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Articulo de referencia

Tacharanita

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La tacharanita es un mineral de silicato de calcio y aluminio hidratado (CASH) con la fórmula química general Ca₁₂Al₂Si₁₈O₃₃(OH)₃₆ , que guarda cierta semejanza con el mineral de silicato de calcio hidratado ( CSH) tobermorita . Se encuentra frecuentemente en asociaciones minerales con zeolitas y otros silicatos de calcio hidratados.

Las fases minerales CSH y CASH son productos importantes de la hidratación de los cementos, pero también pueden encontrarse, aunque con mucha menos frecuencia, en condiciones naturales en entornos geológicos específicos. Los ejemplares naturales son escasos y de pequeño tamaño (a menudo disponibles solo en cantidades limitadas), pero suelen estar bien cristalizados, mientras que las fases de cemento hidratado son desordenadas y criptocristalinas o amorfas, con una estequiometría poco definida , indicada por el uso de guiones en las abreviaturas CSH y CASH.

Etimología

La tachanarita (pronunciación como tă·kherenait : / t ɑː k ɑː r ɑː n aɪ t / ) fue nombrada por Sweet et al. (1961) a partir de la palabra gaélica "tacharan" , un niño cambiado , "un objeto o una cosa dejada en lugar de algo robado", aludiendo a la inestabilidad inicialmente supuesta de este mineral porque después del primer examen fotográfico de rayos X se pensó que era inestable cuando se exponía al aire y propenso a descomponerse en tobermorita y girolita . [ 5 ] El nombre tachanarita se inspiró tanto en la naturaleza del supuesto comportamiento del mineral como en la riqueza del folclore asociado con la Isla de Skye donde fue encontrada. [ 5 ]

Estabilidad de la estructura cristalina

Según Sweet et al. (1961) [ 5 ] y Cliff et al. (1975), [ 6 ] la tacharanita muestra algunas semejanzas cercanas a la tobermorita , un mineral de silicato de calcio hidratado (CSH), pero también difiere significativamente de ella porque contiene aluminio en su red cristalina , lo que la convierte en un miembro de la familia de silicatos de calcio y aluminio hidratados (CASH). La tacharanita tiene una estructura cristalina monoclínica .

Cliff et al. (1975) [ 6 ] también estudiaron la estabilidad de la tacharanita expuesta al aire, pero no pudieron evidenciar ningún cambio. Los resultados de su estudio contradicen, por lo tanto, los del primer trabajo de Sweet et al. (1961), que reportaba la transformación de la tacharanita en una mezcla de tobermorita y girolita , la cual fue la principal fuente de inspiración para el nombre del mineral.

Una posible explicación para esta discrepancia podría residir en la naturaleza impura y la cantidad bastante limitada de las muestras minerales que Sweet et al. (1961) estudiaron: solo trabajaron con unos pocos miligramos (29 mg) de una mezcla compleja de varios minerales muy difíciles de separar (entre otros, tacharanita, tobermorita y girolita...) y anidados en las vesículas de la roca intrusiva de olivino - dolerita .

En 2007, basándose en un mayor número de muestras de tacharanita, un equipo de mineralogistas de la Academia Rusa de Ciencias en Moscú (Organova et al. , 2007) revisó exhaustivamente la estructura cristalina de este mineral poco estudiado. [ 7 ] A partir de la estructura de la tobermorita, derivaron un modelo de la estructura de la tacharanita y también establecieron una relación con una posible estructura similar a la de la zeolita . Con base en esta información, propusieron un mecanismo tentativo de formación considerando la presencia general cercana de zeolita en los sistemas donde se encuentra la tacharanita.

Composición química

La composición química general de la tacharanita se suele reportar como Ca 12 Al 2 Si 18 O 33 (OH) 36 . [ 3 ] [ 2 ] Cliff et al. (1975) [ 6 ] mencionan una composición equivalente de Ca 12 Al 2 Si 18 O 69 H 36 , simplemente escrita sin explicitar los grupos OH.

