Shungiitti , vanhentunut. synonyymi ilmaisuille " liuskekivi ", " koekivi " , lidite tai paragon [1] on prekambrialainen kivi , joka koostuu pääasiassa hiilestä ja on koostumuksen ja ominaisuuksien suhteen välissä antrasiittien ja grafiitin välillä . On olemassa erilaisia shungiitin mustia, tummanharmaita ja ruskeita.
Shungiitti muodostui orgaanisesta pohjasedimentistä - sapropeelista . Nämä orgaaniset sedimentit, jotka ylhäältä peittivät yhä uusia kerroksia, tiivistyivät vähitellen, kuivuivat ja upposivat maan syvyyksiin. Puristuksen ja korkean lämpötilan vaikutuksesta tapahtui hidas muodonmuutosprosessi . Tämän prosessin seurauksena mineraalimatriisiin dispergoitunut amorfinen hiili muodostui šungiitille ominaisten pallosten muodossa.
Ensimmäiset episodiset kuvaukset "mustan Olonetsin maan" kivistä tekivät vuonna 1792 akateemikko Nikolai Ozeretskovsky ja vuonna 1848 kaivosinsinöörien kapteeni N. K. Komarov.
Vuonna 1877 mineralogian ja geologian tohtori Aleksanteri Inostrantsev määritteli kiven uudeksi äärijäseneksi luonnollisten ei-kiteisten hiilten sarjassa, jotka eivät ole hiiltä, ja antoi nimen šungiitti Zaonezhsky - kylän Shungan mukaan, jossa kivi löydettiin ensimmäisen kerran ja siihen tehtiin adit .
Vuosina 1928-1937 suoritettiin perustetun valtion säätiön "Shungit" perusteella šungiittikivien tutkimus palavan hiilen oletettuina analogeina, suoritettiin ensimmäiset rakennetutkimukset.
Puhdas šungiitti on luonnossa melko harvinainen, pääasiassa ohuiden, jopa 30 cm leveiden suonien muodossa. Se esiintyy useammin seoksena šungiittiliuskeissa ja dolomiiteissa , yleisiä Karjalassa Zaonezhskin niemimaan alueella ja Onega-järven pohjoiskärjen ympärillä - Girvasista lännessä Tolvuiin ja Shungaan idässä.
Šungiittien teollinen arvo on määritetty täydellisimmin Shungskoje-, Myagrozerskoje- , Nigozerskoje-, Maksovo- ja Zazhogino-esiintymillä sekä Turastamozerskojella (Medvezhyegorsky- alue ). Kaikille pelloille ennustetaan noin miljardi tonnia resursseja.
Tähän mennessä Kazakstanissa sijaitsevaa Koksuskoje-kenttää on tutkittu 49 miljoonan tonnin todistetusti .
Väri musta, tummanharmaa, ruskea. Kovuus - 3,5 ... 4. Murtuma on porrasmainen, conchoidaalinen. Tiheys - 1,80 ... 2,84 g / cm3 koostumuksesta riippuen; huokoisuus - 0,5 ... 5%; puristuslujuus 100-276 MPa; kimmokerroin (E) - 0,31 10 5 MPa. Sähköä johtava, sähkönjohtavuus - (1-3) × 10 3 Sm / m; lämmönjohtavuus - 3,8 W / m K. Lämpölaajenemiskertoimen keskiarvo lämpötila-alueella +20 - +600 °C on 12·10 −6 K −1 . Lämpöarvo 7500 kcal/kg [2] .
Kivellä on sorptio- ja katalyyttisiä ominaisuuksia [3] .
Kiinteä šungiittiaine on sekoitus erilaisia hiilen allotrooppeja , joiden kidehilat yhdistää amorfinen hiili [4] .
