شرایط تشکیل وژنز پتاس

 پتاسیم در کانی هایی مانند کارنالیت، پلی هالیت و سیلویت و Langbeinite و در رسوبات و لایه های دریایی و دریاچه ای قدیمی یافت می شوند.
علاوه بر کانیهای فوق، دیگر سولفات ها و کلریدهای پتاسیم و منیزیم نیز وجود دارند که ارزش اقتصادی ندارند و وجود آنها بیشتر به عنوان کانی مزاحم محسوب می شود.
این کانیها، ذخیره گسترده ای را در این محیط ها تشکیل می دهند و پتاسیم و نمک های آن که از نظر اقتصادی حائز اهمیت هستند، استخراج می شوند. منشأ اصلی پتاسیم، پتاس است که در سنگ های رسوبی، آذرین و دگرگونی و به صورت محلول در آب دریاها و شورابه ها موجود است و بزرگترین منبع تأمین کننده آن، نهشته های رسوبی و تبخیری می باشند که از معادنی چون کالیفرنیا، آلمان و نیو مکزیکو و... استخراج می شوند.
از منابع دیگر پتاسیم، اقیانوس ها هستند که در حال حاضر مقدار حجم آب دریا در مقایسه با سدیم نسبتاً کم است.

کانسارهای تبخیری پتاسیم دار در حوضه های درون قاره ای زیر تشکیل می شوند:
الف) حوضه های درون قاره ای نوع خشکی زایی که بیشتر به دوران اول محدود می شوند.
ب) حوضه های درون قاره ای حاصل از ریفتهای درون قاره ای. رسوبات تبخیری در مراحل اولیه بازشدگی ریفت بر جای گذاشته شده اند. این حوضه ها در دوران دوم و سوم زیاد توسعه داشته اند. رسوبات تبخیری در تمامی درون قاره ای تشکیل نشده بلکه به نقاط خاصی محدود می شوند.
کانسارهای پتاس در حوضه های تبخیری در مناطقی چون ذخایر نمک سنگی قدیمی، نمک های جامد حوضه های نمکی معاصر، شورابه های طبیعی حوضه ها و کفه های نمکی معاصر و شورابه های زیرزمینی دیده می شوند.
از بین این مناطق % 85 از معادن نمک به روش سنتی و 15 % از شورابه ها تأمین می گردد. حوضه های تبخیری از نظر وسعت به حوضه های تبخیری بزرگ، کوچک و متوسط تقسیم می شوند که نوع رسوب آنها به عوامل محیطی مورفولوژیکی و ژئوشیمیایی بستگی دارد.

عوامل مهم و مؤثر در تشکیل این رسوبات عبارتنداز : تغییرات دما، تبخیر زیاد و مخلوط شدن آبها.

رسوبات تبخیری در حاشیه اقیانوسها در نقاطی که حوضه بسته بوده و تبخیر زیاد است تشکیل می شوند.
ذخایر سیلویت به علت قابلیت انحلال شدید آن در آب در سطح زمین دیده نمی شود لذا آنها را از نهشته های عمیق یعنی جایی که از دسترس آب های زیرزمینی مصون مانده است، استخراج می کنند.
درحوضه های تبخیری آخرین نمکهای تولید شده مجموعه کانیهای سوپرسالین سیا به عبارتی نمکهای پتاسیم و منیزیم دار (شامل کانیهای سیلویت، کارنالیت بیشوفیت و تاکی ئیدریت) هستند. ذخیار پتاس همواره در کنار ذخایر نمک طعام قرار دارند و در نهشته های تبخری حجم زیاد نمک می‌تواند مرتبط با وجود پتاس باشد. هر چند که همواره ذخایر پتاس بسیار کمتر از نمک طعام بوده که دلیل آن مقدار کمتر کلرور پتاسیم در آب دریاها و شورابه ها نسبت به کلرور سدیم و قابلیت انحلال بیشتر کلرور پتاسیم است.
بسیاری از نواحی دنیا توسط رسوبات تبخیری پوشیده شده است و حوضه تشکیل این رسوبات را می وان به دو گروه عمده تقسیم کرد:
الف – حوضه های کراتونی که در اثر حرکات خشکی زایی وسیع بوجود آمده اند که عموماً مربوط به دوران پالئوزوئیک هستند مانند حوضه خلیج قر ه بغاز
ب – حوضه های گرابنی که معمولاً به سیستم های کشش حاشیه قاره ای مربوط است که در تریاس یابعد از آن بوجود آمده اند مانند فرو افتادگی سرژیپه برزیل حوضه های تبخیری را از نظر وسعت به سه دسته تقسیم کرده اند که نوع رسوب آنها به عوامل مختلفی از جمله عوامل محیطی، مورفولوژیکی و ژئوشیمیایی بستگی دارد.
1- حوضه های تبخیری بزرگ: ضخیم ترین و گسترده ترین رسوبات تبخیری مربوط به این نوع از حوضه های می‌باشد که خود به دو دسته تقسیم می شوند:
الف – رسوبات تبخیری دریایی که در لاگون ها و خلیج های مناطق حاره مرتبط با محیط دریای آزاد تشکیل می‌شود. برای تشکیل این حوضه ها به یک فرو رفتگی اولیه دارای شیب ملایم نیاز است مانند خلیج فارس که توسط تنگه هرمز به دریای آزاد مربوط است.
ب – رسوبات تبخیری که در اثر فرسایش و انحلال دوباره مواد تبخیری دریای قبلی به وجود می آیند.

