نبذة تعريفية عن معدن “الكلسيت”

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

معدن الكلسيت علوم الأرض والجيولوجيا

اشتق اسم المعدن من الكلمة اللاتينية (Cals) بمعنى جير محروق (Burnt Lime)، والكلسيت هو أحد معادن مجموعة الكلسيت التي تضم إضافة إلى المعدن نفسه ماجنيزيت (MgCO₃)، سيديريت (FeCO₄) رودوكروزيت (MnCO₃)، سميشونيت (ZnCO₃).

ومعدن الكلسيت أحد معادن مجموعة الكربونات اللامائية، يتبلور في فصيلة الثلاثي، نظام المثلثات الوجهية الثلاثية المزدوجة ( ) ويتبع المعدن المجموعة الفراغية ( R3/C ) .

وتتعدد الهيئة التي توجد فيها بلورات المعدن بحيث يصعب حصرها، إلا أن الاشكال الشائعة للمعدن هي الهيئة المعينية الأوجه والهيئة المنشورية وهيئة المثلثات الوجهية.

 

وفي الهيئة المنشورية غالباً ما ينتهي المنشور بالمسطوح القاعدي أو بمعيني الأوجه. ويوجد الكلسيت في هيئة كتلية متماسكة أو حبيبة أو ترابية كما يوجد في هيئة ليفية (ألياف).

وتبلغ بلورات الكلسيت أحجاماً كبيرة جداً، فقد سجلت بلورات قطرها عدة أقدام في منطقة تاؤس (Taos) بنيومكسيكو، حيث تزيد البلورات الطبيعية التي أمكن استخراجها في الحجم عن البلورات المصنّعة .

لون المعدن أبيض أو عديم اللون ، ولكن وجود المكتنفات تؤدي إلى ألوان مختلفة للمعدن، فقد يكون أحمراً أو أزرقاً أو أخضراً أو أصفراً أو بنياً أو أسوداً، البريق زجاجي أو معتم، المخدش أبيض.

 

والمعدن شفاف إلى نصف شفاف. ويلاحظ أن المعدن يظهر خاصية الانكسار المزدوج (double refraction)، صلادة المعدن = 3 (المعدن أحد معادن مقياس موهس).

وتقل صلادة الكلسيت على بعض الأوجه البلورية [1000] عن صلادتها في الأوجه الأخرى [0101]، الانفصام كامل ويوازي معين الأوجه وتبلغ زاوية الانفصام 74.55°، المكسر محاري الوزن النوعي = 2.7102 ± 0002 عند درجة حرارة عشرين درجة سيليزية.

وقد تظهر البلورة الواحدة من الكلسيت معاملات تمدد مختلفة وكذلك تختلف في الخواص المغناطيسية والكهربية حسب الاتجاهات البلورية.

 

تظهر بعض بلورات المعدن توأمية واضحة في المستوى [2110]، وينفصل المعدن في نفس المستوى أو [1000] .

يتفاعل المعدن مع حمض الهيدروكلوريك المخفف البارد مع حدوث فوران وتصاعد غاز ثاني أكسيد الكربون على هيئة فقاعات.

وتبلغ نسبة أكسيد الكلسيوم في المعدن 54%، وثاني أكسيد الكربون 44% وقد يحل الحديد أو المنجنيز محل (Ca⁺⁺) الكلسيوم.

 

ويوجد نوعان من المتسلسلات أحدهما كامل بين الكلسيت والرودوكروزيت، والآخر جزئي وغير كامل بين الكلسيت وسميشسونيت (يحل المغنسيوم محل الكلسيوم بدرجة ضعيفة)، ودرجة ذوبان الكلسيت في الماء ضعيفة.

وتزداد الإذابة بزيادة ضغط ثاني أكسيد الكربون في الماء نتيجة لتكون حمض الكربونيك (H₂CO₃). وعملية التكربن لها تأثير واضح على الصخور الجيرية الموجودة.

وفي المناطق شديدة الأمطار تتكون بيكربونات الكلسيوم Ca (HCO₃)₂ القابلة للذوبان في الماء مما يؤدي إلى تحلل هذه الصخور الصلدة وتفككها ولذا  فإنه يفضل عدم استخدام الحجر الجيري في الأماكن شديدة الأمطار.

تم تجريبياً كميات الاتزان للكاتيونات التي تحل محل الكلسيوم في تركيب الكلسيت وهي الحديد والمغنسيوم والمنجنيز، حيث تبين أن الإحلال يزداد بارتفاع درجات الحرارة.

 

وعند درجة حرارة محددة فإن الإحلال يزداد في الاتجاه من المغنسيوم إلى الحديد إلى المنجنيز – كلما كان قطر الأيون متقارباً مع قطر أيون الكلسيوم.

