Магнезит

Магнезит — минерал со хемиска формула (магнезиум карбонат). Железо, манган, кобалт и никел може да се појават како примеси, но само во мали количини. Магнезитот се јавува природно и во криптокристална и во кристална форма, во зависност од условите на неговото формирање.
Магнезитот се користи во производството на магнезиум оксид за огноотпорна облога на печки и печки, како и за уметност во накит и скулптура. Бидејќи тој може да се формира со карбонизација на магнезиум серпентин, се прават и напори за користење на магнезит за секвестрација на јаглерод.
1 Појава
Магнезитот се јавува како вени и како производ на промена на ултрамафични карпи, серпентинит и други видови карпи богати со магнезиум, како во контактни, така и во регионални метаморфни терени. Овие магнезити често се криптокристални и содржат силициум диоксид во форма на опал или керт.
Магнезитот е исто така присутен во реголитот над ултрамафичните карпи како секундарен карбонат во почвата и подземјето, каде што се таложи како последица на растворање на минерали што содржат магнезиум од јаглерод диоксид во подземните води.
Кристалните и криптокристалните магнезити имаат многу различни минерални структури. Додека кристалниот магнезит има добро развиена кристална структура, криптокристалниот магнезит е аморфен - претежно агрегат од фини зрна.
2 Формирање
Магнезитот може да се формира преку талк карбонатен метасоматизам на перидотит и други ултрамафични карпи. Магнезитот се формира преку карбонизација на оливин во присуство на вода и јаглерод диоксид на покачени температури и висок притисок типичен за зеленошкрилестите фации.
Магнезитот може да се формира и преку карбонизација на магнезиум серпентин (лизардит) преку следната реакција:
:2 Mg<sub>3</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>5</sub>(OH)<sub>4</sub> + 3 CO<sub>2</sub> → Mg<sub>3</sub>Si<sub>4</sub>O<sub>10</sub>(OH)<sub>2</sub> + 3 MgCO<sub>3</sub> + 3 H<sub>2</sub>O
Сепак, при изведување на оваа реакција во лабораторија, трихидратната форма на магнезиум карбонат (нескехонит) ќе се формира на собна температура. Токму ова набљудување доведе до постулирање на „дехидрациска бариера“ вклучена во формирањето на безводен магнезиум карбонат на ниска температура. Лабораториските експерименти со формамид, течност слична на вода, покажаа како не може да биде вклучена таква дехидрациска бариера. Фундаменталната тешкотија за нуклеирање на безводен магнезиум карбонат останува кога се користи овој неводен раствор. Не дехидрацијата на катјони, туку просторната конфигурација на карбонатни анјони ја создава бариерата при нискотемпературното нуклеирање на магнезитот.
Магнезитот бил пронајден во современи седименти, пештери и почви. Познато е дека неговото формирање на ниска температура (околу 40 °C) бара наизменични интервали помеѓу врнежите и растворањето. Формирањето на магнезит на ниска температура може да биде од значење за секвестрација на јаглерод во големи размери. Вандегинсте го опишал големиот чекор напред кон индустриското производство на магнезит созададен при атмосферски притисок и температура од 316 K. Во тие експерименти, мали додатоци на хлороводородна киселина периодично се менуваа со додатоци на раствор од натриум карбонат. Ново било и многу краткото времетраење од само неколку часа за наизменични циклуси на растворање и врнежи.
Магнезитот бил откриен во метеоритот ALH84001 и на самата планета Марс. Магнезитот бил идентификуван на Марс со помош на инфрацрвена спектроскопија од сателитска орбита. Во близина на кратерот Језеро, откриени се Mg-карбонати и е објавено дека се формирале во езерска средина што преовладува таму. Сè уште постои контроверзност околу температурата на формирање на овие карбонати. Се претпоставува формирање на ниски температури за магнезитот од метеоритот ALH84001 добиен од Марс.
Оливинот богат со магнезиум (форстерит) го фаворизира производството на магнезит од перидотит. Оливинот богат со железо (фајалит) го фаворизира производството на композиции на магнетит-магнезит-силициум.
Магнезитот може да се формира и преку метасоматизам во наслаги од скарн, во доломитски варовници, поврзан со воластонит, периклас и талк.
Отпорен на висока температура и способен да издржи висок притисок, се претпоставува дека магнезитот е една од главните фази што содржат карбонат во Земјината обвивка и можни носители на длабоки резервоари на јаглерод. Од слична причина, се наоѓа во метаморфизирани перидотитни карпи во Централните Алпи, Швајцарија и еклогитски карпи под висок притисок од Тјаншан, Кина.
Магнезитот може да се таложи и во езерата во присуство на бактерии или како водени Mg-карбонати или како магнезит.
2.1 Изотопски докази
Групираните изотопи се користат за толкување на условите на формирање на магнезит и изотопскиот состав на таложечката течност. Во рамките на ултрамафичните комплекси, магнезитите се наоѓаат во вени и штукови во криптокристална форма, како и во газирани перидотитни единици во кристална форма. Овие криптокристални форми се претежно варијабилно изветвени и даваат ниска температура на формирање. Од друга страна, грубите магнезити даваат многу висока температура што укажува на хидротермално потекло. Се шпекулира дека грубите високотемпературни магнезити се формираат од течности добиени од мантија, додека криптокристалните се таложат со циркулирачка метеорска вода, апсорбирајќи јаглерод од растворен неоргански јаглероден базен, јаглерод од почвата и под влијание на ефектите на изотопите на нерамнотежа.
