جهان مدرن

كانی شناسی و سنگ شناسی دولومیت

مقدمه:

كانی دولومیت یك كربنات رومبوئدرال متعلق به سیستم بلوری تری گونال یا هگزاگونال است بطورایده آل،دولومیت ازتعداد برابری یون تشكیل شده است كه توسط صفحاتی از آنیونهای بطورمنظم جداشده اند.حالت خوب مرتب شده شبكه دولومیت باعث یك سری انعكاس های فوق ساختمانی دردیفراكتومتراشعه ایكس(XRD) می شود كه ازنظرساختمانی با كلسیت متفاوت است . بیشتردولومیت های عهد حاضردرمقایسه بادولومیت های قدیمی تردارای درجه نظم پایین تری هستند.واژه پروتو دولومیت برای كربناتهای Ca-Mg ساخته شده درآزمایشگاه بانظم انعكاسی خیلی ضعیف یا بدون نظم انعكاسی معرفی شده است. برخی ازدولومیت های بانظم كم عهد حاضر را پروتودولومیت ها نامیده اندولیكن اگرنظم انعكاسی هرچند ضعیف ، داشته باشند ، دولومیت هستند تا اینكه پروتودولومیت باشند.

جانشینی آهن دردولومیتها فراوان است ودولومیت آهن دارباچند درصد مول تشكیل می شود، كه ممكن است آنكریت همراه داشته باشد جانشینی كانیهای كربنات كلسیم توسط دولومیت وته نشینی سیمان دولومیتی ممكن است بلافاصله بعد ازاینكه رسوبات ته نشین شدند، یعنی همزمان با رسوبگذاری ودرطی دیاژنزاولیه (قبلاً دولومیتی شد ن سین ژنتیك نامیده می شد) یا مدتی طولانی بعد ازرسوبگذاری (معمولاً بعد ازسیمانی شدن ، ودرطی دفن) انجام گیرد(دولومیتی شدن اپی ‍ژنتیك) خیلی اوقات واژه اولیه برای دولومیتی بكارمی رود كه برته نشست مستقیم ازآب دریا یا دریاچه دلالت دارد درحقیقت اكثردولومیت ها توسط جانشینی دركانی های كربناته ای كه قبلاً تشكیل شده اند به وجود می آیند ، هرچند سیمان های دولومیتی نیزفراون است.كلمه دولومیت هم برای نمونه كانی وهم برای نمونه سنگ وواژه دولستون برای نمونه سنگ بكاربرده می شود .

سنگهای كربناته براساس مقداردولومیت بصورت زیرتقسیم می شوند:

سنگ آهک دولومیتی :10 تا 50% دولومیت

دولومیت كلسیتی: 50 تا 90% دولومیت

دولومیت (دولستون) : 90تا 100% دولومیت

پراكندگی دولومیت ها درادوار زمین شناسی یكسان نیست واغلب گفته شده است كه با بازگشت زمان به عقب فراوانی دولومیت افزایش می یابد به نظرمی رسد ، دولومیت ها درپركامبرین فراوان ترازسنگهای آهكی باشند واین موضوع منجربه این پیشنهاد شده است كه آب دریا تركیب متفاوتی داشته است به طوریكه دولومیت می توانسته است مستقیما ته نشین شود ، یا می توانسته خیلی به سادگی جانشین شود،‌عقاید دیگراین است كه محیط های دولومیتی شدن درسرتاسرجغرافیای قدیم وآب وهوای قدیم مختلف متداول تربوده است ، یا اینكه براحتی دراثرگذشت زمان ، سنگهای آهكی زمان زیادی داشته اند تا دولومیتی شوند.زمین شناسی دولومیت:

دولومیت یكی از سنگهای كربناتی است كه از رسوبات عادی دریایی بشمار می‌رود. برای مثال در بیشتر نقاط جهان در تریاس دولومیت ها نمود بارزی دارند. بخش اعظم دولومیت ها در شرایط بیرونی از طریق رسوب از آب دریا در شرایط آب و هوای گرم و خشك و در وضعیتی كه آب دریا حاوی نمك فراوان و هوا حاوی مقدار زیادی دی‌اكسید‌كربن باشد، بوجود می‌آید. دولومیتهای دیاژنتیكی در نتیجه جایگزینی متاسوماتیك كلسیت با دولومیت در جریان دیاژنز تشكیل می‌شوند. دولومیتهای مناسب صنعت در مجموعه‌های كربناتی پلاتفرمی، نواحی چین خورده و فرورفتگیهای بین كوهها یافت می‌شوند. بزرگترین ذخیره دولومیت ایران متعلق به دولومیت های همدان است كه دولومیت در آن با ضخامت زیاد بر روی آهك منطقه قرار گرفته و به صورت گسله در مجاورت تشكیلات جوانتر واقع شده است كه عامل بوجود آمدن آن قرارگیری این منطقه در زون سنندج سیرجان است كه یکی از فعالترین زونها از نظر تاثیر فازهای تكتونیكی و ایجاد درزه و شكاف و شكستگیهامی‌باشد. کانی های دولومیت:

