Jökull


Jökull - 01.01.2010, Blaðsíða 170

Jökull - 01.01.2010, Blaðsíða 170
A. Stefánsson WATER-BASALT INTERACTION Weathering of basalts The results of the reaction path simulations of basalt glass reaction with unpolluted precipitation from Langjökull Glacier are shown in Figure 2, both in terms of pH changes and the secondary mineralogy after reaction progress. The reaction progress (ξ) is a measure of the mass of basalt dissolved per kg of wa- ter. It can be related to reaction time given that the re- active surface area of the basalt is known. The surface area in turn is a function of the reaction progress as the mineral grains dissolve over time. Two general con- clusions can be drawn from the calculations. Firstly, in a closed system, the water-rock process is described by an acid-base reaction with the basalt being the base and the acid initially supplied to the system, in this case as CO2. At a particular time, the system is in a steady state determined predominantly by the in- put of acid and the respective ionization constants and the quantity of basalt and secondary minerals formed. This is clearly demonstrated for the two sets of calculations shown in Figure 2, open and closed to atmospheric CO2. Secondly, the secondary miner- als formed depend on the extent of the reaction. The weathering sequence can be divided into three stages. Stage I is characterized by insignificant basalt dissolu- tion and the formation of simple insoluble hydroxides, mainly ferrihydrite. Upon progressive basaltic glass dissolution and secondary mineral formation, stage II is reached, characterized by the formation of simple Al-Si phases like imogolite, allophane and/or kaolin- ite and Ca-Mg-Fe smectites, decreasing the mobility of Al, Fe, Si, Ca and Mg. With extensive weathering, stage III may be reached with formation of smectites, zeolites, calcite and SiO2 (opal or chalcedony) be- ing the dominant alteration product. These results are in very good agreement with observations of natural secondary mineralogy formed during weathering in Iceland (Arnalds, 1990; Crovisier et al., 1992; Wada et al., 1992; Arnalds et al., 1995; Sigfússon et al., 2008) and are similar to those proposed by Stefáns- son and Gíslason (2001). The calculations suggest that the predominant factors in determining the weath- ering minerals is the extent of the reaction (reaction time per specific reactive surface area) and the sup- ply of acid to the system and the respective ionization constants. Low temperature alteration of basalts According to the conceptual model for basalt alter- ation, three factors are of importance in determining the secondary mineralogy and water composition in- cluding temperature, extent of reaction and the supply of acids. In order to gain insight into the three factors possibly influencing low-temperature geothermal al- teration of basalts, sets of closed system calculations were carried out on the basalt-water interaction. The results of the closed system calculations at 100◦C and 1, 10 and 100 mmol/kg CO2 are shown in Figures 3 and 4. The progressive water-basalt interaction was found to result in an increase in pH. At low initial CO2 concentration, the basalt dissolution quickly in- creases to pH >8. However, with increasing initial CO2 concentration, more basalt dissolution is needed to increase the pH of the water. At 100 mmol/kg CO2, about 0.3 moles of basalt are needed per litre of water to raise the pH above 6 and about 1 mol of basalt is needed to reach pH values of >8. The extent of the reaction and the pH together affect secondary mineral stabilities and the resulting water composition (Figure 4). Under mildly acid con- ditions (pH <6.5) that are characterized either by high initial acid supply and a low to high extent of the re- action or a low acid supply and low extent of reac- tion, most