Магнезитите што се формираат во езера и места на плеи се генерално збогатени со тешки изотопи на C и O поради испарување и дегазирање на CO<sub>2</sub>. Ова се одразува во многу ниската температура добиена од згрутчениот изотоп. На нив влијае pH ефектот, биолошката активност, како и кинетичкиот изотопски ефект поврзан со дегасификацијата. Магнезитот се формира како површински калапи во такви услови, но поопшто се јавува како водни Mg-карбонати бидејќи нивното таложење е кинетички фаворизирано. Најчесто, тие го добиваат C од DIC или блиските ултрамафични комплекси (на пр., Алтин Плаја, Британска Колумбија, Канада).
Од друга страна, магнезитите во метаморфните карпи укажуваат на многу висока температура на формирање. Изотопскиот состав на родителската течност е исто така тежок - генерално метаморфни течности. Ова е потврдено со температура добиена од вклучување на течност, како и со традиционална термометрија на изотопи на O што вклучува ко-таложење на кварц-магнезит.
Честопати, магнезитот бележи пониска температура на згрутчениот изотоп од поврзаниот доломит, калцит. Причината може да биде тоа што калцитот, доломитот се формираат порано на повисока температура (од течности слични на мантија), што го зголемува односот Mg/Ca во течноста доволно за да се таложи магнезитот. Бидејќи ова се случува со зголемување на времето, флуидот се лади, еволуира со мешање со други флуиди и кога формира магнезит, ја намалува неговата температура. Значи, присуството на поврзани карбонати има контрола врз изотопскиот состав на магнезитот.
Потеклото на марсовските карбонати може да се деконволвира со примена на згрутчен изотоп. Изворот на CO<sub>2</sub>, климатско-хидролошките услови на Марс може да се проценат од овие карпи. Неодамнешна студија покажа (имплементирајќи термометрија на згрутчени изотопи) дека карбонатите во ALH84001 укажуваат на формирање при ниска температура на испарувачки услови од подземни води и деривација на CO<sub>2</sub> од марсовската атмосфера.
3 Употреба
3.1 Огноотпорен материјал
Слично како про производството на вар, магнезитот може да се согори во присуство на јаглен за да се произведе MgO, кој, во форма на минерал, е познат како периклас. Големи количини на магнезит се согоруваат за да се произведе магнезиум оксид: важен огноотпорен (отпорен на топлина) материјал што се користи како облога во високи печки, обични печки и инсинератори.
Температурите на калцинација ја одредуваат реактивноста на добиените оксидни производи, а класификациите на лесно согорени и мртво согорени се однесуваат на површината и добиената реактивност на производот (ова обично се одредува со индустриска метрика на јодниот број).
Производот „лесно согорен“ генерално се однесува на калцинација што започнува на 450 °C и продолжува до горната граница од 900 °C - што резултира со добра површина и реактивност.
Над 900 °C, материјалот ја губи својата реактивна кристална структура и се враќа во хемиски инертен „мртов изгорен“ производ - кој е претпочитан за употреба во огноотпорни материјали како што се облоги за печки.
Во анализата на пожар, магнезитните купели можат да се користат за купелација, бидејќи магнезитниот купел ќе издржи високи температури.
3.2 Други употреби
Магнезитот може да се користи и како врзивно средство во материјал за подови (магнезитна естриса). Понатаму, се користи како катализатор и полнач во производството на синтетичка гума и во подготовката на магнезиумски хемикалии и ѓубрива.
Продолжуваат истражувањата за да се процени практичноста на секвестрацијата на стакленичкиот гас јаглерод диоксид во магнезитот во голем обем. Тие се фокусираат на перидотити од офиолити (обдукцирани мантилни карпи на кората) каде што може да се создаде магнезит со дозволување јаглерод диоксидот да реагира со овие карпи. Постигнат е одреден напредок кај офиолитите од Оман. Но, главниот проблем е што овие вештачки процеси бараат доволна порозност-пропустливост за да можат течностите да течат, но тоа тешко дека е случај кај перидотитите.
3.3 Уметнички дела
Магнезитот може да се сече, дупчи и полира за да се формира монистра што се користи во изработката на накит. Магнезитната монистра може да се обои во широк спектар на бои, вклучувајќи светло сина боја што го имитира изгледот на тиркизната боја.
Јапонско-американскиот уметник Исаму Ногучи го користел магнезитот како скулпторски материјал за некои од неговите уметнички дела.
4 Безбедност и здравје при работа
Луѓето можат да бидат изложени на магнезит на работното место преку вдишување, контакт со кожа и контакт со очи.
4.1 САД
Администрацијата за безбедност и здравје при работа (OSHA) ја поставил законската граница (дозволена граница на изложеност) за изложеност на магнезит на работното место како 15 mg/m3 вкупна изложеност и 5 mg/m3 респираторна изложеност во текот на 8-часовен работен ден. Националниот институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH) поставил препорачана граница на изложеност (REL) од 10 mg/m3 вкупна изложеност и 5 mg/m3 респираторна изложеност во текот на 8-часовен работен ден.