Metalik Madenler

DOLOMİT

Kalsiyum ve Magnezyumun çift karbonat bileşiği olan Dolomit’in kimyasal formülü  CaMg(CO3)2  olup, dolomitin  kalsitten ayrı özellikte bir mineral olduğu ilk kez Fransız Jeolog  Deodat de Dolomieu tarafından belirlenmiş ve 1791 yılında Count Dolomien tarafından isimlendirilmiştir. Kimyasal olarak teorik bileşimi aşağıdaki şekildedir:

CaCO3  : % 54.35      
CaO  : % 30.4 
MgCO3 : % 45.65                      
MgO : % 21.7
CO2 : % 47.9

Dolomit, kireçtaşlarından CaO 'in yerini kısmen veya tamamen MgO 'in alması ile oluşmaktadır. Bu yüzden bileşimi açısından kireçtaşları ile ilişkisi olup, yanalda ve düşeyde daima kireçtaşları ile geçişlidir. Bünyedeki kalsit ve dolomit oranlarına göre bazı araştırmacılar tarafından teorik bileşim baz alınarak şu şekilde sınıflandırılmaktadır; Teorik % CaCO3 + % 10 ve fazlası  CaCO3       

Kalsitik  Dolomit

  • MgCO3 % 5-10      Magnezyumlu Kireç Taşı              
  • MgCO3< % 5         Kireç Taşı
    •

    Ticari olarak dolomite çeşitli ısı değerlerinde işlemler uygulanabilir. Kalsinasyon işlemi uygulanmamış dolomite "ham dolomit", 1100 oC'de ısıl işleme tutulmuş dolomite "Kalsine dolomit", 1650 oC ile 2100 oC arasında ısıl işleme tabi tutulmuş dolomite ise "sinter dolomit (Dead Burned Dolomite)" denir. Prensip olarak karbonatlı kayaçlardan kireçtaşı ve dolomit, endüstride kullanılan en önemli kayaçlardır. Kireçtaşı, çoğunlukla CaCO3 içeren sedimanter bir kayaçtır. Dolomit ise CaCO3 ve MgCO3 içeren kayaçlardır. Aragonit ( CaCO3)  kalsitle aynı kimyasal özelliğe sahip olmasına rağmen kristal yapısı bakımından farklıdır. Aragonit, kalsitin zaman içerisinde altere olması ile oluşmuş metastabil bir mineraldir. Diğer karbonatlı mineraller siderit (FeCO3), ankerit (Ca2MgFe(CO3)) ve magnezit (MgCO3) 'dır. Magnezit genellikle kireçtaşı ve dolomitle beraber bulunur ancak az miktarda bütünün içinde yer almaktadır. Benzer özellikleri sebebiyle, karbonatlı mineralleri bir diğerinden ayırt etmek pek kolay olmamaktadır. Özgül ağırlık, renk, kristal formu ve diğer fiziksel özellikleri, kayacın monomineralik olması koşuluyla, tanımlamalarda yardımcı olmaktadır. Seyreltilmiş hidroklorik asit çözeltisinde farklı minerallerin çözünme hızları, bu tür minerallerin arazide tanınmaları için yararlı bir yöntem olarak bilinmektedir.

    Kalsit, seyreltilmiş HCI çözeltisinde dolomitten çok daha fazla çözünmektedir. Böylece eğer taze bir yüzey üzerinde bu yöntem denenecek olursa, dolomitin bulunduğu yüzeye el lensi ile bakıldığında çeşitli rölyefler görülecektir. Diğer bir teknik boyama tekniğidir bu teknik aslında aragonit-kalsit ve dolomit yönünde azalan çözünme farklılığı esasına dayanmaktadır. Ancak bu yöntemin arazide kullanılması oldukça zordur, genellikle laboratuar ortamında kullanılmaktadır. X-Ray difraktometre teknikleri esas olarak iri boyutlu numunelerin karbonat mineralojisinin laboratuvar ortamında belirlenmesi için kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntemde kayaç içerisindeki kalsit dolomit oranı veya bu minerallerin yüzde değerleri bilinen bir standarda göre kıyaslanarak bulunabilir. Binoküler mikroskop kullanılarak yapılan ince kesit analizleri de bu karbonatlı kayaçların tanınmalarında yardımcı olmaktadır. Kalsit, dolomit ve ankerit'in ince kesitlerde boyama işlemi yapılmadan tanınmaları oldukça zordur. Bu tanımlamalar sırasında, karbonat taneciklerinin tipi, dokusu ve yapıları araştırılmaktadır. Tanımlamalarda kullanılan  en önemli unsurlardan birisi de fosil ve fosil izleridir.

