Разгадан механизм роста скрытых минеральных дендритов
Международная команда ученых из Венского университета, Физического факультета Варшавского университета и Эдинбургского университета описала процесс роста трехмерных марганцевых дендритов. Исследователи установили, что он происходит путем аккреции наночастиц оксида марганца.
Понимание динамики роста трехмерных минеральных дендритов важно для различных областей науки — физики, геологии, материаловедения и даже изучения внеземных сред. Это открытие бросает вызов классическим путям кристаллизации и предлагает взгляд на сложный мир минералообразования.
В отличие от металлических или кристаллических дендритов, формирующихся из переохлажденных расплавов, минеральные дендриты являются результатом неустойчивых процессов роста в водной среде, движимых движением флюидов и градиентами химических концентраций. Команда сосредоточилась на природных дендритах, сформировавшихся в клиноптилолит-туфах (цеолитах). Используя высокоразрешающую рентгеновскую и электронную микроскопию вместе с численным моделированием, ученые обнаружили, что рост дендритов происходит за счет присоединения наночастиц оксида марганца к удлиняющимся структурам.
«Эти наночастицы формировались, когда богатые марганцем флюиды смешивались с насыщенной кислородом поровой водой. Геометрия этих дендритов записывает гидрогеохимическую историю породы, включая концентрацию ионов, объем инфильтрующего флюида и количество его импульсов. По сути, эти 3D-дендриты могут служить геологическими отпечатками, сохраняя запись прошлых условий среды», — объясняет доктор Чжаолян Хоу из Департамента геологии Венского университета, ведущий автор публикации.
Исследование также выявило неклассический путь кристаллизации, при котором рост дендрита происходит через образование, диффузию и присоединение наночастиц оксида марганца. Это открытие подчеркивает важность процессов присоединения частиц в природе. Полученные знания могут быть использованы в промышленности, например, при производстве синтетических материалов с новыми свойствами.
Статья опубликована в журнале Geology.