هونتيت

[azarafrooz 14,221]

به طور كلي، جهت پيدايش هونتيت سه منشاء اصلي وجود دارد :

الف ـ محصول هوازدگي سنگهاي غني از منيزيم مانند دولوميت، منيزيت و سرپانيتيت در مناطق نزديك به سطح زمين.

ب ـ به صورت يكي از كاني‌هاي كربناته در غارهاي موجود در سازندهاي غني از منيزيم.

ج ـ به صورت يك كاني دياژنتيك در پاره‌اي از محيط‌هاي تبخيري دريايي.

 

الف- پيدايش هونتيت در اثر هوازدگي سنگهاي كربناته

هونتيت به صورت محصولي از هوازدگي نزديك سطح زمين سنگهاي غني از منيزيم مثل مرمر بروسيت‌دار، دولوميت‌ها و رگه‌هاي منيزيت تشكيل مي‌شود. اين نوع هونتيت در اعماق بيش از 10 متر ديده نشده است.

گسل‌ها و مناطق برشي، گذرگاههايي جهت نفوذ آبهاي سطحي ايجاد كرده و موجب گسترش منطقه هوازده به اعماق بيشتر خاك مي‌شود و به اين ترتيب در مناطق عميق نيز هونتيت پديد مي‌آيد. به طور كلي قلوه‌هاي هونتيت همواره در مناطقي كه بيشترين خلل و فرج را دارند و در شكستگي‌هايي كه آشكارا تا سطح زمين قابل تعقيب هستند، يافت مي‌شود. بعضي از ذخاير هونتيت در شرق ايران كه از هوازدگي رگه‌هاي منيزيت پديده آمده‌اند، مثالي از اين نحوه پيدايش هونتيت است. در پاره‌اي موارد در تشكيل كربنات‌ها و تبديل آنها به يكديگر، فعاليت‌هاي آذرين نيز دخالت داشته‌اند كه فرآيند مربوطه به طريق زير قابل توصيف است:

بخشي از سنگ اوليه دولوميتي در اثر هجوم توده‌هاي آذرين كه عمدتاً تركيبي از ديوريت، آندزيت تا گرانيت دارند، به منيزيت تبديل مي‌شود. فعاليت‌هاي آذرين بعدي موجب تشكيل بروسيت شده و بر اثر هوازدگي، هونتيت و هيدرومنيزيت به صورت رگچه‌هايي باريك در درزه‌ها و شكاف‌هاي موجود در بروسيت پديد مي‌آيد. شكل 1 محدوده پايداري تعدادي از كاني‌هاي كربناته و بروسيت را نشان مي‌دهد. همانطور كه ديده مي‌شود، عوامل كنترل كننده پايداري شامل فشار جزئي گار دي‌اكسيد كربن(PCO2) و نسبت Ca/Mg موجود در محلول است.

از آنجا كه دولوميت هيچگاه در محيط‌هاي رسوبي يا تبخيري يافته نشده است، همراهي آن با هونتيت مؤيد پيدايش اين هونتيت در نتيجه هوازدگي سنگ‌هاي غني از منيزيم مثل سرپانتينيت‌ها و سنگهاي كربناته منيزيم‌دار بوده است.

 

شكل 1- محدوده شيمي فيزيكي پايداري تعدادي از كاني‌هاي كربناته

 

داده‌هاي مربوط به پايداري هونتيت نشان مي‌دهد كه هونتيت يكي كاني نيمه پايدار بوده و با گذشت زمان توسط يك اجتماع پايدار مثل منيزيت- دولوميت يا دولوميت – كلسيت جانشين مي‌شود (1).

محتمل‌ترين رويداد منتهي به تشكيل هونتيت از ديگر كاني‌هاي كربناته، پيدايش آن در نتيجه تأثير محلولهاي كلسيم‌دار بر روي منيزيت است. در اين مورد واكنشي به اين شرح قابل تصور است:

 

(1)

 

تغيير انرژي آزاد در اين واكنش به صورت زير است:

KCal51/0 = (18/132+246+4) – 99/108 + 7/1007

مقدار كوچك تغيير انرژي آزاد در اين واكنش نشان مي‌دهد كه به شرايط تعادل نزديك است.

شكل ديگري از واكنش منتهي به تشكيل هونتيت مي‌تواند به صورت زير باشد:

 

(2)

 

در اين واكنش با فرض 15/8 PH =، تغييرات انرژي آزاد برابر Kcal 81/61 FOR=∆خواهد بود كه نشان مي‌دهد واكنش فوق مشروط به وجود يون -HCO3 در محيط، از ديدگاه ترموديناميك امكان‌پذير است.

