石膏CaSO<sub>4</sub>·2H<sub>2</sub>O

如题所述

[化学组成]CaO32.57%,SO346.50%,H2O20.93%,又称二水石膏。

图15-54 石膏的晶形(a)和双晶(b)

[形态]单斜晶系,晶体呈平行{010}的板状(图15-54);常依双晶面(100)成燕尾双晶;集合体呈纤维状、致密块状等。

[物理性质]透明无色、白色;白色条痕;玻璃光泽;平行{010}解理面上常呈珍珠光泽。硬度2;解理平行{010},极完全(因结晶水沿此方向定向分布所致),平行{100}和{011}解理中等,这两组解理纹常在{010}解理面上呈夹角为66°10’的平行四边形格子;薄片具挠性。相对密度2.32。

[成因产状]主要形成于沉积作用中,为湖泊或封闭海湾中化学沉积产物,与紫红色页岩、泥灰岩等互层。风化作用中硫化物氧化形成的硫酸溶液遇石灰岩后也可形成石膏。在低温热液矿床中,石膏形成于最晚期,除雌黄、雄黄等外,很少与其他硫化物共生。

[鉴定特征]硬度低于指甲、相对密度小为其主要特征;其{010}极完全解理也有助于识别。

硬石膏和石膏之间的转变

在常压下,石膏加热至65℃开始脱去部分结晶水,到180℃脱去3/4的结晶水成为半水石膏(CaSO4·0.5H2O)或熟石膏,高于200℃后脱去剩余的1/4结晶水形成硬石膏或无水石膏。在地质条件下:

(1)温度高有利于硬石膏稳定。在常压下不含盐的水中,42℃以上形成硬石膏。

(2)盐度大有利于硬石膏稳定。在20℃,常压下,水中含NaCl超过23.3%,形成硬石膏。

(3)在地下深处压力影响下,有利于硬石膏的形成。从固相变化看,由石膏变为硬石膏体积缩小38%。在地下深处液体受压较小(岩石相对密度约为水的2.5~3倍),且能沿裂隙逃逸。所以,地下深处的压力有利于硬石膏稳定。

不考虑地下水含盐度,仅考虑地下压力和地热增温(自20℃起算,按每30m增高1℃计算),硬石膏大约稳定在550m以下。地下水含盐每提高1%,深度减少约20~25m。

由于地壳上升或工程揭露、硬石膏暴露地表后,即吸水形成石膏,体积增大61.3%,使地面上隆,影响工程安全。

石膏与硬石膏相互转化的反应式和反应前后摩尔体积变化如下:

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因此,在工程地质勘查中,应注意准确鉴别以硬石膏为主的硬石膏岩和以白云石为主的白云岩(或以方解石为主的石灰岩)。

[用途]石膏和生石膏用途广泛,主要用于水泥和熟石膏生产,分别各占了45%,其他用于改良土壤、生产硫酸、医疗、食品、陶瓷、环保等用途。石膏在水泥上主要用作缓凝剂,改善水泥凝固性能;煅烧后制成的熟石膏和无水石膏构成了最有名的气硬性胶凝材料系列,用于制作建筑板材、腻子、砂浆,具有不燃、隔热、隔火、无可燃挥发气体排放、价格便宜等优点,也可用作陶瓷、铸造模具。石膏粉可用作油漆、涂料、造纸填料,石膏晶须可作为增强材料。目前石膏已成为重要的氧化硫固定体,在燃煤或烟道中加入碳酸钙(方解石),使产生的氧化硫与碳酸钙分解的氧化钙反应生成石膏(脱硫石膏);磷酸和磷酸盐工业也会产生大量石膏(磷石膏)。目前工业废渣石膏的利用已成为有待解决的重要课题。

胆矾族

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