تعریف کلسیت به طور کامل چیست؟

کلسیت چیست؟

تعریف کلسیت به طور کامل چیست؟کلسیت یک ماده معدنی سنگ ساز با فرمول شیمیایی CaCO3 است. این ماده در سراسر جهان در سنگهای رسوبی، دگرگونی و آذرین بسیار رایج است. برخی از زمین شناسان آن را ماده معدنی همه جا در نظر می گیرند – ماده معدنی که در همه جا یافت می شود.کلسیت سازنده اصلی سنگ آهک و سنگ مرمر است. این سنگها بسیار رایج هستند و قسمت قابل توجهی از پوسته زمین را تشکیل می دهند. آنها به عنوان یکی از بزرگترین مخازن کربن در سیاره ما عمل می کنند.خواص کلسیت آن را به یکی از پرکاربردترین مواد معدنی تبدیل می کند. این ماده به عنوان یک ماده ساختمانی، ساینده، تصفیه خاک کشاورزی، سنگدانه های ساختمانی، رنگدانه ها، مصارف دارویی و موارد دیگر استفاده می شود. کاربرد آن تقریباً بیشتر از هر ماده معدنی دیگر است.

کلسیت به عنوان سنگ آهک و سنگ مرمر

تعریف کلسیت به طور کامل چیست؟سنگ آهک یک سنگ رسوبی است که در درجه اول از کلسیت تشکیل شده است. هم از بارش شیمیایی کربنات کلسیم و هم از تغییر شکل بقایای پوسته، مرجان، مدفوع و جلبک به کلسیت در طی دیاژنز تشکیل می شود. سنگ آهک همچنین به عنوان رسوب در غارها از بارش کربنات کلسیم تشکیل می شود.سنگ مرمر یک سنگ دگرگونی است که وقتی سنگ آهک تحت فشار و گرما قرار می گیرد، تشکیل می شود. یک بررسی دقیق از یک قطعه سنگ مرمر شکسته، معمولاً رخ شکاف واضح کلسیت را نشان می دهد. اندازه بلورهای کلسیت با توجه به سطح دگرگونی تعیین می شود. سنگ مرمریتی که در معرض دگرگونی بالاتری قرار داشته باشد، به طور کلی دارای بلورهای کلسیت بزرگتری است.

موارد استفاده از کلسیت در ساخت و ساز

صنعت ساخت و ساز مصرف کننده اصلی کلسیت به شکل سنگ آهک و سنگ مرمر است. هزاران سال است که از این سنگها بعنوان سنگهای ابعادی و در ملات استفاده می شده است. بلوک های سنگ آهک ماده اولیه ساختمانی بود که در بسیاری از اهرام مصر و آمریکای لاتین استفاده می شد. امروزه سنگ آهک و سنگ مرمر خشن و صیقلی هنوز ماده مهمی است که در معماری معتبر استفاده می شود.در ساخت و ساز مدرن از کلسیت یا کربنات کلسیم به شکل سنگ آهک و سنگ مرمر برای تولید سیمان و بتن استفاده می شود. این مواد به راحتی مخلوط می شوند، حمل می شوند و به صورت دوغاب قرار می گیرند که به یک ماده ساختمانی با دوام سخت می شوند. از بتن برای ساخت ساختمان ها، بزرگراه ها، پل ها، دیوارها و بسیاری از سازه های دیگر استفاده می شود.

موارد استفاده در خنثی سازی اسید

تعریف کلسیت به طور کامل چیست؟کلسیت یا سنگ دانه بندی کربنات کلسیم کاربردهای بی شماری به عنوان خنثی کننده اسیدها دارد. برای صدها سال، سنگهای آهکی و سنگ مرمر خرد شده  در مزارع به عنوان یک تیمار خاک خنثی کننده اسید پخش شده اند. آنها همچنین برای تولید آهک که سرعت واکنش آن در خاک بسیار سریعتر است، گرم می شوند.کلسیت به عنوان یک خنثی کننده اسید در صنایع شیمیایی استفاده می شود. در مناطقی که رودخانه ها با زهکشی معدن اسید روبرو هستند، سنگ آهک خرد شده به داخل رودخانه ها پخش می شود تا آب آنها خنثی شود.

