زمین شناسی

شو•سولفات سديم :  سديم به مقدار زياد در كاني هاي : آمفيبوليت، كريوليت، نيترسودا، زئوليت و... يافت مي شود. مهمترين مواد مركب سديم دار در صنعت عبارتند از:
نمك طعام (هاليت) NaCl، خاكستر سودا (Na2CO3) Soda Ash، baking Soda (NaHCO3)، سوداي خورنده NaOH، نيترات سديم (NaNO3) Chile Saltpeter‌، فسفاتهاي سديم 2 و 3 ظرفيتي، تيوسولفات سديم (Na2S2O3. 5 H2O) و بوراكس (Na2B4O7. 10 H2O) .

•كلريد سديم (هاليت) NaCl‌ :
كلريد سديم معمولي ترين نمك و معمولي ترين ماده مركب سديم دار كه از مهمترين مواد غذايي جانوران با نام معدني هاليت و فرمول شيميايي (NaCl) از کاني هاي طبيعي گروه هاليدها مي باشد. هاليت در طبيعت به صورت بلور يا محلول در آب درياچه ها، بركه ها و درياها پيدا مي شود.
نمك فراوان‌ترين و ارزانترين منبع سودا (Na2O) و كلر است و به همراه كرومات سديم و هيدروكسيد سديم مهمترين تركيبات رايج سديم را شامل مي‌شوند. چگالي نمک 165/2 گرم بر سانتي متر مکعب و سختي آن 5/2 در مقياس موس است. نقطه ذوب نمک 806 و نقطه جوش آن 1465 درجه سانتيگراد مي باشد. بلور نمک داراي جلاي شفاف تا نيمه شفاف و رنگ سفيد تا بي رنگ است، در سيستم كوبيك متبلور مي شود و عناصر اصلي تشکيل دهنده آن سديم و کلر است. البته عناصر ديگري چون آلومينيوم، آهن، کلسيم و... به صورت ناخالصي ديده مي شوند. کلرايد سديم در آب، آب جوش و گليسرول محلول است ولي در الکل کمي محلول بوده و در الکل بدون آب غير محلول است.
نمک در صورت قرار گرفتن در مسير اشعه ماوراء بنفش از خود حالت فلورسانس نشان مي دهد و با اشعه X ابتدا به رنگ آبي و سپس قهوه اي و با اشعه هاي راديواکتيو طبيعي رنگ ارغواني به خود مي گيرد.
از 39 ميليون تن هاليت توليدي ايالات متحده امريكا در حدود 58 درصد آن به مصرف تهيه فرآورده هاي شيميايي از جمله كلر، اسيد كلريدريك، كربنات سديم، فلز سديم و... مي رسد. در كشورهاي پيشرفته سنگ نمك را به طريقه محلول استخراج مي نمايند. فضاهاي خالي ايجاد شده محل مناسبي براي ذخيره سازي تركيبات نفتي و مواد زائد راديواكتيو است.

•نيترات سديم Chile Saltpeter‌
اين کاني با فرمول شيميايي (NaNO3) در سيستم رمبوئدريک متبلور مي شود. نيترات سديم به صورت توده اي يا لايه اي همراه با آهک يافت مي شود. وزن مخصوص اين کاني 29/2 گرم بر سانتيمتر مکعب بوده و به آساني در آب حل مي شود.
نيترات ها به علت محلول بودن در آب، بيشتر در مناطق خشک و کويري يافت مي شوند و از معروف ترين تمرکز هاي آن ها در جهان، کشور شيلي مي باشد.

•كربنات سديم :
كربنات سديم (Na2CO3) يا سودا (Soda Ash) يكي از نمكهاي طبيعي سديم است كه به ويژة در توليد مواد شوينده كاربرد دارد. كربناتهاي سديم غالباً حاوي مقداري آب هستند.
مهمترين كانيهاي كه جهت استخراج كربنات سديم به كار مي روند عبارتند از :
•ناترول
ناترول به فرمول Na2CO3.10H2Oحاوي 1/37 % كربنات سديم مي باشد.
•ترموناتريت
ترموناتريت به فرمول Na2CO3.H2O حاوي 5/85 % كربنات سديم مي باشد.
•ترونا
ترونا به فرمول Na2CO3.NaHCO3.2H2O حاوي 8/35 % كربنات سديم مي باشد.

