الأباتيت هو معدن يتكون من فوسفات الكالسيوم ، بالصيغة الكيميائية Ca5 (PO4) 3 (OH ، F ، Cl). إنه عضو في مجموعة الأباتيت من المعادن، والذي يتضمن أيضًا هيدروكسيلاباتيت وفلوراباتيت. الأباتيت هو معدن شائع نسبيًا يمكن أن يحدث في مجموعة متنوعة من الألوان ، بما في ذلك الأصفر والأخضر والأزرق والأرجواني. وهو معدن مهم في تكوين البركانية والرسوبية و الصخور المتحولة، ويمكن العثور عليها أيضًا في الأنسجة البيولوجية مثل العظام والأسنان. نظرًا لخصائصه الكيميائية والفيزيائية ، فإن للأباتيت تطبيقات صناعية مختلفة ، بما في ذلك في إنتاج الأسمدة وحمض الفوسفوريك ومواد طب الأسنان.

هي مجموعة من معادن الفوسفات ، وعادة ما تشير إلى هيدروكسيلاباتيت وفلوراباتيت وكلوراباتيت

  • هيدروكسيلاباتيت
  • الفلوراباتيت
  • كلوراباتيت

التركيب الكيميائي للأباتيت

الأباتيت معدن له تركيبة كيميائية معقدة نسبيًا ، والتي يمكن أن تختلف تبعًا لنوع معين من الأباتيت. الصيغة الأساسية للأباتيت هي Ca5 (PO4) 3X ، حيث يمكن أن تكون X أي واحد من عدة أيونات ، بما في ذلك OH- أو F- أو Cl- أو مزيج من هذه الأيونات. يمكن أن تحدث بعض الاختلافات في الصيغة أيضًا بسبب استبدال عناصر أخرى بالكالسيوم أو الفوسفور.

يمكن وصف التركيب الكيميائي للأباتيت بمزيد من التفصيل عن طريق تحطيم المكونات الفردية للصيغة. يمثل مكون Ca5 محتوى الكالسيوم في المعدن ، وهو عنصر غذائي أساسي للعديد من الكائنات الحية. يمثل مكون (PO4) 3 محتوى الفوسفات المعدني ، وهو أمر مهم للعديد من التطبيقات الصناعية ، بما في ذلك إنتاج الأسمدة.

يمثل المكون X من الصيغة الأنيون الذي يمكن أن يكون موجودًا في الأباتيت. إذا كان X هو OH- ، فإن المعدن يسمى هيدروكسيلاباتيت. إذا كان X هو F- ، فإن المعدن يسمى فلوراباتيت. إذا كان X هو Cl- ، فإن المعدن يسمى كلوراباتيت. إذا كان X عبارة عن مزيج من هذه الأنيونات ، فإن المعدن يسمى الأباتيت المختلط.

بالإضافة إلى الصيغة الأساسية ، يمكن أن يحتوي الأباتيت أيضًا على العديد من العناصر النزرة والشوائب ، والتي يمكن أن تؤثر على خصائصه وسلوكه. على سبيل المثال ، يمكن أن تحل العناصر الأرضية النادرة مثل اللانثانم والسيريوم بديلاً للكالسيوم في التركيب البلوري للأباتيت ، مما يؤدي إلى اختلافات في طبيعته و الخواص البصرية.

