『Abstract
A comparison of published calcite dissolution rates measured
far from equilibrium at a pH of 〜6 and above shows well over an
order of magnitude in variation. Recently published AFM step velocities
extend this range further still. In an effort to understand the
source of this variation, and to provide additional constraint
from a new analytical approach, we have measured dissolution rates
by vertical scanning interferometry. In areas of the calcite cleavage
surface dominated by etch pits, our measured dissolution rate
is 10-10.95 mol/cm2/s (PCO2
10-3.41 atm, pH 8.82), 5 to 〜100 times slower than
published rates derived from bulk powder experiments, although
similar to rates derived from AFM step velocities. On cleavage
surfaces free of local etch pit development, dissolution is limited
by a slow, “global” rate (10-11.68 mol/cm2/s).
Although these differences confirm the importance of etch pit
(defect) distribution as a controlling mechanism in calcite dissolution,
they also suggest that “bulk” calcite dissolution rates observed
in powder experiments may derive substantial enhancement from
grain boundaries having high step and kink density. We also observed
significant rate inhibition by introduction of dissolved manganese.
At 2.0 μM Mn, the rate diminished to 10-12.4 mol/cm2/s,
and the well formed rhombic etch pits that characterized dissolution
in pure solution were absent. These results are in good agreement
with the pattern of manganese inhibition in published AFM step
velocities, assuming a step density on smooth terraces of 〜9 μm-1.』
『約6以上のpHで平衡から離れて測定された方解石の溶解速度の公開された値の比較から、変動の大きさは1桁を十分に超えることが示される。最近公表されたAFMステップ速度はこの範囲をさらに超えるものである。このような変動の原因を理解し、新しい分析アプローチからさらに制約を加えるための努力として、我々は垂直走査干渉法により溶解速度を測定した。エッチピットが支配的な方解石の劈開面の領域で、我々が測定し溶解速度は 10-10.95モル/cm2/秒（PCO2 10-3.41気圧、pH 8.82）であり、AFMステップ速度から得られた速度に類似するけれども、全粉末実験から得られた公表された速度より5〜約100倍遅い。局所的にエッチピットの発達のない劈開面では、溶解はゆっくりした「グローバルな」速度（ 10-11.68モル/cm2/秒）によって制限される。これらの差は、方解石溶解のメカニズムをコントロールするものとしてエッチピット（欠陥）の分布の重要性を確かめてはいるが、それらはまた粉末実験で観察される「全」方解石溶解速度は、高いステップとキンク密度をもつ粒子境界から実質的に促進がもたらされる可能性を示している。我々はまた溶存マンガンが加わるとかなり速度が抑制されることを観察した。2.0 μM Mnで、速度は10-12.4モル/cm2/秒に減少し、純粋な溶液での溶解を特徴づけるよい形のをした菱形のエッチピットはなくなった。これらの結果は、 約9μm-1という平坦な台状部におけるステップ密度を仮定することで、報告されたAFMステップ速度におけるマンガンの抑制パターンとよく一致する。』
1. Introduction
2. Methods
3. Results
4. Discussion
4.1. Relationship of VSI data to powder dissolution dataset
4.2. The effect of Mn addition and relationship to AFM rates
5. Conclusions
Acknowledgments
References