाइट-क्वार्ट्ज

3 फे₂यह₄ + ओ₂ = 2 फ़े₃O₄ + 3 एसआईओ₂ WM वुस्टाइट-मैग्नेटाइट

3 फे_1−xओ + ओ₂ ~ फे₃O₄ आईडब्ल्यू आयरन-वुस्टाइट

2(1-x) फे + ओ₂ = 2 फ़े_1−x

KIF किआर्ट्ज-आयरन-फायलाइट

2 फ़े + सी₂ + ओ₂ = फे₂यह₄

खनिज, रॉक प्रकार, और विशेषता बफर

खनिज विज्ञान और रेडॉक्स बफर के साथ सहसंबंध

Fe का अनुपात²⁺ से फ़े³⁺ एक चट्टान के भीतर, आंशिक रूप से, चट्टान के सिलिकेट खनिजों और ऑक्साइड संयोजन को निर्धारित करता है। किसी दिए गए रासायनिक संरचना के एक चट्टान के भीतर, लोहा थोक रासायनिक संरचना और खनिज चरणों के आधार पर खनिजों में प्रवेश करता है जो उस तापमान और दबाव पर स्थिर होते हैं। उदाहरण के लिए, एमएच (मैग्नेटाइट-हेमेटाइट) बफर की तुलना में रेडॉक्स स्थितियों में अधिक ऑक्सीकरण, कम से कम लोहे के Fe के रूप में मौजूद होने की संभावना है³⁺ और हेमेटाइट लौह धारण करने वाली चट्टानों में संभावित खनिज है। आयरन केवल ओलिविन जैसे खनिजों में प्रवेश कर सकता है यदि यह Fe के रूप में मौजूद हो²⁺; फ़े³⁺ फेयलाइट ओलिविन के ब्रावाइस जाली में प्रवेश नहीं कर सकता। ओलिविन में मैगनीशियम जैसे तत्व, हालांकि, Fe युक्त ओलिविन को स्थिर करते हैं²⁺ को फेयलाइट स्थिरता के लिए आवश्यक से अधिक ऑक्सीकरण की स्थिति में। मैग्नेटाइट और टाइटेनियम युक्त एंडमेम्बर (खनिज) के बीच ठोस समाधान, ulvospinel, मैग्नेटाइट के स्थिरता क्षेत्र को बढ़ाता है। इसी तरह, IW (आयरन-वुस्टाइट) बफर की तुलना में अधिक कम करने वाली स्थितियों में, पाइरोक्सिन जैसे खनिजों में अभी भी Fe हो सकता है।³⁺. रेडॉक्स बफ़र्स इसलिए Fe के अनुपात के लिए केवल अनुमानित मार्गदर्शिकाएँ हैं²⁺ और फ़े³⁺ खनिजों और चट्टानों में।

आग्नेय चट्टानें

स्थलीय आग्नेय चट्टानें आमतौर पर WM (wüstite-magnetite) बफर की तुलना में अधिक ऑक्सीकरण करने वाली ऑक्सीजन की उग्रता पर क्रिस्टलीकरण रिकॉर्ड करती हैं और निकल-निकल ऑक्साइड (NiNiO) बफर के ऊपर एक लॉग इकाई या उससे अधिक कम होती हैं। इस प्रकार उनकी ऑक्सीकरण की स्थिति एफएमक्यू (फेयलाइट-मैग्नेटाइट-क्वार्ट्ज) रेडॉक्स बफर से बहुत दूर नहीं है। बहरहाल, व्यवस्थित मतभेद हैं जो विवर्तनिक सेटिंग से संबंधित हैं। आग्नेय चट्टान द्वीप आर्क्स में विस्थापित और प्रस्फुटित होती है, जो आमतौर पर NiNiO बफर की तुलना में अधिक ऑक्सीकरण करने वाली 1 या अधिक लॉग इकाइयों में ऑक्सीजन की कमी को रिकॉर्ड करती है। इसके विपरीत, गैर-चाप सेटिंग्स में बाजालत और काला पत्थर आम तौर पर एफएमक्यू बफर के बारे में उन लोगों से एक लॉग यूनिट या उस बफर की तुलना में कम करने के लिए ऑक्सीजन की कमी को रिकॉर्ड करते हैं।

