کانی کوارتز، موارد مصرف و پراکندگی آن در ایران

 

 

مقدمه

محیط‌های پیدایش کانی کوارتز در بسیاری از سنگ‌های آذریـن از جمله در سنـگ‌های آذریـن درونی یا خروجی اسیدی و حـد واسـط مثل گـرانیت، ریـولیت، گـرانودیوریت، تونـالیت، داسیـت، پگمـاتیت، مونزونیت، سینیت و تراکیت دیده می‌شود. کوارتز فراوان‌ترین باطله در کانی‌سازی‌های فلزی با منشأ هیدروترمالی است. کوارتز در تمامی دماها شکل می‌گیرد و مقاوم در برابر هوازدگی مکانیکی و شیمیایی است. گروه‌های عمده کوارتز که در طبیعت شناخته شده شامل موارد زیـر است: در کوهی(کوارتز آلفـا)، رتیل (کوارتـز دودی)، آمیتیست یا بلوریـن ارغوانـی (کوارتز بنفش)، سیترین (کوارتـز زرد)، آمترین (بین کوارتز بنفش و زرد)،‌ کوارتز با تجمع دانه‌ای که شامل موارد زیر است: رز کوارتز یا کوارتز صورتی (گلی) که رنگ آن به دلیل وجود تیتان و منگنز است؛ گروهی دیگر کوارتز با تجمع درشت‌دانه هستند که به کوارتز الیافی معروف‌‌اند و شامل کوارتز چشم‌گربه‌ای، چشم‌ ببری و عقیق هستند. انواع دیگر کوارتز که متشکل از حباب آب یا هوا هستند که به آن‌ها کوارتز شیری می‌گویند.

گلونیت و آزبست سبز (مورین و پلاسما) نوع دیگر گروه کوارتز هستند. کوارتز با تجمع رشته‌ای هم شامل روبی، کارنلین، کالسدونی،‌ سیلیکات نیکل (کریزوپراس) آبی و سبز تیره تا روشن هستند و کوارتزی که به خاطر انباشتگی سوزن‌های آکتینولیت سبز و قرمز شده‌اند (پراز). از دیگر انواع کوارتز نواکیولیت و کوارتز نیمه‌شفاف (بلور سنگی حلزونی) و شفاف (بلور سنگیِ هرکیمر) هستند (گوهر شاهی، 1395).

 

 

 1. انواع کوارتز

 1-1- در کوهی(کوارتز آلفا)

کوارتزی بی‌رنگ، شفاف و خالص است. محل اصلی پیدایش آن در فاز هیدروترمالی و پگماتیت‌هاست. دارای سیلیسیم و اکسیژن و ناخالصی‌هایی چون آب و کربنات‌کلسیم، لیتیم، سدیم، آلومینیوم و منیزیم و گاهی روتیل و آکتینولیت محبوس در کوارتز است.

 

 

 

 

 

 1-2- رتیل (کوارتز دودی)

این کانی به اشتباه توپاز دودی هم گفته می‌شود. این نوع کوارتز به رنگ دودی و قهوه‌ای و حاوی مقداری مواد رادیواکتیو است. محل پیدایش آن در فاز هیدروترمالی و پگماتیتی است.

 

 

 

 

 

 1-3- آمیتیست یا بلورین ارغوانی (کوارتز بنفش)

این نوع کوارتز دارای رنگ بنفش کم‌رنگ تا خیلی پررنگ و ارغوانی است. کوارتز را نیز می‌توان توسط تابش اشعه ایکس بنفش کرد. آمیتیست با حرارت دادن به رنگ توپاز درمی‌آید. اگر آن را تا حد سوختن حرارت دهیم گاهی به رنگ سبز درمی‌آید.

 

 

 

 

 

 

 1-4- سیترین (کوارتز زرد)

نوعی در کوهی است که در طبیعت به رنگ زرد روشن تا زرد تیره دیده می‌شود که رنگ آن مربوط به یون آهن است.

 

 

 

 1-5- بولیویانیت (کوارتز آمترین)

سنگی دو رنگ است که از ترکیب سیترین طلایی و آمیتیستی ارغوانی ایجاد شده است.

 

 

 

 

 

 1-6- رزکوارتز یا کوارتز صورتی

این کوارتز حاوی اندکی اکسید منگنز است. اغلب شیار دارد و رنگ آن در مقابل نور ثابت نیست. نوعی کوارتز درشت‌دانه که دارای رنگ قرمز روشن تا رنگ‌پریده است.

