کربنات

مقدمه:
کانی های کربناته شامل کلسیت، آراگونیت و دولومیت می باشند.
سنگ های کربناته 50% مخازن نفت و گاز دنیا و 95% مخازن نفت و گاز ایران را شامل می شوند.
در تشکیل سنگ های کربناته فرآیندهای بیولوژیکی و شیمیایی تأثیر گذار هستند. غالب آهک ها از ته نشست غیر آلی CaCO3 از آب دریا انجام می گیرند . تراورتن و آهک های کالیچی از انواع سنگ های کربناته خشکی می باشند.
سنگ های کربناته در مناطقی که آب دارای گرمای مناسب و فاقد ذرات ریز تخریبی است، تشکیل می شوند. در یک محیط مساعد ابتدا آراگونیت تشکیل می شود بنابراین غلظت کلسیم پائین آمده و غلظت منیزیم بالا می رود و شرایط برای تشکیل کلسیت پر منیزیم فراهم می شود، سپس کلسیت کم منیزیم و در انتها دولومیت به صورت نادر ایجاد می شود (اولیه).

سنگ آهک (Limestone) یا کربنات:
بندرت به صورت آهک خالص در طبیعت پیدا می شود. این سنگ، بیشتر به صورت آهک رسی، آهک ماسه ای و دولومیت یافت می گردد. ناخالصیهای مهم سنگ آهک عبارتند از:
منیزیم، سیلیس، آلومینیوم و منگنز

سنگ آهک خالص در دمای حدود 1000 درجه سانتی گراد کلسینه (Calcination) می شود:
CaCO3: CaO + CO2

چنانچه به آهک زنده (Quick lime) آب افزوده گردد، هیدراته خواهد شد و گرما خواهد داد:
گرما + Ca(OH)2: H2O + CaO
(آهک هیدراته) (آهک زنده)
به آهک هیدراته (Hydrated lime) آهک شکفته نیز می گویند. آهک زنده در برابر هوا و رطوبت ناپایدار است و از این روی نمی توان آن را برای مدتی دراز نگهداری کرد. آهک هیدراته را می توان مدتی طولانی انبار نمود.

کانی های مهم:
اجزاء تشکیل دهنده رسوبات کربناته:
رسوبات کربناته از کلسیت (کم یا پرمنیزیم) یا آراگونیت و مقداری نیز دولومیت، پیریت و کوارتز ، تشکیل شده اند.

کلسیت:
کلسیت کم منیزیم دارای کمتر از 4% مول MgCO3 و کلسیت پرمنیزیم دارای بیش از 4% مول MgCO3 می باشد.

آراگونیت:
آراگونیت منیزیم کمی دارد و به جای آن استرانسیوم می تواند جانشین شود .

از لحاظ پایداری کلسیت کم منیزیم پایدارتر از کلسیت پرمنیزیم و کلسیت پرمنیزیم پایدارتر از آراگونیت می باشد.

آراگونیت > کلسیت پرمنیزیم> کلسیت کم منیزیم> دولومیت
افزایش پایداری

پوسته هر کدام از موجودات آهک ساز از یکی از جزء بالا تشکیل شده است:
دوکفه ای ها: آراگونیت و کلسیت کم منیزیم یا ترکیبی از آنها اما اکثراً آراگونیتی
گاستروپودرها: آراگونیتی یا آراگونیت + کلسیت پرمنیزیم
براکیوپودها: اکثراً کلسیت کم منیزیم
سفالوپودها (سرپایان): آراگونیت مثل آمونیت
پتروپودها: آراگونیت
اکینودرم ها (خارپوستان): کلسیت پرمنیزیم
بریوزوآ: آراگونیت و کلسیت پرمنیزیم
فرامینفرها: کلسیت پرمنیزیم (انواع بنیتک) و کلسیت کم منیزیم (انواع پلاژیک)
مرجان ها: هگزاکورال ها (آراگونیت) و تتراکورال (کلسیت کم منیزیم)
تریلوبیت: کلسیت کم منیزیم
جلبک ها :
جلبک قرمز (آراگونیت و کلسیت پرمنیزیم)
جلبک سبز (آراگونیت)
جلبک زرد- سبز (کلسیت کم منیزیم)
جلبک آبی- سبز (کلسیت کم منیزیم)

