Dolomit

Dolomit, kalsiyum ve magnezyumlu karbonat birleşiminde meydana gelen bir mineral.

Kırılgan bir mineral olup özgül ağırlığı 2,8 - 3,2 g/cm³ ve sertliği 3,5-4 arasındadır. Isıtıldığında köpürerek çözündüğü için kalsitten ayrılmaktadır.

Kimyasal bileşimi: CaMg(CO₃)₂

Kristal sistemi : Hegzagonal

Sertlik : 3,5-4

Özgül ağırlık : 2,8-3,2

Dolomit hem bir minerali CaMg(CO₃)₂ hem de bu minerali ana bileşeni olarak içeren kayacı tanımlamakta kullanılan bir sözcüktür.

Dolomit minerallerinin oluşturduğu kayaçlara dolotaşı adı da verilmektedir. Bu kayaçların oluşumu dolomitin doğrudan kimyasal bir çökelme ile değil kireç taşlarının magnezyum bakımından zengin suların etkisi altında oluştuğu bilinmektedir. Aşırı buharlaşmanın olduğu denizden bir yükselti ile ayrılmış yarı kapalı ortamlarda suyun magnezyum bakımından giderek zenginleşmesi, tabana çökmüş kalsitten ibaret çamurun bu yoğun çözeltilerle etkileşmeye girerek dolomite dönüşmesi mümkün olabilir.

Dünya'da ve Türkiye'de oldukça geniş yayılma alanına sahip olup rezerv problemi olmayan bir mineraldir.

120 milyon ton civarında olan dünya üretiminin neredeyse yarısı Amerika Birleşik Devletleri'nde gerçekleştirilmektedir. Amerika Birleşik Devletleri'nin dışında Birleşik Krallık, Avusturya, Belçika, Japonya, Polonya, İspanya, Kanada, Brezilya, Almanya ve Avustralya yılda 1 milyon tonun üzerinde dolomit üreten ülkelerdir.

Dünya'da 3 milyon tonun üzerindeki ihracatın 2 milyon tonunu Belçika ve Kanada yapmaktadır. 2 milyon ton civarında ithalatın ise 1,3 milyon tonu Japonya tarafından yapılmaktadır.

Dünya'da dolomit büyük miktarlarda ve çok değişik sektörlerde kullanılmasına rağmen Türkiye'de üretimin çok önemli bölümü sadece demir-çelik ve cam sanayinde kullanılmaktadır. Dolomitik mermer ise kalsitik mermere nazaran asit tepkimelerine ve yüzey aşınmasına daha dayanıklı olması sebebiyle inşaat ve mimari projelerde yoğun olarak kullanılmaktadır.

Petrolün hazne kayacı özelliği göstermesinden dolayı dolomitler jeolojide büyük önem taşımaktadır.

Tarihi

Büyük olasılıkla mineral olarak dolomit ilk 1768'de Carl Linnaeus tarafından tanımlanmıştır.^[1] 1791'de, Fransız doğa bilimci ve jeolog Déodat Gratet de Dolomieu (1750–1801) tarafından, önce eski Roma kentindeki binalarda ve de daha sonra Dolomit Alpleri olarak bilinen dağlarda toplanan örnekler kayaç olarak tanımlandı. Kuzey İtalya. Nicolas-Théodore de Saussure ilk olarak Mart 1792'de mineral ismini verdi.^[2]

Özellikleri

Dolomit minareli, üçgen-eşkenar dörtgen sistemde kristalleşir. Beyaz, ten rengi, gri veya pembe gibi renklerde kristaller oluşturur. Dolomit, kalsiyum ve magnezyum iyonlarının alternatif bir yapısal düzenlemesine sahip olan karbonattır. İnce toz formunda olmadığı sürece, soğuk seyreltik hidroklorik asit içinde kalsitte olduğu gibi hızla çözünemez ya da köpüremez.^[3] Kristalleşme oldukça yaygındır.

Dolomit, baskın demir ankerit ve baskın magnez kutnohorit arasında katı bir çözelti olarak bulunur.^[4] Yapıda az miktarda bulunan demir, kristallere sarı veya kahverengi bir ton verir. Yapıdaki manganez ikameleri de yaklaşık yüzde üç MnO'dur. Yüksek mangan içeriği kristallere pembe renk vermektedir. Kurşun, çinko ve kobalt da yapı içerisindeki magnezyumun yerini alır. Dolomit minerali, bileşik huntit Mg3Ca (CO3) 4 ile yakından ilişkilidir. Dolomit hafif asidik suda çözülebildiğinden, dolomit alanları akifer olarak önemlidir ve karstik arazi oluşumuna katkıda bulunmaktadır.^[5]

Dolomitik Mermer

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. Çok ince kristal yapılarına sahip olan dolomitik mermerler (tane boyu yaklaşık 0,37mm dir) kalsitik mermerlere nazaran daha yüksek bir özgül ağırlığa sahiptir sahiptir. Yoğunlukları 2,8g/cm³ ile 3,2g/cm³ arasında değişkenlik arz etmekte olup uygulamada 3g/cm³ olarak hesaplanmaktadır. Ayrıca 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 laboratuvar 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.^[6]

