ספיוליט

ספיוליט הוא מינרל פילוסיליקטי (סיליקט במבנה בצורת לוחיות), אחד מסוגי מינרלי החרסית.

תכונות

הרכב וקריסטלוגרפיה
נוסחת המבנה הכימי של הספיוליט היא Mg4Si6O15(OH)2•6H2O. זיהומים נפוצים כוללים אלומיניום, סידן, ברזל, ניקל ואף פלואור.

הספיוליט מתגבש במערכת האורתורומבית, חבורת סימטריות נקודתית " אורתורומבית דיפירימידלית" () וחבורת סימטריות מרחבית Pncn או Pnan. הפרמטרים של תא היחידה הם: Åa=5.21, b=26.73Å ו-c=13.50Å.

הספיוליט משויך לקבוצה של מינרלי חרסית המכילה בנוסף אליו את הפליגורסקיט.

המבנה הפנימי של הספיוליט, כמו של המינרלים האחרים בקבוצת המינרלים הפילוסיליקטיים, הוא של לוחיות זעירות ברוחב של מספר אנגסטרם. כל לוחית בנויה משני סוגי שכבות:

הסוג הראשון הוא שכבה של ארבעונים של סיליקה (SiO4). שלושה מתוך ארבעת אטומי החמצן שבסיליקה נמצאים במישור השכבה ומתחברים לאטומי חמצן של הארבעונים האחרים באותה שכבה ויוצרים בכך רשת של משושים. אטום החמצן הרביעי בסיליקה המהווה את הקודקוד הרביעי של הארבעון מתקשר עם השכבה הבאה, כאשר כל אטומי החמצן "מצביעים" באותו כיוון.

הסוג השני הוא שכבה הבנויה מתמניונים (גופים בעלי שמונה מישורים) שבמרכזם מגנזיום המוקפים באטומים של חמצן או בקבוצת ההידרוקסיל (OH).

בספיוליט שכבה אחת של תמניונים מקושרת משני צדדיה לשתי שכבות של ארבעונים, מצב המכונה חרסית של 2:1. בין הלוחיות מפרידה שכבת ביניים המכילה מים. גביש המינרל בנוי מלוחיות הנערמות זו על גבי זו וביניהן יש שכבות ביניים.

עם זאת, יש לספיוליט מבנה ייחודי שבה ארבע לוחיות מצויות בצדדים ואחת במרכז ועקב כך נוצרות תעלות מקבילות לאורך הגביש ונוצר המבנה הסיבי המוארך האופייני לספיוליט. האורך הממוצע של החלקיקים המוארכים הזעירים של הספיוליט נע בין 1μm ל-2μm והוא כולל תעלות שקוטרן 3.6Å ואורכן 10.6Å.

תכונות פיזיקליות
הגבישים של הספיוליט מופיעים לעיתים נדירות בצורת סיבים לאורך [001] שאורכם עד שני ס"מ אורך, אבל צורת המינרל היא בדרך כלל גושית, חרסיתית או כמסה חסרת צורה. לספיוליט יש פצילות טובה בכיוון אחד (011). הקשיות של המינרל נמוכה, 2 בסולם מוס. משקלו הסגולי הממוצע אף הוא נמוך, 2 גרם לסמ"ק. הסיבה לכך הוא המבנה הנקבובי שמשקף את המבנה הגבישי של תעלות מקבילות. לספיוליט יש את שטח הפנים הגדול ביותר מבין כל מינרלי החרסית, כ-300 מ"ר לגרם. עובדה זו מסבירה מדוע דגימות יבשות נקבוביות של ספיוליט יכולות לצוף על פני מים. וכן את יכולת ספיגת המים של המינרל המגיעה לכמות השווה למשקלו.

תכונות אופטיות
אופטית המינרל הוא דו-צירי שלילי. מקדמי השבירה של הספיוליט הם: nα=1.520, nβ=1.520 ו-nγ=1.530-1.548. גבישי הספיוליט שקופים למחצה, צבעם בדרך כלל הוא בגוונים של לבן, לבן אפרפר, לבן עם כתמי צבע צהבהבים או אדמדמים, או ירוק כחלחל. הברק של הספיוליט הוא אדמתי עד עמום. הספיוליט ניחן בפליאוכרואיזם (עד כמה משתנה צבע המינרל בהתאם לזווית בה מסתכלים בו). הגוון של המינרל מזווית אחת (X) הוא חסר צבע עד צהוב חיוור מאוד וזהוב מזוויות אחרות (Y ו-Z).