    Diğer önemli bir ayırt edici özellik de renktir. Renk minerallerin kabaca saflığı hakkında fikir sahibi olunmasına yardımcı olur. Ancak, bunun yanıltıcı da olabileceği unutulmamalıdır. Karbonat dışı mineralin küçük bir miktarı, renk değişiminin olması için yeterli olmaktadır. En meşhur yapı taşlarından, Hindistan kireçtaşı % 0.2 'den daha az Fe2O3 içermekte ve bu içerik, malzemeye kahverengi ve sarımsı kahverengi bir renk vermektedir. Keza, Carthage Mermeri  ise kahverengi ve fosilli bir malzeme olup, % 0.2 daha az demir ve alüminyum oksit içermektedir. Çok yüksek saflıktaki kireçtaşları, hafif kahverengi ile kül renginden beyaza uzanan bir renk içermektedir. Yeşil ve kül rengi gibi renkler içeren kireçtaşları genellikle, demir oksit veya karbonlu materyal içerdiğinin göstergesi olarak algılanmaktadır. Oksidasyon durumu arttıkça, renkler yeşile, kahverengiye ve kırmızıya doğru değişmektedir. Renk referans kartı, kayaç tanımlamalarında önemli katkı sağlayabilmektedir. Karbonatlı kayaçlardaki değişik miktarda ve tipte bulunan safsızlıklar, eğer söz konusu kayaçların yararlılık derecesini etkiliyorlarsa ekonomik  açıdan  önemli olmaktadırlar. Her safsızlık ile ilgili olarak en önemli iki soru vardır. Bunlar; ne kadar bulunur ve dağılımı nasıldır? sorularıdır. Bu safsızlıkların dikkate değer bir miktarı, kayaç içinde dissemine dağılımı ise bazı kullanım alanları için sorun olabilmektedir. Diğer taraftan safsızlıklar tabakalı bir şekilde kayaç içinde konsantre olmuşsa, bunlar bir zayıflık düzlemi oluşturarak, kayacın performansını olumsuz yönde etkileyebilmektedirler. Karbonatlı kayaçlar içinde yer alan ve en iyi bilinen safsızlık, kildir.

    Kil mineralleri esas olarak, Kaolinit, İllit, Klorit, Smektit veya bunların karışımından oluşmakta ve kayaç içersinde dissemine veya tabakalı halde bulanabilmektedir. Kilin temel moleküler yapısı silika tetrahedrali( bir silika atomu ve dört oksijen atomu) ve alüminyum ve/veya magnezyum oktahedrali (alüminyum veya magnezyum atomu ve altı hidroksil iyonu) şeklindedir. Diğer kimyasal elementler yapı içinde dağılmış halde bulunmaktadır. Bu yüzden de kimyasal analiz yolu ile kil mineralinin yapısını anlamak mümkün olmamaktadır. Ancak kil minerallerinin tanımlamak gerekliyse, x ışınları, diferansiyel termik analiz veya elektron mikroskopu yardımıyla tanımlamak mümkün olmaktadır. Çört diğer bir emprüte olarak karbonatlı kayaçlar içerisinde yer almaktadır. Çört'ler, nodüler lensler veya yataklar halinde  veya dissemine olarak bütün kayaç içinde gözlenebilmektedir. Esas olarak çörtler çok küçük taneli ( 1 - 10 Mikron) kuvars tanelerinden oluşmaktadır. Çört'ler genellikle bütün renklerde bulunmaktadır. Ağır çörtlerin sertlikleri 7 civarındadır ve kırma işlemleri sırasında büyük aşınmalara yol açmaktadırlar. Poröz çörtler ise esas olarak geniş yüzeyli olmaları sebebiyle alkaliler içinde çözünebilmekte ve kimyasal reaksiyona girebilmektedirler. Bu yüzden de beton yapımında sorun çıkarmaktadırlar. Silikat, karbonatlı kayaçlarda ayrı bir yapıda silt veya kum tanesi boyutunda kuvars mineralleri halinde bulunmaktadır. Bazen kuvars, damarlar halinde de bulunabilmektedir.

