Shungite , forældet. et synonym for " skifersten ", " prøvesten" , lidit eller paragon [1] er en prækambrisk bjergart , der hovedsageligt består af kulstof og indtager en mellemposition i sammensætning og egenskaber mellem antracit og grafit . Der er sorter af shungit sort, mørkegrå og brun.
Shungit blev dannet af organiske bundsedimenter - sapropel . Disse organiske sedimenter, dækket ovenfra af stadig nye lag, fortættede sig gradvist, dehydrerede og sank ned i jordens dybder. Under påvirkning af kompression og høj temperatur fandt en langsom metamorfiseringsproces sted . Som et resultat af denne proces blev amorft kulstof dispergeret i mineralmatrixen dannet i form af kugler, der er karakteristiske for shungit.
De første episodiske beskrivelser af klipperne i "det sorte Olonets land" blev foretaget i 1792 af akademiker Nikolai Ozeretskovsky og i 1848 af stabskaptajnen for Corps of Mining Engineers N. K. Komarov.
I 1877 definerede Alexander Inostrantsev , doktor i mineralogi og geologi , klippen som et nyt ekstremt medlem i en række af naturlige ikke-krystallinske kulstoffer, der ikke er kul, og gav navnet shungit efter navnet på Zaonezhsky- landsbyen Shunga , hvor klippe blev først opdaget og en adit drevet .
I 1928-1937, på grundlag af den etablerede statstillid "Shungit", blev undersøgelsen af shungitsten som formodede analoger af brændbart kul udført, de første strukturelle undersøgelser blev udført.
Ren shungit er ret sjælden i naturen, hovedsageligt i form af tynde, op til 30 cm brede, årer. Oftere er det til stede som en blanding i shungitskifer og dolomitter , almindelig i Karelen på Zaonezhsky-halvøens territorium og omkring den nordlige spids af Onega -søen - fra Girvas i vest til Tolvui og Shunga i øst.
Den industrielle værdi af shungitter er blevet bestemt mest fuldstændigt for Shungskoye, Myagrozerskoye , Nigozerskoye, Maksovo og Zazhogino aflejringer , såvel som for Turastamozerskoye ( Medvezhyegorsky-distriktet ). De forudsagte ressourcer for alle felter er omkring 1 milliard tons.
Til dato er Koksuskoye-feltet i Kasakhstan blevet udforsket med en bevist reserve på 49 millioner tons .
Farve sort, mørkegrå, brun. Hårdhed - 3,5 ... 4. Bruddet er trinformet, conchoidal. Massefylde - 1,80 ... 2,84 g / cm 3 , afhængig af sammensætningen; porøsitet - 0,5 ... 5%; trykstyrke 100-276 MPa; elasticitetsmodul (E) - 0,31 10 5 MPa. Elektrisk ledende, elektrisk ledningsevne - (1-3) × 10 3 Sm / m; termisk ledningsevne - 3,8 W / m K. Gennemsnitsværdien af den termiske udvidelseskoefficient i temperaturområdet fra +20 til +600 °C er 12·10 −6 K −1 . Brændværdi 7500 kcal/kg [2] .
Stenen har sorption og katalytiske egenskaber [3] .
Fast shungitstof er en blanding af forskellige kulstofallotroper , hvis krystalgitre er forbundet med amorft kulstof [4] .
Der er to varianter:
| Ingen. | Element, komponent | Komponentformel | Indhold % masse |
|---|---|---|---|
| en | Aluminiumoxid | Al2O3 _ _ _ | 4,05 |
| 2 | Jern(III)oxid | Fe2O3 _ _ _ | 1.01 |
| 3 | Jern(II)oxid | FeO | 0,32 |
| fire | kaliumoxid | K2O _ _ | 1,23 |
| 5 | calciumoxid | CaO | 0,12 |
| 6 | siliciumoxid | SiO2 _ | 36,46 |
| 7 | magnesiumoxid | MgO | 0,56 |
| otte | manganoxid | MNO | 0,12 |
| 9 | natriumoxid | Na2O _ _ | 0,36 |
| ti | titaniumoxid | TiO2 _ | 0,24 |
| elleve | Fosforoxid | P2O3 _ _ _ | 0,03 |
| 12 | Barium | Ba | 0,32 |
| 13 | Bor | B | 0,004 |
| fjorten | Vanadium | V | 0,015 |
| femten | Kobolt | co | 0,00014 |
| 16 | Kobber | Cu | 0,0037 |
| 17 | Molybdæn | Mo | 0,0031 |
| atten | Arsenik | Som | 0,00035 |
| 19 | Nikkel | Ni | 0,0085 |
| tyve | At føre | Pb | 0,0225 |
| 21 | Svovl | S | 0,37 |
| 22 | Strontium | Sr | 0,001 |
| 23 | Kulstof | C | 26.26 |
| 24 | Chrom | Cr | 0,0072 |
| 25 | Zink | Zn | 0,0067 |
| 26 | Vand | H2O _ _ | 2.18 |
| 27 | Tab ved tænding | RFP | 32,78 |
Shungit-aske (som alle naturlige kul og bitumener, der indeholder urenheder) indeholder vanadium , nikkel , molybdæn , kobber osv. På grund af den relative lethed at opnå forskellige carbon-allotroper , er shungit kategoriseret som et lovende materiale til udvikling af nanoteknologi og er et objekt studier ved nanoteknologiske institutter [5] [6] .