کربنات کلسیم حاصل از سنگهای آهکی یا سنگ مرمر با خلوص بالا در پزشکی استفاده می شود. کربنات کلسیم با قند و طعم دهنده مخلوط شده و به صورت قرص های جویدنی در خنثی سازی اسیدهای معده کاربرد دارد. این ماده همچنین یکی از مواد تشکیل دهنده داروهای بی شماری است که برای درمان بیماری های گوارشی و سایر بیماری ها استفاده می شود.

جاذب های کربنات کلسیم

جاذب ها موادی هستند که توانایی “جذب” ماده دیگری را دارند. در هنگام سوزاندن سوخت های فسیلی، سنگ آهک اغلب به عنوان ماده جاذب مورد استفاده قرار می گیرد. کربنات کلسیم با دی اکسید گوگرد و سایر گازهای موجود در احتراق واکنش داده، آنها را جذب کرده و از خروج آنها به جو جلوگیری می کند.

بناها و مجسمه سازی

سنگ مرمر صخره ای بسیار جذابی که مدت هاست برای بناهای یادبود و مجسمه استفاده می شود، عدم تخلخل قابل توجه آن باعث می شود تا بخوبی در برابر یخ و ذوب در فضای باز بایستد و سختی کم آن را به سنگی آسان برای کار تبدیل می کند. در پروژه هایی به بزرگی اهرام و به کوچکی پیکره استفاده شده است. به طور گسترده ای به عنوان نشانگر گورستان، مجسمه ها، نیمکت ها، پله ها و موارد دیگر استفاده می شوند.

بسیاری از موارد دیگر

تعریف کلسیت به طور کامل چیست؟به صورت پودر شده، کلسیت اغلب دارای رنگ بسیار سفید است. کلسیت یا کربنات کلسیم پودر شده اغلب به عنوان رنگدانه سفید یا “روشن” استفاده می شود. برخی از رنگهای اولیه با کلسیت ساخته شده اند. این ماده اصلی در سفید کاری است و به عنوان ماده رنگی بی اثر برای رنگ سازی استفاده می شود.سنگ آهک و مرمر روکش دار اغلب به عنوان مکمل غذایی در غذای دام استفاده می شود. مرغ هایی که تخم مرغ تولید می کنند و گاوهایی که شیر تولید می کنند، نیاز به یک رژیم غذایی غنی از کلسیم دارند. مقادیر کمی کربنات کلسیم اغلب به منظور افزایش مصرف کلسیم به خوراک آنها اضافه می شود.کربنات کلسیم دارای سختی سه در مقیاس Mohs است و همین امر آن را به عنوان ساینده با سختی کم مناسب می کند. این حد نرمی از سطح سنگ، چینی و پلاستیکی که در آشپزخانه ها و حمام ها یافت می شود نرم تر است و سختی کم آن باعث می شود یک ماده تمیز کننده موثر باشد که به سطح تمیز شده آسیب نمی رساند.

سنگ آهک همچنین به عنوان گرد و غبار ایمنی معدن استفاده می شود. این یک غبار غیر قابل اشتعال است که به دیواره ها و سقف معادن زیرزمینی ذغال سنگ پاشیده می شود تا میزان گرد و غبار ذغال سنگ در هوا کاهش یابد (که می تواند یک عامل خطرناک انفجار باشد). گرد و غبار ایمنی معدن به دیواره معدن می چسبد و گرد و غبار ذغال را بی حرکت می کند. رنگ سفید آن به روشنایی معدن کمک می کند. این ماده برای این کار بسیار عالی است.