    Klastik yapılı kireçtaşları özellikle dikkate değer bir oranda kuvars, silt ve kum içerebilmektedirler. Bu taneler etrafı karbonat ile kaplanarak oolitik bir yapı gösterebilmektedirler. Çok ince taneli dissemine olmuş organik maddeler dolomit ve kireçtaşlarının en bilinen yapısal elemanlarındandır. Bu maddeler kahverengi ve siyah renkli kayaçların oluşmasına sebep olabilmektedirler. Bunlara örnek olarak, bitümlü malzemeler, petrol ve benzerleri verilebilir. İnce kesitlerde çözünmeyen artıkların incelenmesinde çoğu karbonatlı kayaçlarda değişik oranlarda iz minerallere de rastlanmaktadır. Ancak bunların endüstriyel kullanımında pek fazla zararları bulunmamaktadır. (Örn. Cam Sanayiinde) ancak yapı elemanı olarak kullanılmaları sırasında, ürünün fiziksel özelliklerini etkilediklerinden bir miktar dezavantaj da oluşturabilmektedirler. Ekonomik öneme sahip çoğu karbonatlı kayaçlar, kısmen veya tamamen biyolojik olarak deniz suyundan  veya sığ deniz ortamında oluşmuşlardır. İçinde fosil bulunan bir kireçtaşı kesin olarak oluşumunun biyolojik bir orijinden geldiğini kanıtlar. Ancak herhangi bir tanımlayıcı unsur yoksa ve ince taneli bir yapı ise bunun küçük organizmalardan türediği anlaşılmalıdır. Örneğin kil ve silt boyutlu partiküller, ölü alglerin aragonitik keskin kabukları olabilir. Çekirdek etrafında kalsiyum karbonat birikmesi ile oluşan oolitler, yine alglerin aktivitesi ile oluşmuş olabileceği ihtimalini güçlendirmektedir. Bazı bölgelerde mercan ve kalkerli alg’ler ki bunlar kireç saklayan organizmalardır, zamanında dalgalara karşı koyan ve resif (reef)  adı verilen büyük dalga kıran yapılar oluşturuyorlardı. Bu yapıların biyolojik aktif unsurları genellikle sığ denizlerde yer almakta olmalarından dolayı da oolitik formdan, iç içe geçmiş kalsiyum karbonatlı konsantrik yumrular oluşturmuşlardır. Zaman içinde çökelme ortamında biriken bu canlılar karbonatlı kayaçların oluşumuna kaynak teşkil etmişlerdir.

    Karbonatlı kayaçların oluşumunu sağlayan bu depolanma alanlarının çevresi, oluşacak kayaçın saflığını, şeklini ve boyutunu ortaya koyması açısından oldukça önemli olmaktadır. Yüksek enerji zonlarında oluşan ve çok az karbonat dışı metaryal içermeyen kireçtaşları, yüksek saflıktaki karbonat minerallerinin kaynağını oluşturmaktadır. Düşük enerji alanlarında oluşan mikrit ise çok kil, silt ve karbonat dışı mineral içermektedir. Karbonat sedimanları depolama işlemi sonrası alterasyon ve modifikasyona son derece duyarlı olmaktadırlar. Dolomit'in orijini ekonomik jeologlar tarafından özellikle önemli olmaktadır. Bazı dolomitler, deniz suyunun presipitasyonu ile oluşurken, çoğu dolomitler, yüksek tuzluluktaki sular tarafından kalsiyum karbonatlı sedimanların veya kayaçların alterasyonu ile oluşmuşlardır. 1950'lerden sonraki karbonatlı kayaçların oluşumu üzerine yapılan modern araştırmalar, karbonatlı kayaçların sınıflandırılması konusunda dikkate değer bir etki yaratmıştır. Yeni bulunan bilgilerle çok sayıda sınıflama yapılmıştır. Endüstriyel jeologların nihai amacı  karbonatlı kayaçların orijinini bulmak değil onların kullanımına yönelik kimyasal ve fiziksel özelliklerini ortaya koyan bir sınıflama yapmak olmuştur. Karbonatlı kayaçlarla ilgili bir çok yaklaşımlar, klasifikasyon şeması temelinde yapılmaktadır. Ancak en yararlı kullanımı belki de onun kompozisyonu ve dokusu üzerinde yapılan sınıflamalardır. Kompozisyonu incelenirken en başta gelen husus kimyasal yapısı, tane veya fosil tipini saptama gibi minerolojik çalışmalardır. Dokuya ilişkin çalışmalar daha çok oluşum ve oluşum sonrası gelişen olaylara ışık tutan gözeneklilik, tane boyutu, kireç çamuru ve tane oranı gibi özelliklerdir. Karbonatlı kayaçlar doğada nadiren monomineralik yapıda bulunurlar. Bu kayaçların minerolojik bir klasifikasyonunun yapılabilmesi için, kalsit, dolomit ve karbonat dışı minerallerinin miktarındaki değişimlerin dikkate alınması gereklidir.