2- حوضه های تبخیری متوسط: این حوضه ها تحت عنوان محیط های خشکی و یا غیر دریایی معروفند.
این رسوبات در حوضه های بسته ای که آبریز منطقه ای هستند بوجود می‌آید و ترکیب آبهای ورودی بستگی به ترکیب سنگهایی دارد که درآن مناطق آب زهکشی شده است. حوضه های تبخیری متوسط شامل محیطهای دریاچه ای زیر استوایی، محیطهای دریاچه ای قطبی، محیط سبخاها و محیط های آبهای زیر زمینی هستند.
الف – محیط های دریاچه ای زیر استوایی: در این محیط توالی رسولات ته نشین شده شامل کربنات ها، سولفات ها و کلرورها است که به ترتیب ازحاشیه به سمت مرکز حوضه تشکیل می‌شوند. رسوبات پتاسیم دار در این محیط ها کمتر حضور داشته و تنها گاهی کارنالیت و کائینیت تشکیل می‌شود.
ب – محیط های دریاچه های قطبی: همزمان با رسوبگذاری نمک طعام در این حوضه‌ها مقدار بسیار کمی نیز سیلویت و گاهی کارنالیت نیز رسوب می‌کند. در ابتدا کانیهای تبخیری آبدار تشکیل شده و پس از مدتی در آب مولکولی خود حل یا به دیگر کانیهای دارای آب مولکولی کمتر تبدیل می‌شوند.
ج – محیطهای سبخاها: سبخاها خشکی متشکل از پلایاهایی هسند که کاملا خشک شدند. تنها گاهی از طریق نزولات جوی تغذیه می شوند و در اثر آن تولید لایه نازک از جنس نمک میکنند و یا بالاآمدن سطح آب زیر زمینی و نزدیک شدن به سطح زمین و تبخیر ناشی از آن، رسوباتی در کف حوضه ایجاد می‌شود.
سبخاهای کنار دریا همان دریاچه های ساحلی و لاگون های محصور نشده در خشکی هستند که توسط کانال باریکی به دریا متصل هستند و یا لاگون های بسته ساحلی هستند که یاکاملا خشک شده اند و یا با جهش آب دریا در فصول خشک تغذیه می‌شوند.
د – محیط آبهای زیر زمینی: تشکیل رسوبات دریان حوضه به موقعیت سطح آب زیر زمینی بستگی دارد. اگر سطح آب زیر زمینی زیاد پایین نباشد رسوب گچ در منطقه هوازده، بالای سطح آب و رسوب گچ نمک در قسمتی که نزدیک به سطح زمین است و دارای CO2 می باشد، تشکیل می‌شود. اما اگر سطح آب زیر زمینی پایین باشد. (مناطق خشک) هنگامی که بارش سنگین انجام میگیرد با نفوذ کردن آب درون زمین مقدار از املاح را حل می‌کند و ابتدا در منطقه CO2 دار نزدیک سطح زمین کلیست بوجود آمده، در زیر آن گچ رسوب می‌کند و در بالای سطح آب زیر زمینی رسوبات نمک بوجود می‌آید.