دولومیت:
دولومیت یکی از کانی های رایج سازنده سنگهای رسوبی با ساختار شیمیایی متشکل از کربنات کلسیم و منیزیم
CaMg (CO3) 2 می باشد که در سیستم رومبوئدریک متبلور شده و در سه جهت رخ کامل دارند . اکثر دولومیت ها به رنگ های خاکستری مایل به کرم و سفید مایل به خاکستری یافت می شوند ولی برخی به رنگ های چون سفید ، زرد ، سبز و سیاه هم دیده می شوند .
وزن مخصوص این ماده معدنی حدود 6/2 گرم بر سانتیمترمکعب ، سختی آن 4-5/3 و دارای جلای شیشه ای یا مرواریدی است .
عناصر تشکیل دهنده دولومیت عمدتاً اکسید منیزیم (MgO) و آهک (CaO) می باشد ولی ممکن است عناصر دیگری چون اکسید های آهن ، سدیم و پتاسیم نیز در ساختمان آنها یافت شود. این کانی حاوی
4/30 % اکسید کلسیم، 92/21 % اکسید منیزیم و 7/47 % دی اکسید کربن می باشد.
دولومیت به صورت لایه های عظیم با ضخامت های چند ده فوتی یافت می شود . دولومیتها حدود 15 % پوسته زمین را می سازند و به مقدار زیاد در تمام نقاط دنیا یافت شده و به عنوان یکی از اجزاء رایج سکانسهای رسوبی شناخته می شوند. سنگ های حاوی دولومیت را با همان نام دولومیت یا سنگ آهک دولومیتی می شناسند.
دولومیت شکری، دولومیتی درشت بلور با منشأ دیاژنز مؤخر می باشد.
دولومیت فوق العاده ریزبلور بر اثر دیاژنز بلافاصله بعد از رسوبگذاری ایجاد شده است.

دولومیت یکی از سنگ های کربناتی است که از رسوبات عادی دریایی به شمار می آیند . اختلاف نظر فراوانی بر سر نحوه تشکیل لایه های دولومیتی وجود دارد. به نظر می رسد که دولومیت ها از معدود سنگ های رسوبی هستند که تغییرات مینرالوژیکی مهمی را تحمل کرده اند. دولومیت ها در اصل به صورت سنگ آهک های غنی از کلسیت و یا آراگونیت نهشته می شوند اما طی فرایندی که دیاژنز نامیده می شود کلسیت یا آراگونیت به دولومیت آلتره می شوند. آبهای زیر زمینی غنی از منیزیم که به میزان کافی شور باشند می توانند منابع مهم سازند های دولومیتی باشند.
بخش اعظم دولومیت ها در شرایط بیرونی از طریق رسوب از آب دریا در شرایط آب و هوای گرم و خشک و در وضعیتی که آب دریا حاوی نمک فراوان و هوا حاوی مقادیر زیادی دی اکسید کربن باشد ، به وجود می آید.
دولومیت های دیاژنتیکی در نتیجه جایگزینی متاسوماتیک کلسیت با دولومیت در جریان دیاژنز تشکیل می شوند.دولومیت های مناسب در صنعت در مجموعه های کربناته پلاتفرمی ، نواحی چین خورده و فرورفتگی های بین کوهها یافت می شوند .

رده بندی سنگ های کربناته :
1) رده بندی گرابو :
الف) کلسی رودایت Calcirudite (بیشتر دانه ها بیش از 2 میلی متر) ، آهک های درشت دانه که اندازه دانه ها در حد گراول است.
ب) کلک آرنیت Calcarenite (بیشتر دانه ها بین 2 میلی متر و 62 میکرون) ، آهک های متوسط دانه که اندازه دانه ها در حد ماسه است.
ج) کلسی لوتایتCalcilutite (بیشتر دانه ها کمتر از 62 میکرون) ، آهک های ریز دانه که اندازه دانه ها در حد سیلت و رس است.

2) رده بندی فولک:
عمدتاً بر اساس ترکیب بوده و اجزا تشکیل دهنده را به دو دسته آلوکم ها و ارتوکم ها تقسیم کرده است.
اجزاء سنگ های آهکی عبارتند از :

* آلوکم:
آلوکم عبارتند از دانه های تخریبی با منشأ برجا که شامل دانه های اسکلتی و غیراسکلتی است.

ذرات غیر اسکلتی:
این ذرات شامل اووئیدها، پیزوئیدها، پلت ها، اینتراکلست و اگرگات می باشد.

