کلسیت چیست | کاربرد سنگ کلسیت

کلسیت Calcite یک ماده معدنی کربناته و پایدارترین پلی مورف کربنات کلسیم با فرمول شیمیایی CaCO3 است. مقیاس سختی معدنی Mohs ، بر اساس مقایسه سختی خراش ، مقدار 3 را کلسیت تعریف می کند. از دیگر پلی مورف های کربنات کلسیم مواد معدنی آراگونیت و واتریت است. آراگونیت در دمای بیش از 300 درجه سانتیگراد در مقیاس های روز یا کمتر به کلسیت تغییر می کند ، و پایداری واتریت حتی کمتر است.

کلسیت از کلسیم آلمانی گرفته شده است ، اصطلاحی متعلق به قرن نوزدهم که از کلمه لاتین آهک ، کالکس با پسوند ite برای نامگذاری مواد معدنی استفاده شده است. بنابراین از نظر ریشه شناسی با گچ در ارتباط است. هنگامی که توسط باستان شناسان و متخصصان تجارت سنگ استفاده می شود ، اصطلاح alabaster نه تنها در زمین شناسی و کانی شناسی ، جایی که برای انواع گچ اختصاص داده می شود ، استفاده می شود. بلکه برای یک نوع شفاف و مشابه شبه رسوب کلسیت باند ریز دانه.

ویژگی های و خواص فیزیکی سنگ کلسیت

شکل فیزیکی

بیش از 800 شکل کریستال Calcite شناسایی شده است. متداول ترین آن Scalenohedra است ، چهره هایی در جهت شش ضلعی {2 1 1} جهت (سلول واحد مورفولوژیک) یا {2 1 4} جهت (سلول واحد ساختاری) دارند. و rhombohedral ، با چهره هایی در جهت {1 0 1} یا {1 0 4} (شایع ترین صفحه شکاف). عادات شامل رومبوهدرا حاد تا مبهم ، فرم های جدولی ، منشورها ، یا مقیاس های مختلف مقیاس است. کلسیت چندین نوع دوقلوزایی را به نمایش می گذارد که به انواع اشکال مشاهده شده اضافه می شود. ممکن است بصورت الیافی ، دانه ای ، لایه ای یا فشرده باشد. فرم الیافی و گل افسی به عنوان لوبلینیت شناخته می شود. رخ معمولاً در سه جهت به موازات فرم رومبوهیدرون است. شکستگی آن التهابی است ، اما به دست آوردن آن دشوار است.

چهره های مقیاس رسوبی دست کایرال هستند و به صورت دوتایی با تقارن تصویر آینه ای ارائه می شوند. رشد آنها می تواند تحت تأثیر تعامل با مولکولهای زیستی دستکاری مانند اسیدهای آمینه L- و D باشد. چهره های رمبوهدری آژیرال هستند.

سختی سنگ

کلسیت دارای سختی تعریف 3 ، وزن مخصوص 2.71 است و درخشش آن در انواع متبلور ، زجاجیه است. رنگ سفید است یا هیچ ، اگرچه سایه های خاکستری ، قرمز ، نارنجی ، زرد ، سبز ، آبی ، بنفش ، قهوه ای یا حتی سیاه می توانند در هنگام شارژ ناخالصی ماده معدنی ایجاد شوند.

ویژگی ها و خواص شیمیایی سنگ کلسیت

کلسیت مانند اکثر کربناتها از طریق واکنش در اسیدها حل می شود:

CaCO 3(s) + 2H+ (aq) → Ca2+(aq) + H2O + CO2(g)

دی اکسید کربن آزاد شده توسط این واکنش هنگامی که اسید کلریدریک رقیق روی یک نمونه کلسیت ریخته می شود ، یک جوش مشخص ایجاد می کند. دی اکسید کربن محیط ، به دلیل اسیدیته ، اثر حل کنندگی کمی روی کلسیت دارد. واکنش کلی این است:

CaCO 3(s) + H 2O + CO 2(aq) → Ca2+(aq) + 2HCO− 3(aq)