تنارديت و ميرابيليت دو كاني طبيعي و تجاري سولفات سديم مي باشند. در طبيعت سولفات سديم آبدار به صورت نمک آبدار ميرابيليت پديدار مي گردد که نام عمومي آن نمک گلوبر مي باشد و تنارديت نوع بي آب آن است.
تركيبات سولفات سديم به صورت يك كاني تبخيري در درياچه‌ها، پلاياها، مناطق خشك و در آب اقيانوسها، درياچه ها و آبهاي سطحي يافت مي‌شود.
در حوضچه هاي درون قاره اي كه ميزان تبخير آنها زياد است و همچنين در سنگهاي اطراف اين حوضه ها كه غني از سديم و سولفات هستند، ميزان فراواني تركيبات سولفات سديم آب نسبتاً زياد خواهد بود.
کانسارهاي سولفات سديم در ايالات آريزونا، کاليفرنيا، کلرادو، آيداهو، مونتايا، نوادا، نيومکزيکو، داکوتاي شمالي، تگزاس، يوتا، واشنگتن و ويومينگ در امريکا ( 21% )، کانادا ( 23% )، مکزيک( 12% )، شوروي سابق ( 17% )، اسپانيا( 8% )، ترکيه، آرژانتين، شيلي، آفريقا.
سولفات سديم نمكي است با رنگ سفيد كه بر حسب ناخالصي‌هاي موجود و همچنين آب تبلور رنگ آن سفيد روشن تا سفيد شيري تغيير مي‌كند و در اكثر مناطق دنيا هم وجود دارد، در طبيعت به صورت تركيبات گوناگون و كاني‌هاي مختلفي ممكن است يافت شود، حالت جامد سولفات سديم در طبيعت اغلب به صورت نمك آبدار ميرابليت يا بدون آن (تنارديت) يافت مي‌شود و در بسياري موارد هم نمك‌هاي ديگر به صورت ناخالصي همراه آنها مي‌باشند و لذا كاني‌هاي سولفات سديم داراي عيارهاي مختلفي هستند، اين ماده معدني به صورت تركيبات ديگري از قبيل گلوبريت كه نمك مضاعف سولفات سديم و سولفات كلسيم بي‌آب است و بورکئيت كه نمك مضاعف كربنات سديم و سولفات سديم بي‌آب و بلوئديت (آستراخانيت) كه دو نمك آبدار سولفات سديم و منيزيم مي‌باشد، نيز يافت مي‌شود و به طور كلي اين ماده معدني اغلب همراه با تركيب يا مخلوط با دو يا بيشتر نمك‌هاي همگن مي‌باشد و به هر حال بيش از 40 كاني براي سولفات سديم با تركيبات مختلف و ميزان درصد سولفات سديم متفاوت شناخته شده است كه اغلب در يك محيط همگن تشكيل شده و هر يك داراي ويژگي‌هاي جالب توجهي هستند كه اين امر بر اساس پايداري آنهاست. در جدول شماره (4) تعدادي از كاني‌هاي سولفات سديم‌دار تشكيل شده در يك محيط همگن نشان داده شده است.
از آنجائيكه دو كاني ميرابليت و تنارديت منابع طبيعي اصلي تهيه سولفات سديم بوده و دو كاني عمده تجاري آن هستند و همچنين بزرگترين مقادير و ذخاير سولفات سديم به صورت تنارديت و به ويژه ميرابليت گسترش دارند، در ادامه به بررسي بيشتر مشخصات فيزيكي و شيميايي اين دوكاني و همچنين كاني گلوبريت خواهيم پرداخت.