    Kayaç tanımlamasının yapılabilmesi için böyle bir sınıflama yapılması, eğer yapısal parametreler de elde edildi ise,  son derece gereklidir, ancak endüstriyel amaçlar  için yeterli değildir. Kireçtaşı ve dolomitin endüstriyel kullanımında her ne kadar benzerlik bulunsa da belirli kullanım alanları için belirli daha özel kimyasal özelliklerin bulunması gerekmektedir. Bu özel gereksinmeler mineralojik özelliklerden çok kimyasal özelliklere dayanmaktadır. Bunlar CaCO3 (veya CaO),  MgCO3  (veya MgO) veya her iki oranın belli bir değerde olması safsızlıkların de tolere edilebilir ölçekte olmasıdır. Pratik bir kimyasal sınıflama örneğin % 97.5'dan  daha fazla CaCO3 içeren kireçtaşları, en yüksek kaliteli kireçtaşı, % 95'den fazla CaCO3 içerenler yüksek kaliteli, yüksek saflıktaki karbonatlı kayaç için ise CaCO3  + MgCO3 oranının % 95'den fazla olması gerekmektedir. Yüksek magnezyumlu dolomitler için % 43'den fazla MgCO3  (pür dolomit % 47.5 dolomit içerir) içermesi gerekmektedir. Mineralojik klasifikasyon sırasında yapılan dokusal klasifikasyon, karbonatlı kayaçların orijinini saptamaya yönelik jeolojik incelemelerden birisidir. Leighton ve Pendexter (1962) tarafından yapılan böyle bir çalışma, bir çok kireçtaşı için tane yapısı, mikrit miktarı (kireç çamur karışımı), çimento ve porozite gibi dört yapısal bileşenin göreceli olarak oranını karakterize ederek yapılmıştır.. Taneli ve mikrinitik malzemenin göreceli oranı, bir nomenclatural sistemin temelini oluşturmaktadır. Kuvvetli dip akıntıların olduğu  bölgelerde çamurların yataklanamamasından dolayı su akıntıları önemli ip uçları vermektedir. Diğer klasifikasyonlar, Folk (1962), Dunham (1962) tarafından, tane/çamur oranına göre yapılmıştır. Dolomit sınıflandırılmasında özel bir problem bulunmakta ve kireçtaşlarında olduğu gibi sınıflandırma yapmak mümkün olmamaktadır. Yataklanma sırasında dokusunun korunmuş olması durumunda, dokusal bir sınıflama yapmak mümkündür. Ancak çoğu zaman, esas doku kaybolmuş, onun yerine doku izleri yer almıştır. Birincil orijinli dolomitler için kristal büyüklüğüne göre bir sınıflama yapılır. Dolomit, fiziksel ve kimyasal yapısına bağlı olarak endüstride bir çok alanda kullanılır. Bunların en önemlileri aşağıda belirtilmiştir.

    • Yol inşaatlarında ve beton yapımında dolgu maddesi olarak.
    • Ziraat'te, gübre yapımında dolgu maddesi olarak ve toprak ıslahında.
    • Cam ve soda sanayiinde üretimde.
    • Boya sanayiinde dolgu maddesi olarak.
    • Seramik sanayiinde.
    • Kimya sanayiinde beyazlatıcı olarak.
    • Suyun filtrasyonunda.
    • Metalik Magnezyum üretiminde
    • Deniz suyundan ve yer altındaki Magnezyum tuzlarından MgO üretiminde.
    • Refrakter tuğla ve harçların üretiminde.
    • Demir-Çelik sanayiinde demir cevherinin sinterlenmesinde, çelik üretiminde cüruf yapıcı ve refrakter tuğlaları koruyucu olarak.

    Kullanım alanlarından en önemlileri cam ve soda sanayi, refrakter malzeme imali, kalsine edildikten sonra deniz suyundan MgO üretiminde ve çelik üretiminde istenmeyen safsızlıkların cürufa geçmesini sağlamak amacıyla flux olarak kullanımıdır. Bu nedenle, dolomitin en çok tüketildiği endüstriler, cam ve soda, refrakter ve demir-çelik'dir.