الخصائص الفيزيائية للأباتيت

معدن الأباتيت
  • لون: يمكن أن يحدث الأباتيت في مجموعة من الألوان ، بما في ذلك عديم اللون والأبيض والأصفر والأخضر والأزرق والأرجواني والبني. يمكن أن يتأثر لون الأباتيت بالشوائب أو العناصر النزرة الموجودة في المعدن.
  • الشفافية: عادة ما يكون الأباتيت شفافًا إلى نصف شفاف ، على الرغم من أن بعض الأنواع يمكن أن تكون غير شفافة.
  • هيكل الكريستال: يحتوي الأباتيت على بنية بلورية سداسية ، مما يعني أنه يحتوي على ستة أضعاف التماثل. تتكون شبكتها البلورية من وحدات متكررة من الفوسفات (PO4) رباعي السطوح وأيونات الكالسيوم (Ca).
  • عسر الماء: يتمتع الأباتيت بصلابة موس تبلغ 5 ، مما يعني أنه ناعم نسبيًا ويمكن خدشه بسهولة بواسطة معادن صلبة مثل كوارتز.
  • انقسام: يحتوي الأباتيت على انقسام جيد في اتجاه واحد ، مما يعني أنه يمكن تقسيمه بسهولة على طول مستوى مسطح.
  • كسر العظم: يحتوي الأباتيت على كسر محاري ، مما يعني أنه يتكسر بسطح منحني أملس مشابه للطريقة التي ينكسر بها الزجاج.
  • بريق: الأباتيت له بريق زجاجي (زجاجي) ، مما يعني أنه يعكس الضوء مثل الزجاج.
  • كثافة: تختلف كثافة الأباتيت تبعًا لتكوين المعدن ، ولكنها عادة ما تتراوح بين 3.1 إلى 3.4 جم / سم مكعب.

الخصائص البصرية الأباتيت

  • معامل الانكسار: الأباتيت ذو معامل انكسار مرتفع نسبيًا ، يتراوح من 1.63 إلى 1.69. هذا يعني أن الضوء الذي يمر عبر الأباتيت ينحني أو ينكسر بزاوية أكبر مما لو كان في الهواء.
  • الانكسار: الأباتيت شديد الانكسار ، مما يعني أنه يحتوي على مؤشرين انكساريين مختلفين اعتمادًا على اتجاه الضوء الذي يمر عبره. يؤدي هذا إلى الانكسار المزدوج ، حيث يبدو أن الكائن الذي يُنظر إليه من خلال الأباتيت ينقسم إلى صورتين.
  • تعدد التلاون: يعرض الأباتيت تعدد التلاون ، مما يعني أنه يمكن أن يظهر ألوانًا مختلفة عند النظر إليه من زوايا مختلفة. هذا بسبب امتصاص أطوال موجية مختلفة من الضوء في اتجاهات مختلفة.
  • مضان: تظهر بعض أنواع الأباتيت مضانًا ، مما يعني أنها تصدر ضوءًا مرئيًا عند تعرضها للأشعة فوق البنفسجية. تجعل هذه الخاصية الأباتيت مفيدًا في تطبيقات مختلفة مثل إنتاج مصابيح الفلورسنت.
  • التشتت البصري: يتميز الأباتيت بتشتت بصري مرتفع نسبيًا ، مما يعني أنه يمكنه فصل الضوء الأبيض إلى ألوانه المكونة أو خطوط طيفية. تُستخدم هذه الخاصية في تطبيقات الأحجار الكريمة لتحديد أنواع مختلفة من الأباتيت وتمييزها عن المعادن الأخرى.
  • أطياف الامتصاص: يمكن أن توفر أطياف امتصاص الأباتيت معلومات عن التركيب الكيميائي للمعدن والبنية البلورية. تُستخدم هذه الخاصية في العديد من التطبيقات العلمية والصناعية ، مثل الجيولوجيا لدراسة تكوين وتطور الصخور، وفي الطب لتحليل التركيب الكيميائي لأنسجة العظام.
  • تباين بصري: الأباتيت متباين الخواص بصريًا ، مما يعني أن له خصائص بصرية مختلفة في اتجاهات مختلفة. ترتبط هذه الخاصية بالبنية البلورية للمعدن ، والتي لها تناظر سداسي. يمكن استخدام تباين الأباتيت لتحديد اتجاه ومحاذاة حبيبات المعادن في الصخور ، والتي يمكن أن توفر معلومات عن التاريخ الجيولوجي للصخور.

