Nieładny gips

 Ciekawostka geologiczna i chemiczna. 

 

Siarczan wapnia występuje jako minerał w dwóch formach - uwodniony gips mający 2 cząsteczki związanej wody i bezwodny anhydryt. Oba odkładają się na dwie wysychających jezior i zatok morskich, ale w różnych warunkach. Gips w niższej temperaturze i zasoleniu, anhydryt powyżej 40 stopni i w dużym zasoleniu. Często więc warstwy obu minerałów przeplatają się. Pod wpływem, podwyższonego ciśnienia i temperatury po zagrzebaniu w osadach, gips staje się mniej stabilny i zaczyna odwadniać się do bardziej gęstej odmiany anhydrytu. Ta forma potem dość wolno reaguje z wodą w porach skalnych, więc podczas erozji może zachować swój skład a do odsłonięcia.

Ponieważ oba minerały towarzyszą soli kamiennej, wraz z nią często są wypychane pod powierzchnię przez ciśnienie, które zmiękcza sól. Tworzą wówczas "czapę" gipsowo-anhydrytową, która w pewnym stopniu chroni złoże soli przed wypłukiwaniem. Wiele kopalń soli zaczynało w dawniejszych wiekach jako kopalnie gipsu, aż w końcu głęboki szyb dotarł do cenniejszej soli.

Gips używany w budownictwie jest robiony z tego uwodnionego przez podgrzanie i usunięcie połowy związanej wody. Powstała masa dość szybko reaguje z dodaną wodą, która zostaje związana, tworzą się nowe kryształy formy uwodnionej i masa twardnieje. Anhydryt kopalny też może być tak używany ale nie we wszystkich zastosowaniach zachowuje się podczas wiązania masy tak samo.

 Główna różnica jest taka, że anhydryt podczas wchłaniania wody bardzo pęcznieje. Przechodzi z gęstszej, odwodnionej na głębokości formy, w dużo luźniejszą nawodnioną. Zwiększa objętość nawet o 60%. Nie za bardzo więc nadaje się do odlewania twardych form. Ma to pewne dodatkowe skutki geologiczne, które brzmią bardzo interesująco. Gdy złoże anhydrytu zostanie odsłonięte przez erozję lub wydobycie albo sól wypycha go płytko pod powierzchnię, reaguje ze słodką wodą deszczową. Zamienia się w gips i zwiększa objętość. Może tworzyć pagórki i grzbiety, pęka, generuje lokalne wstrząsy. Pęcznienie wierzchniej warstwy powoduje jej odspojenie i wypiętrzenie z powstaniem kopuł z pustką pod nimi, lub struktury typu wigwam (płaskie płyty oparte o siebie i tworzące schronisko).

Polscy geolodzy badali jego takie miejsce w Kanadzie na dnie dawnej odkrywki. Nawodnienie wierzchniej warstwy anhydrytu wytworzyło kompleks 40 jaskiń pod widocznymi na wierzchu wypukłościami. Największa to kopuła w kształcie szkiełka zegarkowego tworząca pustkę wysoką na metr i o średnicy 8 metrów, do której można bezpiecznie wejść.[1]  

Z drugiej strony zaburzenie przepływu wód podziemnych w miejscu gdzie głębiej są warstwy anhydrytu, tworzy zagrożenie budowlane. Przekonały się o tym władze niemieckiego miasteczka Staufen, które w 2007 roku wykonały odwierty aby założyć instalację pompy ciepła podziemnego do ogrzewania ratusza. Teren okazał się nie do końca dobrze rozpoznany. Warstwa wodonośna okazała się pod sporym ciśnieniem, które popłynęło odwiertem i uszkodziło jego ściany. Głęboka woda zaczęła być wstrzykiwana do soczewki anhydrytu. Ten zaczął się nawadniać i pęcznieć. Teren w pobliżu historycznego centrum zaczął się deformować a wiele kamienic popękało. Najbardziej uszkodzony jest właśnie ratusz.[2] Szybkość wypiętrzania dochodzi do 12 cm rocznie. Po zorientowaniu się w sytuacji założono studnie odwadniające, aby zmniejszyć ciśnienie, ale rozwiązanie to może jedynie przyhamować pęcznienie kolejnych porcji, już powstałych deformacji nie da się odwrócić. 

 Inne znane zagrożenie wiąże się z niszczeniem ceramiki i cegieł, jeśli glina z której je wykonano nie została właściwie oczyszczona. Jeśli w masie były kawałeczki gipsu, podczas wypalania przechodzą w anhydryt. Potem powoli docierająca do wnętrza woda zamienia go w gips, a wzrost objętości powoduje pękanie. Często więc oglądając starą cegłę z której odpadł kawałek, znajdujemy pośrodku pęknięcia białą bryłkę wewnątrz masy.

----

[1] http://hydrationcaves.com/ 

[2] https://www.atlasobscura.com/places/staufen-germany