کــیــمــیــا

سنگ‌هاي شيميايي و بيوشيميايي

الف) تبخيري‌ها

كانيهاي تبخيري در محيط‌هاي كولابي يعني محيطي كه ميزان تبخير نسبت به ورود آب فزوني دارد تشكيل مي‌شود. در اين محيط اصل اشباع عامل ايجاد انواع رسوبهاي تبخيري بوده و چون درجه اشباع آب با حرارت متفاوت است، لذا ترتيب خاص در پيدايش سنگ‌هاي تبخيري پيدا مي‌شود كه به آن شيل سنگهاي تبخيري گفته مي‌شود. محيط تشكيل اين سنگها را مي‌توان به دو دسته تقسيم نمود كه عبارتست از الف) درياچه‌هاي موقتي نظير درياچه قم ب) حوضه‌هاي كناري درياهاي بهراليل ارتباط آن با درياي آزاد محدود مي‌باشد نظير خليج فارس و خليج قره‌ نباز.

شرايط عادي تبخير و اشباع در اين حوضه‌ها هم از نظر مكاني و هم از نظر زمان نظم خاصي را ايجاد مي‌نمايد كه بطور مثال افزايش وزن مخصوص در اثر تبخير و نوع كاني تبخيري به شرح زير است.

(شماي اوزپگلرو وانت هوف رابطه بين وزن مخصوص آب و رسوب مواد تبخيري (معتمد 1366))

نحوه رسوب‌گذاري، نهشته‌هاي نمك‌دار در هنگام تبخير يك متر از آب دريا به شرح زير است.

سنگ‌هاي كربناته

مقدمه

سنگ‌هاي كربناته حدود 0/020 سنگ‌هاي رسوبي را تشكيل مي‌دهند و تقريباً هميشه خالص مي‌باشند. اين سنگ‌ها عمدتاً از كاني‌هاي كربناته، نظير كلسيتCaCo₃ ، اراگونيت CaCo₃ و دولوميتCamg(Co₃)₂ تشكيل شده‌اند بعلت فعاليت يخچال‌ها در پلئيتوسن (Pleistocene) رسوبات كربناته درياهاي كم عمق كنوني توسعه زيادي ندارند. ولي در گذشته درياهاي كم عمق شبيه بخش جنوبي خليج فارس متناوباً بخش وسيعي از كره زمين را مي‌پوشاند كه منجر به تشكيل انباشته‌هاي ضخيمي از سنگ‌هاي آهكي شده است. عوامل مختلفي از قبيل درجه حرارت، شوري، عمق آب و ورود مواد تخريبي تشكيل سنگ‌هاي آهكي را كنترل مي‌نمايند.

عصریخبندان در 18000 سال پیش

اكثر رسوبات كربناته در مناطق گرم حدود 30 درجه جنوب و شمال خط استوا بوجود مي‌آيند. مطالعه و بررسي سنگ‌هاي كربناته بسيار با اهميت است زيرا حدود 50 درصد سنگ‌هاي مخزن نفت در دنيا و حدود 95 درصد سنگ‌هاي مخزن نفت و گاز ايران در اين گونه سنگ‌ها تشكيل شده است. بعنوان مثال سنگ مخزن نفت در سازند اسماري در جنوب و جنوب غرب ايران يكي از بهترين سنگ مخزن نفت در دنيا مي‌باشد. سنگ‌هاي كربناته داراي كاربردهاي شيميايي و صنعتي فراواني مي‌باشد بعنوان مثال اين گونه سنگ‌ها كارايي فراواني در صنعت ساختمان‌سازي چه به صورت مصالح و چه به صورت سنگ ساختماني دارند ايران از جهت دارابودن اين گونه معادن بسيار غني است. در جاي‌جاي كشورمان اين گونه منابع با حجم بسيار مناسب نهفته است استان‌هاي امروزه داراي منابع فعال‌تري نسبت به اين‌گونه سنگ‌ها مي‌باشند عبارتند از استان قم، لرستان، اصفهان .... . از طرف ديگر بررسي اينگونه سنگ‌ها براي شناسايي مناطق كارستيك حايز اهميت فراوان از جنبه آب‌شناسي و توريستي مي‌باشد. زيرا بسياري از منابع آب زيرزميني در استان‌هاي خشك ما در اين سنگ‌ها واقع باشند. از نظر توريستي نيز با بررسي اينگونه سنگ‌ها مي‌توان مناطق مستمر جهت شناسايي غار بني‌صدر را شناسايي کرد.