وتعتمد درجة الحرارة التي يتفكك عندها الكلسيت إلى أكسيد الكلسيوم وثاني أكسيد الكربون. CaCO₃ → CaO + CO₂

وفي ظروف من الضغط الجوي العادي على معدل التسخين وحجم الحبيبات، والرطوبة والضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون. وتتراوح هذه الدرجة بين 700 – 1000° س.

 

وقد تبين من التجارب أن الكلسيت النقي ينصهر عند درجة حرارة حوالي 1340°س و  150000 ضغط (Psi) من ثاني أكسيد الكربون.

ولقد نجحت التجارب المعملية في الحصول على بلورات كبيرة لها قيمة بصرية بزيادة درجات الحرارة والضغط.

وبالرغم من ذلك فإن البلورات المصنعة لا يمكن مقارنتها من حيث القطر بالبلورات الطبيعية .

ونظراً لأن الكلسيت شفاف ونقي، ويوجد في بلورات كاملة، فقد لعب دوراً هاماً في اكتشاف بعض الأسس في علم البلورات وعلم المعادن مثل ظاهرة الانكسار المزدوج – استقطاب الضوء … الخ .

 

كربونات الكلسيوم ثلاثية التشكل (Trimorphuns) فهي تتبلور تحت ظروف خاصة لتعطي كلسيت أو أراجونيت أو ڨاتريت (Vaterite). والفاتريت نادر الوجود، وقد يتكون في ظروف شبه ثابتة.

وبالرغم من أن نوعاً واحداً فقط من الكلسيت وهو كلسيت ⁽¹⁾ (أنظر شكل 2 ) معروفاً بوجوده في الصخور إلا أن هناك أدلة على حدوث انتقال سريع من كلسيت ⁽¹⁾ إلى كلسيت ⁽²⁾ (calcite_I ⇆ calcite_II).

ويوضح الشكل علاقات الأطوار المحتملة حيث يتبين أن معدن الاراجوانيت لا يقبل كربونات المغنسيوم (MgCO₃) في المحلول الصلب كما هو الحال بالنسبة للكلسيت.

 

ويلاحظ من الشكل كذلك أن كمية المغنسيوم في الكلسيت تزداد على طول الحدود الانتقالية مع زيادة درجات الحرارة (الخطوط المتقطعة في الشكل تبين موقع الطور الانتقالي بين الأراجونيت والكلسيت المغنسيومي).

يوجد الأراجونيت في الصخور المتحولة إقليمياً، ويظهر في الشكل أن هذه الصخور قد تعرضت لضغط مكافئ لعمق حوالي 30 كيلومتراً.

وتحت هذه الأعماق الكبيرة فإنه يصعب تبيان ذلك من خلال الشواهد الجيولوجية، إلا أن وجود ضغط تكتوني كبيرة أثناء عملية التحول يعتبر افتراضاً بديلاً.

 

وتوجد عدة تفسيرات لتكون الأراجونيت في الصخور المتحولة تحت ضغط منخفض، إلا أن استخدام معدن الاراجونيت كمقياس للضغط في الصخور المتحولة ما زال موضوعاً تحيط به بعض التساؤلات.

الكلسيت معدن واسع الانتشار بدرجة كبيرة، ويوجد في الصخور النارية بنسبة قليلة، إلا أنه يعتبر المكون الأساسي لصخرو الكربوناتيت (Carbonatites) إلا أنه يوجد كمعدن ثانوي في معظم الصخور النارية.

يوجد المعدن على هيئة حبيبات في الصخور الجيرية المتبلورة كالرخام والكلسيت، وهو المكون الأساسي للصخور الكلسية الواسعة الانتشار مثل الصخور الجيرية والدولوميتية، والحجر الليثوجرافي، وكذلك النوع المعروف باسم كوكينا أو الأحجار الجيرية الصدفية، والصخور الجيرية البازلائية ذات الحبيبات المستديرة والصخور الجيرية البطروخية .

كما يوجد الكلسيت كمكون رئيسي في صخور الطباشير (chalk) والطفل الجيري.

 

ويوجد الكلسيت في رواسب الكهوف والينابيع على هيئة هوابط وصواعد استلاكتيت واستلاجميت (stalaktite, stalagmite)، ومن أمثلة هذه الرواسب كذلك الترافرتين والألاباستر المصري .

يوجد الكلسيت في هيئة بلورات في بعض العروق الغنية بالخامات المعدنية .

يستخدم الكلسيت في صناعة الزجاج والاسمنت وفي بعض الأغراض الميتالورجية، كما تستخدم الأنواع النقية ذات التبلور الجيد في الأجهزة البصرية (المجهر المستقطب ..).

كما تستخدم الأنواع غير النقية في إصلاح التربة وفي بناء الطرق. ويستخدم الحجر الجيري والرخام في أعمال البناء والتشييد.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]