अवसादी चट्टानें

कुछ तलछटी जमाव वातावरण और तलछटी चट्टानों के निदान में ऑक्सीकरण की स्थिति आम है। एमएच बफर (मैग्नेटाइट-हेमेटाइट) में ऑक्सीजन की भगदड़ केवल 10 के बारे में है^-70 25 °C पर, लेकिन यह पृथ्वी के वायुमंडल में लगभग 0.2 वायुमंडल है, इसलिए कुछ तलछटी वातावरण मैग्मास की तुलना में कहीं अधिक ऑक्सीकरण कर रहे हैं। अन्य तलछटी वातावरण, जैसे कि ब्लैक एक प्रकार की शीस्ट के गठन के लिए वातावरण, अपेक्षाकृत कम हो रहे हैं।

रूपांतरित चट्टानें

कुछ तलछटी चट्टानों से विरासत में मिली अधिक ऑक्सीकरण वाली रचनाओं के कारण, कायांतरण के दौरान ऑक्सीजन की कमी मैग्मैटिक वातावरण की तुलना में उच्च मूल्यों तक फैलती है। लगभग शुद्ध हेमेटाइट कुछ कायांतरित बंधी हुई लोहे की संरचनाओं में मौजूद है। इसके विपरीत, कुछ नागिनों में देशी निकेल-लोहा मौजूद होता है।

अलौकिक चट्टानें

उल्कापिंडों के भीतर, आयरन-वुस्टाइट रेडॉक्स बफर इन अलौकिक प्रणालियों की ऑक्सीजन की उग्रता का वर्णन करने के लिए अधिक उपयुक्त हो सकता है।

रेडॉक्स प्रभाव और सल्फर

सल्फाइड खनिज जैसे पाइराइट (FeS₂) और पायरोटाइट (Fe_1−xS) कई अयस्क जमा में होते हैं। पायराइट और इसकी बहुरूपता (सामग्री विज्ञान) marcasite भी कई कोयला जमा और शैलों में महत्वपूर्ण हैं। ये सल्फाइड खनिज पृथ्वी की सतह की तुलना में अधिक कम करने वाले वातावरण में बनते हैं। सतह के पानी के ऑक्सीकरण के संपर्क में आने पर, सल्फाइड प्रतिक्रिया करते हैं: सल्फेट (SO₄²⁻) बनता है, और पानी अम्लीय हो जाता है और विभिन्न प्रकार के तत्वों से चार्ज हो जाता है, कुछ संभावित रूप से विषाक्त। परिणाम पर्यावरणीय रूप से हानिकारक हो सकते हैं, जैसा कि एसिड माइन ड्रेनेज के लिए प्रविष्टि में चर्चा की गई है।

सल्फेट या सल्फर डाइऑक्साइड के लिए सल्फर ऑक्सीकरण भी सल्फर युक्त ज्वालामुखी विस्फोट उत्पन्न करने में महत्वपूर्ण है, जैसे कि 1991 में पर्वत पिनाटूबो और 1982 में एल चिचोन। इन विस्फोटों ने पृथ्वी के वायुमंडल में असामान्य रूप से बड़ी मात्रा में सल्फर डाइऑक्साइड का योगदान दिया, जिसके परिणामस्वरूप वायुमंडलीय पर प्रभाव पड़ा। गुणवत्ता और जलवायु पर। मेग्मा असामान्य रूप से ऑक्सीकरण कर रहे थे, NiNiO बफर की तुलना में लगभग दो लॉग इकाइयां अधिक थीं। प्रस्फुटित टेफ़्रा में कैल्शियम सल्फेट, anhydrite , phenocryst ्स के रूप में मौजूद था। इसके विपरीत, सल्फाइड में एफएमक्यू बफर की तुलना में अधिक कम करने वाले मैग्मास में अधिकांश सल्फर होता है।

यह भी देखें

• एलिंघम आरेख
• सामान्य खनिज विज्ञान

संदर्भ

• Donald H. Lindsley (editor), Oxide minerals: petrologic and magnetic significance. Mineralogical Society of America Reviews in Mineralogy, Volume 25, 509 pages (1991). ISBN 0-939950-30-8
• Bruno Scaillet and Bernard W. Evans, The 15 June 1991 Eruption of Mount Pinatubo. I. Phase Equilibria and Pre-eruption P–T–fO2–fH2O Conditions of the Dacite Magma. Journal of Petrology, Volume 40, pages 381-411 (1999).