اگر مقدار دی اکسیدکربن محلول کاهش یابد ، واکنش برعکس می شود تا کلسیت رسوب کند. در نتیجه ، بسته به عواملی مانند درجه حرارت آب ، pH و غلظت یون محلول ، کلسیت می تواند توسط آب های زیرزمینی حل شود یا توسط آب های زیرزمینی رسوب کند. وقتی شرایط برای بارش مناسب باشد ، کلسیت پوشش های معدنی تشکیل می دهد که دانه های سنگ را با هم سیمان می کند و می تواند شکستگی ها را پر کند. هنگامی که شرایط برای انحلال مناسب باشد ، حذف کلسیت می تواند تخلخل و نفوذ پذیری سنگ را به طرز چشمگیری افزایش دهد و اگر برای مدت طولانی ادامه یابد ، ممکن است منجر به تشکیل غارها شود. انحلال مداوم سازندهای غنی از کربنات کلسیم می تواند منجر به گسترش و در نهایت فروپاشی سیستم های غاری شود و در نتیجه اشکال مختلف توپوگرافی کارستی ایجاد شود.

کلسیت یک ویژگی غیرمعمول به نام حلالیت پسرونده از خود نشان می دهد که در آن با افزایش دما ، در آب محلول کم می شود. کلسیت همچنین در فشارهای بالاتر محلول تر است. کلسیت خالص دارای ترکیب CaCO است.

با این حال ، کلسیت موجود در سنگ آهک اغلب حاوی چند درصد منیزیم است. کلسیت موجود در سنگ آهک به منیزیم کم و منیزیم زیاد تقسیم می شود ، خط تقسیم در ترکیب 4٪ منیزیم قرار می گیرد. کلسیت با منیزیم بالا ساختار معدنی کلسیت را که متمایز از دولومیت است ، MgCa(CO) حفظ می کند.
کلسیت همچنین می تواند مقادیر کمی آهن و منگنز داشته باشد. منگنز ممکن است مسئول فلورسانس کلسیت ناخالص باشد ، همچنین ممکن است اثری از ترکیبات آلی باشد.

کاربرد ها و موارد مصرف سنگ کلسیت

مصریان باستان بسیاری از اشیا of را از سنگ کلسیت تراش می دادند ، و آن را به الهه خود بست ، که نام او به دلیل ارتباط تنگاتنگ در اصطلاح آلاباستر ارتباط داشت ، ربط دادند. بسیاری از فرهنگهای دیگر از این ماده برای اشیا car و مصارف حکاکی شده مشابه استفاده کرده اند.

انواع شفاف کلسیت معروف به اسپار ایسلند ممکن است توسط وایکینگ ها برای پیمایش در روزهای ابری استفاده شده باشد.

کلسیت نوری درجه بالا در جنگ جهانی دوم برای جاهای دیدنی اسلحه ، به ویژه در جاهای دیدنی بمب و سلاح های ضد هوایی مورد استفاده قرار گرفت. همچنین آزمایشاتی برای استفاده از کلسیت برای پوششی از نامرئی انجام شده است.

کلسیت رسوبی میکروبیولوژیکی طیف وسیعی از کاربردها را دارد ، مانند اصلاح خاک ، تثبیت خاک و ترمیم بتن.

کلسیت ، بدست آمده از یک نمونه 80 کیلوگرمی از سنگ مرمر کاررا ، به عنوان استاندارد ایزوتوپی IAEA-603 در طیف سنجی جرمی برای کالیبراسیون δ18O و δ13C استفاده می شود.

تولید

کلسیت یکی از اجزای سازنده سنگهای رسوبی به ویژه سنگ آهک است که بیشتر آن از پوسته موجودات دریایی مرده تشکیل شده است. تقریباً 10٪ سنگهای رسوبی سنگ آهک است. این ماده معدنی اصلی در سنگ مرمر دگرگونی است. همچنین در رسوبات از چشمه های آب گرم به عنوان یک ماده معدنی وریدی رخ می دهد. در غارها به عنوان استالاکتیت و استالاگمیت. و در سنگهای آتشفشانی یا گوشته مانند کربناتیت ، کیمبرلیت ، یا به ندرت در پریدوتیت.

