Nucleation and growth of Mg-bearing calcite in a shallow, calcareous lake

Nyírő-Kósa, Ilona; Rostási, Ágnes; Bereczk-Tompa, Éva; Cora, Ildikó; Koblar, Maja; Kovács, András; Pósfai, Mihály

doi:10.1016/j.epsl.2018.05.029

Cited by 33 publications

(16 citation statements)

References 41 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Mg 2+ is known to have an inhibitory effect on calcite crystallization (Niedermayr et al, 2013), and the Mg 2+ /Ca 2+ ratio employed in most of our model solutions (2.3) would favor the concurrent precipitation of metastable aragonite and calcite (Sun et al, 2015). However, in experimental studies the presence of a suitable substrate was found to alleviate the inhibitory effect of Mg 2+ on calcite crystallization (Xu et al, 2018), consistent with our observations of clay-attached calcite particles (and the absence of aragonite) in Lake Balaton at relatively high (up to 4) Mg 2+ /Ca 2+ ratios in lakewater (Nyirő-Kósa et al, 2018). Based on our simulations, the nature of this "substrate effect" is unclear; a visual inspection of the interfaces between montmorillonite and anchored clusters did not show any specific orientation relationships; thus, at the timescales of our model runs no templating effect was apparent.…”

Section: Discussionsupporting

confidence: 87%

“…Based on morphological features (Figs. 1 and S1), we interpreted the calcite/smectite associations as evidence for the preferred heterogeneous nucleation of calcite on clay surfaces (Nyirő-Kósa et al, 2018), as opposed to calcite nucleating either homogeneously or on other surfaces such as cells and extrudates of microorganisms, a process that appears to be common in many aqueous environments (Dittrich and Obst, 2004;Dittrich and Sibler, 2005;Obst et al, 2009;Zhang et al, 2012;Zhang et al, 2015). Since Lake Balaton is rather shallow (on average 3.5 m deep), wind-driven turbulence typically stirs up its sediment particles and results in the presence of nm-scale clay flakes in the water.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 90%

“…Two types of systems with different concentrations were explored: a solution with 0.01 M CO 3 2-(in the following: 'dilute system'), and another that contained 0.1 M CO 3 2-(in the following: 'dense system', marked 'cc' in the system identifiers in Table 1). Even the dilute systems contained about twice as many CO 3 2ions than the natural lakewater (Tompa et al, 2014;Nyirő-Kósa et al, 2018). Nevertheless, if we assume that the negatively charged montmorillonite layers induce ion accumulation between the layers, our dilute model system may not have been far from being representative of natural conditions.…”

Section: Model Construction and Computational Detailsmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

The role of clay surfaces in the heterogeneous nucleation of calcite: Molecular dynamics simulations of cluster formation and attachment

et al. 2020

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

In many environments calcium carbonate minerals precipitate in the presence of clay minerals, and observations suggest that clays, particularly smectites, facilitate carbonate formation. In order to understand the interactions between clay surfaces and carbonate-precipitating solutions, we built model aqueous solutions of various compositions (containing Ca 2+ , Mg 2+ and CO 3 2ions) between layers of clay minerals (montmorillonite and kaolinite), and performed extensive molecular dynamics simulations. The results were compared with simulations for bulk solutions. Contrary to intuition, ionic clusters formed preferentially in the interlayer solution (instead of on the clay surface). The clusters grew both by the association of individual ions and aggregation, and were adsorbed to the clay surfaces with distinctly different efficiencies in the various systems. Montmorillonite was found to be more efficient than kaolinite in capturing clusters from solution. However, the efficiency of anchoring ionic clusters to the clay surfaces strongly depended on the Na + concentration of the solution, since Na + appeared to strongly attach to the surface and thereby block it from clusters in the solution. Montmorillonite (and probably other smectite clays as well) may thus have an important role in certain, primarily freshwater, systems in the localization of ionic clusters on its surface, thereby promoting the nucleation and templated growth of crystalline calcium-magnesium carbonate minerals.

show abstract

Section: Discussionsupporting

confidence: 87%

Section: Introductionmentioning

confidence: 90%

Section: Model Construction and Computational Detailsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

The role of clay surfaces in the heterogeneous nucleation of calcite: Molecular dynamics simulations of cluster formation and attachment

et al. 2020

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…A Tapolca-patak által szállított triász kalcitszemcse, a Szaharából érkező porban lévő kalcit és a Balatonban kicsapódó kalcit között első közelítésben nem látunk különbséget: mindhárom kalcit. Ha azonban részlete sebben megvizsgáljuk a szemcseméret és -morfo lógia, az összetétel (elsősorban a Mg-tartalom) és esetleg a kristályszer kezet összefüggéseit, akkor kirajzolódnak a kalcit és kal cit közötti különbségek, és nemcsak a kalcit eredetére, ha nem a tavi karbonátképződés sok apró rész letére is fény derül (TOMPA et al 2014, NYIRŐ-KÓSA et al 2018FODOR et al 2020). Az iszap különböző eredetű alkotóelemeinek azono sítását, arányaik pontosabb becslését célozza egy jelenleg is folyó kutatás (ROSTÁSI et al 2020).…”

