Состав и свойства шунгита. Каков он, самородный углерод?
Сегодня тысячи сайтов рассказывают нам об уникальных свойствах шунгита, предостерегают от подделок, призывают не ошибиться с выбором, покупать только “самый настоящий” шунгит. Многие покупатели в связи с опасениями стараются купить шунгит в аптеке.
А рецепт успешного приобретения на самом деле не сложен: нужно иметь четкое представление о составе, свойствах шунгита и его разновидностей, а также, что может скрываться за определением “шунгит” в том или ином случае. Прежде чем купить шунгит, полезно разобраться с “терминами и определениями”. Перефразируя поговорку: “Шунгит шунгиту рознь…”
Пожалуй, самый краткое и понятное даже школьнику объяснение – что такое шунгит – дал в своих работах доктор геолого-минералогических наук, профессор Петр Алексеевич Борисов (1878 1963):
Шунгит – это самородный углерод, с характерными только для него физико-химическими и техническими свойствами.
Шунгитами также называют породы, содержащие любую концентрацию уникального шунгитового вещества. Шунгитовые залежи отличаются друг от друга по составу и свойствам, которые определяются соотношением шунгитового вещества в них.
Свойства шунгита
Физические свойства шунгита.
Шунгит (Шунгит I) имеет смоляно-черный цвет с сильным полуметаллическим блеском, обладает небольшой твердостью (3-3,5, по 10-бальной шкале Маоса). Шунгит сильно трещиноват, и поэтому легко раскалывается при ударе по двум почти перпендикулярным направлениям. Поверхность раскола имеет характерный раковистый излом. Шунгит не прозрачен и не просвечивает в краях. Удельный вес шунгита 1,8-1,9 – он хрупок и легок. Шунгит отличается высокой электропроводностью и способностью гореть. Процесс горения шунгита неустойчив, так как куски шунгита быстро обволакиваются жидким шлаком, доступ воздуха к минералу прекращается и горение останавливается.
Своеобразна химическая природа шунгита. На 98 % он состоит из элемента углерода, считая на сухое вещество. При нагревании до 110 градусов он освобождает до 7 % поглощенной извне гигроскопической воды. Посторонних минеральных примесей в шунгите всего 2%. В шунгите отсутствуют, так называемые, летучие вещества (водород, кислород, азот) обычные для других видов минерального топлива, для каменных углей. На шунгит не действуют минеральные кислоты и щелочи.
Свои физико-химические свойства шунгит передает шунгитосодержащим породам, особенно богатым шунгитовым веществом – 60-70%.
Классификация шунгитов
П.А.Борисов создал свою классификацию шунгитов, согласно которой шунгитоносные образования зависимости от содержания углерода (Снк) разделяются на пять разновидностей: I, II, III, IV, V.
Шунгит I – 98% углерода, зола 2%
Шунгит II – 60% углерода, зола 40%
Шунгиты III – 35% углерода, зола 65%
Шунгиты IV – 20% углерода, зола 80%.
Шунгиты V – 5-10% углерода, зола 90-95%
В своих работах П.А.Борисов описал особенности каждого из видов шунгита.
Шунгит II способен гореть без пламени после предварительного подогрева, так же и Шунгит I. При горении Шунгит II растрескивается и развивает тепловую энергию 4000-5600 калорий, приближаясь по этому показателю к каменным углям. Но горение это быстро прекращается.
Шунгит III представляет собой матовую (в отличие от I и II разновидностей) толстослоистую черную породу, более широко распространенную в Карелии, по сравнению с блестящим Шунгитом II. Эта разновидность шунгитовых сланцев значительно беднее шунгитовым пигментом; среднее содержание в ней шунгитового углерода не превышает 35%, зольность достигает 56-60% и больше. В связи с чем, у Шунгита III повышается удельный вес до 2,31-2,45. Теплопроводная способность Шунгита III остается значительной: 3000-4000 калорий.
Шунгит IV также относится к матовым черным разновидностям шунгитовых сланцев, имеет плитчатое, а иногда землистое рыхлое строение, обладает небольшой твердостью. Содержание углерода в четвертой разновидности шунгита в среднем около 15%, редко достигает 20-25%. По внешнему виду Шунгит IV напоминает черные глинистые сланцы, хотя первичное глинистое вещество в нем отсутствует. Порода представляет серьезный интерес как каменный строительный материал. Шунгит IV является самой распространенной породой в Карелии.
Шунгит V серовато-черная или густо черного цвета толстослоистая , очень тонкозернистая и очень твердая порода, состоящая в отличие от всех других разновидностей шунгитов на 85-95% из зерен минерала кварца. Шунгит V имеет наиболее высокий удельный вес — 2,35-2,65, твердость 5,5-6,5, размер зерен около 0,001мм. Содержание шунгитового углерода в Шунгите V очень небольшое, не выше 4-6%. Большая твердость породы, тонкая и равномерная зернистость и кварцевый состав, кислотоустойчивость – ценные технические свойства материала, используемого для изготовления пробирных камней.