3- رسوابت تبخیری کوچک: این گونه از رسوبات ارزش اقتصادی ندارند و شامل خطرات طبیعی، خلل و فرج و شکستگی سنگها هسند که املاح درآنها رسوب می‌کند.
مدلهای متفاوتی برای تشکیل تبخیریها درنظر گرفته شده است. مهمترین آنها عبارتند از: مدل Reflux برای حوضه های که از طریق تنگه یا مجرایی با دریای آزاد مرتبط هستند، مدل چشم گاوی برای حوضه هایی از طریق تنگه یا مجرایی با دریای آزاد مرتبط هستند، مدل چشم گاوی برای حوضه های بسته و مدل فرو نشست برای مناطقی مانند دشت کویر که رسوبات تبخیری آن ضخامت بسیار بالایی دارند.
• مدل Reflux اولین بار توسط اوسینوس در سال 1888 ارائه شد. نحوه تشکیل رسوبات بدین صورت است که ابتدا در دهانه حوضه (جایی که با دریا ارتباط دارد) سد یا مانع نفوذ پذیر تشکیل می‌شود. ارتباط حوضه را با دریا محدود می‌کند. در این صورت سرعت تبخیر بیشتر شده و وزن مخصوص آبهای سطحی با افزایش شوری بالا رفته و آب سنگین تر به سمت کف حوضه جریان می یابد و آبهای سبکتر (با املاح کمتر) به طرق سطح آب و دهانه حوضه بالا می‌آیند بدین ترتیب یک جریان چرخشی در حوضه ایجاد می‌شود.
• نمکهای با حلالیت کمتر (کربناتها و سولفاتها) در نزدیک حوضه سنگهای محلول تر (کلرورها) در قسمت های عمیق تر ایجاد می شوند (Industial Mineral and Roks، 1994).
• توزیع رخساره های رسوبی در حوضه های بسته توسط مدل چشم گاوی تشریح می‌شود. در حوضه های بسته به غیر از نزولات حوی، آب وارد حوضه نمی شود و در نتیجه وزن مخصوص آب در همه جای حوضه یکسان است و رسوبات به صورت متقارن تشکیل می‌شود. در اثر تبخیر ابتدا رسوبات کربناته که حلالیت کمتری دارند در کناره های حوضه تشکیل می‌شود. در مناطق عمیق تر به ترتیب سولفاتها و کلرورها رسوب میکنند. با اینکه گاهی سیلویت با عیار بالا در کناره ها دیده می‌شود ولی معمولاً پتاس در بخش مرکزی و عمیقتر حوضه تشکیل میشود.
• مدل فرو نشست: باتوجه به اینکه 5/3 درصد از آب دریا را مواد جامد تشکیل می‌دهند، اما از تبخیر ستونی ازآب به ضخامت 100 متر تنها 2 متر رسوبات تبخیری بوجود می آید و پس به عنوان مثال برای تشکیل رسوبات تبخیری دشت کویر ایران که ضخامتی بیش از 6000 متر دارد باید عمق حوضه رسوبی هزاران متر باشد که چنین امری بعید است لذا پدیده دیگری را باید درنظر گرفت و آن نسبت است. چنانچه نشست حوضه تبخیری محدود و آهتسه باشد، ‌توازن در جریان های ورودی و خروجی آب ایجاد شده و شوری محیط تقریبا ثابت می ماند و تنها یک رسوب تبخیری خاص مانند گچ یا نمک با ضخامت بیش از حد معمول تشکیل می‌شود.
اولین رسوبات تشکیل شده در مناطق کم عمق حوضه کربنات ها هستند بعد از آنها گچ ته نشین می‌شود. اگر نشست در حوضه از نوع نشست تفریقی باشد در بعضی از مناطق که نشست سریع تری دارند (مناطق عمیق تر) رسوب گچ متوقف می‌شود اما در نواحی کم عمق همچنان ادامه دار به طوری که دیواره ضخیمی به نام دیوار انیدریتی ایجاد میکند. همزمان با رسوبگذاری گچ، رسوب نمک در مناطقی که نشست سریعتر است (مناطق عمیق تر) رسوب می‌کند. بعد از رسوبگذاری نمک، رسوب پتاس شروع به تشکیل می‌کند. یک ذخیره ضخیم پتاس و دارای لایه بندی نشانگر وجود شرایط ثابت هیدرولیکی، تبخیر و نشست برای مدتی طولانی است. خشک شدگی فصلی و وارد شدن دوباره آب شروع تازه نمی تواند باعث ایجاد ضخامت پتاس شود چون با ورود آب تازه مقداری از پتاس بوجود آمده قبلی حل شده و بر روی رسوبات پتاس قبلی هالیت یا انیدریت قرار می‌گیرد.
با افزایش ضخامت نمک تشیل شده درحوضه و تشکیل رسوبات پتاس، عمق کف حوضه کاهش می یابد در اثر تجدید نشست و ورود آب تازه به حوضه بر اساس غلظت آب موجود در محیط، نمک یا گچ رسوب می کند. فرآیند نشست رسوب گذار آنقدر ادامه دارد تا اینکه نشست بسیار کند یا متوقف گردد.
مهمترین ترکیبات پتاس در رسوبات تبخیری سیلویت و کارنالیت هستند. کانی سیلویت با ارزش ترین کانی پتاس است که به دو صورت اولیه و ثانویه تشکیل می شو. در آب شور وقتی که نسبت های MgCl - KCl - NaCl به مقدار 9-1-17 یا 8-1-17 برسد رسوبگذاری سیلویت آغاز می‌شود و با توجه به درجه حرارت تا نسبت های 1-3-17 و 1-2-17 ادامه خواهد داشت.
سیلویت اولیه به رنگهای سفید شیری، ابری (به علت وجود کلرور منیزیم) و صورتی (به دلیل وجود آهن) دیده می‌شود. این کانی در شرایط غیر هوازی و زیرفصل مشترک آبهای سطحی و آبهای عمقی تشکیل می شود. رشد و نمو بلورها و رسوبگذاری آنها آهسته بوده و در هنگام ته نشینی بلورها بر روی کف حوضه رسوبی، به طور بخشی انحلال پیدا می‌کنند. ترکیبات ارگانیکی موجود در آبهای شور یکی از عوامل تعیین رسوب پتاس است. به عنوان مثال اوره و سایر ترکیبات نیتروژنه درجه حلالیت کلرورمنیزیم را افزایش داده و در نتیجه محیط برای رسوبگذاری آهسته سیلویت و تجمع سریع تر کارنالیت مناسب می شود.