Sin embargo, la composición de tacharanita a veces se denomina Ca 12 Al 2 Si 18 O 51 · 18H 2 O , [ 4 ] o como Ca 12 Al 2 [ Si 6 O 17 ] 3 · 18H 2 O , [ 8 ] una notación equivalente más explícita para la estructura de silicato.

Finalmente, se menciona una composición enigmática y menos hidratada, de Ca 12 Al 2 Si 18 O 15 (OH) 2 · 3H 2 O [ 9 ] en el caso de un informe de síntesis sobre el análogo natural de Maqarin.

No existen incertidumbres sobre el contenido de calcio , aluminio y silicio, cuyas proporciones relativas son siempre las mismas: Ca 12 Al 2 Si 18. Sin embargo, el número de átomos de oxígeno o grupos OH presentes en la fórmula química del hidrato puede variar según la fuente bibliográfica, lo que genera mayor incertidumbre y quizás justifique el origen tacharan del nombre. Este aspecto debe verificarse antes de realizar cálculos de modelado geoquímico.

fenómenos naturales

Tacharanita esférica de color crema sobre filipsita sódica blanca (una serie mineral del grupo de las zeolitas ) procedente de Palagonia , en la meseta iblea septentrional, Sicilia , Italia (campo de visión de 1 cm).

La tacharanita fue identificada por primera vez por Sweet et al. (1961) en vesículas de una roca ígnea intrusiva inyectada en una veta de la roca madre en un pequeño afloramiento en Portree , Trotternish , Isla de Skye, Islas Hébridas Interiores , Highland de Escocia , Reino Unido. La tacharanita se asocia allí con otros silicatos de calcio hidratados (tobermorita, girolita y xonotlita ) y zeolitas ( aluminosilicatos : laumontita , mesolita , thomsonita y analcima ) que también se encuentran en localidades vecinas. [ 5 ] Sweet et al. (1961) la consideraron inicialmente un nuevo miembro del grupo de la tobermorita. [ 5 ]

En 1961, Sutherland también identificó tacharanita en Tasmania (Australia) y realizó un segundo descubrimiento paralelo del mineral casi al mismo tiempo que Sweet et al. (1961), pero publicó sus resultados más tarde. [ 10 ]

La presencia natural de tacharanita también se ha considerado en el marco de los trabajos de caracterización y modelado geoquímico de los sitios análogos naturales de Khushaym Matruk y Maqarin en el centro y norte de Jordania , donde plumas alcalinas naturales son impulsadas en la formación rocosa por la difusión de fluidos muy básicos con un pH alto . [ 9 ]

La tacharanita también está presente en los diques clásticos de la cuenca de Hatrurim (flanco occidental del Mar Muerto ) estudiados como análogos naturales del hormigón alcalino. [ 11 ]

Se realizan estudios análogos naturales inspirados en los primeros trabajos sobre hidratos de silicato de calcio naturales, estrechamente relacionados con la química del cemento, [ 12 ] para comprender mejor el comportamiento de una perturbación alcalina que se desarrolla alrededor de las galerías de un depósito de residuos radiactivos cementicios.

Productos de hidratación del cemento

Las fases CSH (el "pegamento de cemento" ) y CASH son fases esenciales de la pasta de cemento endurecida (HCP) que contribuyen al desarrollo de la resistencia del hormigón . Se forman por la hidratación del clínker de cemento y las escorias granuladas de alto horno molidas (GGBFS). Harry FW Taylor , eminente químico de cemento en la Universidad de Aberdeen (Escocia, Reino Unido), fue un pionero y un artesano incansable en su caracterización detallada. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 12 ] Esto explica el interés de Taylor, Cliff y sus colegas [ 6 ] por reevaluar en 1975 la estructura cristalina y la estabilidad de la tachanarita, una década después de los dos descubrimientos paralelos en 1961 del mineral por Sweet et al. [ 5 ] en Portree (Isla de Skye, Escocia) y Sutherland [ 10 ] en Tasmania.

