Длительные эксперименты (до 600 суток), выполненные при 300°С в герметичных золотых и платиновых ампулах методом закалки, показали, что после 200 суток равновесная система кварц-вода становится неравновесной. Это выражается в понижении концентрации растворенного кремнезема ниже растворимости кварца и в переотложении кремнезема от дна ампул на их стенки выше мениска воды в виде опала. После 400 суток, когда исходный кварц полностью исчезает, концентрация растворенного кремнезема еще уменьшается и становится ниже растворимости кварца в сотни раз, а весь кремнезем, отложивщийся выше мениска, превращается во вторичный кварц. Анализ результатов опытов и опубликованных работ показал, что такое парадоксальное поведение кремнезема не может быть следствием: 1) методических ошибок (разгерметизации ампул и закалочного эффекта), 2) образования нового минерала с низкой растворимостью, 3) простой перекристаллизации, 4) влияния малого размера пор новообразованного кремнезема. Первопричина рассматриваемого явления заключается в наличии небольшого температурного градиента (температура возрастает снизу вверх), равного 0.25 град/см. В этих условиях на краю мениска возможно преимущественное испарение воды и локальное понижение температуры, вызывающее подток воды из основного ее объема под действием градиента поверхностного натяжения (эффект Марангони). Чтобы кремнезем осаждался на стенки ампул при испарении воды, скорость подтока воды к краю мениска должна превышать скорость диффузии кремнезема в обратном направлении. Подобное явление может иметь место в разных природных, экспериментальных и технологических системах, где присутствует граница раствор-пар и небольшой температурный градиент.
展开▼
