کانی هفته: Heulandite

هیولاندیت یک سری از کانی‌های تکتوسیلیکات از گروه زئولیت است که به عنوان یک زئولیت آب‌دار آلومینوسیلیکات سدیم و کلسیم شناخته می‌شود. این کانی معمولاً در محیط‌های دمای پایین تشکیل می‌شود. این کانی به‌خاطر ساختار بلوری خاص، درخشش مرواریدی و توانایی جذب یون‌ها، هم در زمین‌شناسی و هم در صنایع کاربرد دارد.

معرفی کلی و ساختار شیمیایی

هیولاندیت دارای فرمول شیمیایی (Ca, Na₂)Al₂Si₇O₁₈·6H₂O است و ساختار کریستالی مونوکلینیک با گروه فضایی C2/m دارد. ویژگی‌های فیزیکی آن شامل سختی 3.5 تا 4 در مقیاس موس، چگالی 2.10 تا 2.20 گرم بر سانتی‌متر مکعب، شکاف کامل در جهت {010}، و شکستگی نیمه‌صدفی تا ناهموار است. از نظر نوری، شفاف تا نیمه‌شفاف است، با رنگ‌های متنوع از بی‌رنگ تا سفید، خاکستری، زرد، قرمز، صورتی، نارنجی، قهوه‌ای یا سیاه؛ در مقطع نازک بی‌رنگ است و درخشندگی شیشه‌ای یا مرواریدی روی سطح {010} دارد. کریستال‌ها اغلب صفحه‌ای روی {010}، کشیده و به شکل تابوت هستند و تا 12 سانتی‌متر می‌رسند. ساختار آن شامل کانال‌هایی با ابعاد مولکولی است که برای تثبیت خوشه‌های فلزی نانویی عمل می‌کند.

سیستم بلوری: مونوکلینیک

سختی موس: 3.5 تا 4

چگالی: حدود 2.2 گرم بر سانتی‌متر مکعب

درخشش: مرواریدی و شیشه‌ای

شفافیت: از شفاف تا نیمه‌شفاف

رنگ‌ها: سفید، صورتی، نارنجی، سبز، قرمز آجری (بسته به ناخالصی‌ها)

خاستگاه و نحوه تشکیل

هیولاندیت عمدتاً در حفره‌های بازالت‌ها، آندزیت‌ها و دیابازهای بسیار هوازده، و به عنوان محصول دگرسانی شیشه‌های آتشفشانی و توف‌ها تشکیل می‌شود. این کانی در محیط‌های دمای پایین مانند دگرسانی هیدروترمال، دگرسانی رسوبی، و متامورفیسم دفنی در سنگ‌های آتشفشانی دریایی ایجاد می‌شود. همچنین در رسوبات دریاچه‌های قلیایی، سیستم‌های آب زیرزمینی باز، و در زون‌های رخساره زئولیت دیده می‌شود. تشکیل آن اغلب با دمای 20 تا 250 درجه سانتی‌گراد و از آب دریا با مقادیر متغیر مرتبط است.

کانی‌های همراه

هیولاندیت معمولاً با دیگر زئولیت‌ها (مانند کلینوپتیلولیت، موردنیت، استیلبیت، لومونتیت، شابازیت، آنالسیم، فیلیپسیت)، داتولیت، آپوفیلیت، کلسیت، و گاهی اسمکتیت و میکاها همراه است.

Stilbite

Epistilbite

Chabazite

Clinoptilolite

Laumontite

این کانی‌ها معمولاً در کنار هیولاندیت در حفره‌های آتشفشانی و نهشته‌های زئولیتی دیده می‌شوند و از نظر ساختار بلوری و خواص جذب مشابه‌اند.

ریشه نام

نام "Heulandite" در سال 1822 توسط H.J. Brooke به افتخار John Henry Heuland، مجموعه‌دار و فروشنده مشهور کانی‌ها در انگلستان، انتخاب شد. پیش‌تر در سال 1818، August Breithaupt این کانی را "euzeolite" (زئولیت زیبا) نامیده بود

کاربردهای صنعتی و تکنولوژیک

هیولاندیت به دلیل خواص جذب و تبادل یونی، در تثبیت خاک، مصالح ساختمانی (مانند سیمان و چینی یا سرامیک)، کاتالیزورها، تصفیه فاضلاب، و تولید مواد باکتری‌کش استفاده می‌شود. همچنین در کشاورزی برای بهبود خاک، در صنعت برای جذب فلزات نجیب، سنگین و سمی، و در اکولوژی برای پاکسازی محیط کاربرد دارد. ذخایر آن می‌تواند اقتصادی باشد، به ویژه در متامورفیسم دفنی توف‌های دریایی.

کاتالیست در صنایع پتروشیمی: به‌ویژه در فرآیند کراکینگ مولکولی برای تولید بنزین و دیزل

تصفیه آب و فاضلاب: جذب یون‌های فلزی سنگین (Pb²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺) و آمونیوم

جداکننده گازها: غربال مولکولی برای جداسازی CO₂ و CH₄

کشاورزی: به‌عنوان جاذب آمونیوم در خاک و سیستم‌های پرورش دام

ساخت نانوکاتالیست‌ها: برای تولید هیدروژن سبز از آب با استفاده از زئولیت‌های اصلاح‌شده

محل‌های رخداد جهانی

هیولاندیت در مکان‌های متعددی در جهان یافت می‌شود، از جمله:

اروپا: ایسلند(Teigarhorn, Berufjord)، جزایر فارو(Haldarsvik, Streymoy)، اسکاتلند Glasgow, Dumbartonshire))، سوئیس(Giebelsbach, Valais)، نروژ (Bratteskjerpet, Saggrenda)، بلغارستان، مجارستان، اسلواکی، یوگسلاوی سابق، ایتالیا(Sardinia).

