Šungit , zastaralý. synonymum pro " břidlicový kámen " , " prubířský kámen " , lidit nebo paragon [ 1 ] je prekambrická hornina , sestávající převážně z uhlíku a zaujímá střední pozici ve složení a vlastnostech mezi antracitem a grafitem . Existují odrůdy šungitové černé, tmavě šedé a hnědé.
Šungit vznikl z organických spodních sedimentů - sapropelu . Tyto organické sedimenty, shora pokryté stále novými vrstvami, postupně kondenzovaly, dehydratovaly a propadaly se do hlubin země. Vlivem komprese a vysoké teploty probíhal pomalý proces metamorfizace . V důsledku tohoto procesu vznikl amorfní uhlík dispergovaný v minerální matrici ve formě globulí charakteristických pro šungit.
První epizodické popisy hornin „země černých Olonců “ provedli v roce 1792 akademik Nikolaj Ozeretskovskij a v roce 1848 štábní kapitán Sboru báňských inženýrů N. K. Komarov.
V roce 1877 Alexandr Inostrantsev , doktor mineralogie a geologie , definoval horninu jako nový extrémní člen v řadě přírodních nekrystalických uhlíků, které nejsou uhlím, a dal jméno šungit podle názvu zaoněžské vesnice Shunga , kde skála byla poprvé objevena a provozována štola .
V letech 1928-1937 bylo na základě zřízeného státního trustu "Šungit" provedeno studium šungitových hornin jako domnělých analogů spalitelného uhlí, byly provedeny první strukturální studie.
Čistý šungit je v přírodě poměrně vzácný, hlavně ve formě tenkých, až 30 cm širokých žilek. Častěji se vyskytuje jako příměs v šungitových břidlicích a dolomitech , které jsou běžné v Karélii na území Zaonežského poloostrova a kolem severního cípu Oněžského jezera - od Girvasu na západě po Tolvui a Shungi na východě.
Průmyslová hodnota šungitů byla nejúplněji stanovena pro ložiska Shungskoye, Myagrozerskoye , Nigozerskoye, Maksovo a Zazhogino a také pro Turastamozerskoye ( okres Medvezhyegorsky ). Předpokládané zdroje pro všechna pole jsou asi 1 miliarda tun.
K dnešnímu dni bylo pole Koksuskoye v Kazachstánu prozkoumáno s prokázanou zásobou 49 milionů tun .
Barva černá, tmavě šedá, hnědá. Tvrdost - 3,5 ... 4. Zlomenina je stupňovitá, lasturovitá. Hustota - 1,80 ... 2,84 g / cm 3 , v závislosti na složení; pórovitost - 0,5 ... 5 %; pevnost v tlaku 100-276 MPa; modul pružnosti (E) - 0,31 10 5 MPa. Elektricky vodivé, elektrická vodivost - (1-3) × 10 3 Sm / m; tepelná vodivost - 3,8 W / m K. Průměrná hodnota součinitele tepelné roztažnosti v teplotním rozsahu +20 až +600 °C je 12·10 −6 K −1 . Výhřevnost 7500 kcal/kg [2] .
Hornina má sorpční a katalytické vlastnosti [3] .
Pevná látka šungit je směsí různých uhlíkatých alotropů , jejichž krystalové mřížky jsou spojeny amorfním uhlíkem [4] .
Existují dvě odrůdy:
| Ne. | Prvek, Komponenta | Vzorec složky | Obsah % hm |
|---|---|---|---|
| jeden | Oxid hlinitý | Al2O3 _ _ _ | 4.05 |
| 2 | Oxid železitý | Fe2O3 _ _ _ | 1.01 |
| 3 | Oxid železitý | FeO | 0,32 |
| čtyři | oxid draselný | K2O _ _ | 1.23 |
| 5 | oxid vápenatý | CaO | 0,12 |
| 6 | oxid křemičitý | SiO2 _ | 36,46 |
| 7 | oxid hořečnatý | MgO | 0,56 |
| osm | oxid manganu | MNO | 0,12 |
| 9 | oxid sodný | Na2O _ _ | 0,36 |
| deset | oxid titaničitý | TiO2 _ | 0,24 |
| jedenáct | Oxid fosforečný | P2O3 _ _ _ | 0,03 |
| 12 | Baryum | Ba | 0,32 |
| 13 | Bor | B | 0,004 |
| čtrnáct | Vanadium | PROTI | 0,015 |
| patnáct | Kobalt | co | 0,00014 |
| 16 | Měď | Cu | 0,0037 |
| 17 | Molybden | Mo | 0,0031 |
| osmnáct | Arsen | Tak jako | 0,00035 |
| 19 | Nikl | Ni | 0,0085 |
| dvacet | Vést | Pb | 0,0225 |
| 21 | Síra | S | 0,37 |
| 22 | Stroncium | Sr | 0,001 |
| 23 | Uhlík | C | 26.26 |
| 24 | Chrom | Cr | 0,0072 |
| 25 | Zinek | Zn | 0,0067 |
| 26 | Voda | H2O _ _ | 2.18 |
| 27 | Ztráta při zapalování | RFP | 32,78 |
Šungitový popel (jako všechna přírodní uhlí a bitumeny obsahující nečistoty) obsahuje vanad , nikl , molybden , měď atd. Vzhledem k relativně snadnému získávání různých uhlíkových allotropů je šungit kategorizován jako perspektivní materiál pro vývoj nanotechnologií a je předmětem studia na nanotechnologických ústavech [5] [6] .
