La tacharanita es un mineral de silicato de calcio y aluminio hidratado (CASH) de fórmula química general Ca 12 Al 2 Si 18 O 33 (OH) 36 con cierta semejanza con la tobermorita mineral de silicato de calcio hidratado (CSH) . A menudo se encuentra en conjuntos minerales con zeolitas y otros silicatos de calcio hidratados.
Las fases minerales CSH y CASH son importantes productos de hidratación de los cementos pero también se pueden encontrar, aunque con mucha menos frecuencia, en condiciones naturales en entornos geológicos particulares. Los especímenes naturales son raros y de tamaño pequeño (a menudo disponibles sólo en cantidades limitadas), pero a menudo están bien cristalizados, mientras que las fases del cemento hidratado son desordenadas y criptocristalinas o amorfas con una estequiometría mal definida indicada por el uso de guiones en las abreviaturas CSH y CASH.
Tachanarita (pronunciación como tă·kherenait : / t ɑː k ɑː r ɑː n aɪ t / ) fue nombrada por Sweet et al. (1961) de la palabra gaélica "tacharan" , un changeling , "un objeto o una cosa dejada en lugar de una cosa robada" en alusión a la inicialmente presunta inestabilidad de este mineral porque después del primer examen fotográfico con rayos X se pensó que ser inestable cuando se expone 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 se encontró. [5]
Según Sweet et al. (1961) [5] y Cliff et al. (1975), [6] la tacharanita muestra algunas semejanzas cercanas con la tobermorita , un mineral de silicato de calcio hidratado (CSH), pero también difiere significativamente de él porque contiene aluminio en su red cristalina , lo que la convierte en un miembro de los hidratos de silicato de calcio y aluminio (CASH). ) familia. La tacharanita tiene una estructura cristalina monoclínica .
Cliff y cols. (1975) [6] también estudiaron la estabilidad de la tacharanita en el aire, pero no pudieron evidenciar ningún cambio. Por tanto, los resultados de su estudio contradicen los del primer trabajo de Sweet et al. (1961) informaron del cambio de tacharanita a una mezcla de tobermorita y girolita que fue la principal fuente de inspiración para el nombre del mineral.
Una posible explicación a esta discrepancia podría residir en la naturaleza impura y la cantidad bastante limitada de las muestras minerales que Sweet et al. (1961) han estudiado: sólo han trabajado sobre 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 del olivino - roca intrusiva dolerita .
En 2007, basándose en un mayor número de muestras de tacharanita, un equipo de mineralogistas de la Academia de Ciencias de Rusia 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 zeolita . Con base en esta información, propusieron un mecanismo tentativo de formación considerando la presencia cercana general de zeolita en los sistemas donde se encuentra tacharanita.
La composición química general de la tacharanita se informa con mayor frecuencia como Ca 12 Al 2 Si 18 O 33 (OH) 36 . [3] [2] Cliff y cols. (1975) [6] mencionan una composición equivalente de Ca 12 Al 2 Si 18 O 69 H 36 , escrita simplemente 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 Ca 12 Al 2 [Si 6 O 17 ] 3 · 18H 2 O , [8] una notación equivalente más explícito para la estructura de silicato.
Finalmente, una composición enigmática y menos hidratada de Ca 12 Al 2 Si 18 O 15 (OH) 2 · 3H 2 O [9] se menciona en el caso de un informe de síntesis sobre el análogo natural Maqarin.
No hay incertidumbres sobre el contenido en 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, dependiendo de la fuente bibliográfica y, por lo tanto, es más incierto, lo que quizás legitime las raíces tacharanas del nombre. Este aspecto debe verificarse antes de realizar cálculos de modelado geoquímico.
La tacharanita fue identificada por primera vez por Sweet et al. (1961) en vesículas de una roca ígnea intrusiva inyectadas en una veta de la roca madre ) en un pequeño afloramiento en Portree , Trotternish , Isla de Skye, Islas Hébridas Interiores , Tierras Altas de Escocia , Reino Unido. La tacharanita está asociada 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. lo supusieron por primera vez . (1961) para ser un nuevo miembro del grupo tobermorita. [5]
En 1961, la tacharanita también fue identificada en Tasmania (Australia) por Sutherland, quien 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 tachranita 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 las columnas 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 cementosos.
Las fases CSH (el "cemento cola" ) y CASH son fases esenciales de la pasta de cemento endurecida (HCP) que contribuyen al desarrollo de la resistencia del hormigón . Se forman por hidratación del clínker de cemento y de escorias granuladas de alto horno molidas (GGBFS). Harry FW Taylor, eminente químico cementero de la Universidad de Aberdeen (Escocia, Reino Unido), fue un pionero y un artesano infatigable en su detallada caracterización. [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 de el mineral de Sweet et al. [5] en Portree (Isla de Skye, Escocia) y Sutherland [10] en Tasmania.
La tacharanita ha recibido atención adicional en el contexto de estudios de análogos naturales realizados para investigar los posibles efectos de una columna alcalina que se desarrolla alrededor de un depósito de desechos radiactivos de alto nivel. [dieciséis]
En el marco de la eliminación geológica de residuos radiactivos de alta actividad y combustible gastado , se utilizarán grandes cantidades de hormigón en el campo cercano de un depósito geológico profundo . Los materiales cementosos 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 inmovilizar radionucleidos (baja solubilidad , alta sorción y limitación de la actividad microbiana ). Desde mediados de la década de 1980 se iniciaron muchos estudios tras los trabajos pioneros de Atkinson et al. (1985, 1988, 1990) en UKAEA ( Harwell ) para evaluar la dependencia temporal del pH en un depósito de desechos radiactivos. [17] [18] [19] Simultáneamente, también surgió la cuestión de la perturbación geoquímica inducida por una columna alcalina que se desarrolla en un ambiente arcilloso. De hecho, la integridad del depósito cercano al 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 los poros de la pasta de cemento endurecido (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 desprendida (AEC) tiene un pH de 12,5 controlado por la disolución de portlandita ( Ca(OH)
2). Los aniones hidróxido ( OH − ) liberados por el hormigón en contacto con el agua de los poros de la arcilla o el agua subterránea del granito , se difunden lentamente hacia la formación geológica anfitriona donde interactúan con las diversas fases minerales de la roca circundante. Dentro de una galería rellena , y en los sellos de galerías y pozos, el mismo proceso también afectará a los minerales arcillosos del material amortiguador de bentonita . Las interacciones agua-roca conducen a reacciones complejas de disolución y precipitación en la interfaz entre el cemento y los materiales arcillosos. Los principales productos de reacción de una columna alcalina en arcilla son los hidratos de silicato de calcio (CSH) y las zeolitas que potencialmente contribuyen a obstruir la porosidad en la interfaz cemento-arcilla .
Como la tacharanita es un miembro de la familia de los hidratos de silicato de calcio y aluminio (CASH), también se ha identificado como un mineral potencialmente recién formado en el marco de las interacciones cemento-arcilla y se ha tenido en cuenta para los estudios de modelado geoquímico . [20] [21]
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