elements except Si, Al and Fe are relatively mobile, resulting in formation of minerals including kaolinite, chalcedony and simple Fe and Al oxyhy- droxides. At pH above 8, various clays, chalcedony and zeolites become the predominant alteration prod- uct, in addition to carbonates at high CO2 concentra- tions. This alkaline pH may be reached for low acid systems at insignificant basalt dissolution whereas at a high initial acid supply, considerable basalt dissolu- tion is required. Based on this, one can conclude that the very fine variations in pH at a particular tempera- ture constitute the dominant parameter in determining secondary mineral composition and mass as well as the various elemental mobilities. Further calculations on the water-basalt interac- tion were carried out using a strong acid or H2SO4. The results are described in detail by Markússon and 170 JÖKULL No. 60
Blaðsíða 1
Blaðsíða 2
Blaðsíða 3
Blaðsíða 4
Blaðsíða 5
Blaðsíða 6
Blaðsíða 7
Blaðsíða 8
Blaðsíða 9
Blaðsíða 10
Blaðsíða 11
Blaðsíða 12
Blaðsíða 13
Blaðsíða 14
Blaðsíða 15
Blaðsíða 16
Blaðsíða 17
Blaðsíða 18
Blaðsíða 19
Blaðsíða 20
Blaðsíða 21
Blaðsíða 22
Blaðsíða 23
Blaðsíða 24
Blaðsíða 25
Blaðsíða 26
Blaðsíða 27
Blaðsíða 28
Blaðsíða 29
Blaðsíða 30
Blaðsíða 31
Blaðsíða 32
Blaðsíða 33
Blaðsíða 34
Blaðsíða 35
Blaðsíða 36
Blaðsíða 37
Blaðsíða 38
Blaðsíða 39
Blaðsíða 40
Blaðsíða 41
Blaðsíða 42
Blaðsíða 43
Blaðsíða 44
Blaðsíða 45
Blaðsíða 46
Blaðsíða 47
Blaðsíða 48
Blaðsíða 49
Blaðsíða 50
Blaðsíða 51
Blaðsíða 52
Blaðsíða 53
Blaðsíða 54
Blaðsíða 55
Blaðsíða 56
Blaðsíða 57
Blaðsíða 58
Blaðsíða 59
Blaðsíða 60
Blaðsíða 61
Blaðsíða 62
Blaðsíða 63
Blaðsíða 64
Blaðsíða 65
Blaðsíða 66
Blaðsíða 67
Blaðsíða 68
Blaðsíða 69
Blaðsíða 70
Blaðsíða 71
Blaðsíða 72
Blaðsíða 73
Blaðsíða 74
Blaðsíða 75
Blaðsíða 76
Blaðsíða 77
Blaðsíða 78
Blaðsíða 79
Blaðsíða 80
Blaðsíða 81
Blaðsíða 82
Blaðsíða 83
Blaðsíða 84
Blaðsíða 85
Blaðsíða 86
Blaðsíða 87
Blaðsíða 88
Blaðsíða 89
Blaðsíða 90
Blaðsíða 91
Blaðsíða 92
Blaðsíða 93
Blaðsíða 94
Blaðsíða 95
Blaðsíða 96
Blaðsíða 97
Blaðsíða 98
Blaðsíða 99
Blaðsíða 100
Blaðsíða 101
Blaðsíða 102
Blaðsíða 103
Blaðsíða 104
Blaðsíða 105
Blaðsíða 106
Blaðsíða 107
Blaðsíða 108
Blaðsíða 109
Blaðsíða 110
Blaðsíða 111
Blaðsíða 112
Blaðsíða 113
Blaðsíða 114
Blaðsíða 115
Blaðsíða 116
Blaðsíða 117
Blaðsíða 118
Blaðsíða 119
Blaðsíða 120
Blaðsíða 121
Blaðsíða 122
Blaðsíða 123
Blaðsíða 124
Blaðsíða 125
Blaðsíða 126
Blaðsíða 127
Blaðsíða 128
Blaðsíða 129
Blaðsíða 130
Blaðsíða 131
Blaðsíða 132
Blaðsíða 133
Blaðsíða 134
Blaðsíða 135
Blaðsíða 136
Blaðsíða 137
Blaðsíða 138
Blaðsíða 139
Blaðsíða 140
Blaðsíða 141
Blaðsíða 142
Blaðsíða 143
Blaðsíða 144
Blaðsíða 145
Blaðsíða 146
Blaðsíða 147
Blaðsíða 148
Blaðsíða 149
Blaðsíða 150
Blaðsíða 151
Blaðsíða 152
Blaðsíða 153
Blaðsíða 154
Blaðsíða 155
Blaðsíða 156
Blaðsíða 157
Blaðsíða 158
Blaðsíða 159
Blaðsíða 160
Blaðsíða 161
Blaðsíða 162
Blaðsíða 163
Blaðsíða 164
Blaðsíða 165
Blaðsíða 166
Blaðsíða 167
Blaðsíða 168
Blaðsíða 169
Blaðsíða 170
Blaðsíða 171
Blaðsíða 172
Blaðsíða 173
Blaðsíða 174
Blaðsíða 175
Blaðsíða 176
Blaðsíða 177
Blaðsíða 178
Blaðsíða 179
Blaðsíða 180
Blaðsíða 181
Blaðsíða 182
Blaðsíða 183
Blaðsíða 184
Blaðsíða 185
Blaðsíða 186
Blaðsíða 187
Blaðsíða 188
Blaðsíða 189
Blaðsíða 190
Blaðsíða 191
Blaðsíða 192
Blaðsíða 193
Blaðsíða 194
Blaðsíða 195
Blaðsíða 196
Blaðsíða 197
Blaðsíða 198
Blaðsíða 199
Blaðsíða 200
Blaðsíða 201
Blaðsíða 202
Blaðsíða 203
Blaðsíða 204
Blaðsíða 205
Blaðsíða 206
Blaðsíða 207
Blaðsíða 208
Blaðsíða 209
Blaðsíða 210
Blaðsíða 211
Blaðsíða 212
Blaðsíða 213
Blaðsíða 214
Blaðsíða 215
Blaðsíða 216
Blaðsíða 217
Blaðsíða 218
Blaðsíða 219
Blaðsíða 220
Blaðsíða 221
Blaðsíða 222
Blaðsíða 223
Blaðsíða 224

x

Jökull

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Jökull
https://timarit.is/publication/1155

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.