منشاء دولومیت ومدل های دولومیتی شدن:

هنوزمناظره ومباحثه زیادی درمورد منشا دولومیت به ویژه درارتباط با دولومیتی شدن فراگیرنده پلا تفرم های كربناته ،‌وجود دارد.یكی ازمشكلات دولومیت ساخت آن درآزمایشگاه تحت شرایط دیاژنیكی – رسوبی بااستفاده ازآبهای طبیعی است. بنابراین بررسی فاكتورهای شیمیائی كنترل كننده دررسوبگذاری دولومیت مشكل می باشد آب دریا نسبت به دولومیت فوق اشباع است ولیكن بخاطرداشتن ساختمان خیلی منظم به نظرمی رسدتوسط فاكتورهای مختلف جنبشی از رسوبگذاری مستقیم دولومیت جلوگیری به عمل می آید(قدرت یونی بالای آب دریا ،هیدراسیون واكتیویته كم) بطوریكه آراگونیت وكلسیت با منیزیم بالا، با ساختمان ساده ترشان بجای آن ته نشست می كنند. بررسی اصلی دردولومیتی شدن دریك سنگ آهك ،‌تعیین منشا Mg+2ومكانیزمی است كه سیالات تشكیل دولومیت راازداخل سنگ ها عبورمی دهد.

درحال حاضردولومیت ها دررسوبات بین جذرومدی- بالای جذرومدی باهاما ،فلوریدا و سواحل شیخ نشین خلیج فارس ته نشین می شوند.خصوصیات و كاربرد:

اولین استفاده از كلمه سنگ آهك به معنی تحت الفظی آن به سنگی اطلاق گردیده كه تولید آهك از آن میسر بوده است ، لذا ریشه در صنایع اقتصادی كانی ها داشته است. ولی از نظر زمان شناسی مدرن سنگ آهك به گروه وسیعی از سنگ ها اطلاق می شوند كه برخی از آنها دارای ارزش های مختلفی برای تولید آهك می باشند. سنگ آهك شامل همه سنگ های رسوبی می گردد كه دارای بیشتر از 50 درصد كانی كلسیت و دولومیت بوده و كانی كلسیت ماده ی اصلی و دولومیت مینرال فرعی در آنها می باشد . ولی روی هم رفته مجموع كربنات های اغلب سنگ آهك های تجارتی 90 درصد پایین تر می باشد .سنگ آهك دولومیتی :

به سنگ آهك های با بیشتر از 10 درصد كانی دولومیت گفته می شود.

سنگ آهك منیزیم دار :

به سنگ آهك هایی با 5 تا 10 درصد كانی دولومیت اطلاق می شود. سنگ آهكی كه در صنعت بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. باید برای درصد بسیار بالایی یعنی 95 درصد یا بیشتر از كانی كلسیت باشد.محتوی كربنات كلسیم همان طور كه ذكر شد تنها محدودیت مصرف برای سنگ آهك می باشد و هیچ محدودیت دیگر از نظر منشأ یا عوامل دیگر وجود ندارد این سنگ ممكن است آواری ،شیمیایی ، بیوژنتیك (ارگانیكی) ، متراكم تا بلورهای درشت بوده و تقریباً در تمام رنگ ها با بافت االیتی ،كراس بدینگ ، حفره دار، و از نظر مواد دیگر چرتی ،ماسه ای ، سیلتی ، رس دار، شیلی دار، با فسیل و بدون فسیل در موارد متعدد مصرف شود و در مراجعه به یك سنگ آهك بهتر است دو تا سه صفت مهم آن ذكر شود.دولومیت:

به سنگ رسوبی اطلاق می شود كه محتوی بیشتر از 50 درصد كانی كلسیت و دولومیت بود كانی دولومیت آن بیشتر از كلسیت باشد . البته تقسیم بندی های فرعی با درصد های مختلف بین این دو نیز وجود دارد :

دولومیت كلسیتی (Calcitic dolomite):

به دولومیت با 10 درصد یا بیشتر كانی كلسیت گفته می شود .

