دانلود مقاله دولومیت

بخشی از مقاله

-1- تاریخچه :
دولومیت نخستین بار توسط زمین شناس فرانسوی به نام دولومیه در سال 1799 میلادی به صورت یک کانه مجزا معرفی گردید که به افتخار وی منطقه کوههای تیرول جنوبی را که شامل مقادیر زیادی از این نوع کانی بود ، دولومیت نامیده شد .
1-2- مشخصات عمومی :
-ترکیب شیمیایی
دولومیت کربنات مضاعف کلسیم و منزیم با فرمول شیمیایی CaMg(Co3)2 بوده که ترکیب شیمیایی آن عبارتند از :
7/21 % Mog=

30 % Cao=
9/47 % CO2=
- سیستم تبلور : این کانی در سیستم های هگزاگونال و تری گونال ( کلاسه رومبوندریک ) دیده شده است .
- اگر گات : شکری ، دانه ای ، کلیه ای ، گلوله ای و گاهی متخلخل
- شکستگی : صدفی
- رنگ : نیمه شفاف ، سفید مایل به خاکستری ، زرد قهوه ای و گاهی سبز و یا سیاه
- خطر اثر ( رنگ خاکه ) : سفید

- جلا : شیشه ای پاک
- سختی : 4-5/3 درجه در مقیاس موس
- وزن مخصوص : gr/cm3 2/8-3/0
- کاتی های همراه : کلیست ، پیرت ، کالکوپیریت ، اسفالریت ، مارکاسیت ، گالن ، فلوریت ، سلستین ، ژیپس ، باریت ، سیدریت و کوارتز
- سایر خصوصیات : در مقابل فوتک ذوب نمی گردد ، شعله را نارنجی می کند . اسید کلریدریک سرد بر آن بی اثر است . اندازه بلورها تا حدود 2 میلیمتر می رسد و خاصیت خرد شوندگی دارد . ناخالصی به صورت ایزو مورف آهن ، منگنز ، روی ، نیکل ، کبالت ، مواد نفتی و ... وجود دارد .

- دولومیتها تقریباً در شرایط زمین شناسی و فیزیوگرافی تشکیل سنگ آهک ها به وجود می آیند . رنگ آمیزی یکی از روشهای رایج برای تشخیص دولومیت از کلسیت در مقاطع نازک است .
جدول زیر رنگ آمیزی و تغییرات رنگ کانیهای کربناته توسط محلولهای آلیزارین در – اس و فروسیانید پتاسیم را نشان می دهد .

جدول 1 : رنگ آمیزی و تغییرات رنگ کانیهای کربناته توسط محلولهای آلیزارین در-اس و فروسیانید پتاسیم .
ترکیبی از هر دو فروسیانید پتاسیم آلیزارین در-اس کانی
صورتی تا نارنجی - - کلسیت

- - - دولومیت
فیروزه ای کمرنگ
تا پر رنگ یا سبز فیروزه ای پر رنگ خیلی کم رنگ می گیرد دولومیت آهن دار

معیارهای دیگری که می تواند مورد استفاده واقع شود عبارتند از ، شکل بلوری منتظم ، ساختمان منطقه ای و ماکل ، جانشینی کانی کلسیت توسط دولومیت و رسوب آن ممکن است همزمان با رسوبگذاری و در طی مراحل اولیه دیاژنز رخ دهد که به دولومیت و رسوب آن ممکن است همزمان با رسوبگذاری و در طی مراحل اولیه دیاژنز رخ دهد که به دولومیتی شدن سن ژنتیک معروف است و یا در طی زمان بعد از رسوبگذاری ، معمولاً بعد از مرحله سیمانی شدن ، رخ می دهد و به آن دولومیتی شدن اپی ژنتیک می گویند . اصطلاح دولومیت اولیه اغلب برای رسوب مستقیم دولومیت از آب دریا و دریاچه به کار برده می شود ولی در حقیقت بلوغ دولومیت توسط جانشینی کربنات های اولیه رخ می دهد .