Formasyon

Modern dolomit oluşumunun Brezilya'nın Rio de Janeiro sahili boyunca fazla doymuş tuzlu lagünlerde, yani Lagoa Vermelha ve Brejo do Espinho'da anaerobik koşullar altında oluştuğu bulunmuştur. Dolomitin sadece sülfat azaltıcı bakterilerin, yardımı ile gelişeceği inanılmaktadır.^[7] Bununla birlikte, sıcaklığı düşük dolomit, organik madde ve mikrobik hücre yüzeyleri bakımından zengin olan doğal ortamlarda ortaya çıkmaktadır.^[8] Bu, organik madde ile ilişkili karboksil grupları tarafından magnezyum kompleksleşmesinin bir sonucu olarak ortaya çıkmaktadır.^[9] Jeolojik kayıtta büyük dolomit yatakları vardır, ancak mineral modern ortamlara nispeten daha nadirdir. 1999 yılında ilk kez tekrar edilebilir, inorganik düşük sıcaklıklı dolomit ve manyezit sentezleri yayınlandı. Bu laboratuvar deneyleri, yarı kararlı bir "öncünün" ilk çökelmesinin, periyodik çözünme ve yeniden çökelme aralıkları boyunca kademeli olarak, kararlı faza nasıl değişebileceğini gösterdi. Bu geri dönüşümü bulunmayan jeokimyasal reaksiyonun seyrini düzenleyen genel prensip "Oswald'ın adım kuralını çiğnemek" olarak tanımlanmıştır.^[10]

Kullanımları

Dolomit, süs taşı, beton agregası ve magnezyum oksit kaynağı olarak ve de ayrıca magnezyum üretimi için Pidgeon işleminde kullanılmaktadır. Önemli bir petrol rezervuar kayasıdır ve kurşun, çinko ve bakır gibi ana metallerin büyük tabakalara bağlı Mississippi Vadisi Tipi cevher yatakları için ana kaya olarak hizmet etmektedir.

Kalsit kireçtaşının nadir veya çok maliyetli olduğu durumlarda, bazen demirin yerine ve çeliği eritmek için dolomit bir akış olarak kullanılmaktadır.

Bahçecilikte, dolomit ve dolomitik kireç taşı, topraklara ve topraksız saksı karışımlarına pH tamponu ve magnezyum kaynağı olarak eklenebilmektedir.

Dolomit, suyun ph'ındaki tampon değişiklikliğine yardımcı olması için deniz (tuzlu su) akvaryumlarında substrat olarak da kullanılılmaktadır.

Kalsine dolomit ayrıca biyokütlenin yüksek sıcaklıklarda gazlaştırılmasında katranın tahrip edilebilmesi için bir katalizör olarak da kullanılmaktadır.^[11] Parçacık fiziğinin araştırmacıları, dedektörlerin mümkün olan en fazla sayıda egzotik parçacığı algılanabilmesini sağlamak için dolomitin katmanlarının altında parçacık dedektörleri oluşturmayı sever. Dolomit nispeten daha az miktarda radyoaktif madde içerdiğinden, arka plan radyasyon seviyelerine katkıda bulunmadan kozmik ışınların oluşturduğu parazitlere karşı izole edilebilmektedir.^[12]

