روش‌های عمده اکتشاف پتاس

معمولاً کانیهای پتاس در رسوبات تبخیری جزء آخرین رسوبات ته نشین شده هستند، بنابراین کانیهای پتاس در قسمت های مرکزی و عمیقتر حوضه تشکیل می‌شوند. اکتشاف پتاس در نهشته‌های تبخیری شناخته شده بر پایه مطالعات فیزیکی و شیمیایی لایه‌های نمکی استوار است. می‌توان از معیارهای چینه شناسی نیز به عنوان راهنما برای اکتشاف ذخایر اقتصادی پتاس استفاده کرد.
وجود سکانس لایه‌های نمک با ضخامت زیاد، وجود پتاسیم در لایه‌های رسوبی و زون های آواری تشکیل شده از لایه‌های رسی در بالای سکانس تبخیری، رنگ نمک و وجود برم هالیت در لایه‌های نمک به عنوان معیارهای اکتشاف پتاس مورد استفاده قرار می‌گیرند.
نسبت یونی سدیم آب دریا به پتاسیم آن 7/27 به 1 است، بنابراین ذخایر پتاس به همراه لایه‌های ضخیم نمک طعام وجود دارد و ضخامت زیاد لایه‌های نمک و درجه خلوص آن رابطه مستقیمی با وجود پتاس دارد. گاهی نیز ذخایر نمک در اثر پدیده‌های تکتونیکی لایه‌های پتاس را احاطه کرده‌اند (مانند ذخایر ساسکاچوان در کانادا) (سایت شرکت پتاس ساسکاچوان).
گاهی منابع نمک در سطح رخنمون ندارند ولی از روی شواهد نظیر وجود گنبدهای نمکی و چین‌های ساده غیر (دیاپیری)، چشمه‌های شور که در اثر انحلال نهشته‌های نمکی در آبهای زیرزمینی و بالا آمدگی آنها در امتداد گسل ها تشکیل شده‌اند و وجود پتاسیم در لایه‌های ژیپس و انیدریت یا ذرات سیلویت و سولفات پتاسیم پراکنده در متن نمک و قسمتهای فوقانی آن می‌توان به وجود نمک پی برد.
چنانچه در رسوبات ذرات کلرور و سولفات پتاسیم دیده شود نشانگر غلظت بیشتر شورابه اولیه است. مواد نامحلول در نهشته‌های تبخیری از پایین به طرف بالای مقطع افزایش می‌یابند.
ممکن است ذرات رس به صورت پراکنده یا لایه‌ای تشکیل شود که این عامل نیز نشانگر کوچکتر شدن حوضه در اثر تبخیر و شکنندگی تقریبی حوضه است. هنگامی که پتاس تشکیل شده در معرض هوا یا آب قرار گیرد مقداری از آن از بین خواهد رفت. سیلابهای تند و حمل خاک اطراف حوضه به درون آن مقداری از پتاس را حل می‌کند اما با رسوب یک لایه رسی بر روی لایه‌های پتاس توسط این سیلابها باقیماندة پتاس محفوظ می‌ماند.
نمکهای قرمز و نارنجی و نیز دانه دانه می‌تواند نشانگر وجود پتاس باشد به علاوه اگر در شبکه بلوری نمک طعام جا به جایی انجام شود نمک به رنگ آبی تیره در می‌آید که این نیز معیارهای تشخیص وجود پتاسیم است. جابجایی در شبکه بلوری نمک طعام می‌تواند ناشی از رادیواکتیویته محیط، وجود پتاسیم 40 در منطقه و پرتوزدایی رادیوژنیک پتاسیم در طول زمان باشد.
مقدار برم هالیت نیز می‌تواند حاکی از مناسب بودن ذخیره نمکی برای حضور افق پتاس باشد. هر قدر غلظت شورابه افزایش یابد مقدار برم بیشتری جانشین کلر می‌شود بنابراین هالیتی که در جوار پتاس است برم بیشتری دارد (حدود ppm 150). مقدار جانشینی برم از نواحی حاشیه‌ای به مناطق عمیق تغییر می‌کند. البته این نکته قابل ذکر است که رسوبات نمکی که از انحلال و رسوب مجدد نمک ها و یا شورابه‌های درآمیخته دریایی و غیر دریایی پدید آمده برم کمتری دارند. پس دانستن مقدار برم هالیت در صورتی مفید است که در کنار آن اطلاعات چینه‌شناسی و کانی شناسی به دقت تفسیر گردد.