Shungite indeholder både fast kulstof og betydelige mængder siliciumoxid ; begge disse komponenter i det er repræsenteret af meget kemisk aktive former. I denne henseende kan det bruges i metallurgien som et reduktionsmiddel og - på samme tid - som et SiO 2 -holdigt flusmiddel og en kilde til silicium (for eksempel ved fremstilling af støbejern , ferrochrom , ferrosilicochrom eller siliciumcarbid ) [7] .
Et andet anvendelsesområde er byggeri [8] . Polerede kulsorte plader med sjældne hvide årer, der ikke falmer med tiden, pryder interiøret i St. Isaac's og Kazan 's Cathedrals i St. Petersburg og Moskvas metrostation . I den moderne byggeindustri bruges shungit også til fremstilling af shungizit, et letvægtsbetontilslag .
Knust shungit har tilstrækkelig mekanisk styrke til at fylde filtre, er kemisk resistent, forurener ikke vandet, der filtreres igennem det, og er derfor velegnet til påfyldning af filtre. [9] [10] I øjeblikket bruger MP "Petrozavodskvodokanal" knust shungit på vandbehandlingsanlæg som en ladning af hurtige filtre på grundlag af en tilladelse udstedt af USSR's sundhedsministerium for nr. 121-5 / 873-6 af 10.30.81. [elleve]
Denne egenskab ved shungit er ikke unik: til lignende formål (dyse til fiksering af mikroorganismer, der danner aktiveret slam ), anvendes ekspanderet ler , plast , knust sten og andre tilgængelige og billige materialer; herunder i denne region. Sorptionsegenskaber for shungit er ikke forskellige fra andre kulladninger, der bruges til at rense drikkevand fra klorrester .
Produkter, pastaer og filtre baseret på shungit tilskrives en terapeutisk effekt, som ikke er videnskabeligt bevist. På trods af at de fullerener , der er indeholdt i det i små mængder , faktisk har antioxidante egenskaber [12] , kan brugen af shungit være sundhedsfarlig på grund af den udtalte kræftfremkaldende effekt af polycykliske aromatiske kulbrinter .
Shungizit er et kunstigt porøst materiale opnået ved affyring af shungitholdige sten. Shungizite anvendes som fyldstof til letbeton ( shungizitbeton) og som varmeisolerende efterfyldning.
Shungitter af Turastamozerskoye-depotet er de mest lovende til produktion af shungizit med hensyn til kvaliteten af råvarer. Bulkmassefylden af shungizit fra skiferen fra Turastamozerskoe-aflejringen er i gennemsnit mindre end 350 kg/m 3 og for individuelle blokke endda mindre end 250 kg/m 3 (den højeste kvalitetskategori).
Shungit-stof, Сtv , anses for at være organisk stof i et meget højt stadium af metamorfose. Dens standardsammensætning er meget enkel og inkluderer elementært kulstof i mængden af C 98,6 ... 99,6 vægt. % med spor af N, O, S og H. Typisk indhold (N+O): 0,15…0,90%; H: 0,15…0,50%; S: 0,20…0,83%. Densiteten af shungit-stof ligger normalt inden for 1,8…2,0 g/cm 3 . Da kulstofindholdet i shungitstoffet er tæt på 100 %, skelnes der ofte ikke mellem C og C tv ved klassificering af bjergarter .
Det er sædvanligt at klassificere bjergarter efter masseindholdet af kulstof, bestemt af forbrændingens karakteristika (restaskeindhold, mængden af CO 2 og andre flygtige stoffer frigivet). I denne henseende er der fem sorter af shungit. Shungit-V indeholder C < 10 % kulstof, så det er faktisk en shungitholdig sten; i shungit-IV C ~ 10…20%; shungit-III C ~ 20...35%; i shungit-II С ~ 35…80%; endelig indeholder shungit-I C > 95...98%, det vil sige, at den næsten fuldstændigt består af shungitsubstans.