Kaynakça

^ Linnaeus, C. (1768): Systema naturae per regnum tria naturae, secundum classes, ordines, genera, species cum characteribus & differentiis. Tomus III. Laurentii Salvii, Holmiae, 236 p. On p.41 of this very book, Linnaeus stated (in Latin): "Marmor tardum - Marmor paticulis subimpalpabilibus album diaphanum. Hoc simile quartzo durum, distinctum quod cum aqua forti non, nisi post aliquot minuta & fero, effervescens." In translation: "Slow marble - Marble, white and transparent with barely discernable particles. This is as hard as quartz, but it is different in that it does not, unless after a few minutes, effervesce with "aqua forti
^ Saussure le fils, M. de (1792): Analyse de la dolomie. Journal de Physique, vol.40, pp.161-173.
^ ""Dolomite Mineral - Uses and Properties" geology.com". 26 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Mayıs 2020.
^ Klein, Cornelis and Cornelius S. Hurlbut Jr., Manual of Mineralogy, Wiley, 20th ed., p. 339-340 ISBN 0-471-80580-7
^ Kaufmann, James.Sinkholes 4 Haziran 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. 2013-06-04 at the Wayback Machine. USGS Fact Sheet. Retrieved on 2013-9-10.
^ "MTA - Dolomit". 11 Nisan 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi.
^ Vasconcelos C.; McKenzie J. A.; Bernasconi S.; Grujic D.; Tien A. J. (1995). "Microbial mediation as a possible mechanism for natural dolomite formation at low temperatures". Nature. 337 (6546): 220–222. :Bibcode 2013PNAS..11014540R 18 Nisan 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.doi 10.1038/377220a0
^ Snyder, Glen T.; Matsumoto, Ryo; Suzuki, Yohey; Kouduka, Mariko; Kakizaki, Yoshihiro; Zhang, Naizhong; Tomaru, Hitoshi; Sano, Yuji; Takahata, Naoto; Tanaka, Kentaro; Bowden, Stephen A. (2020-02-05)."Evidence in the Japan Sea of microdolomite mineralization within gas hydrate microbiomes" 8 Mayıs 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..Scientific Reports 10 (1): 1–13.10.1038/s41598-020-58723-y ISSN 2045-2322
^ Roberts, J. A.; Kenward, P. A.; Fowle, D. A.; Goldstein, R. H.; Gonzalez, L. A. & Moore, D. S. (1980). "https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3767548/ 7 Mayıs 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United State 110 (36): 14540–5. Bibcode:2013PNAS..11014540R. doi:10.1073/pnas.1305403110. PMC 3767548. PMID 23964124.s of America.
^ Deelman, J.C. (1999): "Low-temperature nucleation of magnesite and dolomite"Archived 2008-04-09 at the Wayback Machine, Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte, pp. 289–302.
^ A Review of the Literature on Catalytic Biomass Tar Destruction 4 Şubat 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. 2015-02-04 at the Wayback Machine National Renewable Energy Laboratory.
^ Short Sharp Science: Particle quest: Hunting for Italian WIMPs underground https://web.archive.org/ 2020-05-10 at the Wayback Machine. Newscientist.com (2011-09-05). Retrieved on 2011-10-10.

[1] Linnaeus, C. (1768): Systema naturae per regnum tria naturae, secundum classes, ordines, genera, species cum characteribus & differentiis. Tomus III. Laurentii Salvii, Holmiae, 236 p. On p.41 of this very book, Linnaeus stated (in Latin): "Marmor tardum - Marmor paticulis subimpalpabilibus album diaphanum. Hoc simile quartzo durum, distinctum quod cum aqua forti non, nisi post aliquot minuta & fero, effervescens." In translation: "Slow marble - Marble, white and transparent with barely discernable particles. This is as hard as quartz, but it is different in that it does not, unless after a few minutes, effervesce with "aqua forti

[2] Saussure le fils, M. de (1792): Analyse de la dolomie. Journal de Physique, vol.40, pp.161-173.

[3] ""Dolomite Mineral - Uses and Properties" geology.com". 26 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Mayıs 2020.

[4] Klein, Cornelis and Cornelius S. Hurlbut Jr., Manual of Mineralogy, Wiley, 20th ed., p. 339-340 ISBN 0-471-80580-7

[5] Kaufmann, James.Sinkholes 4 Haziran 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. 2013-06-04 at the Wayback Machine. USGS Fact Sheet. Retrieved on 2013-9-10.

[6] "MTA - Dolomit". 11 Nisan 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi.

[7] Vasconcelos C.; McKenzie J. A.; Bernasconi S.; Grujic D.; Tien A. J. (1995). "Microbial mediation as a possible mechanism for natural dolomite formation at low temperatures". Nature. 337 (6546): 220–222. :Bibcode 2013PNAS..11014540R 18 Nisan 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.doi 10.1038/377220a0

[8] Snyder, Glen T.; Matsumoto, Ryo; Suzuki, Yohey; Kouduka, Mariko; Kakizaki, Yoshihiro; Zhang, Naizhong; Tomaru, Hitoshi; Sano, Yuji; Takahata, Naoto; Tanaka, Kentaro; Bowden, Stephen A. (2020-02-05)."Evidence in the Japan Sea of microdolomite mineralization within gas hydrate microbiomes" 8 Mayıs 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..Scientific Reports 10 (1): 1–13.10.1038/s41598-020-58723-y ISSN 2045-2322

[9] Roberts, J. A.; Kenward, P. A.; Fowle, D. A.; Goldstein, R. H.; Gonzalez, L. A. & Moore, D. S. (1980). "https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3767548/ 7 Mayıs 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United State 110 (36): 14540–5. Bibcode:2013PNAS..11014540R. doi:10.1073/pnas.1305403110. PMC 3767548. PMID 23964124.s of America.

[10] Deelman, J.C. (1999): "Low-temperature nucleation of magnesite and dolomite"Archived 2008-04-09 at the Wayback Machine, Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte, pp. 289–302.

[11] A Review of the Literature on Catalytic Biomass Tar Destruction 4 Şubat 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. 2015-02-04 at the Wayback Machine National Renewable Energy Laboratory.

[12] Short Sharp Science: Particle quest: Hunting for Italian WIMPs underground https://web.archive.org/ 2020-05-10 at the Wayback Machine. Newscientist.com (2011-09-05). Retrieved on 2011-10-10.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]