 

 

 

 

 

 1-7- ژاسپ

کوارتزی است دارای دانه‌های ظریف و رشته‌های باریک که محل پیدایش آن‌ها در شکاف‌ها، درزه‌ها و توف‌های آتش‌فشانی و آهکی و سیلیسی و خاک‌های رسی است. کاربرد آن در هنر، اجناس دکوری، صنعت و سنگ جواهر یا نمونه‌های یشمی است.

 

 

 

 

 1-8- چرت یا سنگ چخماخ (Flint)

چرت کوارتزی میکروکریستالین یا کریپتوکریستالین است. این کوارتز به‌صورت گرهک‌ها (Nodules) و توده‌های سفت‌شده (Concretionary Masses) و گاهی به شکل کانسار لایه‌ای ایجاد می‌شود. نمونه زیر حدود ده سانتی‌متر عرض دارد و از جاپلین میسوری(Joplin Missouri) به دست آمده است. از آن در ساختن تیغه‌های برشی و ابزار جراحی به کار گرفته می‌شود.

 

 

 

 

 

 1-9- آونتورین

گونه‌ای رنگارنگ از کوارتز که حاوی ادخال‌های براق فراوانی از کانی‌هایی مانند میکا یا هماتیت است. آونتورین اغلب به‌عنوان سنگ‌های تزیینی، برش و صیقل استفاده می‌شود. رنگ‌های معمول آن سبز، نارنجی و آبی هستند. نمونه زیر در حدود ده سانتی‌متر پهنا دارد و در هندوستان به دست آمده است.

 

 

 1-10- سافایر (یاقوت کبود)

نوعی کوارتز، دارای دانه‌های درشت که توسط دانه‌های هورنبلند به رنگ آبی سیر درمی‌آید. محل پیدایش آن کشورهای اسکاندیناوی و آفریقای جنوبی است. بیشترین کاربرد آن برای ساخت جواهرات است.

 

 

 

هر سنگ کرندوم با کیفیت جواهر که رنگ غیرسرخ داشته باشد سافایر نام دارد، هرچند که این نام فقط اختصاص به رنگ آبی آن دارد. تنوع رنگ آن ناشی از ناخالصی‌های آهن و تیتانیوم است که پرده رنگ‌های وسیعی را به‌وجود می‌آورد، اما ارزشمندترین آن رنگ کبود و زلال آن است. بعضی یاقوت‌های کبود بی‌ثباتی رنگ خود را در نور طبیعی و مصنوعی نشان می‌دهند. سافایرهای مصنوعی در قرن نوزده میلادی ساخته شدند و تولید انبوه آن‌ها از اول قرن بیستم میلادی شروع شده است. از سال 1947 تولید کوارتز مصنوعی برای هدف‌های نوری و پیزوالکتریکی آغاز شده است. شرکت وسترن الکتریک، اولین تولید‌کننده کوارتز مصنوعی در دنیاست. در کشورهای انگلستان، روسیه و ژاپن نیز کوارتز مصنوعی تولید می‌شود. کوارتزهایی که جنبه زینتی دارند نیز به‌صورت مصنوعی و در رنگ‌های متنوع تولید می‌شوند.

 

 

 

 

 

 

  1-11- کوارتز الیافی

کوارتز الیافی به رنگ‌های سبز تا خاکستری (کوارتز چشم‌گربه‌ای) و قهوه‌ای طلایی تا آبی(کوارتز چشم‌ببری) دیده می‌شود. عمده کاربرد آن در ساخت عایق حرارتی، لوازم ورزشی، ساینده‌ها، محافظ رادار و کابل‌های ضد آتش و محافظ رادار هواپیماست که در معرض برخورد ذرات تگرگ و غیره هستند. الیاف کوارتز را به خاطر مقاومت در برابر ضربه شدید به کار می‌برند و این امر مایه کاهش زیاد هزینه‌های جایگزین می‌شود. در اشکال زیر، نوع چشم‌گربه‌ای و چشم‌ببری آن دیده می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 1-12- آگات یا عقیق

معمولاً دارای رنگ جگری، سیاه، قوس‌قزحی و غیره است.

 

 

 

 

 

 1-13- کوارتز شیری

رنگ آن به دلیل وجود حباب‌های آب یا هوا، شیری است و در انواعی از آن می‌توان طلا یافت.

 

 

 

 

 

 

 1-14- موریون

نوعی کوارتز به رنگ سیاه است و بیشتر در چک، اسلواکی، برزیل و روسیه یافت می‌شود.

 

 

 

 

 

 

1-15- پلاسما

نوعی کوارتز دانه‌ای و رشته‌ای به رنگ سبز که رنگ آن بر اثر حضور گلاکونیت و آزبست ایجاد شده است.