سیلویت ثانویه به رنگ قرمز یا سفید است. سیلویت قرمز در اثر تبلور دوباره کارنالیت قرمز و خروج کلرورمنیزیم ازترکیبات آن، به.وجود می‌آید. در یک سکانس تبخیری با لایه های متناوب پتاس و نمک، کارنالیت تنها در بالاترین بخش آن می‌تواند وجود داشته باشد آن هم در صورتی که با لایه نمک پوشیده نشده باشد. زیرا لایه نمکی روی کارنالیت قرمز موجب خروج کلرور منیزیم می‌شود و سیلویت قرمز تشکیل می‌شود. تأثیر آبهای شور غنی از کلرور کلسیم بر روی کانیهای سولفاته سبب تجزیه آن‌ها شده و کانیهای مختلف از جمله سیلویت ثانویه سفید رنگ به وجود می‌آید.

کارنالیت به دو صورت اولیه و ثانوی دیده می‌شود ولی اکثر کانیهای کارنالیت، اولیه هستند. کارنالیت را به ندرت می‌توان در رخنمون های طبیعی هنگامی صورت می‌گیرد که آبهای عمق حوضه درمعرض اتمسفر قرار گرفته باشند. در این صورت آب شور به اندازه ای تغلیظ می یابد که کارنالیت قرمز رنگ بتواند بوجودآید. در صورت عدم وجود ترکیبات ارگانیکی کارنالیت سفید رنگ به وجود می‌آید. انکلوزیون های موجود در کارنالیت اولیه برخلاف سیلویت اولیه دارای نیتروژن کمتر و گاز آرکون بیشتر (در اثر تماس با جو) هستند.
کارنالیت ثانویه سفید رنگ است و به دو صورت تشکیل می‌شود. با تأثیر آبهای شور محتوی کلرور منیزیم بر سیلویت و کانیهای سولفاتی، کارنالیت سفید رنگ تشکیل می شود. همچنین در برخی از دریاها کارنالیت از شستشوی نهشته های تبخیری قدیمی تر اطراف دریاچه به وجود می‌آید.

در ایران تاکنون 7 حوضه تبخیری گزارش شده است که عبارتند از:
• اندیس نمکی ماهان
• سری نمکی ژوراسیک بالایی
• سری نمکی ائوسن
• سری نمکی ائوسن – الیگوسن
• سری نمکی میوسن
• سری نمکی پلیوسن
• سری نمکی هرمز
• دریاچه ارومیه

منبع : www.ngdir.ir