تشكيل الأباتيت

يمكن أن يتكون الأباتيت من خلال العديد من العمليات الجيولوجية المختلفة ، بما في ذلك العمليات النارية والرسوبية والمتحولة. فيما يلي بعض الطرق التي يمكن أن يتشكل بها الأباتيت:

  • العمليات النارية: يمكن أن يتبلور الأباتيت من الصهارة أو الذوبان الغني بالكالسيوم والفوسفور. هذا غالبا ما يحدث في التطفل الصخور النارية مثل صوان, سينيت، والكربوناتيت. يمكن أن تتكون الأباتيت أيضًا في الصخور البركانية مثل بازلت و أنديسايت، حيث يمكن أن تحدث على شكل بلورات ظاهرية أو بلورات صغيرة في كتلة الأرض.
  • العمليات الرسوبية: يمكن ترسيب الأباتيت من المحاليل المائية في البيئات الرسوبية. يحدث هذا عندما تتفاعل أيونات الفوسفات في المحلول مع أيونات الكالسيوم لتكوين بلورات الأباتيت. يمكن أيضًا تكوين الأباتيت من خلال تراكم المواد الحيوية مثل العظام والأسنان ، والتي تحتوي على الأباتيت.
  • العمليات المتحولة: يمكن تكوين الأباتيت من خلال التحول ، والذي يحدث عندما تتعرض الصخور لدرجات حرارة وضغوط عالية. أثناء التحول ، يمكن إعادة بلورة الأباتيت أو تحويله إلى مراحل معدنية مختلفة ، اعتمادًا على ظروف التحول.

بشكل عام ، يرتبط تكوين الأباتيت ارتباطًا وثيقًا بتوافر الكالسيوم والفوسفور ، وهما عنصران أساسيان في التركيب الكيميائي للمعادن. يمكن أن يوفر تكوين الأباتيت معلومات مهمة عن التاريخ الجيولوجي والعمليات التي أثرت على الصخور والمعادن.

حدوث جيولوجي

الأباتيت هو معدن منتشر على نطاق واسع ويمكن العثور عليه في بيئات جيولوجية مختلفة. فيما يلي بعض التكرارات الشائعة للأباتيت:

  • الصخور النارية: الأباتيت هو معدن ملحق شائع في الصخور النارية مثل الجرانيت والسيانيت والكربوناتيت. يمكن أن يحدث على شكل بلورات صغيرة أو حبيبات ، أو كتل كبيرة أو عروق.
  • الصخور الرسوبية: يمكن العثور على الأباتيت في الصخور الرسوبية مثل الفوسفوريت ، وهي صخور غنية بالفوسفات. غالبًا ما تتشكل هذه الصخور في البيئات البحرية حيث تتراكم المواد العضوية وتتحلل ، مما يؤدي إلى إطلاق الفوسفات في المياه المحيطة.
  • الصخور المتحولة: يمكن أن يحدث الأباتيت في الصخور المتحولة مثل رخام, شستو النايس صخر صواني. أثناء التحول ، يمكن إعادة بلورة الأباتيت أو تحويله إلى مراحل معدنية مختلفة ، اعتمادًا على ظروف التحول.
  • الأوردة الحرارية المائية: يمكن العثور على الأباتيت في الأوردة الحرارية المائية ، وهي عبارة عن كسور ممعدنة أو شقوق في الصخور المليئة الرواسب المعدنية. يمكن أن تتشكل هذه الأوردة في مجموعة متنوعة من البيئات الجيولوجية ، بما في ذلك الصخور الصخرية والمتحولة والصخور الرسوبية.
  • الأنسجة البيولوجية: يعد الأباتيت مكونًا مهمًا للعظام والأسنان ، حيث يوفر القوة والصلابة لهذه الأنسجة. يمكن العثور عليها أيضًا في المواد البيولوجية الأخرى مثل قشور الأسماك وحصوات الأذن.

بشكل عام ، يوجد الأباتيت في مجموعة واسعة من البيئات الجيولوجية ويمكن أن يوفر معلومات مهمة عن التاريخ الجيولوجي والعمليات التي أثرت على الصخور والمعادن. كما أن وجوده في الأنسجة البيولوجية يجعله معدنًا مهمًا في علم الأحياء والطب.