 

 

 

1-16- انواع دیگر کوارتز

روبی، کارنلین و کالسدونی.

 

 

 

 

 

 

 1-17- کریزو پراس

نوعی کالسدونی با رنگ زیبای سبز سیبی تیره یا روشن تا آبی است. رنگ آن ناشی از دانه‌های آب‌دار سیلیکات نیکل در میان الیاف آن است. در مقابل نور خورشید کم‌رنگ می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 1-18- پراز

نوعی کوارتز دارای توده‌های سخت و رشته‌ای که توسط انباشتگی سوزن‌ها و میخ‌های آکتینولیت به رنگ سبز و قرمز درآمده است.

 

 

 

 

نمونه‌های پراز که در کشور ایتالیا مشاهده شده است در شکل زیر دیده می‌شود.

 

 

 

 

نمونه‌های پراز که در کشور روسیه مشاهده شده است در شکل زیر دیده می‌شود.

 

 

 

 

نمونه‌های پراز که در کشور مکزیک مشاهده شده است در شکل زیر دیده می‌شود.

 

 

 

 

 

 

نمونه‌های پراز که در کشور مصر مشاهده شده است در شکل زیر دیده می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

نواکیولیت، گونه‌ای چگال کریپتوکریستالین از کوارتز است که ساختاری ریزدانه و بسیار یکدست دارد. به این دلیل که سختی کوارتز هفت (بالاتر از سختی فولاد) است در سنگ چاقوتیز کن برای تیز کردن چاقو به کار می‌رود.

 

 

 

 

 

 

الماس هرکیمر یا کریستال کوارتز در سنگ دولومیت دیده شده است. این نمونه حدود ده سانتی‌متر عرض دارد و از نیویورک به دست آمده است. سنگ دولومیت، سنگی رسوبی کربناتی است که درصد بالایی از کانی دولومیت دارد.

 

 

 

 

 

 

 

 2. سایر کانی‌های مهم با فرمول SiO2

  2-1- تریدیمیت

نام آن از لغت یونانی تریدیموس گرفته شده و دارای ترکیب شیمیایی مشابه کوارتز است. محل پیدایش آن در تراکیت، آندزیت و نحوه پیدایش آن در شرایط آذرین به وجود می‌آید.

 

 

 

 

 2-2- کریستوبالیت

نام آن از محلی در مکزیک به نام کریستوبال گرفته شده است. ترکیب شیمیایی آن مشابه کوارتز است و رنگ شیری و نیمه شفاف دارد. محل پیدایش آن در آندزیت و تراکیت و نحوه پیدایش آن در حفره‌های سنگ‌های آذرین بیرونی است.

 

 

 

 

 2-3- اپال

نام آن از لغت سانسکریت اوپالا به معنای سنگ قیمتی گرفته شده که آمورف است و رنگ‌های گوناگون دارد. اپال در مقابل اسید و باز حساس است. در اسید فلوئوریدریک و محلول پتاس حل می‌شود. بیشتر در چشمه‌های آب‌گرم و آب‌فشان‌ها به‌صورت توده‌های متخلخل رسوب می‌کند. اپال چوبی بر اثر آغشته شدن تنه درختانی که بر زمین افتاده‌اند با مواد تشکیل‌دهنده اپال حاصل می‌شود. چوب سنگ‌شده و سیلیکاتی‌شده زمانی شکل می‌گیرد که انباشته‌هایی از درختان تحت نفوذ آب‌های حاوی مواد معدنی که کوارتز را رسوب‌گذاری می‌کنند، قرار گیرند. این کوارتز حفره‌های میان چوب را پر‌ می‌کند و اغلب جایگزین بافت چوب می‌شود. نمونه‌ای از اپال چوبی را در شکل زیر مشاهده می‌کنید. این نمونه در حدود ده سانتی‌متر عرض دارد و از بخش یوما در آریزونا به دست آمده است.

 

 

 

 

 

 

 2-3-1- انواع مهم اپال

یکی اپال مجارستانی که بر اثر محلول داغ سیلیکاتیزه شده و به وجود آمده و دیگری اپال استرالیایی است که بر اثر تخریب هیدروترمالی ماسه‌سنگ تحت جدا شدن اسید سیلیسی و آب به فرم کلوئیدی حاصل شده است. در زیر، نمونه‌ای از اپال قوس‌قزحی و اپال قیمتی را مشاهده می‌‌کنید.