Šungit obsahuje jak pevný uhlík, tak významná množství oxidu křemíku ; obě tyto složky jsou v něm zastoupeny velmi chemicky aktivními formami. V tomto ohledu může být použit v metalurgii jako redukční činidlo a současně jako tavidlo obsahující SiO 2 a zdroj křemíku (například při výrobě litiny , ferochromu , ferosilichromu nebo karbidu křemíku ) [7] .
Další oblastí použití je stavebnictví [8] . Leštěné smolně černé desky se vzácnými bílými žilkami, které časem nevyblednou, zdobí interiéry katedrál svatého Izáka a Kazaně v Petrohradě a stanice moskevského metra . V moderním stavebnictví se šungit používá také k výrobě šungizitu, lehkého betonového kameniva .
Drcený šungit má dostatečnou mechanickou pevnost pro naplnění filtrů, je chemicky odolný, neznečišťuje přes něj filtrovanou vodu, a proto je vhodný pro plnění filtrů. [9] [10] V současné době MP "Petrozavodskvodokanal" používá drcený šungit na úpravnách vod jako zátěž rychlofiltrů na základě povolení vydaného Ministerstvem zdravotnictví SSSR pro č. 121-5 / 873-6 ze dne 10.30.81. [jedenáct]
Tato vlastnost šungitu není ojedinělá: pro podobné účely (tryska pro fixaci mikroorganismů tvořících aktivovaný kal ) se používá i keramzit , plasty , drť a další dostupné a levné materiály; včetně tohoto regionu. Sorpční vlastnosti šungitu se neliší od jiných uhelných zátěží používaných k čištění pitné vody od zbytků chlóru .
Přípravkům, pastám a filtrům na bázi šungitu je přisuzován terapeutický účinek, který nebyl vědecky prokázán. Navzdory skutečnosti, že fullereny v něm obsažené v malém množství skutečně mají antioxidační vlastnosti [12] , může být použití šungitu zdraví nebezpečné kvůli výraznému karcinogennímu účinku polycyklických aromatických uhlovodíků .
Šungizit je umělý porézní materiál získaný vypalováním hornin obsahujících šungit. Šungizit se používá jako výplň do lehkého betonu (šungizitový beton) a jako tepelně izolační zásyp.
Šungity ložiska Turastamozerskoye jsou z hlediska kvality surovin nejslibnější pro výrobu šungizitu. Objemová hmotnost šungizitu z břidlice ložiska Turastamozerskoe je v průměru necelých 350 kg/m 3 , u jednotlivých bloků dokonce méně než 250 kg/m 3 (nejvyšší kvalitativní kategorie).
Šungitová látka, Сtv , je považována za organickou hmotu ve velmi vysokém stupni metamorfózy. Jeho standardní složení je velmi jednoduché a obsahuje elementární uhlík v množství C 98,6 ... 99,6 hm. % se stopami N, O, S a H. Typický obsah (N+O): 0,15…0,90 %; H: 0,15…0,50 %; S: 0,20…0,83 %. Hustota šungitu se obvykle pohybuje v rozmezí 1,8…2,0 g/cm 3 . Vzhledem k tomu, že obsah uhlíku v šungitu se blíží 100 %, při klasifikaci hornin se často nerozlišují C a C tv .
Je zvykem klasifikovat horniny podle hmotnostního obsahu uhlíku, určeného charakteristikou spalování (obsah zbytkového popela, množství uvolněného CO 2 a dalších těkavých látek). V tomto ohledu existuje pět odrůd šungitu. Šungit-V obsahuje C < 10 % uhlíku, jde tedy vlastně o horninu obsahující šungit; v šungitu-IV C ~ 10…20 %; šungit-III C ~ 20…35 %; v šungitu-II С ~ 35…80 %; konečně šungit-I obsahuje C > 95...98 %, to znamená, že se téměř úplně skládá ze šungitové látky.