•ميرابيليت Mirabelite :
کاني ميرابيليت (نمک گلوبرGlauber salt ) با فرمول شيميايي Na2SO4. 10H2O (سولفات سديم آبدار) ديگر كاني طبيعي و تجاري سولفات سديم با نام عمومي نمك گلوبر مي باشد که حاوي 10/44 % سولفات سديم است.
ميرابيليت حاوي 9/55 درصد آب کريستالي است که اين كاني در معرض هوا، آب خود را از دست داده و به فرم بي‌آب يعني كاني تنارديت با فرمول شيميايي Na2So4 تبديل مي‌شود، اين كاني در سيستم كريستالي منوكلنيك متبلور مي‌گردد و به صورت كريستال‌هاي غيرشفاف سوزني شكل منوكلنيك و گاهي نيز به فرم توده‌اي يافت مي‌شود.
ميرابيليت به شکل کريستالي سفيد تا بي رنگ گاهي تيره است که در آب محلول بوده و با چشيدن، زبان را سرد مي کند و سپس به سرعت به طعمي تلخ و گزنده تبديل مي شود.
وزن مخصوص آن 48/1 گرم بر سانتي مترمکعب و غالباً تيره، سوزني شکل و گاهي توده اي بوده و در سيستم بلورشناختي مونوکلينيک متبلور مي شود.
اين كاني داراي جلاي شيشه‌اي بوده و رنگ آن شفاف، مات، بي‌رنگ و گاهي هم زرد است. در هواي آزاد تخريب شده و به هنگام انحلال در آب سرما ايجاد مي‌كند. با چشيدن، زبان را سرد (خنك) مي‌كند و سپس به سرعت به تلخي گرائيده و گزنده مي‌شود و گاهي نيز با ايجاد حالت تهوع همراه است. از نظر تئوري ميرابليت بايد به صورت بلور صاف و شفاف باشد ولي به دليل آميختگي آن با ديگر كاني (نمك)‌هاي موجود در شورابه‌ها به صورت خالص يافت نمي‌شود و به همين دليل كاني‌هاي سولفات سديم‌دار، داراي عيار متفاوتي هستند و امروزه از ذخاير ميرابليتي جهان بيشترين مقدار سولفات سديم استخراج مي‌گردد.


•تنارديت Thenardite :
کاني تنارديت (آيندروس)با فرمول شيميايي Na2SO4 يکي از دو كاني طبيعي و تجاري و نوع بي آب سولفات سديم مي باشد که حاوي 100 % سولفات سديم و در ترکيب شيميايي آن 8/43 درصد Na2O و 32/56 درصد SO3 مي باشد و در آب محلول است.
اين كاني نام خود را از نام شيميدان فرانسوي به نام تنارد (Tenard) اخذ كرده است و در تجارت داراي نام كيك نمك (Salt Cake) مي‌باشد. تنارديت كاني نوع بي‌آب سولفات سديم بوده كه داراي فرمول شيميايي Na2So4 مي‌باشد، اين كاني در سيستم اورتورمبيك متبلور گرديده و رنگ آن، بي‌رنگ تا سفيد و گاهي نيز قهوه‌اي و در اشكال توده‌اي با رنگ‌هاي روشن تا خاكستري يا قهوه‌اي نيز ديده مي‌شود، درجه و ميزان تغيير رنگ آن تدريجي است. كاني تنارديت به راحتي در آب محلول بوده و طعمي نسبتاً تلخ دارد، اين كاني همراه با آب شورمزه است. سختي و وزن مخصوص آن بيشتر از كاني ميرابليت مي‌باشد، جلاي شيشه‌اي داشته و كليواژ كامل آن در جهات (010، 101) آشكار است و در جهت (100) كليواژ آن ناقص مي‌باشد. در مقابل فوتك ذوب شده و رنگ زرد ايجاد مي‌نمايد ولي بايد در نظر داشت كه اين تشخيص كامل نيست چون ساير نمك‌هاي سديم نيز داراي شعله زرد مي‌باشند. اين كاني اغلب به صورت توده‌اي يافت مي‌شود و بلورهاي آن قابل رويت نيست (غيربلورين و نهان بلورين) و در صورت يافت شدن بلورهاي آن غالباً به صورت پيراميد‌هاي ستوني شكل است.
اين کاني به رنگهاي روشن ( بي رنگ تا سفيد )است که به علت ناخالصي ممکن است به رنگ خاکستري تا قهوه اي نيز ديده مي شود. اين کاني همراه با آب شور مزه است ( طعم شوري دارد).
وزن مخصوص تنارديت 67/2 و سختي آن 5/2-3 و معمولاً بصورت توده اي و نهان بلور مي باشد. بلورها غالباً به شکل لوحي يا تخته اي با سيستم کريستالي ارتورومبيک است. سولفات سديم اغلب به صورت هپتائيدرات مي باشد که شامل 7 مولکول آب است اما اين حالت ناپايدار است و در طبيعت يافت نمي شود.