دولومیت با خلوص بالابه یك سنگ دولومیتی با ارزش از نظر تجارتی اطلاق می شود كه مجموع كربنات ها ی آن بالاتر از 97 درصد بوده ولی كانی كلسیت آن فقط 3 تا 4 درصد می باشد.

اكثریت دولومیت ها نتیجه ی تبلور مجدد سنگ آهك بوده و احتمالاً‌صفات بعدی مانند لایه بندی قطعات چرت در آن حاصل و عده ای از صفات فرعی مانند اجزاء صدفی، فسیل ها ، االیت ها و غیره در آن ممكن است از بین بروند. در نتیجه دولومیت معمولاً یكنواختی بیشتری از آهك ها را از نظر سنگ شناسی نشان می دهند و روی هم رفته دولومیت ها از دانه بندی یكنواخت تر و بلورهای درشت تری برخوردارند. عده ای از دولومیت های توأم با لایه های یك در میان رسوبات تبخیری تصور می شوند كه نتیجه ی مستقیم رسوب شیمیایی باشند. در دولومیت ها معمولاً رنگ روشن تر ، متراكم تر و كلاً لایه بندی شده و از نظر سنگ شناسی یكنواخت می باشند . سنگ آهك متبلور را(Crystalline lime stone) مناسب برای صیقل دادن به عنوان سنگ نما و بنای ساختمان ها در تجارت اصولاً مرمر نامیده می شوند (در ایران این سنگ به سنگ چینی معروف است) ولی بیشتر از كلمه ی Orthomarble برای سنگ آهك متبلور نیز استفاده می شود تا از مرمر واقعی با منشأ متامورفیكی متمایز گردد.

موارد استفاده:

دولومیت و سنگ آهك در موارد زیر بطور مشترك مصرف می گردند:

1- به عنوان سنگ خرد شده (Crushed Stone): برای اجزاء سیمان، سنگ زیر سازی جاده و راه آهن، تونل های تخلیة فاضلاب و به صورت ریزتری در مرغداری‌ها، سفید كاری، شن و قلوة خرد شده و به صورت گرد در معادن زغال و غیره

2- به عنوان كمك ذوب: در ذوب و تصفیة آهن و سایر فلزات در كارخانه های فلوتاسیون.

3- به عنوان Sal Conditioner: در خاك های كشاورزی جهت خنثی كردن اسیدیتةخاك و بهبود رشد گیاهان، در این صورت آنرا آهك كشاورزی یا اصطلاحاً آگلایم (aglime) می نامند و در حقیقت این ماده آهك نبوده بلكه گرد سنگ آهک می باشد.

4- به عنوان منبع تهیة آهك: و یك باز شیمیایی با انواع مصارف مهم صنعتی.

5- به عنوان یك ماده شیمیایی خام در ساختن شیشه، خنثی كردن اسیدها

6- به عنوان سنگ ساختمانی.

خصوصیات فیزیكی:

برای مصرف شدن بصورت قطعات و یا مواد فیزیكی دیگر سنگ آهك یا دولومیت باید یكنواخت، غیر متخلخل، بدون چرت و مواد ارگانیكی و پیریت باشد.علاوه بر دارا بودن كلیة صفات لازم برای یك ساختمانی خوب مانند رنگ یكنواخت به خاطر تأثیر آن در انتخاب انواع مصارف، بافت یكنواخت از نظر دانه بندی و غیره سنگ آهک یا دولومیت باید فاقد سولفات آهن (به خاطر احتمال اكسیداسیون و ایجاد زنگ زدگی) و كوارتز و چرت (به خاطر سخت كردن كار با سنگ) بوده و تخلخل آن از نظرارزش تجارتی نباید بیشتر از10 درصد باشد.

خصوصیات شیمیایی:

1- به عنوان مادة خام سیمان:

یكی از مهمترین شرط های لازم و ضروری برای سنگ آهك مورد مصرف سیمان محدودیت منیزیم است سنگ آهك مزبور نبایستی بیشتر از 3 درصد منیزیم (حدود 5 درصد mgco3) داشته باشد. لذا این محدودیت دولومیت و سنگ آهك دولومیتی را از خانوادة سنگ های مناسب سیمان جدا نموده و همچنین حد بسیار مشخصی را برای سنگ های مناسب معین می نماید.