پراکندگی کانیهای پتاس از الگوی خاصی تبعیت نمی‌کند بنابراین نمی‌توان برای اکتشاف، روش خاصی به کار برد. همانطور که ذکر شد عملیات اکتشافی پتاس جدا از اکتشاف نمک نیست زیرا حوضه تشکیل هر دو یکی است و برای تشخیص وجود پتاس یا عدم وجود آن از روش‌های ژئوشیمیایی و ژئوفیزیکی می‌توان استفاده کرد. جهت ارزیابی ذخیره از حفاری مغزه‌گیری با فواصل متناسب با توجه به عمق و پیچیدگی کانسار و نمونه‌برداری از افق‌های پتاس به منظور تجزیه شیمیایی و کانی‌شناسی و تهیه مقاطع نازک می‌توان استفاده کرد. در روش‌های ژئوشیمیایی اکتشاف پتاس می‌توان از معرفهای شیمیایی و نسبت برم به کلر استفاده کرد.

استفاده از معرفهای شیمیایی:
از ساده‌ترین روشهای ژئوشیمیایی است که به منظور تشخیص وجود پتاس در رسوبات نمکی در صحرا از آن استفاده می‌شود. یکی از معرفهای شیمیایی دی‌پیکریل آمین با فرمول C12H5N7O12 است. ابتدا نمک را در مقدار کمی آب حل کرده و چند قطره از شورابه حاصل را در شیشه ساعت ریخته سپس سک قطره معرف به آن می‌افزایند. در صورت وجود پتاس رسوب لخته‌ای قرمز رنگ تشکیل می‌شود. البته این معرف به مرور زمان تأثیر شدیدی حتی بر روی محلولهای با مقادیر کم پتاسیم می‌گذارد و خاصیت اصلی خود را از دست می‌دهد. نیتریت کبالت سدیم از دیگر معرف ها است. برای استفاده از آن مقداری نمونه نمک را با آب مقطر در یک شیشه درب دار کاملاً بهم زده می‌گذارند ته نشین شود سپس چند قطره از مایع شفاف بالای محلول را بر روی شیشه ساعت ریخته، چند قطره نیترات نقره 05/0 درصد و یک کریستال کوچک نیتریت کبالت سدیم به آن اضافه می‌کنند. تشکیل رسوب یا تیرگی زرد رنگ نشانگر وجود پتاسیم است.

استفاده از نسبت برم به کلر:
همان طور که ذکر شد با افزایش غلظت شورابه مقدار برم بیشتری جانشین کلرور نمک‌ها می‌شود بنابراین مقدار برم در کانیهای پتاس بیش از مقدار آن در کانیهای سدیم‌دار است. یعنی اگر مقدار برم را در نمک طعام برابر 1 بگیریم این مقدار در کارنالیت برابر 7 و در سیلویت 10 است (1962، Braitsch). اگر مقدار برم موجود در نمک به PPm 150 برسد می‌توان انتظار وجود پتاس را داشت. البته در تمامی موارد عمل به این سادگی نیست، گاهی اوقات نمک وجود در یک ذخیره در اثر انحلال و رسوب مجدد و یا مخلوط شورابه دریایی مولد نمک با شورابه غیردریایی، تشکیل می‌شود.
از نسبت برم به کلر می‌توان در تعبیر و تفسیر وضعیت اعماق درجه حرارت آب شور، تغییرات جانبی و عمودی غلظت آب شور حوضه‌هایی که آرام بوده‌اند، استفاده کرد. ترکیبات مختلف برم که به صورت محلول های جامد با هالیت و کلرور پتاسیم تشکیل می‌گردند به سادگی در آب محلول هستند. بنابراین تحت تأثیر آبهای جوی از محیط خارج می‌گردند. این مسئله در تعیین مقدار برم موجود در نمکهای نمونه‌گیری شده مشکل به وجود می‌آورد و باید توجه شود نمونه گیری از عمق و دور از مناطق سطحی و هوازده انجام گیرد.