اين گونه سنگ‌ها را بر اساس كاني تشكيل دهنده آن‌ها به

1- سنگ‌آهك limestone : كه عمدتاً از اراگونيت و كلسيت تشكيل شده و عمدتاً رنگ خاكستري دارد.

2- دولوميت: كه عمدتاً از كاني دولوميت ساخته شده است. از ويژگي‌هاي مهم جهت شناسايي دولوميت مي‌توان به سطح هوازدگي دولوميت‌ها اشاره نمود كه معمولاً به رنگ زرد خاكستري يا قهوه‌اي خاكستري مي‌باشد. علت اين امر  مقادير كمي آهن در ساختمان بلور دولوميت است كه در هنگام هوازدگي اين رنگ خاص را به سطح دولوميت‌ها مي‌دهد.

دولومیت

بافت سنگ‌هاي كربناته

بافت سنگ‌هاي تخريبي از دانه‌ها، ماتريكس و سيمان تشكيل شده بود. سنگ‌هاي كربناته اجزاء مشابه بافتي با سنگ‌هاي تخريبي دارند كه اجزاء آن عبارتند از

الف: اكولم‌ها (معادل دانه‌ها در سنگ‌هاي تخريبي بوده و عبارتند از رسوباتي مي‌باشند كه منشاء داخل حوضه رسوبي داشته و از خارج از حوضه وارد آن نمي‌شود) كه عبارتند از

1- اپنتراكلاست‌ها: ذرات يا قطعات نابجاي زاويه‌دار يا شبه زاويه‌دار بوده كه همزمان با رسوب‌گذاري بوجود آمده‌اند. اندازه آنها متغير بوده و بنظر مي‌رسد اين ذرات از كف دريا كنده شده و مجدداً رسوب نموده‌اند.

2_ لائيدها: ذرات كروي يا شبه كروي با ساختمان داخلي شعاعي با دواير متحدالمركز كه جنس آن كربنات كلسيم است مي‌باشند. اندازه لائيدها عمدتاً از 2 ميلي‌متر كوچكتر است.

3- پلت: ذرات گرد تا بيضوي بوده كه فاقد ساختمان داخلي مي‌باشند. اندازه آنها مابين 0/03 تا 0/15 ميلي‌متر است. پلت‌ها از فضولات جانوران لجن‌خوار كف درياها تشكيل شده‌اند.

ذرات فسيلي: صدف انواع موجودات دريازي نظير دوكفه‌اي‌ها، براكپرپودها و انواع موجودات نظير مرجان‌ها، ماهيها ... كه بعد از مرگ موجود در محيط زيست آن‌ها رسوب مي‌نمايد.

 تقسيم‌بندي سنگ‌هاي كربناته:

امروزه دانشمندان مختلف زمين‌شناسي سنگ‌هاي كربناته را بر اساس بافت و نوع اكولم‌هاي آن به طرق مختلف تقسيم‌بندي نموده‌اند كه براي بررسي آن‌ها مي‌توان به كتب مختلف سنگ‌شناسي رسوبي مراجعه نمود. ما سعي داريم كه در اين مبحث برخي از معروف‌ترين انواع سنگ‌هاي كربناته را به اختصار شرح دهيم.

1- ميكرايت: ميكرايت از گل كربناته تشكيل شده است. ميكرايت در نواحي از دريا رسوب مي‌نمايد كه انرژي محيط بسيار كم باشد.

2-سنگ آهك فسيل‌دار: اين‌گونه سنگ‌هاي آهكي فسيل‌ها يا قطعات باقي‌مانده جانوران قديمي مي‌باشند. مابين اين قطعات را يا گل‌كربناته پر مي‌نمايد.

3- كوكينا: كوكينا نوعي سنگ آهك فسيل‌دار مي‌باشد كه از صدف فسيلها تشكيل شده است كوكنيا فاقد ماتركس بوده و يا مقدار ماتريكس در آن بسيار كم است. اندازه صدف‌ها در كونيا از 2 ميلي‌متر بزرگتر بوده و با چشم قابل مشاهده مي‌باشند.

 4- چالك: چالك نوعي سنگ آهك فسيل‌دار است كه از صدف جانوران ميكروسكوپي تشكيل شده است. پلانكتون‌ها عمده‌ترين موجودات تشكيل دهنده چالك مي‌باشند. از نظر بافتي چالك مشابه ميكرايت‌ها است ولي از نظر رنگ چالك سفيد رنگ مي‌باشد.