Den anden hovedkomponent af shungit er hovedkomponenten af klipper, det vil sige SiO 2 , normalt præsenteret i form af kvarts eller som en del af forskellige silikatformationer. Generelt har shungitbjergarter en forskelligartet mineralsammensætning, som omfatter carbonater , aluminosilikater osv., og homogeniteten af blandingen af stofferne, der udgør shungit, tiltrækker opmærksomhed.
Det er pålideligt fastslået, at det faste kulstof fra shungitter er opbygget af indbyrdes forbundne kugler, det vil sige partikler med en sfærisk form generelt. Diameteren af shungitkugler er omkring 10 nm. En sådan struktur er unik, da den ikke observeres i andre objekter af naturligt fast kulstof. Samtidig har shungitforskere endnu ikke udviklet generelt accepterede synspunkter om kulstofkuglernes natur, deres struktur og metoden til at kombinere. Årsagen er manglen på et samlet synspunkt på typen af oprindeligt organisk stof og proto-shungitmateriale, på processen med dets karbonisering, på transformationsmediets termodynamiske egenskaber, på egenskaberne ved fremkomsten og udviklingen af store schungit geologiske strukturer osv. Med andre ord er der ingen klar idé om, hvad der er shungit generelt, og hvad de er dannet af. Alt dette tillader ikke, i modsætning til andre repræsentanter for naturligt fast kulstof, at bedømme de mulige kilder og mekanismer for forekomsten af denne type fast kulstof i det naturlige miljø og tillader ikke fuldt ud at vurdere potentialet af shungitter til praktiske anvendelser. Derfor betragter mange eksperter stadig shungitter som et videnskabeligt mysterium. Som følge heraf opstår der ofte ubegrundede fantasier og spekulationer om emnet shungitter i et uvidenskabeligt miljø.
Monografien [13] indeholder og analyserer næsten alle kendte grundlæggende fakta og modelideer om shungitter. Den virkelige situation med den praktiske anvendelse af klipper overvejes.
Det er vist, at det mest almindelige sapropeliske synspunkt på oprindelsen af shungitter er meget vanskeligt (praktisk talt umuligt) at forene med deres struktur, sammensætning, fysisk-kemiske egenskaber, aflejringsgeologi, klippernes alder (2 milliarder år) med historien. af fremkomsten og udviklingen af liv på Jorden, med mange andre data.
Begrundelsen præsenteres, at grundlaget for strukturen af shungitkulstof, det vil sige shungitkugler, er identisk med sodpartikler. Denne omstændighed og en række andre fakta gør det muligt for os at konkludere, at shungitkulstof opstod som et resultat af dannelsen af enorme sodmassiver i naturlige processer med aflæsning og termisk transformation (pyrolyse, ufuldstændig forbrænding) af gigantiske ophobninger af primære kulbrinteråmaterialer, hovedsageligt i formen af naturgas, det vil sige metan . Frigivelsen af dybe kulbrinter skyldtes eller kombineres med aktiv vulkansk aktivitet, der som bekendt fandt sted i Karelen i perioden med dannelse af klipper. Da soddannelse fra metan er karakteriseret ved intensiv syntese af tunge harpiksholdige kulbrinter, var proto-shungitkulstofstof en tyktflydende sammensætning af sodmasser med kulbrintebindere, som forstenede over tid.
Den mineralske (ikke-kulstof) del af klipperne blev dannet som et resultat af, at emissioner af metan og andre kulbrinter uundgåeligt blev ledsaget af tilhørende strømme af vulkansk aske (og andre suspensioner), vulkanske gasser og hydrotermiske væsker i dampen fase. En sådan proces sikrede den observerede høje grad af homogenitet af blanding af alle komponenter, der udgør shungitbjergarter, og bestemte niveauet af fortynding af metan og det endelige forhold mellem Csolid og andre komponenter af shungitbjergarter, herunder den maksimale koncentration af kulstof, dvs. 80% i shungit-II. Forudsætninger for dannelsen af ekstremt sjælden shungit-I kunne skabes af tilfældige lakuner af heterostoffer i metanstrømme eller som følge af dårlig lokal blanding af det dannede protoshungitstof med medfølgende ikke-kulstofbestanddele.
Den overvejende repræsentation af silicium i bjergarter sammenlignet med andre grundstoffer (undtagen for kulstof) forklares ved, at i prækambriske bjergarter med højt siliciumindhold er oprindelsen af silicium i områder med grundlæggende vulkanisme normalt forbundet med dybt transformeret vulkansk aske (med askesedimentation) ).
I 2016 dukkede en gade kaldet Shungite Proezd [14] op i Petrozavodsk .
Shungite blev almindeligt kendt i Vesten i maj 2020 takket være en tidligere amerikansk Twitch-streamer under pseudonymet Dr DisRespect. [femten]