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隱藏在沉積岩中的寶藏：為什麼碳酸鹽岩對我們的文明如此重要？
碳酸鹽岩是一類主要由碳酸鹽礦物組成的沉積岩。這類岩石的兩大主要類型是石灰岩和白雲岩。石灰岩主要由方解石或文石（CaCO3的不同結晶形式）組成，而白雲岩又稱白雲石，則是由白雲石（CaMg(CO3)2）組成。這些岩石的分類通常基於其紋理和顆粒大小。值得注意的是，碳酸鹽岩可在變質岩和火成岩中存在，當碳酸鹽岩經過再結晶變質後，會形成大理石；而一些稀有的火成碳酸鹽岩也包括內生碳酸鹽岩和火山碳酸鹽熔岩。
碳酸鹽岩在了解地質歷史方面至關重要，包括在成岩作用過程中，碳酸鹽會根據動力學效應發生組成變化。這種組成變化與溫度之間的關聯性可以被利用去重建過去的氣候，這在古氣候學中得到了廣泛應用。同時，碳酸鹽岩還可用於了解其他多種系統。
石灰岩
石灰岩是最常見的碳酸鹽岩，它由碳酸鈣組成，主要形成方解石和文石這兩種多晶型。雖然這兩種礦物的化學組成相同，但由於其不同的結晶形式，其物理性質有顯著差異。石灰岩在海底中最常見的形式是方解石，而文石則多存在於生物體中。
方解石
方解石的溶解或沉澱會受到多種因素的影響，包括水溫、pH值和溶解的離子濃度。方解石的特殊特性是其具有逆溶解性，即其在水中的溶解度隨著溫度的升高而降低。在合適的沉澱條件下，方解石可以形成礦物塗層，將現有的岩石顆粒粘合在一起，或填補岩石的裂縫。
文石
相比於方解石，文石較不穩定且更易溶解，因此在某些條件下會轉化為方解石。在溶液中，鎂離子可以作為文石生成的促進劑，因為它們抑制方解石沉澱。這種抑制的沉澱通常發生在生物學中，生物體為了其結構特徵，如骨骼與殼體，旨在沉澱碳酸鈣。
白雲岩
白雲岩的發現最早於1791年公布，並在地球的不同地殼中發現來自不同時期的白雲岩。由於這種岩石由鈣、鎂和碳酸根離子組成，其礦物晶體結構類似於方解石和鎂方解石。根據礦物中鈣的納入程度，白雲岩中所含的白雲礦可以分類，偶爾也包括鐵。
鈣質白雲岩
鈣質白雲岩是指礦物中鈣含量高於鎂的白雲岩。這是自然和人造合成中最常見的白雲岩形式。當這種礦物在海洋中形成時，可能會顯示出亞穩定性。這種礦物的結構與普通白雲岩幾乎沒有區別，這可能是因為其在初次晶體生長後的形成。
鐵白雲岩/安克萊特
鐵質白雲岩是指含有顯著微量鐵的白雲岩。由於鐵(II)和鎂的離子半徑相似，鐵(II)可以輕易置換鎂形成鐵白雲岩；錳也可以取代這一原子。結果的定義可以被稱為安克萊特。在自然界中，純鋼的CaFe(CO3)2化合物尚未被發現。
重要性
碳酸鹽岩對於人類了解地球大氣和地質歷史至關重要，並為人類當前文明的重大資源提供支持，如混凝土的製造。
石灰岩與混凝土
石灰岩常以粉末狀的形式用於混凝土，因其成本低廉。然而，在混凝土的形成過程中，石灰岩的分解會釋放二氧化碳，對溫室效應造成重大貢獻。目前有大量研究探討從石灰岩中導出的碳酸鈣在混凝土中的理想數量，以及是否可以使用其他化合物來提供相同的經濟和結構完整性益處。
利用碳酸鹽礦物進行古氣候學研究
碳酸鹽岩的多種形式可用於確定過去氣候的古氣候學。珊瑚和沉積物已知是這類重建的良好代理。珊瑚是具有碳酸鈣骨架（岩石）的海洋生物，其生長會受到當時海洋條件的影響。成岩作用是指沉積物轉化為沉積岩的過程，包括生物活動、侵蝕和其他化學反應。由於成岩作用與海水溫度之間的強相關關係，珊瑚骨架可以用作了解過去氣候效應的代理。具體而言，珊瑚中文石的鍶與鈣的比例，以及氧同位素比率，可以用來重建當時的氣候變化。
這些碳酸鹽礦物不僅對重建氣候變化具有重大意義，還在揭示我們文明的根基與未來挑戰中扮演著不可忽視的角色。碳酸鹽岩的古老故事是否能指引我們未來的可持續發展道路？