On olemassa kaksi lajiketta:
| Ei. | Elementti, komponentti | Komponenttikaava | Sisältö % massa |
|---|---|---|---|
| yksi | Alumiinioksidi | Al2O3 _ _ _ | 4.05 |
| 2 | Rauta(III)oksidi | Fe2O3 _ _ _ | 1.01 |
| 3 | Rauta(II)oksidi | FeO | 0,32 |
| neljä | kaliumoksidi | K2O _ _ | 1.23 |
| 5 | kalsiumoksidia | CaO | 0.12 |
| 6 | piioksidi | SiO2_ _ | 36.46 |
| 7 | magnesiumoksidi | MgO | 0,56 |
| kahdeksan | mangaanioksidi | MNO | 0.12 |
| 9 | natriumoksidi | Na2O _ _ | 0,36 |
| kymmenen | titaanioksidi | TiO2_ _ | 0,24 |
| yksitoista | Fosforioksidi | P2O3 _ _ _ | 0,03 |
| 12 | Barium | Ba | 0,32 |
| 13 | Bor | B | 0,004 |
| neljätoista | Vanadiini | V | 0,015 |
| viisitoista | Koboltti | co | 0,00014 |
| 16 | Kupari | Cu | 0,0037 |
| 17 | Molybdeeni | Mo | 0,0031 |
| kahdeksantoista | Arseeni | Kuten | 0,00035 |
| 19 | Nikkeli | Ni | 0,0085 |
| kaksikymmentä | Johtaa | Pb | 0,0225 |
| 21 | Rikki | S | 0,37 |
| 22 | Strontium | Sr | 0,001 |
| 23 | Hiili | C | 26.26 |
| 24 | Kromi | Cr | 0,0072 |
| 25 | Sinkki | Zn | 0,0067 |
| 26 | Vesi | H2O _ _ | 2.18 |
| 27 | Sytytyksen menetys | RFP | 32,78 |
Shungiittituhka (kuten kaikki luonnonkivihiilet ja epäpuhtauksia sisältävät bitumit) sisältää vanadiinia , nikkeliä , molybdeeniä , kuparia jne. Erilaisten hiiliallotrooppien suhteellisen helpon saamisen vuoksi šungiitti luokitellaan lupaavaksi materiaaliksi nanoteknologian kehittämisessä ja on kohde. opiskelu nanoteknologiainstituuteissa [5] [6] .
Shungiitti sisältää sekä kiinteää hiiltä että merkittäviä määriä piioksidia ; molemmat nämä komponentit siinä ovat kemiallisesti aktiivisia muotoja. Tässä suhteessa sitä voidaan käyttää metallurgiassa pelkistimenä ja - samalla - SiO 2 -pitoisena juoksutteena ja piin lähteenä (esimerkiksi valuraudan , ferrokromin , ferrosilikromin tai piikarbidin tuotannossa ) [7] .
Toinen sovellusalue on rakentaminen [8] . Kiillotetut pilkunmustat laatat harvinaisilla valkoisilla suonilla, jotka eivät haalistu ajan myötä, koristavat Pietarin Iisakin ja Kazanin katedraalien ja Moskovan metroaseman sisätiloja . Nykyaikaisessa rakennusteollisuudessa šungiittia käytetään myös kevytbetonikiviaineksen, sungitsiittien, valmistukseen .
Murskatulla šungiitilla on riittävä mekaaninen lujuus suodattimien kuormitukseen, se on kemiallisesti kestävää, ei saastuta sen läpi suodatettua vettä ja siksi soveltuu suodattimien lataamiseen. [9] [10] Tällä hetkellä MP "Petrozavodskvodokanal" käyttää murskattua šungiittia vedenkäsittelylaitoksilla nopeiden suodattimien kuormana Neuvostoliiton terveysministeriön luvan nro 121-5 / 873-6 perusteella. 10.30.81. [yksitoista]
Tämä šungiitin ominaisuus ei ole ainutlaatuinen: vastaaviin tarkoituksiin (suutin aktiivilietettä muodostavien mikro-organismien kiinnittämiseen ) käytetään myös paisutettua savea , muoveja , murskattua kiveä ja muita saatavilla olevia ja halpoja materiaaleja; myös tällä alueella. Sungiitin sorptio-ominaisuudet eivät eroa muista kivihiilipitoisuuksista, joita käytetään juomaveden puhdistamiseen kloorijäämistä .