ب- هونتيت به صورت يكي از كاني‌هاي كربناته در غارهاي موجود در سازندهاي غني از منيزيم

در غارهايي كه در سازندهاي كربناته ايجاد شده‌اند، كاني‌هاي كربناته مختلف امكان پيدايش دارند. جدول 2 تركيب شيميايي و سيستم تبلور اين كاني‌ها را نشان مي‌دهد. در چنين محيطي كاني‌هاي كربناته از محلول‌هايي كه با زهكشي طبيعي به مجاري غارها راه يافته‌اند، راسبب مي‌شود. اين محلول‌ها در آغاز نسبت به اكثر كاني‌هاي كربناته اشباع نيستند، اما نهايتاً به حال اشباع يا فوق اشباع رسيده و اين كاني‌ها در آنها رسوب مي‌كنند.

يكي از مهمترين عوامل كنترل كننده انحلال و رسوب كاني‌هاي كربناته، گاز دي اكسيد كربن است.

انحلال و ته‌نشي كلسيت به صورت زير قابل نمايش است:

 

(3)

 

جو زمين به طور متوسط داراي 03/0 درصد گاز دي اكسيد كربن است كه فشار جزئي معادل 4-10*3 اتمسفر، ايجاد مي‌كند. هر ليتر نزولات جوي مي‌تواند تا 5/0 ميلي گرم گاز دي اكسيد كربن را در خود حل كند و در چنين حالتي تا 53/0 ميلي مول كربنات كلسيم در هر ليتر نزولات جوي حل مي‌شود. در اثر فعاليت گياهان و ميكرو ارگانيزم‌ها نيز مقادير زيادي CO2توليد مي‌شود كه ميزان آنرا تا 100 برابر مقدار متوسط موجود در جو مي‌رساند. از اينرو مقدار CO2در حفرات و غارهاي زيرزميني به طور كلي بين 2/0 درصد تا 7/0 درصد است.

 

جدول2- كاني‌هاي كربناته تشكيل شده در غارهاي موجود در سازندهاي غني از منيزيم

 

تماس نزولات جوي فرورو با هواي موجود در فضاهاي خالي، مقدار CO2موجود در اين آب‌ها را افزايش مي‌دهد. در اين حالت هر ليتر آب، در دماي 25 درجه سانتيگراد قادر است،‌ تا 51/1 ميلي مول كربنات كلسيم را در خود حل كند. در غارهايي كه تهويه هوا به خوبي صورت مي‌پذيرد، مقدار CO2موجود در هواي آنها تنها كمي و يا حتي برابر با مقدار موجود CO2در جو است. در اين فضاها معمولاً رطوبت نسبي بين 80 تا 100 درصد و دما با نوساناتي كوچك اغلب در حد دماي فصول معتدل سال در آن منطقه است.

در صورتي كه مقدار CO2موجود در هواي غار با مقدار آن در محلول كربناته موجود در غار تطبيق كند، تعادل جديدي بين هواي غار و محلول‌هاي زيرزميني برقرار شده است. در اين شرايط فرآيندهاي زير براي تشكيل كاني‌هاي كربناته غاري روي مي‌دهد (3).

الف) رها شدن دي اكسيد كربن و در نتيجه ته‌نشيني كاني‌هاي كربناته:

 

(4)

 

ب) جذب بخار آب از هوا در نتيجه انحلال:

 

(5)

 

عامل اساسي ديگر در فرآيند رسوب گذاري كاني‌هاي كربناته، نسبت Ca++/Mg++ در محلول است. شكل 2 نشان مي‌دهد كه در محلول‌هاي اشباع از كلسيت، تبخير موجب افزايش غلظت Mg++ و كاهش غلظت Ca++ مي‌شود و شكل اين تغييرات بستگي به فشار جزئي دي اكسيد كربن دارد.

 

شكل 2- تغييرات غلظت Ca++ و Mg++ در يك محلول غني از كلسيت بر اثر تبخير به ازا مقادير مختلف فشار جزئي گاز CO2

 

شكل 2 تغييرات غلظت Ca++ و Mg++ و در چند نمونه آبي كه از غارهاي كارسباد واقع در ايالت نيومكزيكوي آمريكا گرفته شده است، نشان مي‌دهد. در اين شكل پيكانها روند تبديل يك نمونه به نمونه اي ديگر را نشان مي‌دهد مثلا نمونه 205 از قطراتي كه از سقف غار به پايين مي‌چكيده‌اند گرفته شده است. نمونه 206 از محلي اخذ شده كه قطرات از سقف به آن مي‌ريخته‌اندو نهايتاً نمونه 214 به بركه ايست كه همين آبها به آن وارد مي‌شده‌اند در شکل 3 طي تغييراتي كه در نمونه‌هاي مختلف قابل تعقيب است غلظت و Mg++ افزايش و غلظتCa++ كاهش مي‌يابد.

 

شكل 3 تغييرات ميزان و در چند نمونه ازغارهاي كارسباد در نيو مكزيكو

 

تغييرات در غلظت چنين قابل توضيح است كه فرايند تبخير موجب افزايش غلظت Mg++ در محلول مي‌شود از طرف بر اثر تبخير كربنات كلسيت از محلول رسوب مي‌كند و نتيجتاً غلظتCa++ كاهش مي‌يابد در حالتي كه غلظت ثابت Mg++ باقي مانده اما غلظت Ca++ رو به كاهش است است با پديده اي ديگر مواجه خواهيم بوده و آن كاهش فشار جزئي گاز CO2 بدون رويداد تبخير است.