کلسیت اغلب تشکیل دهنده اصلی پوسته موجودات دریایی است ، به عنوان مثال ، پلانکتون ها (مانند کوکولیت ها و روزن داران پلانتیک) ، قسمت های سخت جلبک های قرمز ، برخی اسفنج ها ، براکیوپدها ، اکینودرم ها ، برخی از سرپولیدها ، بیشتر بریوزوها و قسمت هایی از پوسته ها برخی از دوکفه ها (مانند صدف و ردیست). همانطور که در بالا ذکر شد ، جایی که میکروارگانیسم ها تشکیلات طبیعی را به خود اختصاص می دهند ، کلسیت به شکل دیدنی در غار رودخانه Snowy نیومکزیکو یافت می شود. تریلوبیت ها که یک چهارم میلیارد سال پیش منقرض شدند ، دارای چشم های ترکیبی منحصر به فردی بودند که از بلورهای شفاف کلسیت برای تشکیل لنزها استفاده می کردند.

بزرگترین تک بلور کلسیت مستند از ایسلند ، به ابعاد 7 × 7 × 2 متر و 6 × 6 × 3 متر و وزن آن حدود 250 تن بود. رگه های موازی ملافه از کلسیت الیافی که غالباً در اصطلاح معادن با عنوان "گوشت گاو" نامیده می شود ، در سنگ های ماسه ای و شیل های غنی از مواد آلی ایجاد می شود ، این رگه ها با افزایش فشار مایع در طی دیاژنز تشکیل می شوند.

تشکیل کلسیت می تواند با چندین مسیر ، از مدل پیچ خوردگی تاق تراس کلاسیک تا تبلور مراحل پیش ساز ضعیف مرتب شده کربنات کلسیم آمورف ، ACC از طریق یک فرآیند رسیدن استوالد ، یا از طریق تجمع نانوبلورها ادامه یابد.

تبلور ACC می تواند در دو مرحله اتفاق بیفتد: اول ، نانوذرات ACC به سرعت کم آب شده و متبلور می شوند و ذرات منفرد واتریت را تشکیل می دهند. در مرحله دوم ، واتریت از طریق مکانیزم انحلال و استقرار مجدد با سرعت واکنش که توسط سطح کلسیت کنترل می شود ، به کلسیت تبدیل می شود. مرحله دوم واکنش تقریباً 10 برابر کندتر است. با این حال ، مشاهده شده است که تبلور کلسیت به pH شروع و حضور منیزیم در محلول بستگی دارد. pH شروع خنثی در هنگام اختلاط باعث تبدیل مستقیم ACC به کلسیت می شود. برعکس ، وقتی ACC در محلولی تشکیل می شود که با pH اولیه اولیه شروع می شود ، تبدیل به کلسیت از طریق واتریت قابل پخت انجام می شود که از طریق مکانیزم رشد کروی شکل می گیرد. در مرحله دوم این واتریت از طریق مکانیزم انحلال کنترل شده و تبلور مجدد به کلسیت تبدیل می شود. منیزیم اثر قابل توجهی در پایداری ACC و تبدیل آن به CaCO3 بلوری دارد و در نتیجه مستقیماً از ACC کلسیت تشکیل می شود ، زیرا این یون ساختار واتریت را بی ثبات می کند.

در پاسخ به فعالیت میکروارگانیسم ها ممکن است کلسیت در سطح زیرین ایجاد شود ، مانند اکسیداسیون بی هوازی متان وابسته به سولفات ، جایی که متان اکسید می شود و سولفات توسط کنسرسیومی از اکسید کننده های متان و کاهنده های سولفات کاهش می یابد ، منجر به رسوب کلسیت و پیریت از بی کربنات و سولفید تولید شده. این فرآیندها را می توان با ترکیب ایزوتوپ کربن خاص کلسیت ها ، که در ایزوتوپ 13C بسیار تخلیه می شوند ، تا 125 در هر میلی لیتر ردیابی کرد.