Šungiittipohjaisilla tuotteilla, tahnoilla ja suodattimilla on terapeuttinen vaikutus, jota ei ole tieteellisesti todistettu. Huolimatta siitä, että sen sisältämillä fullereeneillä pieninä määrinä on todellakin antioksidanttisia ominaisuuksia [12] , šungiitin käyttö voi olla terveydelle vaarallista polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen voimakkaan karsinogeenisen vaikutuksen vuoksi .
Shungitsiitti on keinotekoinen huokoinen materiaali, joka saadaan polttamalla šungiittia sisältäviä kiviä. Shungitsiittia käytetään kevytbetonin (shungitsiittibetoni) täyteaineena ja lämpöä eristävänä täyteaineena.
Turastamozerskoje-esiintymän šungiitit ovat lupaavimpia shungitsiitin valmistukseen raaka-aineiden laadun suhteen. Turastamozerskoen esiintymän liuskeesta peräisin olevan shungitsiitin bulkkitiheys on keskimäärin alle 350 kg/m 3 ja yksittäisillä lohkoilla jopa alle 250 kg/m 3 (korkein laatuluokka).
Shungiittiainetta, Сtv , pidetään orgaanisena aineena erittäin korkeassa muodonmuutosvaiheessa. Sen standardikoostumus on hyvin yksinkertainen ja sisältää alkuainehiiltä määrän C 98,6 ... 99,6 painoprosenttia. %, jossa on jäämiä N, O, S ja H. Tyypillinen pitoisuus (N+O): 0,15…0,90 %; H: 0,15…0,50 %; S: 0,20…0,83 %. Sungiittiaineen tiheys on yleensä 1,8…2,0 g/cm 3 . Koska šungiittiaineen hiilipitoisuus on lähellä 100 %, kiviä luokiteltaessa ei useinkaan eroteta C- ja C- tv :tä .
Kivet on tapana luokitella hiilen massapitoisuuden mukaan, joka määräytyy palamisominaisuuksien (jäännöstuhkapitoisuus, hiilidioksidin ja muiden vapautuvien haihtuvien aineiden määrä ) . Tältä osin on olemassa viisi šungiitin lajiketta. Shungite-V sisältää C < 10 % hiiltä, joten se on itse asiassa šungiittia sisältävä kivi; shungiitti-IV:ssä C ~ 10...20 %; šungiitti-III C ~ 20...35 %; shungiitti-II:ssa С ~ 35…80 %; lopuksi shungiitti-I sisältää C > 95...98%, eli se koostuu lähes kokonaan šungiittiaineesta.
Sungiitin toinen pääkomponentti on kivien pääkomponentti eli SiO 2 , joka esiintyy yleensä kvartsin muodossa tai osana erilaisia silikaattimuodostelmia. Yleensä šungiittikivillä on monipuolinen mineraalikoostumus, joka sisältää karbonaatteja , alumiinisilikaatteja jne., ja šungiitin muodostavien aineiden sekoittumisen homogeenisuus herättää huomiota.
On luotettavasti todettu, että šungiittien kiinteä hiili muodostuu toisiinsa liittyvistä pallosista, eli yleensä pallomaisista hiukkasista. Sungiittipallojen halkaisija on noin 10 nm. Tällainen rakenne on ainutlaatuinen, koska sitä ei havaita missään muussa luonnollisen kiinteän hiilen esineissä. Samaan aikaan šungiittitutkijat eivät ole vielä kehittäneet yleisesti hyväksyttyjä näkemyksiä hiilipallojen luonteesta, rakenteesta ja yhdistämismenetelmästä. Syynä on yhtenäisen näkemyksen puute alkuperäisen orgaanisen aineen ja proto-sungiittimateriaalin tyypistä, sen hiiltymisprosessista, muunnosväliaineen termodynaamisista ominaisuuksista, suurten aineiden syntymisen ja kehittymisen piirteistä. šungiittigeologiset rakenteet jne. Toisin sanoen ei ole selvää käsitystä siitä, mikä šungiitti yleensä on ja mistä ne on muodostettu. Kaikki tämä ei salli, toisin kuin muut luonnollisen kiinteän hiilen edustajat, arvioida luotettavasti tämän tyyppisen kiinteän hiilen mahdollisia lähteitä ja mekanismeja luonnollisessa ympäristössä, eikä se salli täysin arvioida šungiitin mahdollisuuksia käytännön sovelluksiin. Siksi monet asiantuntijat pitävät šungiitteja edelleen tieteellisenä mysteerinä. Tästä johtuen šungiiteista epätieteellisessä ympäristössä syntyy usein perusteettomia fantasioita ja spekulaatioita.