Органические составные части – углерод и водород – во всех перечисленных видах шунгитовых сланцев тождественны с таковыми у высокоуглеродистого шунгита, что свидетельствует о единстве их природы.
П.А.Борисов считал, что шунгит – это продукт превращения органического вещества. Шунгитовые слоистые породы входят в состав очень древних геологических образований, и происходят из осадочных морских пород – морских отложений, насыщенных отмершими микроскопическими организмами. Сине-зеленые водоросли и планктон, отмирая, падают на дно бассейна, образуют слой органического ила, который называется “сапропель” (гнилой ил). Таким образом, формируется исходное органическое вещество. После накопления осадка наступает вторая важнейшая стадия – образование из осадка породы. Образовавшаяся осадочная порода, попадая на все большие глубины с повышающейся температурой и давлением, кардинально меняется.
Доктор геолого-минералогических наук Михаил Михайлович Филиппов отметил, что в классификации шунгитов П.А.Борисова не учитывается генезис, т.е. условия происхождения, формирования органического вещества в земной коре.
М.М.Филиппов предложил разделить шунгитовые породы на четыре группы, не по признаку процентного содержания углевода, а в зависимости от типа формирования органического вещества.
1 группа – шунгитовые породы с первично-осадочным органическим веществом, с характерным содержанием углерода менее C < 10%. В первой группе состав пород зависит от геологических условий накопления и жизнедеятельности древних водорослей, давших органическое вещество.
2 группа – шунгитовые породы со смешанным органическим веществом: первично-осадочным, экструзивным и миграционным. Породам с экструзивным органическим веществом свойственны высокое содержание углевода и пелитовая структура (характеризующаяся очень мелкими размерами частиц – менее 0,01 мм); во второй группе состав шунгитовой породы зависит от пород питающего слоя.
3 группа – преимущественно миграционное органическое вещество. В третьей группе содержание шунгитового вещества зависит от свойств породы (трещиноватости, пористости, проницаемости) и от условий формирования в слое “ловушек” углеродистого вещества. В третью группу входят наиболее высокоуглеродистые породы. В эту группу входят породы Шуньгского месторождения – более углеродистые, имеющие серый графитовый блеск. Также в эту группу входят породы менее углеродистые, серовато-черные, без блеска, аналогичные породе Максовского месторождения.
Максовская залежь шунгитовых пород расположена в 3 км к юго-востоку от села Толвуя Заонежского района Карелии. Зажогинская залежь шунгитовых пород расположена в 1,5 км юго-западнее Юго-Восточной (Максовской) залежи.
4 группа – переотложенное органическое вещество – входит в состав терригенных частиц либо захоронено в осадке в виде сгустков вязких битумов. В четвертой группе содержание шунгитового вещества зависит от состава разрушаемой породы и геологических условий переотложения осадков. К четвертой группе относятся, например, породы, используемые для производства шунгизита (месторождения Нигрозеро, Мягрозеро).
Таким образом, в классификации М.М.Филиппова группы шунгитовых пород характеризуют стадии развития органического вещества:
1) начало развития (накопление в осадке);
2) перераспределение органического вещества в пределах слоя;
3) дальняя миграция углеводов, за пределы материнского пласта;
4) размыв отложений с органическим веществом и их переотложение.
Нужно отметить, что выделенный П.А.Борисовым Шунгит I категории, М.М.Филиппов не относит ни к одной из перечисленных четырех групп, выделяя в отдельный вид, антраксолиты, подчеркивая специфику образования: углефикация происходила в жестких температурных условиях при малых давлениях.
Кроме теории происхождения шунгита из древних осадочных пород, существуют и другие гипотезы и предположения о том, как появился шунгит. Оппоненты теории “метаморфического” происхождения минерала задают логичный вопрос: “Почему шунгитовые залежи сосредоточены в одном месте на планете, в Карелии?” Есть сотни месторождений нефти, а шунгит локализован на небольшой территории. Неужели, только в единственном месте на Земле сложились уникальные условия и факторы превращения органического вещества именно в самородный углерод, шунгит?
Шунгитоносные породы чрезвычайно разнообразны по составу минерального компонента. Это и кремнистые породы – лидиты, кремнистые сланцы; карбонатные – известняки и доломиты; вулканогенно-осадочные породы, например, туфопесчаники.
Доктор геолого-минералогических наук М.М.Филиппов предлагает следующие термины для шунгитосодержащих пород.
Шунгиты в сочетании, например, шунгиты Карелии – местный (географический) термин, не имеющий строгого определения и потому однозначного смысла; его использование возможно лишь в газетных публикациях; ограниченно – в названии научных публикаций.