كاهش فشار گاز CO2 موجب افزايش PH شده واين پديده خوب سبب بالا رفتن ضريب حلاليت كاني‌هاي كربناته درمحلول مي‌شود. به اين ترتيب محلول‌هايي كه قبلاً نسبت به كاني‌هاي كربناته اشباع نبودند به حد اشباع رسيده و شرايط و شرايط مناسب براي رسوب گذاري آنها فراهم مي‌شود. جدول 3 اشباع شدگي نمونه‌هاي مختلف را نسبت به آراگونيت (SA) و كلسيت (Sc) نشان مي‌دهد.

 

جدول 3- اشباع شدگي نمونه‌هاي آبي مربوط به آراگونيت (SA) و كلسيت(Sc)

 

الف) نمونه گيري از قطراتي كه از سقف چكيده مي‌شود

ب) نمونه گيري از آب بركه‌ها

ستون دوم اين جدول نمايشگر منبعي است كه اين نمونه‌ها از آن گرفته است. يعني آب بركه‌ها و يا قطرات در حال ريزش از سقف غار.

ستون سوم نيز در واقع اشاره به زماني دارد كه داده‌هاي فوق در آن اندازه گيري شده‌اند زيرا كه PH صحرايي، در محل اخذ نمونه و بلافاصله بعد از اخذ نمونه‌اندازه گيري شده است. در چنين حالتي نمونه هنوز CO2 خود را از دست نداده است و بنابراين فشار گاز بيشتر است امادرحالت آزمايشگاهي، ديرتر و در نتيجه هنگامي كه فشار گاز كمتر بوده است، اندازه گيري شده است.

تمامي كاني‌هاي كربناته مستقيماً از سيالات كانه دار راسب نمي‌شوند، بلكه تعدادي از آنها در نتيجه دگرساني كاني‌هايي كه قبلاً راسب شده‌اند به وجود مي‌آيند مثلاً با افزايش نسبتCa++/Mg++ در محلول به ترتيب كاني‌هاي كلسيت منیزيم، كلسيت آراگونيت، منوهيدروكلسيت، هيدرومنيزيت و نسكوهونتيت مستقيماً از محلول جدا مي‌شوند. پروتودولوميت، كلسيم دولوميت، دولوميت ومنيزيت مي‌تواند در اثر جانشيني كاني‌هاي ديگر تشكيل شود. هونتيت احتمالاً مي‌تواند مستقيماً از محلول جدا شود در عين اينكه قادر است در نتيجه جايگزيني يك كاني ديگر مانند دولوميت نيز تشكيل گردد شكل 4 نحوه تشكيل و تبديل پاره اي از كاني‌هاي كربناته به يكديگر را نشان مي‌دهد.

 

شكل شماره 4: روند تشكيل تعدادي از كاني‌هاي كربناته غاري و تبديل آنها به يكديگر

 

به طور كلي شكل‌هاي ناشي از رسوب و تجمع كاني‌هاي كربناته در مجاري غارها به دو دسته عمده قابل تقسيم است :

الف) اشكال جرياني : شامل استالاگميت، استالاكتيت، ستونها، فلواستونها

ب) اشكال قلوه اي كه فراوان ترين آنها عبارتند از :

-پفك غار كه به آن مرجان غار و يا اشكال انگوري مانند نيز گفته مي‌شود.

-مون ميلك كه عبارتست از قلوه‌هايي كوچك ونامنظم كه سنگ بستر و يا رسوبات غاري ديگر را مي‌پوشاند.

-پوشش ديواره، پوششي است كه كاني‌هاي كربناته با ضخامتي تا حدود 20 ميليمتر كه سقف كف وديواره غارها را مي‌پوشاند.

در غارهاي كربناته كاني هونتيت تنها بخش بسيار كوچكي از كاني‌هاي كربناته را به خود اختصاص مي‌دهد از اينرو چنين منابعي نمي‌تواند كانسار هونتيت محسوب شود جدول 4 ظهور تعدادي از كاني‌هاي كربناته وحالات مختلفي از همراهي آنها با يكديگر را نشان مي‌دهد. نمونه‌هاي مربوطه، از اشكال مختلف تجمع كاني‌هاي كربناته در غارهاي كارسباد گرفته شده‌اند. در اين جدول كاني هونتيت فقط در يك مورد و آن هم در نمونه اخذ شده از پوشش ديواره مشاهده شده است.

 

جدول 4: اشكال مختلف تجمع كاني‌هاي كربناته در غارهاي كارسباد و تعداد دفعاتي كه اين كاني‌ها و يا مخلوط‌هايي از آنها در نمونه‌ها