Monografia [13] sisältää ja analysoi lähes kaikki tunnetut perusasiat ja malliajatukset šungiiteista. Tarkastellaan todellista tilannetta kivien käytännön soveltamisessa.
On osoitettu, että yleisin sapropeelinen näkemys šungiittien alkuperästä on erittäin vaikea (käytännössä mahdoton) sovittaa yhteen niiden rakenteen, koostumuksen, fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien, esiintymien geologian, kivien iän (2 miljardia vuotta) ja historian kanssa. elämän syntymisestä ja kehityksestä maapallolla monien muiden tietojen kanssa.
Perusteluna esitetään, että šungiittihiilen eli šungiittipallojen rakenteen perusta on identtinen nokihiukkasten kanssa. Tämä seikka ja monet muut tosiasiat antavat meille mahdollisuuden päätellä, että šungiittihiili syntyi valtavien nokimassiivien muodostumisen seurauksena primääristen hiilivetyjen raaka-aineiden jättimäisten kerääntymien luonnollisissa purkamis- ja lämpömuutosprosesseissa (pyrolyysi, epätäydellinen palaminen). maakaasun, eli metaanin, muodossa. Syvähiilivetyjen vapautuminen johtui aktiivisesta vulkaanisesta toiminnasta tai siihen yhdistettiin, mikä, kuten tiedetään, tapahtui Karjalassa kivien muodostumisen aikana. Koska noen muodostumiselle metaanista on ominaista raskaiden hartsimaisten hiilivetyjen intensiivinen synteesi, proto-sungiittihiiliaine oli viskoosi-virtaava koostumus hiilivetysidosaineita sisältävistä nokimassoista, jotka kivettyivät ajan myötä.
Kivien mineraali (ei-hiili) muodostui sen seurauksena, että metaanin ja muiden hiilivetyjen päästöihin liittyi väistämättä niihin liittyviä vulkaanista tuhkaa (ja muita suspensioita), vulkaanisia kaasuja ja hydrotermisiä nesteitä höyryssä. vaihe. Tällainen prosessi varmisti kaikkien šungiittikivien muodostavien komponenttien sekoittumisen havaitun korkean homogeenisuuden ja määritti metaanin laimennustason sekä Csolidin ja muiden shungiittikivien komponenttien lopullisen suhteen, mukaan lukien hiilidioksidin maksimipitoisuuden, ts. 80 % šungiitti-II:ssa. Edellytykset äärimmäisen harvinaisen shungiitti-I:n muodostumiselle voivat muodostua heteroaineiden satunnaisista aukoista metaanivirroissa tai muodostuneen protosungiittiaineen huonosta paikallisesta sekoittumisesta mukana olevien ei-hiiliaineosien kanssa.
Piin vallitseva edustus kiveissä verrattuna muihin alkuaineisiin (paitsi hiileen) selittyy sillä, että prekambrian korkean piidioksidipitoisuuden omaavissa kivissä piidioksidin alkuperä emäksisen vulkanismin alueilla liittyy yleensä syvästi muuttuneeseen vulkaaniseen tuhkaan (ja tuhkan sedimentaatioon). ).
Vuonna 2016 Petroskoissa ilmestyi katu nimeltä Shungite Proezd [14] .
Shungite tuli laajalti tunnetuksi lännessä toukokuussa 2020 entisen amerikkalaisen Twitch-streamerin ansiosta salanimellä Dr DisRespect. [viisitoista]