Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Происхождение. Как было указано вначале, на земной поверхности мы имеем два главных источника углекислого газа: 1) органического происхождения в виде непосредственного продукта жизнедеятельности органического мира и 2) неорганического происхождения как продукта химических реакций, протекающих без участия живого вещества.
К последнему источнику CO2 относятся следующие генетические типы образований.
1. Зоны выветривания выступающих на поверхности земли толщ известняков, доломитов и других карбонатных пород, при разложении которых в общей сложности освобождаются огромные массы улетучивающейся в атмосферу углекислоты. Под газонепроницаемыми наносами углекислый газ образует скопления в порах и трещинах пород, как это нередко устанавливается при проходке шурфов в наносах в областях распространения карбонатных пород. То же самое наблюдается во многих пещерах и гротах среди известняков и доломитов.
2. Многочисленные минеральные источники содержат углекислый газ, который при выходе их на поверхность бурно выделяется вследствие уменьшения внешнего давления.
3. Во многих выбивающихся на поверхность холодных газовых струях в составе газов принимает участие CO2, иногда в значительных количествах. Происхождение этих струй связано с накоплением вместе с другими газами углекислоты, освобождающейся под влиянием химических реакций, происходящих на глубине. Углекислота входит в состав также многих подземных месторождений газов, скопившихся под газонепроницаемыми, сложенными в складки пластами осадочных пород.
4. В водоемах, особенно в морских и океанических бассейнах, где на протяжении истории развития земной коры отлагались огромные толщи карбонатных пород, источником питания углекислотой являются не только речные воды, но также и соприкасающаяся с водной поверхностью атмосфера. Во всяком случае, содержание свободной углекислоты в верхней зоне морских бассейнов подчиняется закону парциального давления, т. е. она растворяется соответственно объемному содержанию ее в атмосфере. Как известно, в нижних слоях атмосферы, состоящей на 78% (по объему) из азота и на 21% из кислорода, содержание CO2 составляет всего лишь 0.03%. Следовательно, растворение CO2 будет происходить под очень низким парциальным давлением в 0.0003 ат (при общем нормальном атмосферном давлении всех газов). Но так как растворимость CO2 в воде в десятки раз больше растворимости азота и кислорода, то в воде CO2 будет растворяться в гораздо большей пропорции. По мере того как количество CO2 расходуется на реакции с растворенными в морских водах солями и поглощается растительным миром моря, убыль свободной углекислоты пополняется углекислотой из атмосферы.
Следует также иметь в виду, что весьма существенным источником CO2 являются и разлагающиеся на дне водоемов органические остатки, накапливающиеся по отмирании живых существ, а также растительные остатки.
5. В районах действующих вулканов углекислый газ, иногда вместе с окисью углерода, в больших массах выделяется вместе с другими газообразными продуктами. Обычно его выделения следуют, вернее увеличиваются, в конце деятельности сольфатар, когда количество содержащих серу газов уменьшается и сольфатары постепенно переходят в мофетты, выделяющие преимущественно CO2. Содержание углекислого газа в них иногда достигает 90%.
Углекислота несомненно выделяется также и при высокотемпературных контактово-метасоматических процессах в результате воздействия магмы на карбонатные породы с возникновением скарнов. В более низкотемпературных гидротермальных образованиях (как в рудных месторождениях, так и в гидротермально измененных гор-
ных породах) мы, наоборот, наблюдаем широкое развитие карбонатов. Однако и свободная CO2 в минералах гидротермального происхождения иногда наблюдается в виде включений мельчайших жидких капелек, как это установлено под микроскопом и проверено химическим путем. В существенных количествах эти включения встречаются в некоторых разностях мутных и молочно-белых кристаллов кварца, кальцита и других минералов. Включения углекислоты установлены также в кварце гранитов и гнейсов, что указывает на то, что магмы действительно содержат CO2.
Практическое значение. Углекислый газ, имеющий широкое применение, добывается главным образом из известняков, содержащих около 40% (весовых) CO2. Известняки с этой целью подвергаются действию кислот или просто обжигаются при высоких температурах в особых печах, а улетучивающийся при этом углекислый газ улавливается специальными приспособлениями.
В последнее время большое применение в технике и человеческом быту начинает получать так называемый «сухой лед» — твердая углекислота, как сильно охлаждающее средство при хранении и перевозке скоропортящихся продуктов, для изготовления особых огнетушителей и для других целей. Сильно охлаждающаяся при испарении жидкая углекислота применяется в холодильных машинах для сжижения других газов и т. д. Значительные количества углекислого газа используются при изготовлении шипучих напитков, при изготовлении соды, в ряде химических производств и научно-исследовательских лабораториях.