 

 

 

 

 

 

 

 3. کشورهای مهم تولیدکننده کوارتز جهان

کوارتز شفاف در برزیل، ماداگاسکار، ژاپن، آمریکا و کوه‌های آلپ یافت می‌شود. آمیتیست(کوارتز بنفش) در رشته‌کوه‌های اورال، چک و اسلواکی، اتریش، زامبیا، آمریکا و برزیل یافت می‌شود. منبع اصلی عقیق در حال‌حاضر جنوب برزیل و شمال اروگوئه است. برزیل بزرگ‌ترین تولیدکننده کوارتز شفاف از داخل رسوبات رودخانه‌ای است که فقط ده درصد کوارتزهای تولیدشده قابلیت مصرف در صنایع الکترونیکی را دارند (پایگاه ملی داده‌های علوم زمین، 1390).

 

 

 

 4. مهم‌ترین منابع سیلیس ایران

حدود 80 معدن فعال و نیمه‌فعال سیلیس در ایران وجود دارد که تولیدات آن‌ها عمدتاً در صنایع شیشه‌سازی و تولید ماسه ریخته‌گری مصرف می‌شود. سیلیس بیشتر از واحدهای رسوبی حاصل می‌شود. از این 80 معدن، 35 معدن در کوه‌های البرز و استان‌های سمنان، تهران، قزوین و زنجان، 7 معدن در استان یزد، 7 معدن در استان کرمان، 1 معدن در خراسان، 1 معدن در سیستان و بلوچستان، 27 معدن در زون سنندج ـ سیرجان و استان‌های کردستان، همدان، کرمانشاه، مرکزی و لرستان، 1 معدن در استان آذربایجان شرقی و 1 معدن در استان آذربایجان غربی قرار دارد. پراکندگی کوارتز در ایران به شرح زیر است (پایگاه ملی داده‌های علوم زمین،‌1390):

 

 بایگ

1. در قسمت شرقی کوه‌های سیاه و ده آبید و در سمت جنوبی آن روستاهای سنج است که ماده معدنی آگات دارد.

 

 فهدیه

در نقشه‌ فیض‌آباد، در جنوب کوه شصت‌دره، شرق روستای فهدیه، شمال شرقی کوه زر و شمال کوه گل‌چشمه قرار دارد و دارای ماده معدنی آگات است.

 

 رود معجن

در قسمت جنوبی کوه کمراستاد، جنوب شرقی رود معجن، شرق روستای رزق، شمال غربی کوه زر است. روستایی در شهرستان تربت حیدریه در استان خراسان ایران که سرشار از آگات است.

 

 باغ بخشی

از طریق جاده زوزن وارد محدوده می‌شویم که نوع ماده معدنی آن آگات و سنگ میزبان آن بازالت آندزیت است.

 

 ده خطیب

محدوده مورد مطالعه در قسمت شرقی روستای ده خطیب واقع است. نوع ماده معدنی آن ژاسپر است.

 

 بوته‌ گز

دسترسی به این منطقه از طریق جاده تربت جام به صالح‌آباد امکان‌پذیر است که نوع ماده معدنی آن ژاسپر است.

 

میان ‌سرا

در تربت جام روستای میان‌سراست که نوع ماده معدنی آن اوپال و سنگ میزبان آن آندزیت است.

 

زرقان

این محدوده دارای طول جغرافیابی"47 '11 ˚59 و عرض جغرافیایی'14 '5 ˚34 می‌باشد.

 

میانه

شمال برگه میانه که نوع ماده معدنی آن آگات سیاه، سفید، طوسی و سنگ میزبان آن پرلیت است.

 

سفیدخانی

خاور برگه سراب که نوع ماده معدنی آن آگات شجری، آبی و سفید است.

 

سیدلر

شمال - شمال خاور برگه سر اسکندر که نوع ماده معدنی آن آگات است.

 

جوان شیخ اهر 

جنوب باختر برگه 1:100000 کلیبر که نوع ماده معدنی آن درکوهی و رزکوارتز است.

 

قلعه جوشین

مرکز نقشه 1:100000 سیه‌رود که نوع ماده معدنی آن جاسپرهای الوان است.

 

مزارکاهی

جنوب باختری برگه 1:100000 بیرجند، اطراف روستای کاهی که نوع ماده معدنی آن آگات، اپال و کالسدونی است.

 

بمرود

شمال باختری برگه 1:250000 شاهرخت، دشت بمرود که نوع ماده معدنی آن آگات، کالسدونی و ژاسپ است.

 

خور

جنوب شرقی برگه 1:250000 بشرویه که نوع ماده معدنی آن سیلیس و آگات‌های متنوع از نظر رنگ است.