از روشهای ژئوفیزیکی متفاوتی برای کشف ذخایر پتاس استفاده شده است و تا به حال بسیار موفقیت آمیز بوده‌اند. یکی از ساده‌ترین روشهای ژئوفیزیکی استفاده از دستگاههای سنتیبومتر است و در بررسیهای مقدماتی و سطحی به کار برده می‌شود. این دستگاه تشعشعات احتمالی ناشی از پرتوزایی ایزوتوپ 40 پتاسیم را که در شرایطی همراه یون پتاسیم وجود دارد، نشان می‌دهد. استفاده از این دستگاه محدودیتهایی به همراه دارد، شعاع تشخیص دستگاه حدود 5 متر و عمق 1 تا 3 متری نسبت به نقطه‌ای که دستگاه قرار دارد و احتمالاً مشکلاتی را در تعیین دقیق مکان ذخیره به وجود می‌آورد. همچنین چنانچه ایزوتوپ 40 که رادیواکتیو است همراه با ایزوتوپ های معمولی 39 یا 41 نباشد، دستگاه وجود پتاس را نشان نمی‌دهد.
از دیگر روشهای ژئوفیزیکی استفاده از دستگاه ماوراء بنفش است. این دستگاه نسبت به موادی که دارای خاصیت فسفر سانس و فلورسانی هستند حساسیت نشان می‌دهد. بنابراین از بین کانیهای تبخیری تنها نسبت به کارنالیت حساس است، اما به دلیل اینکه کارنالیت بسیار محلول و در رخنمونهای تبخیری بسیار نادر است و موارد استفاده آن بسیار محدود است.
بسیاری از ذخایر پتاس در نتیجه حفاریهای نفت و گاز و ارزیابی لاگهای ژئوفیزیکی مانند لاگ اشعه گاما، کالیپر، چگالی و لاگ های مقاومت کشف شده‌اند. بررسی لاگ اشعه گاما واکنشهای پتاسیم رادیواکتیو را نشان می‌دهد و برای ارزیابی پتاسیم در داخل زمین و در اعماق زیاد، بسیار مؤثر است. از دیگر روشهای ژئوفیزیکی می‌توان به لرزه نگاری و ثقل سنجی نیز اشاره کرد.
به جز استفاده از روشهای ژئوشیمیایی و ژئوفیزیکی، با بررسی وضعیت حوضه تبخیری می‌توان به وجود پتاس پی برد. حوضه تبخیری دریایی را از نظر عمق، شکل، اندازه و … مورد بررسی قرار می‌گیرد. معمولاً املاح پتاسیم در قسمتهای عمیق و مرکزی حوضه تشکیل می‌شود. از شکل توپوگرافی منطقه می‌توان برای اکتشاف پتاس و نمک استفاده کرد. ساختمانهای گنبدی، چینه‌های نمک دار، فضاهای خالی (در اثر انحلال نمک) و رسوبات گچ در مناطق دارای پتاس دیده می‌شود.
پس از تشخیص وجود پتاس در منطقه، اقدام به نمونه‌گیری از لایه‌های نمکی می‌شود که این نمونه‌برداری باید از رخنمونهای طبیعی نمک و آبراهه‌های دارای شورابه انجام گیرد. پس از نمونه‌گیری، توسط معرفها نمکهای حاوی پتاس از دیگر نمکها تشخیص داده می‌شود. پس از آن برای نمونه‌های سنگی با استفاده از دستگاههای ژئوفیزیکی عیار پتاس موجود تعیین می‌شود و در این روش افزایش پرتوزدایی با افزایش عیار پتاس رابطه مستقیم دارد. همچنین برای تعیین عناصر موجود در نمونه‌های برداشت شده از شورابه‌ها آنها به آزمایشگاه شیمی فرستاده می‌شود.
پس از تشخیص آنومالی های پتاس در صورتی که نتایج حاصل از نمونه برداریها، عملیات حفاری را توجیه کند اقدام به این عملیات می‌شود. در اثر حرارت زیاد نوک مته و آب مصرفی در گل حفاری امکان حل شدن املاح پتاس وجود دارد و چون املاح به آسانی حل می‌شوند باید از گل حفاری اشباع از نمک استفاده شود همچنین نوع آب مصرفی گل حفاری کنترل شود. چنانچه کنترل ترکیب آب مصرفی امکانپذیر نباشد می‌توان از مشتقات نفتی استفاده کرد.