Druhou hlavní složkou šungitu je hlavní složka hornin, tedy SiO 2 , obvykle přítomný ve formě křemene nebo jako součást různých silikátových útvarů. Obecně mají šungitové horniny různorodé minerální složení, které zahrnuje uhličitany , hlinitokřemičitany atd., a pozornost přitahuje homogenita smíchání látek tvořících šungit.
Spolehlivě bylo zjištěno, že pevný uhlík šungitů je tvořen propojenými globulemi, tedy částicemi obecně kulovitého tvaru. Průměr globulí šungitu je asi 10 nm. Taková struktura je jedinečná, protože není pozorována u žádných jiných objektů z přírodního pevného uhlíku. Badatelé šungitu si přitom dosud nevytvořili obecně přijímané názory na povahu uhlíkových globulí, jejich strukturu a způsob kombinování. Důvodem je nedostatek jednotného pohledu na typ výchozí organické hmoty a protošungitového materiálu, na proces jeho karbonizace, na termodynamické vlastnosti transformačního prostředí, na rysy vzniku a evoluce velkých geologické struktury šungitu atd. Jinými slovy neexistuje jasná představa o tom, co je šungit obecně a z čeho vznikl. To vše neumožňuje na rozdíl od jiných zástupců přírodního pevného uhlíku s jistotou posoudit možné zdroje a mechanismy výskytu tohoto typu pevného uhlíku v přírodním prostředí a neumožňuje plně posoudit potenciál šungitů pro praktické aplikace. Mnoho odborníků proto stále považuje šungity za vědeckou záhadu. V důsledku toho na téma šungitů v nevědeckém prostředí často vznikají nepodložené fantazie a spekulace.
Monografie [13] obsahuje a rozebírá téměř všechna známá základní fakta a modelové představy o šungitech. Zvažuje se reálná situace s praktickou aplikací hornin.
Ukazuje se, že nejběžnější sapropelický pohled na původ šungitů je velmi obtížné (prakticky nemožné) sladit s jejich strukturou, složením, fyzikálně-chemickými vlastnostmi, geologií ložisek, stářím hornin (2 miliardy let), s historií o vzniku a vývoji života na Zemi s mnoha dalšími údaji.
Je prezentováno zdůvodnění, že základ struktury uhlíku šungitu, tj. šungitové globule, jsou identické s částicemi sazí. Tato okolnost a řada dalších skutečností umožňuje usuzovat, že šungitový uhlík vznikl v důsledku tvorby obrovských masivů sazí při přirozených procesech vykládání a tepelné přeměny (pyrolýza, nedokonalé spalování) obřích akumulací primárních uhlovodíkových surovin především v ve formě zemního plynu, tedy metanu. Uvolňování hlubinných uhlovodíků bylo způsobeno nebo kombinováno s aktivní sopečnou činností, která, jak známo, probíhala v Karélii v období tvorby hornin. Protože tvorba sazí z metanu je charakterizována intenzivní syntézou těžkých pryskyřičných uhlovodíků, byla proto-šungitová uhlíková hmota viskózní tekoucí směsí sazí s uhlovodíkovými pojivy, které časem zkameněly.
Minerální (neuhlíková) část hornin vznikla v důsledku skutečnosti, že emise metanu a dalších uhlovodíků byly nevyhnutelně doprovázeny souvisejícími toky sopečného popela (a dalších suspenzí), sopečných plynů a hydrotermálních tekutin v páře. fáze. Takový proces zajistil pozorovaný vysoký stupeň homogenity promíchání všech složek, které tvoří šungitové horniny, a určil míru zředění metanu a konečný poměr Csolid a dalších složek šungitových hornin včetně maximální koncentrace uhlíku, tzn. 80 % v šungitu-II. Předpoklady pro vznik extrémně vzácného šungitu-I by mohly být vytvořeny náhodnými mezerami heterolátek v tocích metanu nebo v důsledku špatného lokálního promíchání vzniklé protošungitové substance s doprovodnými neuhlíkovými složkami.
Převažující zastoupení křemíku v horninách oproti ostatním prvkům (kromě uhlíku) je vysvětlováno tím, že v prekambrických vysokokřemičitých horninách je původ křemíku v oblastech bazického vulkanismu obvykle spojen s hluboce přeměněným sopečným popelem (se sedimentací popela ).
V roce 2016 se v Petrozavodsku objevila ulice s názvem Shungite Proezd [14] .
Šungit se stal široce známým na Západě v květnu 2020 díky bývalému americkému streamerovi Twitch pod pseudonymem Dr DisRespect. [patnáct]