آمریکای شمالی: ایالات متحده ( Patersonو Bergen Hill در نیوجرسی؛ Goble در اورگان؛ Skookumchuck Dam در واشنگتن؛ Idaho, Montana, Wyoming, Nevada, Utah, Arizona, New Mexico, Texas)؛ کانادا(Cape Blomiden, Nova Scotia).

آمریکای جنوبی: برزیل(Bento Gonçalves, Rio Grande do Sul)؛ اکوادور (Guayaquil, Cayo Formation).

آسیا: هند(Nasik, Poona, Bombay districts, Maharashtra)؛ ژاپن؛ روسیه؛ کره؛ ایران مرکزی.

اقیانوسیه: استرالیا(Tambar Springs, New South Wales)؛ نیوزیلند.

سایر: چین (تولید عمده)، آلاسکا، ترکیه(Anatolia).

محل‌های پیدایش و رخداد در ایران

هیولاندیت در ایران عمدتاً در توف‌های ائوسن-الیگوسن و مناطق آتشفشانی یافت می‌شود. مکان‌های اصلی شامل:

منطقه زرین‌دشت (بین دماوند و فیروزکوه، استان تهران): زئولیت‌زایی توف‌ها با هیولاندیت

منطقه افتر (شمال غربی سمنان): توالی توف‌های زئولیتی شده با هیولاندیت

منطقه کهک (جنوب شرقی قم): سنگ‌های ریولیتی ائوسن با زئولیت‌ها از جمله هیولاندیت

شمال شرقی اصفهان: همراه با اسمکتیت در بنتونیت‌ها و زئولیت‌ها

آذربایجان غربی: در نهشته‌های آتشفشانی و توف‌های قلیایی

قزوین و تاکستان: در سنگ‌های آتشفشانی با ساختار آمیگدالوئیدی

خراسان جنوبی: در رگه‌های زئولیتی مرتبط با فعالیت‌های هیدروترمال

زاگرس مرکزی: در نهشته‌های رسوبی با دیاژنز کم‌عمق

سمنان و دامغان: در توف‌های زئولیتی با پتانسیل استخراج صنعتی

سایر گزارش‌ها: کشف‌های معدنی با همرشدی آپوفیلیت و کوارتز در رودخانه‌ها و معادن ایران.

نکات زمین‌شناسی و اقتصادی

از نظر زمین‌شناسی، هیولاندیت بخشی از رخساره زئولیت است و در متامورفیسم دفنی توف‌های دریایی، دگرسانی رسوبی، و محیط‌های هیدروترمال کم‌دما نقش دارد. این کانی بر تشکیل خاک و کیفیت آب تأثیر می‌گذارد. از نظر اقتصادی، ذخایر طبیعی زئولیت‌ها (مانند هیولاندیت-کلینوپتیلولیت) برای کاربردهای صنعتی مانند تصفیه آب، کاتالیز، و کشاورزی ارزشمند هستند؛ تولید جهانی زئولیت‌های طبیعی، با چین به عنوان تولیدکننده عمده، حدود 3.6 میلیون تن در سال است. در آلاسکا و ایالات متحده، ذخایر آن برای متامورفیسم دفنی اقتصادی است.

شاخصی برای دما و عمق دیاژنز در سنگ‌های رسوبی

نشان‌دهنده‌ی فعالیت‌های آتشفشانی گذشته

از نظر اقتصادی، در استخراج زئولیت‌های طبیعی برای تصفیه و کشاورزی اهمیت دارد

در برخی کشورها، به‌عنوان سنگ تزئینی یا کلکسیونی نیز ارزش دارد

کاربردهای نوین هیولاندیت

در کاربردهای نوین، هیولاندیت برای تولید نانوذرات زئولیتی در سیستم‌های دارورسانی پیشرفته، مواد باکتری‌کش (مانند جاذب‌های نقره‌دار برای کشاورزی و صنعت)، بازیافت آهن زنگ‌زده برای مواد مغناطیسی، و سنتز زئولیت از ضایعات کشاورزی-صنعتی استفاده می‌شود. همچنین در داروسازی برای تحویل دارو، و در نانومواد برای خواص نوری و جذب کاربرد دارد.

نانوکاتالیست‌ها برای تولید هیدروژن سبز

جذب فلزات سنگین و رادیواکتیو مانند Cd²⁺ و Cs¹³⁷ در محیط‌های آلوده

الکترودهای نانوساختار برای انرژی‌های تجدیدپذیر (باتری‌های یون‌لیتیوم)

تحقیقات دانشگاهی در زمینه ساختار بلوری و اصلاح سطحی برای کاربردهای زیست‌محیطی و دارویی

جذب دی‌اکسیدکربن در فناوری‌های کاهش گازهای گلخانه‌ای