Введение

Конкреция осадка на основе карбоната кальция

Кали́че (/[k]/[ə]/[ˈliːtʃiː]/) — это осадочная порода, затвердевший природный цемент из карбоната кальция, который связывает другие материалы, такие как гравий, песок, глина и ил. Она встречается по всему миру в почвах аридосолов и моллисолов — как правило, в засушливых или полузасушливых регионах, включая центральную и западную Австралию, пустыню Калахари, Высокие равнины западных Соединенных Штатов, пустыни Соноран, Чиуауа и Мохаве в Северной Америке, а также восточную Саудовскую Аравию в районе Аль-Хаса. Кали́че также известно как калькрет или канкар (в Индии). Она относится к дурикрустам. Термин «кали́че» заимствован из испанского языка и происходит от латинского слова *calx*, означающего «известь». Кали́че обычно имеет светлый цвет, но может варьироваться от белого до светло-розового до красновато-коричневого, в зависимости от присутствующих примесей. Обычно она встречается на поверхности или вблизи неё, но может также обнаруживаться в более глубоких подпочвенных отложениях. Слои варьируются в толщине от нескольких сантиметров до метров, и в одном месте может существовать несколько слоев. Слой кали́че в почвенном профиле иногда называют горизонтом K. В северном Чили и Перу кали́че также относится к минеральным месторождениям, содержащим нитратные соли. Кали́че также может обозначать различные глинистые отложения в Мексике и Колумбии. Кроме того, этот термин использовался для описания некоторых форм кварцита, боксита, каолинита, латерита, халцедона, опала и содовой селитры. Подобный материал, состоящий из сульфата кальция вместо карбоната кальция, называется гипсовой корой.

Формирование

Кальча образуется там, где годовое количество осадков составляет менее определенного значения в год, и среднегодовая температура превышает 5 °C (41 °F). Более обильные осадки полностью вымывают избыток кальция из почвы, в то время как в очень засушливом климате осадков недостаточно для вымывания кальция, и формируются лишь тонкие поверхностные слои кальцита. Корни растений играют важную роль в образовании кальчи, выделяя большое количество углекислого газа в верхний горизонт (A) почвы. Концентрация углекислого газа здесь может превышать нормальный атмосферный уровень в 15 раз. Это способствует растворению карбоната кальция в виде бикарбоната. При достаточном, но не избыточном количестве осадков, бикарбонат кальция переносится в нижний горизонт (B). Там биологическая активность ниже, уровень углекислого газа значительно меньше, и бикарбонат вновь превращается в нерастворимый карбонат. Смесь карбоната кальция и глинистых частиц накапливается, сначала формируя зерна, затем небольшие комки, затем различимый слой, и, наконец, более толстый, сплошной пласт. Однако кальча может образовываться и другими путями. Она может формироваться при подъеме воды по капиллярному действию. В засушливых регионах дождевая вода быстро просачивается в почву. Позднее, когда поверхность высыхает, вода из-под поверхности поднимается вверх, перенося растворенные минералы из нижних слоев. Эти минералы осаждаются при испарении воды и потере углекислого газа. Это движение воды формирует кальчу, расположенную близко к поверхности. Кальча также может образовываться на выходах пористых пород или в трещинах скал, где вода задерживается и испаряется. В целом, отложение кальчи – это медленный процесс, требующий нескольких тысяч лет.

Примеры природных явлений

Хотя образование других кальчей относительно хорошо изучено, происхождение чилийской кальчи остаётся неясным. Одна из возможностей заключается в том, что отложения сформировались при испарении доисторического внутреннего моря. Другая теория предполагает, что они образовались в результате выветривания Анд. Одно из крупнейших в мире месторождений калькрета находится в ботсванских Макгадикгади, где поверхностные калькреты встречаются на месте ныне пересохшего доисторического озера. Высокоуплотнённая (затвердевшая) кальча известна как калькрет и формирует характерные формы рельефа в аридных условиях. Калькрет встречается на протяжении всей геологической летописи, являясь свидетельством климата прошлого. Примеры включают миссисипские калькреты в Южном Уэльсе и плиоцен-плейстоценовую покровную породу Ллано Эстакадо в Техасе (США) и Мормон Меса в Неваде (США). Кальчи способны накапливать значительное количество углерода, что делает их важными для глобального углеродного цикла. В юрских геологических условиях кальча часто служит индикатором тёплого климата с чётко выраженной сезонностью влажного и сухого периодов, что может указывать на сезонные муссоны.

Строительные приложения

Кальич используется в строительстве по всему миру. Его запасы в Льяно Эстакадо в Техасе могут быть использованы в производстве портландцемента; кальич соответствует требованиям к химическому составу и используется в качестве основного сырья в производстве портландцемента. Большой дом в Национальном памятнике Каса-Гранде Руинс, Аризона, США, был построен из стен, сделанных из кальича. Кальич также использовался в растворах для строительства зданий майя на полуострове Юкатан в Мексике. Общежитие в Инграме, штат Техас, и демонстрационное здание в Карризо-Спрингс, штат Техас, для Министерства энергетики США также были построены с использованием кальича в рамках исследований Центра максимально эффективных строительных систем. Во многих районах кальич также используется для строительства дорог, либо в качестве покрытия, либо, что более распространено, в качестве основания. Это один из самых распространенных материалов для дорожного строительства в Южной Африке. Кальич широко используется в качестве основания, когда он доступен на месте и дешев. Однако он плохо переносит воздействие влаги (дождя) и никогда не используется, если доступен твердый каменный материал, такой как известняк.

Рафинирование сахара

Для рафинирования сахара необходим источник карбоната кальция высокой чистоты. Он должен содержать не менее 95% карбоната кальция (CaCO3) и иметь низкое содержание магния. Кроме того, материал должен соответствовать определенным физическим требованиям, чтобы не распадаться при обжиге. Хотя кальча обычно не соответствует всем требованиям для рафинирования сахара, она используется в регионах, где другие источники карбоната кальция, такие как известняк, отсутствуют. Несмотря на то, что кальча требует обогащения для соответствия требованиям, ее использование все равно может быть значительно дешевле, чем доставка известняка.

Чилийская кальча

В пустыне Атакама на севере Чили находятся обширные залежи смеси, также известной как кальчи, состоящей из гипса, хлорида натрия и других солей, а также песка, связанной с селитрами ("чилийская селитра"). Селитра, в свою очередь, является композицией нитрата натрия (NaNO3) и нитрата калия (KNO3). Селитра была важным источником экспортных доходов для Чили до Первой мировой войны, когда Европа начала промышленно производить оба нитрата в больших объемах. Залежи содержат в среднем 7,5% нитрата натрия, а также сульфат натрия (18,87%), хлорид натрия (4,8%) и меньшие количества калия, кальция, магния, боратов, йода и перхлората. Около двух третей залежей составляют нерастворимые пустые породы. Слои кальчи имеют толщину от 2 см до нескольких метров в аллювиальных отложениях, где растворимые минералы образуют цементирующий состав в рыхлом реголите. Нитратосодержащие кальчи также пропитывают коренные породы, формируя пластовые залежи. Их твердость также может затруднять разработку таких проектов, как каналы.