Interacciones cemento-arcilla

La tacharanita ha recibido mayor atención en el contexto de estudios de análogos naturales realizados para investigar los posibles efectos de una pluma alcalina que se desarrolla alrededor de un depósito de residuos radiactivos de alta actividad. [ 16 ]

En el marco del almacenamiento geológico de residuos radiactivos de alta actividad y combustible gastado , se utilizarán grandes cantidades de hormigón en el campo cercano de un repositorio geológico profundo . Los materiales cementicios servirán como matriz de inmovilización de residuos, materiales amortiguadores, materiales de relleno y también para el revestimiento de galerías ( hormigón proyectado y bloques de hormigón). El alto pH que prevalece en el agua de los poros del hormigón es beneficioso para la inmovilización de radionúclidos (baja solubilidad , alta sorción y limitación de la actividad microbiana ). Desde mediados de la década de 1980, se iniciaron muchos estudios después de los trabajos pioneros de Atkinson et al. (1985, 1988, 1990) en UKAEA ( Harwell ) para evaluar la dependencia temporal del pH en un repositorio de residuos radiactivos. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] Simultáneamente, también surgió la cuestión de la perturbación geoquímica inducida por una pluma alcalina que se desarrolla en un entorno arcilloso. De hecho, la integridad del repositorio cerca del campo podría verse comprometida ya que grandes cantidades de hormigón se colocarán en contacto directo con la roca huésped ( formación sedimentaria arcillosa o granito ). El agua de poros de la pasta de cemento endurecida (HCP) del hormigón es hiperalcalina con un pH alto. Cuando se utiliza cemento Portland , el agua de cemento joven (YCW), rica en hidróxido de potasio (KOH) e hidróxido de sodio (NaOH), tiene inicialmente un pH muy alto de ~ 13,5. Posteriormente, en las etapas de degradación del cemento, el agua de cemento evolucionada (ECW) tiene un pH de 12,5 controlado por la disolución de portlandita ( Ca(OH)2 ). Losanioneshidróxido (OH−)liberados por el hormigón en contacto con el agua de los poros de la arcilla oel agua subterránea, se difunden lentamente en la formación geológica huésped donde interactúan con las diversas fases minerales de la roca circundante. Dentro de unagaleríarellenay en los sellos degaleríasypozos, el mismo proceso también afectará a losminerales arcillososdelde bentonita. Las interacciones agua-roca dan lugar a complejasde disoluciónyprecipitaciónen la interfaz entre el cemento y los materiales arcillosos. Los principales productos de reacción de unaplumaalcalinaen la arcilla son los hidratos de silicato de calcio (CSH) y las zeolitas que potencialmente contribuyen a obstruir laporosidaden lainterfaz.