مشخصات ظاهري اين كاني كه در شناسايي صحرائي آن به مهندسين اكتشاف معدن كمك مي‌نمايد، وزن مخصوص يا چگالي كم با تخلخل زياد و مزه شور متمايل به تلخ و يا گس و زمين‌هاي پف كرده داراي اين كاني مي‌باشند. مانند چشمه‌هاي آبگرم در محيط وارد شده و عامل تشكيل بنيان سولفات مي‌شود، گاهي نيز به طور محلي ژيپس ممكن است عامل تشكيلات سولفات سديم شود. براي مثال، چنانچه محلول كربنات سديم و آبهاي گچ‌دار در شرايط خشك تبخير شوند نتيجه آن تشكيل كربنات كلسيم و سولفات سديم خواهد بود. از طرفي درياچه‌هاي حاوي آبهاي تلخ داراي سولفات سديم نسبتاً زياد، مقاديري كربنات و كلرور سديم هستند. اين درياچه‌ها در نواحي خشك كره‌زمين فراوان هستند و از رسوبات تبخيري آنها براي تهيه اين نمك‌ها استفاده زيادي مي‌شود. از نظر ته‌نشيني چون سولفات سديم در آب سرد كمتر و در آب گرم بيشتر محلول است، به همين جهت درياچه‌هاي حاوي اين نمك در زمستان‌ها اين ماده را به صورت ميرابليت رسوب مي‌دهند. البته در طول تابستان با زياد شدن درجه حرارت آب، ممكن است ميرابليت ته‌نشين شده و مجدداً در آب حل شود، چنانچه ميرابليت در آب و هواي گرم و خشك قرار گيرد، آب متبلور خود را از دست داده و به صورت تنارديت در مي‌آيد.
اين كاني‌ها مختص شرايط تبخيري غير دريايي هستند و در سري‌‌هاي تبخيري دريايي وجود ندارند و مهمترين ذخاير آن در پلاياها قرار گرفته است.

•گلوبريت Glauberite :
کاني گلوبريت يکي از كاني هاي سولفات سديم با فرمول شيميايي Na2Ca(SO4)2 ( نمك مظاعف سولفات سديم و سولفات كلسيم بي‌آب )که حاوي 10/51 % سولفات سديم است.
اين كاني به رنگ‌هاي خاكستري، خاكستري سفيد، زرد، زرد تا سفيد و بي‌رنگ ديده مي‌شود. داراي فرم‌هاي كريستالي تا توده‌اي بوده و اشكال كريستالي آن مونوكلنيك و پريسماتيك مي‌باشد، داراي كليواژ كامل در جهت (001) است، وزن مخصوص كاني گلوبريت 85/2-7/2 و سختي آن 3-5/2 بوده و بدون خاصيت فلوئورسانس داراي جلاي شيشه‌اي و رنگ خاكه سفيد مي‌باشد.
انحلال پذيري سولفات سديم اثر مهمي در کريستاليزاسيون نمک آنها در طبيعت، و همچنين در بهره برداري از آنها دارد. انحلال پذيري آن در آب رابطه غير خطي نسبت به دما دارد. از 2/1 درجه سانتيگراد به پايين سولفات سديم به شکل ميرابيليت نمايان مي شود. در صورتي که اگر دما از صفر بالاتر رود ميزان انحلال پذيري سولفات سديم بالا مي رود.
4/32 درجه سانتيگراد نقطه اي است که منحني انحلال پذيري تغيير مي نمايد. چنانکه دکا هيدرات سولفات سديم، آب کريستالي خود را از دست مي دهد و بصورت کريستالهاي بي آب در مي آيد. با افزايش دما انحلال پذيري سولفات سديم کم مي شود. تنارديت داراي جلاي شيشه اي بوده و کليواژ کامل آن در جهات (101,010) آشکار است و در جهت (100) کليواژ آن ناقص مي باشد. رنگ شعله را زرد مي نمايد ولي اين تشخيص کامل نيست چون ساير نمکهاي سديم نيز داراي شعله زرد مي باشند. اصولا ًوزن مخصوص يا چگالي کم (دانسيته کلوخه 1/1 و دانسيته کنسانتره 5/1-2/1) با تخلخل زياد و مزه شور مايل به تلخ و يا گس و زمينهاي پف کرده داراي اين کاني باعث تشخيص ظاهري آن مي شود.
سولفات سديم معمولاً داراي ناخالصي هاي گوناگون است که اين ناخالصي ها از ارزش اقتصادي آن مي کاهد. در اصطلاح معدن کاري چنانچه سولفات سديم با هاليت همراه باشد، به آن سولفات دوسود شور و اگر با ژيپس همراه باشد، به آن سولفات دوسود تلخ اطلاق میدهد.