دولومیتی که جانشین کلسیت می شود باعث از بین رفتن بافت اولیه به صورت انتخابی یا فراگیرنده می شود فرآیند دولومیتی شدن به تبلور مجدد در مقیاس وسیع نیاز دارد . محصول نهایی این فرآیند یک بافت گرانوبلاستیک است . تبلور مجدد موجب تشکیل دولومیت بلورین دانه متوسط تا دانه درشت موزاییکی می شود به طوریکه بسیاری از بلورهای دولومیتی شده ممکن است شکل بوهدرالی داشته باشند .
1-2-1- مختصری از ژئوشیمی کربنات ها :
1-2-1-1- موازنه ( تعادل ) کربنات ها :
بین اسید کربنیک و کانی های کربناته روابط نزدیکی وجود دارد که این روابط شرایطی را که سنگ های کربناته تحت آن تشکیل یا حل می شوند و بالعکس ، نشان می دهد . کربنات کلسیم که فراوانترین نوع کربنات است براحتی در اسیدهای قوی تحت فعل و انفعال ساده زیر حل می گردد :
Caco3+2H+  C+++H2o+Co2
اگر غلظت اسید پایین باشد فعل و انفعال احتمالاً بصورت زیر خواهد بود :
Caco3+H+  Ca+++Hco-3
از این حالت ، اسید ضعیف Hco-3 در محیط حاصل می شود . این فعل و انفعال در طبیعت بخصوص در نواحی که محلول های اسیدی از تخریب بعضی از کانی ها مانند پیریت حاصل می شوند ، اتفاق می افتد و اگر مجدداً بازی در محیط قرار بگیرد ، کربنات کلسیم دوباره رسوب یا فعل و انفعال دوباره برعکس خواهد گردید :
Ca+++Hco-3+ OH-  Caco3+H+  Caco3+H2o
حلالیت کربنات کلسیم بطور عمده از PH محیط تأثیر
Caco3+H2co3  Ca+++2Hco3
PH
PH'
الف- فشار Co2 :
مقدار حلالیت کربنات کلسیم به مقدار فشار Co2 در خارج از محلول بستگی دارد ، چون مقدار Co2 غلظت اسید کربنیک در محیط را تنظیم می کند.
هر عاملی که سبب افزایش Co2 در محلول شود ، سبب حل کربنات کلسیم بیشتر و برعکس هر عامل کاهش دهنده Co2 سبب می شود که کربنات بیشتر و سریعتر رسوب نماید.

ب – تغییرات درجه حرارت :
حلالیت کربنات کلسیم در آب خالص با افزایش درجه حرارت کاهش میابد. این عمل بر خلاف رفتار تمام نمک ها و نتیجه ی افزایش حلالیت با افزایش حرارت می باشد. عده ای از کربنات ها و سولفات ها از این قانون مستثنی میباشند و این مسئله بخاطر کاهش حلالیت Co2 مانند هر گاز دیگری در آب گرم می باشد.
توجه به این مسئله نتیجه گیری میشود که مقدارCo2 در نواحی همین دریا که سردتر می باشد بیشتر و در نتیجه حلالیت کربنات کلسیم در آب سرد بیشتر می باشد.
لذا سنگ آهک در نواحی عمیق در آب اقیانوس ها حل و در نواحی کم عمق و گرم که گاز کربنیک کمتری دارند ، رسوب می نماید. با احتساب این پدیده اگر یک فسیل آهکی در آب اقیانوس با عمق زیاد رها شود ، بتدریج که پائین می رود بعلت افزایش Co2 و در نتیجه افزایش حلالیت کربنات کلسیم این فسیل قبل از رسیدن به کف ، در آب حل خواهد گردید.
ج – تغییرات فشار :

افزایش فشار مستقل از اثر آن روی Co2 سبب افزایش حلالیت کربنات کلسیم بمقدار کمی می گردد. اگر فشار بسیار زیاد گردد ، اثر آن بسیار مهمتر و یک عامل اساسی در حلالیت می شود. مثلاً در نواحی عمیق اقیانوس ها فشار به تنهائی سبب افزایش حلالیت به دو برابر مقدار آن در سطح می گردد و دلیل اصلی تأثیر فشار در سطح بعلت تأثیر در مقدار Co2 حل شده در آب می باشد که روی مقدار کربنات حل شده مستقیماً اثر می گذارد.
هوا در هر حال برای Co2 بصورت یک عامل تنظیم کننده بوده و زیادی آنرا در آب ها حل و در مواقع کاهش مقدار آن ، Co2 از آب وارد هوا می گردد.
د- فعالیت ارگانیکی :

تعداد بیشماری از جانوران از کربنات کلسیم آب برای ساختن پوسته ( صدف ) خود استفاده می نمایند. اگر چه چگونگی انجام این عمل خود بطور قطع مشخص نیست ، اما بهر حال این جانوران در آب های نزدیک به اشباع از کربنات کلسیم که یک تغییر جزئی در PH این آب سبب رسوب شدن آهک خواهد گردید سریعاً توسعه می یابند.
گیاهان سبز نیز ممکن است با جذب Co2 آب ، سبب رسوب شدن سنگ آهک بطور غیر مستقیم گردند. در سواحل جزایر باهاما وجود الگ های سبز در آب های گرم این سواحل سبب رسوب شدن گل های آهکی و ماسه میگردند که همه ی این سواحل را پوشانده است.

