Faciesul zeolitic asociat domeniului metamorfic. caracteristici, mineralogie, ocurențe, aplicații

I. Zeoliţii

I.1 Zeoliţii – scurt istoric

Zeoliţii reprezintă un grup de minerale aparte, apreciate din cel puţin 2 puncte de vedere. Ei combină raritatea, frumuseţea şi unicitatea formei cristalelor cu larga lor utilizare. Protecţia mediului, în actuala etapă de dezvoltare, în care produsele industriale sintetice au invadat lumea, impune măsuri complexe de apelare la materii prime nepoluante şi neenergofage, dar mai ales la cele naturale cu proprietăţi depoluante şi regenerabile.

Zeoliţii sunt minerale alumino-silicate hidratate cu cationi alcalini şi alcalino-pământoşi (Na, K, Ca, Mg), naturali sau sintetici. De altfel, acesta a fost primul criteriu chimic de distingere dintre zeoliţi şi alte minerale (Hey, 1930, din Tschernich, 1992). Ei fac parte, alături de feldspaţi şi feldspatoizi, din grupa tectosilicaţilor. Raportul O/(Si+Al) este întotdeauna egal cu 2, iar raportul SiO2/Al2O3≥2 (Măicăneanu et al., 2008). Raportul dintre suma cationilor schimbabili şi conţinutul de aluminiu este întotdeauna (Ca +Mg+Ba+Na2+ K2)/AI = 1 (Tschernich, 1992). Tschernich propune ca formulă generală a unui mineral din grupa zeoliţilor:

(Ca,Na2,K2,Ba,Sr,Mg,Cs2,Li2)a[AlaSin-aO2n] •xH2O

În unii zeoliţi sintetici, cationii de Si şi Al sunt înlocuiţi de ioni de Ge, Ga, Fe, P, Be, iar cationii alcalini, alcalino-pământoşi, elementele rare şi complexele organice pot apărea ca ioni schimbabili (Gottardi şi Galli, 1985; Tschernich, 1992). De aceea, în 2001 se stabileşte formula generală a zeoliţilor:

MxDy[Alx+2ySin-(x+2y)O2n]*mH2O,

unde M este un cation monovalent, iar D un cation divalent (Passaglia şi Sheppard, 2001, din Măicăneanu et al., 2008).

Tectosilicaţii reprezintă o categorie de silicaţi (minerale care au o structură atomică bazată pe tetraedrii de SiO4), cu structură tridimensională. În structura reticulară a tectosilicaţilor atomul de oxigen este legat de două grupări tetraedrice simultan, în formă de carcasă (Bedelean şi Stoici, 1984; Armbruster şi Gunter, 2001; Măicăneanu et al., 2008). Coombs et al. (1997) definesc zeoliţii ca fiind substanţe cristaline cu structură caracterizată de o reţea de tetraedrii înlănţuiţi, fiecare constând din 4 atomi de oxigen, care înconjoară un cation de Si4+ sau Al3+.

Această reţea conţine goluri sub formă de canale, ocupate în mod obişnuit de moleculele de apă sau de cationi interschimbabili extra-reţea. Canalele sunt suficient de largi pentru a permite trecerea unor ioni cu raza ionică mai mică decât a acestora. În cazul zeoliţilor, ei se deshidratează în general sub 400o C, procesul fiind în mare parte reversibil. După deshidratare, zeolitul devine extrem de receptiv pentru a primi alte molecule în spaţiile libere astfel create în structura mineralului (Armbruster şi Gunter, 2001; Măicăneanu et al., 2008).

Denumirea de „zeolit” provine din combinarea cuvintelor greceşti „zeo” = a fierbe şi „lithios” = piatra şi a fost folosită pentru prima oară în 1756, de Freiherr Axel Fredrick Cronstedt (Tschernich, 1992). În „Tratatul de Mineralogie” apărut în 1801, Rene-Just Haüy , a prezentat 3 specii de zeoliţi: laumontitul,stilbitul şi chabazitul (Măicăneanu et al., 2008). Ele se găsesc şi în cavităţile rocilor vulcanice.