『Abstract
The dissolution rate and mechanism of three different cleavage
faces of a dolomite crystal from Navarra (near Pamplona), Spain,
were studied in detail by vertical scanning interferometry techniques.
A total of 37 different regions (each about 124×156μm in size)
on the three sample surfaces were monitored as a function of time
during dissolution at 25℃ and pH 3. Dissolution produced shallow
etch pits with widths reaching 20μm during 8 h of dissolution.
Depth development as a function of time was remarkably similar
for all etch pits on a given dolomite surface.
On the basis of etch pit distribution and volume as a function
of time, the calculated dissolution rate increases from near zero
to 4×10-11 mol cm-2 s-1 over
5 h. The time variation is different for each of the three cleavage
surfaces studied. In addition, the absolute dissolution rates
of different parts of the dolomite crystal surface can be computed
by using a reference surface. The different surfaces yield an
“average” rate of 1.08×10-11 mol cm-2 s-1
with a standard deviation of 0.3×10-11 mol cm-2
s-1 based on about 60 analyses. The mean absolute rate
of the dolomite surface is about 10 times slower than the rate
calculated from etch pit dissolution alone. On the other hand,
earlier batch rate data that used BET surface areas yield rates
that are at least 30 to 60 times faster than our directly measured
mean dissolution rate for the same pH and temperature.
A conceptual model for mineral dissolution has been inferred
from the surface topography obtained by the interferometry investigations.
In this model, mineral dissolution is not dominated by etch pit
formation itself but rather by extensive dissolution stepwaves
that originate at the outskirts of the etch pits. These stepwaves
control the overall dissolution as well as the dependence on temperature
and saturation state.』
『スペインのNavarra（Pamplonaの近く）産の苦灰石結晶の3つの異なる劈開面の溶解速度とメカニズムが、垂直走査干渉法により詳細に研究された。3つの試料表面の全部で37の異なる領域（それぞれ約124×156μmの大きさ）が、25℃およびpH3での溶解の間、時間の関数としてモニターされた。溶解は、8時間の溶解の間に
20μmに達する幅をもつ浅いエッチピットを生み出した。時間の関数としての深さの発達は、与えられた苦灰石表面のすべてのエッチピットについて著しく類似していた。
時間の関数としてのエッチピット分布と体積を基に、計算された溶解速度は5時間の間にゼロ近くから4×10-11モル/cm2/秒へ増加する。時間による変動は、研究した3つの劈開面のそれぞれで異なる。加えて、苦灰石結晶面の異なる部分の絶対溶解速度は、基準となる面を使って計算できる。異なる面は、約60の分析を基に、0.3×10-11モル/cm2/秒の標準偏差をもつ1.08×10-11モル/cm2/秒の｢平均｣速度を与える。苦灰石表面の平均絶対速度は、エッチピット溶解だけから計算した速度よりも約10倍遅い。他方、BET表面積を用いた従来のバッチ速度データは、同じpHと温度に対して我々が直接測定した平均溶解速度よりも少なくとも30〜60倍速い速度を与えている。
鉱物溶解の概念モデルが、干渉計による研究により得られた表面形態から推論された。このモデルでは、鉱物溶解はエッチピット形成自体が支配的なのではなく、むしろエッチピットの周辺で生じる広範囲の溶解ステップウェーブである。これらのステップウェーブは温度と飽和状態への依存性だけでなく溶解全体をコントロールする。』
1. Introduction
2. Method
2.1. Experimental method
2.2. Brief comparison with other techniques
2.2.1. Comparison wi th SEM
2.2.2. VSI and AFM
3. Results and discussion
3.1. Etch pit development
3.2. Absolute reaction rates
3.3. Disolution stepwave model
3.4. Comparison with previous experimental dissolution studies
4. Conclusions
Acknowledgments
References
Appendix