هـ - تجزیه مواد ارگانیکی :
تجزیه مواد ارگانیکی در حضور هوا و یا آب های گازدار سبب افزایش مقدارCo2 بمقدار زیاد و سبب حل شدن بیشترCaco3 سبب زیادی اسیدها و حل شدن بیشتر کربنات کلسیم میشود از طرف دیگر ترکیبات آمونیم که از تجزیه ی مواد ارگانیکی حاصل می شود ، بر عکس Co2 , H2S عمل می کند.
آزمایش نشان می دهد PH آب هائی که کربنات کلسیم در آنها بحالت معلق باقی می ماند ، حدود 8 می باشد. اکثر آبهای زیرزمینی و سطحی از کربنات کلسیم نزدیک به اشباع می باشند و این آبها می توانند با کوچکترین تغییر در شرایط داخلی خود کربنات کلسیم را رسوب یا مقدار بیشتری را حل نمایند.
در آب های سطحی در حرارت 25 درجه سانتیگراد حلالیت کلسیم 10 × 7/4-3/1 یا 05/1-01/0 گرم بر لیتر می باشد که ممکن است در آب های سرد کمی بیشتر باشد.
1-2-1-2- مشکل و مسئله دولومیت :

بین سوالات متعدد از ژئوشیمی خانواده کربنات ها از همه مشکل تر ژنر کربنات مضاعف کلسیم و منیزیم ( دولومیت ) میباشد. مسئله دولومیت را ممکن است به این صورت مطرح کرد که مشخص کند تشکیل دولومیت در شرایط غیر طبیعی فشار یا حرارت صورت گرفته ، وجود ندارد.
اما تا کنون تمام فعالیتها برای تهیه دولومیت در آزمایشگاهها تحت تمام شرایط رسوبی ناموفق بوده است. همچنین هیچ علامتی نیز از تشکیل دولومیت در شرایط طبیعی محیط های رسوبگذاری مشاهده نگردیده است. اگرچه درPH بالاتر از 5/9 در حضور یون های No-3 , So=4 و درجه حرارت پائین در آزمایشگاه رسوب دولومیت گزارش شده و همچنین مقدار کمی دولومیت بعنوان رسوب اولیه در بعضی از چشمه های آب گرم فعلی ، دریاچه های شور و در گلهای لاگون ها تحت تبخیر شدید تشکیل می شود. اما در مقایسه شرایط سخت آزمایشگاهی و سرزمینی با محیطهای رسوبی معمولی ، فراوانی دولومیت را در طبیعت بصورت یک انومالی اسرار آمیز جلوه می دهد.

برای پاسخ به سوالات فوق ابتدا نظر کوتاهی به کریستالو گرافی دولومیت انداخته می شود. دولومیت یک کربنات مضاعف از کلسیم و منزیم می باشد که در ساختمان بلوری آن یون های منفی co3=بوده و یون های مثبت آن بطور یک در میان و منظم از Mg++, Ca++ تشکیل شده اند.
منظم بودن آرایش در میان Mg, Ca بسیار مهم می باشد. این ساختمان یک ساختمان بلوری بسیار دقیق و منظم بوده و مدت زمان طولانی را برای رشد خود لازم دارد.
کوشش های آزمایشگاهی برای تهیه دولومیت نیز منجر به تشکیل مخلوطی از کلیست و منیزیم می گردد که می توانند از محلولها بسرعت تشکیل گردند و همچنین کربنات کلسیم غنی از منیزیم در جهات مختلفی در ساختمان آنها پراکنده اند و میتوانند سریعاً ساخته شوند.
اما دولومیت بطور مصنوعی در حرارت های بالای 100 درجه سانتیگراد تهیه شده که ممکن است نقش حرارت اینجا ، تسریع حرکت یون های کلسیم و منیزیم باشد که در مدت زمان کمتری بتوانند جای خود را در ساختار کانی در مدت زمان معقولی پیدا نمایند.