توزيع الأباتيت

ينتشر الأباتيت على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم ويمكن العثور عليه في مجموعة متنوعة من البيئات الجيولوجية. فيما يلي بعض المناطق التي يوجد فيها الأباتيت بشكل شائع:

  • كندا: كندا هي واحدة من أكبر منتجي الأباتيت في العالم ، مع أهمية كبيرة الودائع تقع في أونتاريو وكيبيك والأقاليم الشمالية الغربية. تحدث هذه الرواسب في الصخور النارية والرسوبية ويتم استخراجها بشكل أساسي لمحتواها من الفوسفات ، والذي يستخدم في إنتاج الأسمدة.
  • روسيا: تعتبر روسيا منتجًا رئيسيًا آخر للأباتيت ، حيث توجد رواسب كبيرة في شبه جزيرة كولا في أقصى شمال غرب البلاد. تحدث هذه الرواسب في الصخور النارية القلوية ويتم استخراجها بشكل أساسي لمحتواها من الفوسفات.
  • البرازيل: البرازيل موطن لرواسب كبيرة من الأباتيت ، لا سيما في ولاية ميناس جيرايس. تحدث هذه الرواسب في البغماتيت والأوردة الحرارية المائية وغالبًا ما ترتبط بمعادن نادرة أخرى مثل التورمالين و توباز.
  • الولايات المتحدة: توجد رواسب الأباتيت في عدة ولايات بالولايات المتحدة ، بما في ذلك فلوريدا وأيداهو وتينيسي ووايومنغ. تحدث هذه الرواسب في الصخور الرسوبية ويتم استخراجها بشكل أساسي لمحتواها من الفوسفات.
  • المغرب: المغرب موطن لبعض من أكبر رواسب الأباتيت في العالم ، والتي توجد في الصحراء الغربية ويتم استخراجها بشكل أساسي لمحتواها من الفوسفات.

بشكل عام ، يتم توزيع الأباتيت على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم ويمكن العثور عليه في مجموعة متنوعة من البيئات الجيولوجية. أدت أهميتها في إنتاج الأسمدة والتطبيقات الصناعية الأخرى إلى أنشطة تعدين واستخراج كبيرة في العديد من البلدان.

استخدامات الأباتيت

للأباتيت استخدامات متنوعة في مجالات مختلفة ، بما في ذلك الصناعة والزراعة والطب. فيما يلي بعض الاستخدامات الأكثر شيوعًا للأباتيت:

  1. الأسمدة: الأباتيت هو مصدر رئيسي للفوسفات ، وهو عنصر غذائي أساسي لازم لنمو النبات. نتيجة لذلك ، يستخدم الأباتيت على نطاق واسع في إنتاج الأسمدة ، لا سيما في القطاع الزراعي.
  2. التطبيقات الصناعية: يستخدم الأباتيت أيضًا في العديد من التطبيقات الصناعية ، بما في ذلك إنتاج المواد الكيميائية الفوسفاتية ، مثل حمض الفوسفوريك ، الذي يستخدم في إنتاج المضافات الغذائية والمشروبات والمنظفات.
  3. صناعة السيراميك: يستخدم الأباتيت في إنتاج السيراميك ، مثل أواني الطعام والبلاط المزخرف ، بسبب درجة انصهاره وصلابته العالية.
  4. زراعة الأسنان: الأباتيت متوافق حيوياً ، مما يعني أنه يمكن استخدامه في التطبيقات الطبية الحيوية ، مثل زراعة الأسنان وترقيع العظام.
  5. المجوهرات: يستخدم الأباتيت أحيانًا كملفوف حجر كريم بسبب ألوانه الجذابة ، ومنها الأزرق والأخضر والأصفر.
  6. البحث: تتم دراسة الأباتيت من قبل باحثين في الجيولوجيا وعلوم المواد وعلم الأحياء نظرًا لخصائصه الفريدة ، مثل تركيبته البلورية وخصائصه البصرية وتكوينه الكيميائي. يستخدم الباحثون الأباتيت كمعدن نموذجي لدراسة عمليات مثل نمو البلورات ، والكيمياء البلورية ، والمحاكاة الحيوية.

بشكل عام ، يعد الأباتيت معدنًا مهمًا له مجموعة واسعة من التطبيقات ، لا سيما في القطاعات الزراعية والصناعية.