גילוי ומקור השם
המינרל נתגלה לראשונה ב-1847 בבטולינו (Bettolino) שליד העיירה בלדיסרו קנבסה (Baldissero Canavese) בנפת טורינו שבמחוז פיימונטה שבצפון איטליה. מקור השם מיוונית ספיון – דיונון. המינרלוג הגרמני ארנסט פרידריך גלוקר (Ernst Friedrich Glocker; 1858-1793) נתן למינרל את שמו בשל הדמיון שבין המינרל הקל והנקבובי לעצם של הדיונון. אבל המינרל היה מוכר עוד קודם לכן כחומר ששימש לגילוף חפצים, שעקב היותו קל ונקבובי היה מסוגל לצוף על פני המים ולכן קיבל את הכינוי "מרשאום" (Meerschaum גרמנית - "קצף-ים").

שימושים

שימושים היסטוריים

כאמור, הספיוליט היה מוכר לפני שזוהה כמינרל ב-1847 כחומר ששימש לגילוף חפצים, בשם "מרשאום" או בשמו הצרפתי המקביל "אקום דה מר" (écume de mer). רוב תפוקת המרשאום העולמית מגיעה מאסיה הקטנה, בעיקר ממישור אסקישהיר בטורקיה שבין אנקרה לאיסטנבול. המינרל מצוי במשקעים של סחף נהרות, אותם כורים בצורה נרחבת. נטען כי באזור יש 4,000 פירים המובילים למנהרות אופקיות שבהם חוצבים את המרשאום. האתרים העיקריים הם Sepetçi Ocağı ו- Kemikçi Ocağı, כ-30 קילומטרים דרומית מזרחית לאסקישהיר. המינרל מצוי בלוויית מגנזיט, כשהמקור לשני המינרלים היא קבוצת הסרפנטין. מרשאום שזה עתה נחצב הוא רך, אך הוא מתקשה בהשפעת חום השמש או בייבוש.

מקומות נוספים בהם מוצאים מרשאום, אם כי בכמויות קטנות הם ביוון, בתבאי ובאיים אביה וסאמוס; כמו כן, בתוך סרפנטין בהרובשיץ (Hrubschitz) בסמוך לקורמאו (Kromau) שבמוראביה שבצ'כיה. כמות מוגבלת מצויה גם במספר מקומות בצרפת בספרד, ובמרוקו. בארצות הברית הוא מצוי בתוך סרפנטין בפנסילבניה (בנוטינגהאם (Nottingham) במחוז צ'סטר (Chester) ובקרוליינה הדרומית ויוטה.

במרשאום נעשה לעיתים שימוש כתחליף לסטיאטיט או כחלק מהחומר המטהר המכונה אדמת פולר (fuller's earth) וכחומר לבנייה; אבל השימוש העיקרי הוא לגילוף מקטרות או פומיות לסיגריות. כתוצאה מעישון משנות מקטרות ממרשאום את צבען, לגוונים של צהוב, כתום ואדום מהבסיס כלפי מעלה. כאשר מכינים את המרשאום לגילוף עבור מקטרת נוהגים לגרד את הגבשושיות הקטנות שעל פני האבן, לייבש אותה, ואז לשייפה ולהבריקה באמצעות שעווה. במצב זה נוהגים לגלף את המקטרת, לשייף באמצעות נייר זכוכית לחמם בשעווה או סטארין, ואז להבריק.

יצור חפצים ממרשאום התבצע במרכזי ייצור כדוגמת וינה. עם זאת, מאז שנות השבעים של המאה ה-20 אסרה טורקיה על יצוא מרשאום, בכוונה להקים תעשיית מרשאום מקומית. היצרנים הידועים המקוריים של חפצי מרשאום נעלמו. כיום, מקטורת מרשאום שלא מיצרנים טורקיים מיוצרים ממרשאום דחוס או ממרשאום אפריקני שאיכותו ירודה לעומת המרשאום מטורקיה. חיקויים עשויים מגבס ומחומרים אחרים.

המינרל הלבן הרך והקל המופק בלנגבאנשייטן (Långbanshyttan) בוורלנד הידוע כ"אפרודיטה" (Aphrodite מיוונית "קצף-ים") הוא סוג של מרשאום.