کلسیت، مخزن دی اکسید کربن

تعریف کلسیت به طور کامل چیست؟دی اکسید کربن گاز مهمی در محیط زمین است. در جو به عنوان یک گاز گلخانه ای عمل می کند که برای به دام انداختن و نگه داشتن گرما در نزدیکی سطح سیاره کار می کند. روند تشکیل کربنات کلسیم و سنگ آهک، دی اکسیدکربن را از اتمسفر خارج کرده و آن را برای مدت زمان طولانی ذخیره می کند. این فرآیند برای میلیون ها سال اتفاق افتاده است. (تولید مقدار زیادی دی اکسید کربن ذخیره شده). وقتی این سنگ ها از بین می روند، برای خنثی سازی اسیدها، گرم شدن آنها برای ایجاد سیمان یا دگرگونی شدید، مقداری از آنها دی اکسید کربن آزاد می شود و به جو باز می گردد. تمام این فرایندهای تشکیل و تخریب سنگ آهک بر آب و هوای زمین تأثیر دارد.ویژگی های منحصر به فرد کلسیت یا کربنات کلسیم، آن را برای مصارف مختلف مناسب می کند.

ملاحظات کلی کلسیت

مواد معدنی کربناته کلسیت، آراگونیت و دولومیت تقریباً ۱۵ درصد از رسوبات زمین و سنگهای رسوبی و حدود ۲ درصد از پوسته زمینی را تشکیل می دهند. درصد زیادی از کلسیت، فراوانترین ماده معدنی کربناته، در سنگهای آهکی رخ می دهد، که بخشهای قابل توجه بسیاری از توالی رسوبات دریایی را تشکیل می دهد. کلسیت همچنین جز بدنه اصلی مارن ها، تراورتن ها است، رگه های کلسیت بیشتر اسپلئوتمی ها (ذخایر غارها)، بسیاری از مرمرها و کربناتیت ها و برخی از رگه های سنگ معدنرا تشکیل می دهد.

کلسیت در اکثر دما و فشار شکل پایدار CaCO3 است. چندشکلی اوتروموبیک از CaCO3، آراگونیت، اگر چه اغلب در طبیعت رسوب می کند، در دمای اتاق و فشار قابل استحکام است و به راحتی وارون کلسیت می شود. وارونگی به صورت آزمایشی نشان داده شده است وقتی آراگونیت در هوای خشک تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد گرم شود و در تماس با آب در دماهای پایین قرار گیرد. واتریت شش ضلعی، چند شکل طبیعی دیگر کربنات کلسیم و بسیار نادر است و در آزمایشگاه نشان داده شده است که با تشکیل آن به کلسیت یا آراگونیت یا هر دو به طور همزمان تبدیل می شود. به عنوان مثال، به نظر می رسد در تمام شرایط طبیعی شناخته شده است.

ترکیب شیمیایی کلسیت چیست

تعریف کلسیت به طور کامل چیست؟ برخی از کلسیت های طبیعی اساساً کربنات کلسیم خالص هستند. بقیه حاوی درصدی قابل توجه از کاتیونهای دیگر هستند (به عنوان مثال، منیزیم، منگنز، آهن، بور ، جایگزین برخی از کلسیم آنها می شود. به طور کلی، با این حال، فقط جایگزینی جزئی رخ می دهد. فقط منگنز و منیزیم شناخته شده است که به طور گسترده جایگزین کلسیم می شود: منگنوکلسیت و رودوکروزیت کلسیان یعنی کلسیم دارنده MnCO3شناسایی شده اند و نشان داده شده است که محلول جامد از کربنات کلسیم خالص تا ۴۰ درصد MnCO3  خالص و از MnCO3 خالص به حدود ۲۵ درصد کربنات کلسیم می رسد. کلسیت های مغناطیسی قابل استحکام حاوی تقریباً ۵ تا ۱۸ درصد MgCO3 به طور گسترده ای به عنوان ماده اسکلتی بیوژنیک و به عنوان سیمان در برخی رسوبات دریایی مدرن ظاهر می شوند. کلسیت های مغناطیسی در انتهای پایین این طیف از محتوای MgCO3 برخی اسیدهای دریایی و توفهای آهکی را تشکیل می دهند.

در تجزیه و تحلیل سنگ آهک بین ۶۰ تا ۷۰ عنصر در مقادیر جزئی یا کمیاب ثبت شده است. برخی از این عناصر ممکن است به عنوان جایگزینی در داخل کلسیت ایجاد شوند. به نظر می رسد برخی دیگر به نمایندگی از مواد تشکیل دهنده جزئی، مانند مواد معدنی خاک رس، در داخل سنگ های تجزیه شده وجود دارد.