Шунгитоностные породы – осадочные, вулканогенно-осадочные породы, в которых присутствует шунгитовое вещество и (или) антраксолит.
Шунгит – твердый битум, высший антраксолит натфоидного ряда природных битумов, минералоид; встречается в жилах, жеодах, пустотах, порах в качестве самостоятельной фазы и в смеси с шунгитовым веществом.
В данном определении не нужно путать “битумы” с инженерно-строительный материалом. Природные битумы – полезные ископаемые органического происхождения с первичной углеводородной основой, условно подразделяются на несколько классов: мальты, асфальты, асфальтиты, кериты и антраксолиты.
В антраксолитах постоянно присутствуют селен, ванадий, молибден, никель, другие малые элементы, характерные для тяжелых фракций нефти.
Шунгитовое вещество – органическое вещество сапропелевого типа, находящееся на предграфитовой (шунгитовой) стадии углефикации; в его составе помимо углерода постоянно присутствуют водород, азот, кислород, сера.
Шунгитовое вещество входит в состав осадочных, вулканогенно-осадочных, хемогенных и даже вулканогенных пород.
В состав шунгитового вещества входит углерод (95-98,7%), кислород (до 1,7%), сера (до 1,3%), азот (до 0,8%), водород (до 0,7%); также в составе содержатся сотые доли процента веществ: никель, ванадий, молибден, селен, их концентрация такая же, как в органическом веществе горючих сланцев, нефтяных асфальтенов и сапропелевых углей.
Состав шунгитового вещества пород заонежской свиты и антраксолитов, вес.%
Название, место отбора образцов |
Cнк в породе |
Состав шунгитового вещества % |
||||
C | H | N | O | S | ||
Антраксолит, Шуньга | 92,5% | 97,53 | 0,64 | 0,79 | 0,70 | 0,33 |
Шунгитоносная порода, Шуньга | 53,5% | 96,54 | 0,52 | 0,74 | 1,13 | 1,06 |
Шунгитоносная порода, Максово |
25,4% | 97,13 | 0,48 | 0,69 | 0,49 | 1,20 |
В т.ч. центр части залежи | 32,4% | 96,82 | 0,60 | 0,75 | 0,40 | 1,40 |
Шунгитоносный алевролит, Шуньга |
6,4% | 98,38 | 0,33 | 0,52 | 0,52 | 0,23 |
Подведем итог.
Приобретая шунгит, нужно в первую очередь руководствоваться целью вашей покупки: для очищения и минерализации воды желательно приобретать шунгитовую породу с большим процентом содержания углерода (шунгит I, шунгит II). При чем, шунгит I (антраксолит) легко отличить по блеску и легковесности, добывается он в редких жилах. Шунгит II, имеющий насыщенный черный цвет, добыт, как правило, в Зажогинском месторождении.
Шунгит Максовского месторождения прекрасно подходит для изготовления строительных материалов и сувениров, он более прочен, чем Зажогинский.
Шунгиты с высоким содержанием углеродного вещества хорошо проводят электрический ток, что легко проверяется.
Если вы хотите использовать экологически чистый, морозостойкий, долговечный, сухой теплоизоляционный материал, шунгизит, то такой производится из шунгитосодержащих пород Нигозерского месторождения (Кондопожский район) и Турастамозерского месторождения (Медвежьегорский район).
Из шунгитосодержащих сланцев Нигозерского и Турастамозерского месторождений производят плитняк, широко применяемый в строительстве, ландшафтном дизайне.
Благодаря многим полезным свойствам шунгитов не угасает научный и практический интерес к минералу: шунгит изучают геологи, геохимики, физики, геофизики, технологи. Открытие в шунгитовом веществе фуллеренов способствовала нарастающему интересу к шунгиту не только ученых, но и людей, далеких от научных изысканий. Полезные свойства минерала открыты для всех, не упустите случай воспользоваться ими.
Использованная литература:
Борисов П.А. Карельские шунгиты. — Петрозаводск: Госиздат Карело-Финской ССР, 1956. — 92с.
Борисов П.А. Подземные кладовые Карелии. — Петрозаводск : Государственное издательство Карельской АССР, 1960. — 64с.
Филиппов М.М. Шунгиты Карелии: термины и определения // Геология и полезные ископаемые Карелии. — Петрозаводск, 2001. — Вып.4. — С.82-90.
Филиппов М.М. Шунгиты Карелии : современный взгляд на природу месторождений и их прогнозные запасы // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. — Петрозаводск, 2003. — Вып.5. — С.22-33.
Филиппов М.М. Шунгитоносные породы Карелии: черная Олонецкая земля, аспидный сланец, антрацит. – Петрозаводск: Карел. науч. центр РАН, 2004.
Добавить комментарий
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.