Como la tacharanita pertenece a la familia de los silicatos de calcio y aluminio hidratados (CASH), también se ha identificado como un mineral potencialmente de nueva formación en el marco de las interacciones cemento-arcilla y se ha tenido en cuenta en los estudios de modelización geoquímica . [ 20 ] [ 21 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Warr, Laurence N. (18 de mayo de 2021). "Símbolos minerales aprobados por IMA–CNMNC" . Mineralogical Magazine . 85 (3): 291– 320. Bibcode : 2021MinM...85..291W . doi : 10.1180/mgm.2021.43 . eISSN 1471-8022 . ISSN 0026-461X . S2CID 235729616 .   
  2. 1 2 3 Barthelmy, Dave. "Datos del mineral tacharanita" . webmineral.com . Consultado el 27 de diciembre de 2022 .
  3. 1 2 Mindat. "Tacharanita" . mindat.org . Consultado el 27 de diciembre de 2022 .
  4. 1 2 Manual de Mineralogía (2001). "Tacharanita" (PDF) . handbookofmineralogy.org . Consultado el 27 de diciembre de 2022 .
  5. 1 2 3 4 5 6 Sweet, Jessie M.; Bothwell, DI; Williams, DL (junio de 1961). "Tacharanita y otros silicatos de calcio hidratados de Portree, Isla de Skye". Mineralogical Magazine and Journal of the Mineralogical Society . 32 (253): 745– 753. Bibcode : 1961MinM...32..745S . doi : 10.1180/minmag.1961.032.253.01 . ISSN 0369-0148 . 
  6. 1 2 3 4 Acantilado, G.; Gard, JA; Lorimer, GW; Taylor, HFW (junio de 1975). "Tacharanita". Revista Mineralógica . 40 (310): 113– 126. Código bibliográfico : 1975ClMin..40..113C . doi : 10.1180/minmag.1975.040.310.01 . eISSN 1471-8022 . ISSN 0026-461X . S2CID 251027830 .   
  7. ^ Organova, NI; Zadov, AE; Chukánov, Nevada; Dubinchuk, VT; Kuznetsova, O. Yu.; Trubkin, Nevada; Levitskaya, Luisiana; Marsii, IM (mayo de 2007). "Modelo estructural del mineral raro tacharanita y un posible proceso de su formación". Boletín de la Academia de Ciencias de Rusia: Física . 71 (5): 635– 637. Bibcode : 2007BRASP..71..635O . doi : 10.3103/S1062873807050115 . eISSN 1934-9432 . ISSN 1062-8738 . S2CID 120673718 .   
  8. ↑ Stefan Weiß (2008). Das große lapis mineralienverzeichnis. Alle mineralien von A – Z und ihre eigenschaften [ El gran índice mineral del lapislázuli. Todos los minerales de la A a la Z y sus propiedades ] (5. Edición completamente revisada y complementada ). Múnich, Alemania: Weise. ISBN  978-3-921656-70-9.
  9. 1 2 Pitty, AF; Alexander, WR, eds. (2011). Un estudio de análogo natural de aguas subterráneas hiperalcalinas amortiguadas con cemento y su interacción con una roca huésped de repositorio IV: un examen de los sitios de Khushaym Matruk (Jordania central) y Maqarin (Jordania septentrional). Un proyecto internacional financiado conjuntamente por NDA-RWMD, ANDRA, CEA, JAEA, Nagra y SKB. Informe técnico de geociencias de lecho rocoso 11-02 (BG-TR-11-02) (Informe).
  10. 1 2 Sutherland, FL (diciembre de 1976). "Tacharanita de Tasmania, Australia". Mineralogical Magazine . 40 (316): 887– 890. Bibcode : 1976MinM...40..887S . doi : 10.1180/minmag.1976.040.316.10 . eISSN 1471-8022 . ISSN 0026-461X . S2CID 51731879 .   
  11. ↑ Sokol, EV; Gaskova, OL; Kozmenko, OA; Kokh, SN; Vapnik, EA; Novikova, SA; Nigmatulina, EN (noviembre de 2014). "Diques clásticos de la cuenca de Hatrurim (flanco occidental del Mar Muerto) como análogos naturales de hormigones alcalinos: mineralogía, química de soluciones y durabilidad" . Doklady Earth Sciences . 459 (1): 1436– 1441. Bibcode : 2014DokES.459.1436S . doi : 10.1134/S1028334X14100122 . eISSN 1531-8354 . ISSN 1028-334X . S2CID 128411979 .   
  12. 1 2 Taylor, Harry FW (1997). Química del cemento . Thomas Telford. ISBN 978-0-7277-2592-9.
  13. ↑ Taylor, Harry FW (1959). "La química de la hidratación del cemento". Progress in Ceramic Science . 1 : 89–145 .
  14. ↑ Taylor, Harry FW (1960). "Aspectos de las estructuras cristalinas de silicatos y aluminatos de calcio". Journal of Applied Chemistry . 10 (8): 317– 323. doi : 10.1002/jctb.5010100802 . eISSN 1934-998X . ISSN 0021-8871 .  
  15. ↑ Taylor, Harry FW (1986). "Estructura propuesta para el gel de silicato de calcio hidratado". Journal of the American Ceramic Society . 69 (6): 464– 467. doi : 10.1111/j.1151-2916.1986.tb07446.x . eISSN 1551-2916 . ISSN 0002-7820 .  
  16. ↑ Linklater, CM, ed. (1998). Un estudio de análogo natural de aguas subterráneas hiperalcalinas amortiguadas con cemento y su interacción con una roca huésped de repositorio: Fase II. Informe científico de Nirex, S-98-003, UK Nirex, Harwell, Reino Unido (Informe).
  17. ↑ Atkinson, Alan (1985). La dependencia temporal del pH dentro de un depósito para la eliminación de residuos radiactivos. AERE R11777 (Informe). Harwell: Agencia de Energía Atómica del Reino Unido, UKAEA.
  18. ↑ Atkinson, Alan; Everitt, Nicoia M.; Guppy, Richard M. (1988). "Dependencia temporal del pH en un depósito cementicio". MRS Proceedings . 127 . doi : 10.1557/PROC-127-439 . eISSN 1946-4274 . ISSN 0272-9172 .  
  19. ↑ Atkinson, A.; Hearne, JA; Knights, CF (1990). "Modelado termodinámico y química acuosa en el sistema CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 -H 2 O". MRS Proceedings . 212 . doi : 10.1557/PROC-212-395 . eISSN 1946-4274 . ISSN 0272-9172 .  
  20. ↑ Gaucher, Eric C.; Blanc, Philippe (enero de 2006). "Interacciones cemento/arcilla: una revisión: experimentos, análogos naturales y modelado" . Waste Management . 26 (7): 776– 788. Bibcode : 2006WaMan..26..776G . doi : 10.1016/j.wasman.2006.01.027 . ISSN 0956-053X . PMID 16574392. S2CID 6387343 .   
  21. ↑ Savage, David; Walker, Colin; Arthur, Randy; Rochelle, Chris; Oda, Chie; Takase, Hiro (enero de 2007). "Alteración de la bentonita por fluidos hiperalcalinos: una revisión del papel de los minerales secundarios". Física y Química de la Tierra, Partes A/B/C . 32 ( 1–7 ): 287–297 . Bibcode : 2007PCE....32..287S . doi : 10.1016/j.pce.2005.08.048 . ISSN 1474-7065 . 