- سنگ آهك‌هاي كريستالين: اين گونه سنگ‌ها ازبلورهاي درشت كربنات كلسيم تشكيل شده‌اند. علت بوجود‌آمدن اين بلورها تغييرات فيزيكي و شيميايي در حين مراحل سنگ‌زايي (دياژنز) مي‌باشد.

- تراورتن: در محيط‌هاي غاري، چشمه‌ها و يا رودخانه‌ از تبخير آب‌هاي حاوي كربنات كلسيم بوجود مي‌آيد. تراورتن سنگي با چگالي زياد و بلوري مي‌باشد استالاكتيت‌ها و استالاگميت‌ها از جنس تراورتن مي‌باشند. تراورتن نوعي سنگ زميني بوده و در مجسمه‌سازي و سنگ‌هاي تزئيني كاربرد دارد. تراورتن‌ها از رخساره‌هاي جديد زمين‌شناسي هستند كه در رخساره‌‌هاي دوران چهارم در عهد حاضر گسترش دارند.

رنگهای مختلف تراورتن

- سنگ دولوميت: سنگ دولوميت از كاني دولوميت تشكيل شده است. بيشتر دولوميت‌ها منشاء ثانويه داشته يعني در اثر فعل و انفعال سيلات حاوي mg با سنگ‌هاي كربناته تشكيل يافته‌اند. در حين دولوميتي‌شدن ممكن است بافت سنگ اوليه حفظ شود و يا كلاً از بين مي‌رود. دولوميت سلطانيه با سن پركامبرين در ايران نمونه‌اي از دولوميت‌هاي با منشاء اوليه مي‌باشد. دولوميت كاربرد صنعتي شيميايي فراواني در صنايع مختلف نظير صنايع نسوز و شيشه‌سازي دارد.

3- سنگ‌هاي رسوبي آلي

 سنگ‌هاي رسوبي سيليسي

سنگ‌هاي رسوبي‌ سليس‌دار عمدتاً از Sio₂ تشكيل شده‌اند، اين گونه سنگ‌ها از رسوب شيميايي Sio₂ موجود در محلول تشكيل شده‌اند. بنابراين، اين‌گونه رسوبات از نظر ژنتيكي تفاوت فاحشي نسبت به كوارتزآرنايت دارند. عمده‌ترين سنگ‌هاي سيليسي عبارت از چرت، دياتوميت و اُپال مي‌باشد.

چرت Chert (كوارتز ميكروكريستالين):

چرت از دانه‌هاي بسيار ريز سيليس كه داراي منشاء شيميايي يا بيوشيميايي است تشكيل يافته است. برخي از چرت‌ها حاوي باقي مانده اسكلت جانداران ريز نظير راديولاريت‌ها و يا سوزن‌هاي اسفنج‌هاي سيليسي مي‌باشند كه فقط در زير ميكروسكوپ قابل مشاهده ‌اند. انواع چرت براساس رنگ آن‌ها به اسامي مختلف ناميده مي‌شوند. سنگ كك يكي از انواع چرت مي‌باشد كه عمدتاً رنگ تيره دارد.

چرت

دياتوميت Diatomite

يكي از سنگ‌هاي معدني مي‌باشد كه كاربرد صنعتي فراواني در صنايع مختلف خصوصاً صنايع نظامي دارد. دياتوميت، سنگي بسيار نرم، سفيد و با چگالي كم و قابليت پودرشدگي خوبي است. دياتوميت از اسكلت دياتومه‌ها تشكيل شده است. در ايران معادن دياتوميت يافت مي‌شود كه يكي از معادن آن در آذربايجان شرقي در نزديكي تبريز مي‌باشد.

دیاتومیت

ج: سنگ‌ آهن رسوبي

آهن يكي از فراوان‌ترين عناصر در پوسته جامد زمين است و فقط معدودي از سنگ‌ها، از تركيب آهن عاري مي‌باشند. بنابراين سنگ آهن به سنگهايي اطلاق مي‌گردد كه مقدار آهن آنها بيش از 15 درصد، (كه معادل 21/3 درصد Fe₂o₃ و يا 19/4 درصدFeo است) تعيين شده باشد. از جمله رسوبات غني از آهن مي‌توان به لاتريت و رس‌هاي آهن‌دار اشاره نمود.

fe2o3(هماتیت)