صخور الفوسفات

صخور الفوسفات و الفوسفوريت هي أسماء تستخدم للصخور الرسوبية التي تحتوي على ما لا يقل عن 15% إلى 20% من الفوسفات على أساس الوزن. محتوى الفوسفور في هذه الصخور مشتق بشكل رئيسي من وجود معادن الأباتيت

استخدامات الأباتيت مثل صخور الفوسفات

  • تُستخدم معظم صخور الفوسفات المستخرجة في جميع أنحاء العالم لإنتاج الأسمدة الفوسفاتية. كما أنها تستخدم لإنتاج مكملات الأعلاف الحيوانية ، وحمض الفوسفوريك ، والفوسفور العنصري ، ومركبات الفوسفات للصناعة الكيميائية.
  • تعد الصين أكبر منتج لصخور الفوسفات ، حيث أنتجت حوالي 100 مليون طن في عام 2014. كما تعد الولايات المتحدة وروسيا والمغرب والصحراء الغربية من كبار منتجي الفوسفات.
  • يوجد أكثر من 75٪ من احتياطيات العالم من صخور الفوسفات في المغرب والصحراء الغربية.

الأسئلة الشائعة حول الأباتيت

ما هو الأباتيت المستخدم؟

يستخدم الأباتيت في مختلف المجالات ، بما في ذلك الزراعة والصناعة والطب والبحث. وهو مصدر رئيسي للفوسفات الذي يستخدم في الأسمدة ، كما يستخدم في إنتاج حامض الفوسفوريك والسيراميك وزراعة الأسنان والمجوهرات.

ما هي الخصائص الفيزيائية للأباتيت؟

عادة ما يكون الأباتيت أخضر أو ​​بني أو أزرق أو أصفر ، وله صلابة 5 على مقياس موس. لها ثقل نوعي يتراوح بين 3.2 و 3.4 ، ولها عادة بنية بلورية سداسية.

أين يوجد الأباتيت؟

تم العثور على الأباتيت في العديد من المواقع حول العالم ، بما في ذلك كندا والبرازيل وروسيا ومدغشقر. يمكن أن يحدث في مجموعة متنوعة من البيئات الجيولوجية ، مثل الصخور النارية والصخور الرسوبية والأوردة الحرارية المائية.

هل الأباتيت مشع؟

يمكن أن يكون بعض الأباتيت مشعًا ، خاصةً إذا كان يحتوي على كميات ضئيلة من اليورانيوم أو العناصر المشعة الأخرى. ومع ذلك ، ليس كل الأباتيت مشعًا ، ويمكن أن يختلف نشاطه الإشعاعي اعتمادًا على الموقع المحدد وتركيب المعدن.

ما هو التركيب الكيميائي للأباتيت؟

يحتوي الأباتيت على تركيبة كيميائية معقدة يمكن أن تختلف تبعًا لنوع معين من الأباتيت. الصيغة الأساسية للأباتيت هي Ca5 (PO4) 3X ، حيث يمكن أن تكون X أي واحد من عدة أيونات ، بما في ذلك OH- أو F- أو Cl- أو مزيج من هذه الأيونات. يمكن أن يحتوي الأباتيت أيضًا على العديد من العناصر النزرة والشوائب ، والتي يمكن أن تؤثر على خصائصها وسلوكها.

مراجع حسابات

  • Hobart M. King (2018) الأباتيت والفوسفوريت وصخور الفوسفات https://geology.com/minerals/apatite.shtml
  • سعر السوق ، https://roughmarket.com/apatite/
  • Arem، J، E.، Smigel، B (2018) معلومات قيمة الأباتيت والسعر والمجوهرات ، الجمعية الدولية للأحجار الكريمة
  • Villalba ، G. ، Ayres ، R ، U. ، Schroder ، H (2008). "محاسبة الفلور: الإنتاج والاستخدام والخسارة". مجلة البيئة الصناعية.
  • USGS ، ملخصات السلع المعدنية ، متاح على http: // metals. usgs.gov/minerals/pubs/commodity/phosphate_rock/index.html#mcs تم التحقق منه في 19 أبريل 2013).