Lecturas adicionales

  • McConnell, JDC (marzo de 1954). "Los silicatos de calcio hidratados riversideíta, tobermorita y plombierita". Mineralogical Magazine and Journal of the Mineralogical Society . 30 (224): 293– 305. Bibcode : 1954MinM...30..293M . doi : 10.1180/minmag.1954.030.224.02 . ISSN 0369-0148 . 
  • Hodgkinson, Emily, Sarah (1998). Mineralogía y geoquímica de las interacciones cemento/roca – Tesis doctoral (número Proquest 10729393) (Tesis). Universidad de Manchester (Reino Unido) . Recuperado el 26 de diciembre de 2022 .{{cite thesis}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  • Hodgkinson, Emily S.; Hughes, Colin R. (enero de 1999). "La mineralogía y geoquímica de las reacciones cemento/roca: estudios de alta resolución de materiales experimentales y análogos". Geological Society, Londres, Publicaciones especiales . 157 (1): 195– 211. Bibcode : 1999GSLSP.157..195H . doi : 10.1144/GSL.SP.1999.157.01.15 . eISSN 2041-4927 . ISSN 0305-8719 . S2CID 129652188 .   
  • Savage, David; Noy, David; Mihara, Morihiro (marzo de 2002). "Modelado de la interacción de la bentonita con fluidos hiperalcalinos". Geoquímica Aplicada . 17 (3): 207– 223. Bibcode : 2002ApGC...17..207S . doi : 10.1016/S0883-2927(01)00078-6 . ISSN 0883-2927 . 
  • Mindat. "Tacharanita" . mindat.org . Consultado el 27 de diciembre de 2022 .
  • Webmineral. "Datos sobre el mineral tacharanita" . webmineral.com . Consultado el 27 de diciembre de 2022 .
  • Manual de mineralogía. "Tacharanita" (PDF) . handbookofmineralogy.org . Consultado el 27 de diciembre de 2022 .