ГлавнаяДоломит вслед за кальцитом является, несомненно, наиболее важным карбонатным жильным минералом. Измерение его растворимости оказывается делом намного более трудным, чем измерение растворимости кальцита. Скорость реакции растворения доломита неожиданно мала даже при 200° С, и довольно многочисленные опубликованные значения растворимости доломита почти наверняка слишком низки вследствие того, что время для достижения равновесия было недостаточным. Этим следует объяснить аномальные данные, полученные Мори и Гаррелсом и др. Для произведения растворимости доломита при 10—20° С на основе состава воды в известняково-доломитовых источниках и в карстах было предложено значение, близкое к 2*10в-17. Это значение было подтверждено Лангмюром. Таким образом, произведение растворимости доломита вблизи комнатной температуры почти равно квадрату произведения растворимости кальцита при той же температуре.
В растворах, насыщенных относительно кальцита и доломита, имеет место реакция
где KCal — произведение растворимости кальцита, a KDol — произведение растворимости доломита. При комнатной температуре отношение аCa2+/аMg2+ в растворах, насыщенных относительно кальцита и доломита, близко к единице. Поэтому нормальная морская вода, в которой отношение aCa2+/aMg2+ равно 0,19, должна обладать способностью доломитизировать кальцит. Фактически морская вода, в которой концентрация увеличилась в результате испарения, остается доломитизирующим раствором до тех пор, пока отношение mCa2+/mMg2+ не поднимется по меньшей мере до 0,50. Величина этого отношения в 2 т растворах CaCl2 — MgCl2 в равновесии с доломитом и кальцитом и с доломитом и магнезитом определялась при температурах между 260 и 425° С. Результаты приведены на рис. 9.18. В указанной температурной области отношение mCa2+/mMg2+ в растворах, находящихся в равновесии с кальцитом и доломитом, немного больше единицы. Поэтому произведение растворимости доломита должно с возрастанием температуры прогрессивно уменьшаться по отношению к квадрату произведения растворимости кальцита. Так как произведение растворимости кальцита с возрастанием температуры неуклонно уменьшается, произведение растворимости доломита должно уменьшаться быстрее, чем кальцита. Поэтому доломит, подобно кальциту, не может отлагаться из гидротермальных растворов при простом охлаждении, а каждый из предложенных механизмов осаждения кальцита может быть отнесен также и к доломиту. Осаждается ли по одному из этих механизмов кальцит, доломит или магнезит, будет зависеть существенным образом от отношения активности кальция к активности магния при температуре осаждения. Из рис. 9.18 очевидно, что при температурах выше 250° С для образования доломита или даже магнезита не требуется высокомагнезиальных растворов.
Обширная доломитизация известняков вокруг высокотемпературных гидротермальных рудных тел может быть легко понята на основе данных, приведенных на рис. 9.18. Можно ожидать, что гидротермальный раствор, поступающий в зону известняков при высоких температурах, имеет отношение Ca/Mg, лежащее скорее в пределах области стабильности доломита, чем известняка. По мере поступления в пределы известнякового участка такие растворы будут реагировать с кальцитом до тех пор, пока отношение Ca/Mg не поднимется до значения доломит-кальцитовой границы на рис. 9.18 при температуре гидротермального раствора. И разумеется, наоборот, гидротермальный раствор, который существенно обеднен магнием, при поступлении в зону известняков будет стремиться замещать доломит кальцитом до тех пор, пока не будет достигнуто подходящее отношение Ca/Mg на границе кальцита и доломита. Однако при высоких температурах потенциальный объем доломитизации в расчете на килограмм раствора гораздо больше объема дедоломитизации, так как ширина поля доломита на рис. 9.18 значительно больше, чем кальцита.
Рассмотрим, например, поведение раствора, содержащего 1,0 моль Ca2+ и 0,10 моля Mg2+ на 1 кг раствора, проникающего в известняк при 400° С. Раствор будет замещать кальцит доломитом до тех пор, пока отношение mCa2+/(mCa2+ + mMg2+) не составит около 0,97, иными словами до тех пор, пока mCa2+/mMg2+ не станет равным около 32. В состоянии равновесия раствор будет содержать 1,068 моля Ca2+ и 0,032 моля Mg2+. Каждый килограмм раствора будет производить 0,068 моля, или 12,5 г, доломита из начальных 13,6 г кальцита. Интересно, что это количество доломита значительно больше, может быть на целый порядок, того количества кварца, выпадение которого можно ожидать внутри и вокруг канала такой гидротермальной системы из 1 кг раствора.