تهیه دولومیت در حرارت های پائین ، رسوبی تولید مینماید که آزمایش X-ray الگوئی بسیار مبهم اما در چهارچوب الگوی دولومیت تیپیک را از خود نشان می دهد. یک نتیجه معقول از حقیقت ممکن است گرفته شود که دولومیت در درجه حرارت معمولی با کندی بسیار تشکیل می شود که ما قادر به مشاهده آن و یا تقلید و تکرار این جریان در آزمایشگاه نیستیم.
کندی این جریان تشکیل دولومیت بخاطر دست یابی به ساختمان کامل آن بهرحال ممکن است جواب نسبتاً توجیه کننده ای برای معمای دولومیت باشد.
از طرف دیگر از حلالیت دولومیت در آب نیز بر خلاف سایر کربنات ها نمی توان اطلاعاتی از ژنز آن بدست آورد زیرا یون های حاصل از حل شدن دولومیت مجدداً قادر نیستند که با هم ترکیب شده و دولومیت را حاصل نمایند که بتوان از این اندازه گیری اطلاعاتی کسب نمود و همچنین مقدار حلالیت تن بهر حال چنان به حلالیت سایر ترکیبات و مخلوط های کلسیم و منیزیم نزدیک است که تشخیص آنها ممکن نیست.

مشکل دیگر اندازه گیری حلالیت نمک های مضاعف این است که معلوم نیست آیا هر نسبت مساوی از دو نمک مخلوط در آب حل میشوند یا ممکن است یکی از نمک ها بیشتر و دیگری کمتر حل گردند.
از نظر زمین شناسی نیز اطلاعاتی مستندی در دست نیست که نشان دهد دولومیت بعنوان یک رسوب اولیه در طبقات قدیمی تشکیل شده باشد ، جز دولومیت هائی که با رسوبات تبخیری ممکن است همراه باشند.
خیلی از دولومیت ها دارای ساختار و یا فسیلهایی هستند که باید در ابتدا کربنات کلسیم بوده باشند ، این دولومیت ها بطور قطع با واکنش بین Mg++ و رسوب کربنات کلسیم تشکیل شده اند.
خصوصیاتی مانند نگهداری و حفظ فسیل ها بطور ضعیف ، درشتی دانه بندی ، حفرات خیلی معمول ، و فضاهای خالی دولومیت ها علاماتی هستند که نشان می دهند دولومیت ممکن است از حالتی شبیه واکنشهای زیر تشکیل شده باشند :

Caco3+Mg+++2Hco2 CaMg(co3)2+H2Co3
2Caco3+Mg++ CaMg(co3)2+ Ca++
منیزیم مورد لزوم ممکن است از آب دریاهای در تماس با آهک حاصل و یا همزمان با رسوب آهک مخلوط با آن رسوب کرده و نیز احتمالاً توسط محلولهای حاوی منیزیم در مجاورت آهک قرار گرفته باشد. شروع دولومتییز آسیون ممکن است بلافاصله بعد از رسوب شدن سنگ آهک شروع شده باشد.
شروع دولومتیز آسیون قسمتی از سنگ آهک ها در رگه ها و شکستگیها ، بیانگر عمل محلولهای بعدی ، روی سنگ آهک جامد می باشد.
بنابراین جزئیات تشکیل دولومیت همچنان مبهم باقی میباشد اما آزمایشهای تجربی و اطلاعات زمین شناسی این توجیه قانع کننده را تقویت نموده اند که اکثر دولومیت ها محصول واکنشهای بسیار آهسته ای هستند که از دگرسانی کربنات کلسیم اولیه حاصل شده اند.