 

سه قلعه

خاور برگه 1:250000 بشرویه که نوع ماده معدنی آن آگات، سیلیس و سنگ میزبان آن مجموعه آتش‌فشانی پالئوژن است.

 

خوسف

جنوب خاوری برگه 1:100000 خوسف (2 کیلومتری روستای کاریجگان) که نوع ماده معدنی آن آگات و سیترین است.

 

کاریجگان

جنوب خاوری برگه 1:100000 خوسف (2 کیلومتری روستای کاریجگان) که نوع ماده معدنی آن آگات و کالسدونی است.

 

سولابست

جنوب برگه 1:250000 گزیک که نوع ماده معدنی آن درکوهی، اکتینولیت، گلوکوفان و سنگ کریستال است.

 

شوسف

شرق نقشه 1:250000 دهسلم که نوع ماده معدنی آن آگات و کالسدونی است.

 

 رتوک

در نقشه 1:250000 گزیک واقع شده است و نوع ماده معدنی آن اکتینولیت، احتمالاً اپال و کالسدونی داخل لیستونیت است.

 

سربیشه

نقشه 1:100000 سربیشه (2 کیلومتری شرق سربیشه) که نوع ماده معدنی آن کالسدونی قرمز(کارنالین) و جاسپر است.

 

 

5. نتایج

کوارتز از نظر شیمیایی خنثاست و با داشتن مقاومت الکتریکی و حرارتی خاص برای مصنوعات الکتریکی استفاده می‌شود. در تولید انواع شیشه بیش از 99 درصد ماده اولیه آن کوارتز است. ماسه شیشه تقریباً تماماً از دانه‌های کوارتز تشکیل شده است که مهم‌ترین منبع آن در هانکوک، شرق ویرجینیاست و برای ساختن لنز تلسکوپی و فایبرگلاس از آن استفاده می‌شود. از کوارتز و سیلیس در تولید آجرهای ماسه سیلیسی، آجرهای نسوز سیلیسی برای کوره‌ها، ماسه ریخته‌گری، صنایع سرامیک و چینی، رنگ‌سازی، پرکننده چوب و پلاستیک، تولید ساینده‌ها و شست‌وشوی ماسه‌ای استفاده می‌شود. از انواع کوارتز مثل آمیتیست، کارنلین، کوارتز چشم ببری و عقیق به‌عنوان کانی زینتی و قیمتی و جواهر و نیز در صنایع برق، الکترونیک و اپتیک و منشور میکروسکوپ‌های مختلف و تجهیزات ناوبری استفاده می‌شود. به دلیل خاصیت پیزوالکتریک از کوارتز به‌عنوان نوسانگرهای رادیویی در فرستنده‌ها و گیرنده‌های امواج با فرکانس ثابت، تولید ساعت‌های دیجیتالی، اندازه‌گیری فشارهای لحظه‌ای و زودگذر مثل فشار حاصل از شلیک توپ یا انفجار اتمی استفاده می‌‌شود. کوارتز در رادیو، بی‌سیم و انواع وسایل نقلیه دریایی، هوایی، زمینی و نیز وسایل نظامی چون رادار، تلویزیون، مدارهای تلفنی اتوماتیک راه دور و وسایل مشابه استفاده می‌شود. ماده ساینده، تمیزکننده‌های فرسایشی، شن‌پاشی و برش‌کاری و سایش ماده گدازآور مانند تریپولی(سیلیس بلورین ریزدانه کمتر از ده میکرومتر) از کاربردهای دیگر کوارتز است. از ماسه کوارتز (شسته، غربال و دانه‌بندی‌ دقیق) به‌عنوان محیط تصفیه و دانه‌های پوشاننده سقف، ایجاد اصطکاک در راه‌آهن و زمین‌های ورزشی استفاده می‌‌شود. مهم‌ترین کاربرد آن در صنعت نفت است. ماسه کوارتزی مقاومت بالایی در مقابل خردشدگی دارد. در صنعت نفت، دوغاب ماسه‌ای تحت فرایندی به نام شکستگی هیدرولیکی با فشار به سمت پایین چاه‌های نفت و گاز فرستاده می‌شود. این فشار بالا سنگ‌های مخازن نفتی را می‌شکند و دوغاب‌های ماسه‌ای به درون این شکستگی‌ها تزریق می‌شوند. دانه‌های مقاوم ماسه پس از خارج شدن فشار شکستگی‌ها را باز نگاه می‌دارند. این شکستگی‌های باز جریان گاز طبیعی را به چاه‌های حفاری تسهیل می‌بخشند.