لذا سنگ های آهكی مورد استخراج برای سیمان نباید با تغییرات جانبی یا عمودی به فازدولومیت تبدیل شوند. حداكثرمنیزیم قابل قبول درمحصول آماده شده 5 درصد وقلیائی (هیدوكسید ، سدیم وپتاسیم) معمولاً 5/1 درصد می باشد ولی اگرسیمان با اجزاء حساس مصرف گردد باید این نسبت درحدود 6% درصد ثابت نگه داشته شود.2- به عنوان سنگ كمك ذوب: مصرف دولومیت به عنوان كمك ذوب به دلایل ذیل كمترازآهك بوده وچه ازنظرمفید بودن آنها مصرف آهك بردولومیت ترجیح داده می شود:

درصورت مصرف دولومیت درجه حرارت بیشتری دركوره لازم خواهد گردید.

دولومیت ازنظركمك به جریان ذوب وتصفیه ناخالصی ها به خاطروجود مواد غیرازكلسیم راندمان كمتری دارد.

منیزیم داخل دولومیت سبب كاهش روانیت سرباره های تولید شده می گردد.

بهرحال هركوره ای كه بنا می شود برای مصرف یكی ازدوسنگ دولومیتی یا آهكی باید درنظرگرفته شود ونمی توان به طورمتغیریا یك درمیان ازآنها استفاده نمود.

3-به عنوان منبع آهك:

خصوصیات سنگ آهك ودولومیت ازنظرتولید آهك قرن ها پیش ساخته شده است این سنگ ها تحت تاثیرحرارت تولید دی اكسید كربن وآهك می كنند..4به عنوان بازهای شیمیایی:

طبیعت بازی كربنات ها درسنگ آهك ودولومیت ازنقطه نظرشیمیایی وتجزیه نسبتاً آسان این دو ، آنها را به مواد باارزش درخیلی ازعملیات شیمیائی تبدیل نموده اند . البته مصرف سنگ آهك با درصد كلسیم بالا دراین موارد ترجیح داده می شود زیرا درخیلی ازموارد مصارف متالوژی (كمك ذوب) ، تولید بیكربنات سدیم (sodaash CaHco3 ) كربوكلسیم () ودرصنایع شیشه سازی وكاغذسازی قابل مصرف به جای آهك می باشد.

.5به عنوان ماده اولیه درلعاب:

كربنات سدیم ومنیزیم یكی ازماده های اولیه لعاب می باشد كه به منظورتامین CaوMg مورد نیازدرلعاب ازكربنات كلسیم ته نشینی ویا دولومیت استفاده می شود. این مواد موجب تیرگی لعاب می شوند ودرلعاب های ارزان قیمت به كارمی روند.

.6به عنوان دیرگداز:

خصوصیات اختصاصی دولومیت:

علاوه برمصارف با ارزش مشترك باسنگ آهك ، دولومیت با داشتن خصوصیاتی منحصربه خود مصارف مخصوصی نیزدارد.دولومیت یا سنگ آهك دولومتی رادركوره های مخصوصی در 1500c حرارت می سوزانند این عمل سبب حذف چند درصدی دی اكسید كربن() می شود كه ممكن است درآهك معمولی باقی بماند محصول حاصل كه كمی سیلیسی است به نام dead burned dolomite نامیده می شود.

استخراج وآماده سازی:

سنگ آهك ودولومیت برای تمام مصارف جزسنگ ساختمانی به طریقه های استاندارد نوع پله ای یا ازسواحل استخراج می گردند. ابتدا ناخالصی های سطح آن برداشته شده وبعد ازحفاری وانفجاردرآن بارگیری شده وبه سنگ شكن هاحمل می گردد.به خاطروزن زیاد وحجیم بودن آهك ودولومیت دیواره های آن دراستخراج بسیاربلندترازتمام مواد غیرفلزی بجزشن وماسه می باشد معمولاً تمركزدرتعداد محدودی كارگاه استخراجی ولی با وسعت زیاد ومجهزبه ماشین آلات سنگین ازنظرهزینه با صرفه ترخواهد بودبرای .....

مصارف ساختمانی سطح سنگ آهك ودولومیت باید باطله برداری گردیده وتوسط انفجارهای بسیارخفیفی شل گردند یا با حفركانالهایی سنگ را بصورت بلوك های بزرگ وكوچكی بودن انفجار استخراج كرد وباماشین های مخصوصی نیزقطعات بزرگ به ابعداد 4 فوت عرض وضخامت 8 الی 12 وطول تا 60 فوت ازطرفین بریده شده وسپس توسط كوه محل بریدگی رابزرگتروبالاخره می توان قطعه سنگ راصاف جدانموده وبه زمین انداخت وبعداً توسط حفاری درآن یا روش های دیگربه اندازه های مختلف تقسیم نمود.

از بزرگترین معادن دولومیت ایران می توان به دولومیت تواندشت اوچستان شرقی،دولومیت احمد آبادو... اشاره کرد.