1-3- مشخصات کانی شناسی دولومیت :
دولومیت به انواعی از سنگ های آهکی اطلاق می شود که حاوی بیش از 50 درصد کربنات بوده و بیش از نیمی از آن از دولومیت تشکیل شده است. به دلیل اینکه واژه دولومیت به عنوان نام کانی نیز مورد استفاده قرار می گیرد ، پیشنهاد شده است که از این واژه برای نام سنگ استفاده نگردد و به جای آن از واژه دولوستون استفاده شود.
در واقع دولومیت به سنگ رسوبی اطلاق می شود که حاوی بیشتر از 50 درصد کانی کلسیت و دولومیت باشد و کانی دولومیت آن بیشتر از کلسیت باشد و تقسیم بندیهای فرعی با درصدهای مختلف بین این دو وجود دارد.
سنگهایی که از نظر ترکیب ، حد واسط بین آهک و دولومیت می باشند به اشکال مختلفی نامگذاری شده اند ( جدول 2 ) .
به طور کلی ، سنگهایی که در آنها مقدار کلسیت بیشتر از دولومیت است ، سنگ آهک دولومیتی ، و سنگهایی که در آنها دولومیت بیشتر از کلسیت است ، دولومیتهای آهکی ، دولومیتهای کلسیم دار یا کالک دولومیت نامیده می شوند.

جدول 2 : نامگذاری سنگ هایی که از نظر ترکیب ، حد واسط بین آهک و دولومیت هستند
درصد کلسیت
0 10 50 90 95 100
دولومیت دولومیت کلیستی سنگ آهک دولومیتی سنگ آهک منیزیم دار سنگ آهک
100 90 50 10 5 0
درصد دولومیت

جدول 3 : نامگذاری کربنات های کلسیتی و دولومیتی رسوبی
نوع درصد دولومیت درصد تقریبی معادل
Mgo درصد تقریبی معادل
MgCo3
سنگ آهک منیزیم دار 0-10 0-1/1 0-3/2

حاوی کلسیم زیاد - 1/1-1/2 3/2-4/4
سنگ آهک دولومیتی 10-50 1/2-8/10 4/4-7/22
دولومیت کلسیتی 50-90 8/10-5/19 7/22-41
دولومیت 90-100 5/19-6/21 41-4/45

1-3-1 بافت های دولومیت :
آقایان گرگ و سیبلی در سال 1984 میلادی بافت های دولومیتی را مجموعاً به دو دسته دولومیت های ایدیوتوپیک ( بلورهای ساب هدرال تا یوهدرال رومبوئدری ) و دولومیتهای گزنوتوپیک ( بلورهای انهدرال ) تقسیم بندی کردند. بر اساس تقسیم بندی یاد شده بافت دولومیت های مختلف عبارتند از :

الف ) Idiotopic – E ( یوهدرال ) ،
تقریباً همه بلورهای دولومیتی لوزی شکل هستند. فضای بین بلورها یا به صورت خالی و متخلخل بوده یا ممکن است توسط سایر کانیها پر شده باشد.

ب ) Idiotopic-S ( ساب هدرال ) ،
بلورهای دولومیت ساب هدرال تا یوهدرال توسط فریدمن ( 1965 ) Hypidotopic منظور شده است. در این نوع بافت دولومیت ها عمدتاً با تخلخل کم و با سطوح کریستالی بعضا مسطح میباشند.
ج ) Idiotopic-C ،
بافتی است که در آن بلورهای دولومیت یوهدرال در حفرات بزرگ قرار دارند. گاهی اوقات رشد بلورها به نحوی است که حفره را کاملاً پر می کند. در اثر تبلور بلورهای لوزی شکل دولومیت ، ساب هدرال می گردد.

د ) Idiotopic-P ( پورفیروتوپیک ) ،
در این بافت بلورهای لوزی شکل دولومیت که بعضا بافت منطقه ای دارند در یک زمینه میکریتی قرار می گیرند ، مانند آهکهای میکریتی دولومیت دار.
هـ ) Xenotopic-A ،
شامل بلورهای دولومیت انهدرال با حاشیه منحنی شکل ، فضای خالی بین بلورها معمولاً وجود ندارد.
و ) Xenotopic-C ،
دولومیتهای پر کننده فضای خالی شامل Boroque یا دولومیتهای زین اسبی هستند. این نوع دولومیت بلورهای درشت دانه خمیده با خاموشی موجی شکل را تشکیل می دهند. زنگر ( 1981 ) خاطر نشان کرد این دولومیتها در اثر تبلور دوباره و یا توسط فرآیند جانشینی دولومیتها در دمای بالاتر از 90 درجه سانتیگراد تشکیل می شوند. این نوع کانی دولومیت معمولاً معرف ورود سیالات کانه دار یا نفتی به داخل حوزه کربناته می باشد.
ز ) Xenotopic- p ،
شامل کانی های منفرد دولومیتی انهدرال در زمینه میکریتی می باشد.
دولومیتهای نوع P و E از نوع دولومیتی شدن ناقص می باشد.