اووئید ، Ooide:
دانه های کروی یا بیضوی شکل که اندازه آنها کمتر از 2 میلی متر است و دارای یک هسته از جنس خرده های اسکلتی، پلت یا ذرات آواری از قبیل کوارتز می باشند.
اووئیدها انواع متقارن و نامتقارن دارند. اووئیدی که دارای یک لایه در اطراف هسته است Surficial نامیده می شود. در اووئیدهای نامتقارن ضخامت لایه ها در بخش زیرین اووئید بیشتر است.
در محیط های رسوبی عهد حاضر اگر محور بلند آراگونیت مماس بر حلقه یا لایه زیرین قرار گیرد، ساختمان متحدالمرکز Concentric تشکیل می گردد ولی اگر این محورها به طور عمودی نسبت به سطح زیرین قرار گیرد ، فابریک شعاعی Radial Fabric به وجود می آید.
اووئیدهای عهد حاضر دارای فابریک شعاعی هستند و در آبهای با درجه شوری بالا و محیط های دیاژنز تشکیل می گردند. اووئیدهای دارای فابریک شعاعی در محیط های آرام و کم انرژی و اووئیدهای مماسی در محیط های پرانرژی تشکیل می شوند. مواد و ترکیبات آلی وسیله ای برای تشکیل فابریک شعاعی اووئیدها می باشد. ترکیب اووئیدها از آراگونیت، کلسیت کم و پرمنیزیم می باشد و نسبت به زمان تغییر می کند. زمانی که سطح آب دریا بالاست و کف اقیانوس در حال گسترش است ، تغییر می کند. از طرف دیگر زمانی که عمل فرورانش پوسته صورت می گیرد و این عمل با دگرگونی سنگ ها و ایجاد CO2 همراه است و در محل باز شدن دو پوسته، بازالتها با آب تماس پیدا کرده و در نتیجه Mg+2 آب برای تشکیل کلریت مصرف می شود این عمل باعث می شود نسبت Mg/Ca کم شده و لذا کلسیت کم منیزیم غالب شود. اووئیدهایی که آراگونیتی هستند تشکیل قالب های اووئید را می دهند.
پیزوئید:
پیزوئید ها دانه های کروی یا بیضوی شکل که بزرگتر از 2 میلی متر هستند می باشد.
اختلاف بین اووئیدها و پیزوئیدها علاوه بر اندازه آنها، در چگونگی تشکیل آنها نیز می باشد. دو نوع پیزوئید به نام های پیزوئید جلبکی و پیزوئید کالیچی شناخته شده اند.
پیزوئیدهای جلبکی (آنکولیت) در محیط های کم عمق دریا با درجه شوری بالا تشکیل می شوند. پیزوئیدهای کالیچی (پیزوئید وادوز ) در مناطق نیمه خشک و بالای سطح ایستابی تشکیل می گردد.
پلوئیدها ( پلت ها ):
دانه های کروی، بیضوی یا زاویه دار که کوچکتر از 2 میلی متر بوده و فاقد ساختمان داخلی اند می باشند. پلت ها معمولاً بر اثر فرآیندهای دیاژنتیکی از بین می روند و ممکن است سنگ های آهکی بافت تجمعی یا لخته شده ای را نشان دهند که تحت عنوان ساخت گروملوس خوانده می شود.
تشکیل پلت به صورت های ذیل می باشد:
جانوران کرمی شکل که در لجن آهکی زندگی می کنند، مواد غذایی و آلی را بلعیده و مواد گوارش یافته را به صورت (کلسیت دانه ریز و تیره) به نام فیکال پلت Fical از خود دفع می نمایند. این پلت ها نشان گر اندازه نوع جانور تولید کننده است و پلت مدفوعی نامیده می شود. برخی از محققین منشأ پلوئیدها را نامشخص می دانند.
دانه کلسیتی (فسیل و غیر فسیل ) در بخش های کم عمق دریا، توسط جلبک هایی در سطح خارجی آنها زندگی می کنند، تخریب شده و میکریتی می شوند (Micritization) .
پلت ها از تخریب سنگ های قدیمی تر یا دانه های میکریتی ایجاد می شوند و پلت لیتیک نامیده می شوند.
اینتراکلست:
اینتراکلست به دانه های در حد ماسه یا بزرگتر دارای ساختمان داخلی که از نظر بافتی شبیه خرده سنگ ها در سنگ های آواری هستند، اطلاق می شود. این دانه ها بر اثر شکسته شدن مواد سختی که قبلاً در حوضه رسوبی تجمع حاصل کرده اند، تشکیل می شوند. اینتراکلست ها نشان دهنده انرژی بالای محیط و بالا آمدگی تکتونیکی می باشند .
گریپستون:
گریپستون ( اگرگات ) در اثر پیوستن خرده های اسکلتی، اووئیدها و پلت ها توسط سیمان به یکدیگر تشکیل شده اند. این دانه ها در محیط هایی که برای مدت کوتاهی آشفته بوده و سپس برای مدت طولانی آرام می باشد، تشکیل می گردند. این دانه ها در سنگ های آهکی قدیمی غالباً یافت نمی شود.