ترکیب شیمیایی کلسیت آزمایشی است که به ویژه در محیط بیرون برای شناسایی آن استفاده می شود. این آزمایش بر اساس این واقعیت است که کلسیت با اسید کلریدریک رقیق (HCl) واکنش می دهد و واکنش با جوشش شدید آشکار می شود. (رقت HCl که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد حدود ۹۰:۱۰ آب: HCl غلیظ است) واکنشهای درگیر چنین هستند.جوشش ناشی از تجزیه خود به خود اسید کربنیک (H2CO3) برای تولید گاز دی اکسید کربن،CO2  است.

ساختار کریستالی کلسیت چگونه است

تعریف کلسیت به طور کامل چیست؟ ساختار کلسیت یکی از اولین ساختارهای معدنی که با روش های اشعه X تعیین می شود – در سه پایه مختلف توصیف شده است. دو پایه که بیشترین استفاده را دارد، سلول واحد رومبوهدری واقعی است که همان لوزی حاد با رخ لبه است. سلول واحد واقعی شامل ۲ کربنات کلسیم با یون های کلسیم در گوشه های رومبوهدرون ها و گروه های CO3 است که هر کدام از آنها از یک یون کربن در مرکز یک گروه مسطح از اتم های اکسیژن تشکیل شده است که مراکز آنها یک مثلث متساوی الاضلاع را تعریف می کنند. پیکربندی را می توان روش دیگری در نظر گرفت: ساختار متشکل از ورقهای متناوب یونهای کلسیم شش ضلعی و آنیونهای کمپلکس CO3  است. این آرایه در سیستم بلوری شش ضلعی (مثلثی) است. تقارن سه گانه در بلورها و رومبوهدرهای شکاف کاملاً واضح است. این بلورها معمولاً در حفره های موجود در سنگها به وجود می آیند – به عنوان مثال، در گودال ها (از جمله دروس ها)، در وزیکول ها در سنگ های آذرین، و پوشش شکاف هایی که تا حدی پر شده اند. بیش از ۳۰۰ شکل کلسیت شناخته شده است.

مشخصات فیزیکی کلسیت را بدانید

تعریف کلسیت به طور کامل چیست؟ کلسیت در صورت خالصی بی رنگ یا سفید است اما به دلیل وجود ناخالصی های متنوع ممکن است تقریباً به هر رنگی متمایل به قرمز، صورتی، زرد، مایل به سبز، مایل به آبی، اسطوخودوس، سیاه یا قهوه ای باشد. ممکن است شفاف، روشن یا مات باشد. درخشش آن از زجاجیه تا کسل کننده است. بسیاری از کریستال ها، به ویژه کریستال های بی رنگ، شیشه ای هستند، در حالی که توده های دانه ای، به ویژه آنهایی که ریز دانه هستند، تمایل به کدر بودن دارند. سختیکلسیت در مقیاس موس ۳ است. بنابراین، می توان آن را به راحتی توسط تیغه چاقو یا چاقوی زمین شناسی خراشید. وزن مخصوص آن ۲٫۷۱ است. سه برش کامل به کلسیت چند وجهی شش وجهی خود را با چهره هایی به شکل الماس می دهد. زاویه هایی که چهره ها را مشخص می کنند ۷۸ و ۱۰۲ درجه هستند. سه شکل بلوری مهم (اشکال متمایز این ماده معدنی) کلسیت عبارتند از: (۱) منشوری (کوتاه و بلند)، (۲) رومبوهدرال و (۳) مقیاس بزرگ. شکل دوتایی آن بسیار رایج است و ممکن است منشا ثانویه آن سنگهای آهکی بلوری باشد. برخی از کلسیت ها تحت نور ماورا بنفش فلورسنت می شوند. بعضی از آنها نیز تریبولومینسنت هستند (هنگام خراشیدن لومینسانس) هنگامی که نور از میان برخی مواد معدنی عبور می کند، به دو پرتوی تقسیم می شود که با سرعت های مختلف و در جهات مختلف حرکت می کنند. این پدیده به عنوان تجزیه مجدد دو طرفه شناخته می شود. تفاوت بین سرعت به ویژه در کلسیت قابل توجه است، و در نتیجه کریستال هایی از یک نوع بی رنگ- که گاهی اوقات اسپار ایسلند نامیده می شوند- شکست دوگانه دارند که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است.

این واقعیت که قبلاً شرح داده شد که کلسیت به شدت با اسید کلریدریک رقیق (موریاتیک) جوش می خورد، کلسیت را از دولومیت متمایز می کند، که از نظر ظاهری به آن شباهت دارد. (دولومیت فقط در صورت پودر شدن و فقط با یک عمل آهسته و سوزاننده ریزش می کند.)

در سنگهایی که عمدتا از کلسیت تشکیل شده اند، این ماده معدنی به طور معمول دانه ای است، و دانه های آن از ذرات قابل تشخیص فقط در زیر میکروسکوپ تا دانه هایی که در بزرگترین ابعاد چند میلی متر هستند، وجود دارد. رنگ اکثر این سنگها خاکستری یا برنز است، اما برخی از سنگ مرمرهای کلسیتی سفید و برخی از آنها چند رنگ هستند.

مبدا و نحوه تشکیل کلسیت چیست

تعریف کلسیت به طور کامل چیست؟ درصد زیادی از کلسیت در سنگها و در محیطهای رسوبی رسوب می کند. در نتیجه، کلسیت سازنده رسوبات متنوع سنگهای رسوبی و محصولات دگرگونی شده آنها است. مقدار کمی از کلسیت زمین منشأ ماگمایی (به عنوان مثال آذرین) دارد. این ماده اصلی سازنده سنگ کمیاب به نام کربناتیت است. کلسیت همچنین به طور گسترده ای در وریدها دیده می شود: برخی از رگه ها به طور کامل یا تا حد زیادی کلسیت هستند. برخی دیگر حاوی مواد معدنی با ارزش هستند و معمولاً به عنوان رگه های سنگ معدن توصیف می شوند، حتی اگر کلسیت ماده اصلی تشکیل دهنده آن باشد.

سنگهای رسوبی تشکیل شده عمدتاً از کلسیت شامل سنگهای آهکی با منشا شیمیایی و بیوشیمیایی و همچنین سنگهای آهکی است که معمولاً به عنوان پلاستیک شناخته می شوند، زیرا از قطعات منتقل شده قبلاً رسوب داده شده، به طور معمول مواد بیوژنتیک تشکیل شده اند. تراورتن (که به آن توفا نیز می گویند)، گچ و میکریت به ترتیب نمونه هایی از این نوع سنگهای آهکی هستند.

بسیاری از سنگهای آهکی در طی دیاژنز، آرایش و بافت کانی شناسی خود را بدست آورده اند. آراگونیت، چند شکلی اورتوروموبیک از کربنات کلسیم رسوب داده شده و پس از آن به کلسیت و برخی از سنگهای آهکی تبدیل شد. کلسیتهای مغناطیسی که برخی از قسمتهای اسکلتی آلی و سیمانهای رسوبات دریایی را تشکیل می دهند، پیش ماده کلسیت بسیاری از سنگهای آهکی دیگر بودند. در طی دیاژنز، بیشتر کلسیت های مغناطیسی به مجموعه های پایدار کلسیت نسبتاً خالص، همراه با دانه های پراکنده دولومیت تبدیل شدند.

هنگامی که سنگهای آهکی رسوبی و دیاژنتیکی دچار دگرگونی می شوند، کلسیت اغلب متبلور می شود و تمایل به درشت بلوری شدن دارد. سنگهای حاصل سنگ مرمر کلسیت هستند. با این حال، به نظر می رسد برخی از سنگ مرمرهای کلسیت به جای پیش سازهای سنگ آهک، دولوستون داشته اند. به عنوان مثال، دولوستون در طول دگرگونی دولومیت تشکیل می یابد. دانه های کلسیت در برخی از سنگ های مرمر دارای صفحات شکافی منحنی هستند. این امر معمولاً برای بازتاب تبلور در هنگام تغییر شکل یا جریان پلاستیکی مرتبط با دگرگونی پویا تفسیر می شود.

تعریف کلسیت به طور کامل چیست؟ به طور کلی تصور می شود که کلسیت کربناتیت ها از مایعات متراکم H2O-CO2 تشکیل شده اند که از بسیاری جهات بیشتر شبیه مایعات غنی هستند که تصور می شود پگماتیت ها از آنها رسوب کرده اند. ماگماهای طبیعی که سنگهای آذرین از آنها مانند گرانیت و بازالت ادغام شده اند. این سنگها شباهت زیادی به سنگ مرمر دارند و برخی از توده های سنگ مرمر و کربناتیت در اصل اشتباه شناسایی شده اند. در بیشتر موارد، هویت مواد معدنی جانبی به عنوان معیارهایی آماده برای تمایز بین منشا آذرین و دگرگونی است.کلسیت توسط محلول ها، یا محلول های آب زیرزمینی معمولی یا محلول های گرمابی در ارتباط با فعالیت های ماگمایی رسوب می کند. چنین کلسیتی سیمان بسیاری از رسوبات آواری را تشکیل می دهد- به عنوان مثال، برخی از ماسه سنگ ها-و همچنین کلسیت یا آراگونیت اسپلهوتم ها و رگه های سنگ معدن کلسیت و کلسیتیت را تشکیل می دهد.

کلسیت در بیشتر مناطقی که هوازدگی شیمیایی روی می دهد تجزیه می شود. این ماده حل شده و محصولات آن در محلول های آب سطحی و آب زیرزمینی حمل می شود. حفر غارها جلوه ای زیرسطحی از این فرآیندها است، همانطور که پر کردن بعدی آنها با غارهای فضایی مظهر یکی از حالت هایی است که به وسیله آن کلسیت رسوب می کند. همانطور که می توان حدس زد، بیشتر توپوگرافی کارستی، که با سوراخ های فرورفتگی و زهکشی زیرزمینی مشخص می شود، در مناطق زیر لایه سنگ آهک رخ می دهد.

کاربردهای کلسیت

تعریف کلسیت به طور کامل چیست؟ کلسیت کاربردهای زیادی دارد. از زمان های بسیار قدیم، سنگ آهک را برای تبدیل به آهک زنده (CaO) می سوزانند، آن را به آهک هیدراته [Ca (OH) 2] تبدیل می کنند و با ماسه مخلوط می کنند تا ملات ایجاد کند. سنگ آهک یکی از موادی است که در ساخت سیمان پرتلند استفاده می شود و اغلب به عنوان شار در فرآیندهای متالورژی مانند ذوب سنگ معدن آهن استفاده می شود. سنگ آهک خرد شده به طور گسترده به عنوان riprap استفاده می شود، به عنوان دانه ای برای مخلوط های بتن و آسفالت، به عنوان آهک کشاورزی، و به عنوان یک ماده بی اثر و پرکننده در داروها. سنگ مرمر برای مجسمه سازی و کنده کاری استفاده می شود و به عنوان صفحات صیقلی یک سنگ بسیار محبوب است. اصطلاح سنگ مرمر در بازار متفاوت از اصطلاح زمین شناسی آن است. در بازار، این سنگ برای هر سنگ کربنات دانه درشت اعمال می شود که به جای اینکه فقط به سنگهای غنی از کربنات دگرگونی تبدیل شود، از پرداخت خوبی برخوردار است. برخی از سنگهای آهکی دیاژنتیک درشت بلور از جمله “مرمرهای” تجاری هستند که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. سنگ مرمر تراورتن و اونیکس (کلسیت باند دار) نیز از سنگهای محبوب هستند که معمولاً برای مصارف داخلی هستند. اسپار ایسلند نزدیک به دو قرن است که برای اهداف نوری استفاده می شود. این کاربردها فقط تعداد کمی از کاربردهای کلسیت را تشکیل می دهند.