Section: Az Iszap áSványainak Eredeteunclassified

A Balaton üledékének ásványai

Pósfai

2020

Földt. Közl.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

A Balaton holocén üledékének tudományos kutatása közel 130 éve kezdődött. Az üledék felhalmozódásának törvényszerűségeit, az iszap összetételét, a tavi tápanyagforgalomban töltött szerepét a 20. század második felében viszonylag alaposan megismertük. Ennek ellenére a mai, modern geokémiai és ásványtani módszerekkel végzett vizsgálatok mindig újabb érdekes részletekkel gazdagítják ismereteinket. A jelen összefoglalásban elsősorban a tavi karbonátképződés jellegzetességeit, az agyagásványok kalcitképződésben játszott szerepét, valamint a biológiai folyamatok révén képződő ásványok egyes csoportjait tárgyalom. Jelenleg is több irányú, intenzív kutatás folyik egyrészt a Balatonban lejátszódó ásványképző folyamatok, másrészt az iszap ásványai és a tavi tápanyag (elsősorban a foszfor) mobilitása közötti összefüggések megértése érdekében.

show abstract

“…A Duna-Tisza köze idő sza kos tavaiban jelenkori dolomitképződés vált ismertté (MOL NÁR 1980, MOLNÁR et al 1981, MOLNÁR & REINER 1996. Több tanulmány említtette és jelenleg is intenzív ku ta tás alatt áll a Balatonban és a Fertő-tóban a képződő ural ko dóan Mg-kalcit iszap, amelyben kis mennyiségben igen apró kristályméretű dolomitot is kimutattak (MÜLLER 1970, MÜLLER et al 1978, CSERNY et al 1991, CSERNY 2002, NYIRŐ-KÓSA et al 2018, MEISTER et al 2019.…”

Section: Hazai Dolomit Kőzetfajták éS Kutatásuk Helyzeteunclassified

A rejtelmes dolomit

Haas

Hips

2020

Földt. Közl.

View full text Add to dashboard Cite

A dolomit első leírása óta eltelt több mint két évszázad alatt e fontos karbonátos kőzetfajta képződésének körülményeit illetően igen lényeges tudományos eredmények születettek, és ezek alapján tudományosan megalapozott képződési modellek váltak ismertté. Hosszú vitákat követően általánosan elfogadott lett, hogy a kiterjedt dolomit kőzettestek mészüledékekből vagy mészkövekből ásványhelyettesítéssel jöttek létre, továbbá az, hogy a dolomit ásvány a kőzetek pórusaiban cementként is kiválik. A cikk rövid áttekintést ad a dolomitkutatás történetének legfontosabb állomásairól bemutatva a képződési viszonyok tisztázásának nehézségeit, problémáit és azt is, hogy milyen koncepciók merültek fel a megfigyelt jelenségek magyarázatára, továbbá, hogy egy-egy új felismerés, megfigyelés nyomán milyen képződési modelleket javasoltak. A cikk bemutatja a dolomit kőzetfajták alapvető litológiai, petrográfiai és geokémiai jellegeit és az azok megfigyelésére, mérésére leggyakrabban alkalmazott vizsgálati módszereket. Áttekintést ad a dolomitképződés általános feltételeiről, legfontosabb folyamatairól a jelenlegi ismeretek szerint és vázolja a különböző szedimentációs (tavi és tengeri) környezetekben és diagenetikus (sekély-, köztes és mélybetemetődési) tartományokban végbemenő dolomitképződési folyamatokat. A cikk második része áttekinti a hazánkban előforduló dolomit kőzetfajtákat és tömören ismertet néhány esettanulmányt is a dolomit kőzetfajtákban igen gazdag Dunántúli-középhegység, valamint a Tiszai főegység területéről. Az esettanulmányok azt is demonstrálják, hogy minden dolomitosodott kőzettest más és más sajátságokat mutat, amelyek gyakran több stádiumú folyamatsor eredményeként jöttek létre. Ezeket elsősorban a befogadó képződmény jellegei, a dolomitosodási folyamatok egymásutánisága, valamint lokális tektonikai és regionális geodinamikai tényezők határozzák meg.

show abstract

Nucleation and growth of Mg-bearing calcite in a shallow, calcareous lake

Cited by 33 publications

References 41 publications

The role of clay surfaces in the heterogeneous nucleation of calcite: Molecular dynamics simulations of cluster formation and attachment

The role of clay surfaces in the heterogeneous nucleation of calcite: Molecular dynamics simulations of cluster formation and attachment

A Balaton üledékének ásványai

A rejtelmes dolomit

Contact Info

Product

Resources

About