שימושים מודרניים
לספיוליט יש כושר ספיחה וספיגה מעולים בשל שטח הפנים הנרחב והנקבוביות הרבה שלו. המינרל מסוגל לספוח גזים וריחות רעים ולספוג מים ונוזלים אחרים בכמות הקרובה למשקלו. המינרל אינו מתנפח בעת ספיגת מים ואינו מתפרק גם כשהוא רווי לחלוטין. בתרחיף יש לספיוליט צמיגות גבוהה היציבה גם בריכוזים גבוהים של מלח, תנאים הגורמים לתרחיפים אחרים של מינרלי חרסית, כדוגמת בנטוניט להתגבש.

שימושי המינרל:
חול לחתולים וחיות מחמד – יכולת ספיגת הנוזלים והריחות של הספיוליט מונעת ריחות והתרבות חיידקים.
ספיגת נוזלים – הספיוליט משמש להתמודדות עם נזילות ודליפות של נוזלים בתעשייה.
טיפול בפסולת – על ידי ספיגת חומרים רעילים ומסוכנים.
טיפול בחומרים כימיים – הספיוליט יכול לספוח חומרים כדוגמת עודף של קוטל חרקים.
סופג לחות – ספיוליט סופג לחות עודפת ומונע את השפעות הלוואי של הלחות: התעבות, קורוזיה, התרבות מיקרואורגניזמים וריחות רעים.
תוסף למזון לבעלי חיים – ספיוליט רשום כE-562 כחומר מונע התגיישות ונוהגים להוסיפו למזון לחזירים ומעלי גירה.
דשנים – ספיוליט מוסיף יציבות לתרחיף של דשן נוזלי.
חומרי בנייה – הוספת ספיוליט לטיח לבטון, לצבעים ולגריז מגדיל את עמידותם לבליה ומקל על השימוש בהם.
בוץ קידוח – כאמור איכות הספיוליט מאפשרת שימוש בו למטרת יצירת בוץ קידוח עבור תעשיות הנפט והגז בתנאים שבהם החומר המקובל למטרה זו, הבנטוניט, נוטה להתפרק.

סכנות בריאותיות
בשל האופי הסיבי של המינרל, יש לשאיפת האבק הנוצר ממנו השפעה כשל אזבסט והוא עלול לגרום לתופעות כדוגמת סיליקוזיס. האתר International Programme on Chemical Safety המופיע בפסקת הקישורים החיצוניים מפרט את הכמויות באוויר של ספיוליט שנחשבות מתחת לסף סכנה בריאותית.

מקור ותפוצה
ספיוליט הוא מינרל חרסית המצוי יחד עם סרפנטין שיכול לשקוע במים מלוחים אלקליים בסביבות צחיחות.

הספיוליט הוא מינרל נפוץ, אבל לא בכמויות גדולות. מקומות בהם ניתן למצוא את המינרל באיכות טובה כוללים את אסקישהיר בטורקיה; ולאקאס (Vallecas) בסמוך למדריד וקבאנס (Cabañas) בסמוך לטולדו שבספרד; נוגססואק (Nugssuaq) בגרינלנד, סמוך לאגם אמבוסלי בקניה; סמוך לאגם נטרון בטנזניה; מאמפנדרנדווה במדגסקר; בהר סנט-אילר שבדרום הפרובינציה של קוויבק שבקנדה; בגוברנור (Gouverneur) במחוז סנט לורנס בניו יורק ובאש מידאוז (Ash Meadows) מחוז ניי (Nye) בנבדה שבארצות הברית; מסרו מרקדו (Cerro Mercado) במדינת דורנגו שבמקסיקו; ומקוזאו מחוז טוצ'יגי שביפן.

קישורים חיצוניים

 אתר WebMineral
  מידע על שימושים תעשייתיים בספיוליט ארגון יצרני המינרלים התעשייתיים של אירופה
 International Programme on Chemical Safety - Asbestos And Other Natural Mineral Fibres פירוט של ההשפעות הבריאותיות של מינרלים סיביים, בהם הספיוליט.
 New Data On Sepiolite And Attapulgite

הערות שוליים

מינרלי חרסית
פילוסיליקטים
מינרלים סיליקטיים
מינרלי מגנזיום
מינרלים