ذرات اسکلتی:
ذرات اسکلتی ، ذراتی هستند که در اثر فعالیت های متابولیکی موجودات زنده ترشح شده اند و از جنس کربنات کلسیم و سیلیس می باشند. خرده های اسکلتی کربنات کلسیم به 2 گروه در حد ماسه و گراول و خرده های دانه ریز کربنات کلسیم تقسیم می شوند.
فراوانی ذرات اسکلتی سیلیسی به 3 عامل زیر بستگی دارد:
میزان تولید پوسته های سیلیسی (فراوانی دیاتومه ها، رادیولرها، اسفنج ها، داینوفلاژنها )
فراوانی این پوسته ها نسبت به مقدار ذرات آواری و کربناته موجود در دریاها
انحلال پوسته های سیلیسی در کف اقیانوس ها
استروماتولیت ها:
از تجمع جلبک های سیانوباکتری تشکیل می شوند و ناحیه وسیعی را به صورت پوشش جلبکی می پوشانند. بیشتر در نواحی بین جذر و مدی تا خارج جذر و مدی به صورت لایه های تیره و روشن وجود دارند.
استروماتولیت ها انواع مختلفی دارند. (مسطح ، موج دار، گنبدی و ستونی) با افزایش انرژی محیط استروماتولیت ها از شکل لایه ای به شکل ستونی تبدیل می گردند.
استروماتولیت ها با لامیناسیون ضعیف و بافت توده ای را ترومبولیت Thrombolite می نامند که در نواحی بین جذر و مدی زیست می کنند. استروماتولیت های مسطح یکی از شواهد رخساره های بالای جذر و مدی هستند. کمبود استروماتولیت های گنبدی و ستونی در فانزوزوئیک خصوصاً در رخساره های کم عمق دریایی نرمال ، به فعالیت های گریزینگ موجودات به ویژه شکم پایان نسبت داده می شود.
ارتوکم:
ارتوکم ها شامل ماتریکس (عمدتاً میکریت) و سیمان ( معمولاً اسپارایت ) هستند. اگر اندازه ذرات کمتر از 4 میکرون باشد، ماتریکس یا میکرایت و اگر اندازه ذرات بیش از 4 میکرون (در حدود 10 میکرون یا بیشتر ) باشد ، به آنها اسپار یا سیمان می گویند.

گل آهکی (میکریت):
به ذرات آهکی کوچکتر از 4 میکرون گفته می شود. میکریت همگن نیست و مستعد دگرسانی و دیاژنتیک می باشد. منابع تأمین آن متعدد می باشد و بخش اعظم آن از تخریب جلبک ها سبز تشکیل می شود.
گل های آهکی که مقدار بالایی آراگونیت دارند، حساسیت بیشتری به نئومورفیسم و تشکیل میکرواسپار و پسودواسپار خواهند داشت. اگر نسبت 2> Mg/Sr باشد، منشأ جلبکی و در صورتی که بیش از 2 باشد، منشأ غیر جلبکی را نشان می دهند.
بر این اساس 4 نوع سنگ آهک تشخیص داده می شود:
آهک های نوع اول (I)، نوع دوم (II)، نوع سوم(III) و نوع چهارم (IV)

نوع I: نوع آلوکم دار اسپاری (محیط پرانرژی) که در آن آلوکم بیش از 50% به همراه سیمان دیده می شود.

نوع II: نوع آلوکم دار میکریتی (محیط کم انرژی ) که در آن آلوکم بیش از 10% به همراه ماتریکس دیده می شود.

نوع III: آهک های میکریتی که معیار آن داشتن کمتر از 10 درصد آلوکم است (کم انرژی ). برای رده بندی دقیقتر باید به ترکیب و نسبت سیمان به ماتریکس و درصد آلوکم ها توجه نمود. بر این اساس یا مقدار آلوکم در سنگ بیش از 10 درصد یا کمتر از 10 درصد است .
انواعی که در آن آلوکم کمتر از 10% به همراه ماتریکس دیده می شود به دو بخش تقسیم می شوند:
– آلوکم بین 1- 0% به همراه ماتریکس که میکرایت Micrite نامیده می شود.
– آلوکم بین 10- 1% به همراه ماتریکس ( Bearing Micrite + نام آلوکم)
برخی مانند اوواسپاریت و اینترااسپاریت بیشتر از اوومیکریت و اینترامیکریت مشاهده می شوند. بیومیکریت و بیواسپاریت هر دو در طبیعت معمولند.
– اگراندازه دانه بیش از mm 2 باشد پسوند رودایت اضافه می شود.
– دیس میکریت که دارای حفره است، حفرات با کلسیت درشت بلور پر شده و حالت چشم پرنده ای از خود نشان میدهند که بیانگر خروج گاز از سنگ است.

نوع IV : یا آهک های بر جا که توسط موجودات ریف ساز مانند مرجان ها و بریوزوئرها ساخته می شوند. این سنگ ها را بنام بیولیتایت Biolitite می نامند که جزء سنگ های آتوکتون می باشند. این سنگ های معادل باندستون Boundstone در طبقه بندی دانهام می باشند.

منبع : http://www.ngdir.com

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

دوست دارید به بحث ملحق شوید؟
Feel free to contribute!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *