علم سرامیک

چنانچه در طبقه‌بندي كانسارهاي كائولن، كانه‌زائي در زمان و مكان و اصولاً‌خاستگاه آنها مد نظر باشد، مي‌توان آنها را به سه گروه تقسيم كرد كه عبارتند از :
كانسارهاي كائولن بر جا مانده
كانسارهاي كائولن رسوبي
كانسارهاي كائولن گرمابي

براساس تقسيم بندي ديگري ذخاير كائولين به انواع ذخاير هوازده، ذخاير گرمابي، ذخاير حمل شده و ذخاير دياژنزي تقسيم مي شوند.
كانسارهاي اوليه كائولن:
كانسارهاي كائولن اوليه در جا بوسيله تجزيه و دگرساني برخي كاني‌ها مانند فلدسپات يا سيليكات‌هاي آلومينيوم ديگر و تبديل آنها به كائولينيت تشكيل مي‌شوند. كانسارهاي كائولن اوليه براساس نحوه تشكيل آن به سه نوع زير تقسيم مي‌شوند:
٭ كانسارهاي هوازده Weathering
٭ كانسارهاي گرمابي Hydrothermal ‌
٭ كانسارهاي سولفاتار Solfatara
كانسارهاي هوازده (كانسارهاي برجاي مانده)
سنگهاي غني از آلومينيوم نظير شيلها، آرکوزهاي غني از الکالي فلدسپات، آذرين فلدسپاتوئيد دار (نفلين سينيت)، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانيت هاي فوق آلومينيوم و... در شرايط آب و هوايي گرم و مرطوب در سطح زمين تحت تأثير هوازدگي شيميايي واقع شده و تغييرات زيادي در تركيب شيميايي و كاني شناختي آنها ايجاد مي شود. آب كافي و دماي مناسب موجب رويش گياهان شده و در نتيجه PH آب كاهش مي يابد. پايداري كانيهاي متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغييرات آنها نيز يكسان نيست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكيل ذخاير كائولين هوازده عبارتند از:
آب و هواي گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غني از آلومينيوم، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگي در سنگ، پايين بودن سطح آبهاي زيرزميني، زمان كافي، بالابودن ميزان آبي كه در سنگ جريان داشته است و شست و شو و حمل كاتيون ها.
در شرايط مناسب ياد شده اكثر كانيهاي سنگ به استثناي كوارتز تحت تأثير هوازدگي شيميايي واقع شده و به تركيبات ديگر تغيير مي كنند. پتاسيم فلدسپات با كاهش PH به كائولينيت و يا ايليت تبديل مي شود:


در صورتي كه تمامي KOH شسته شود، كائولينيت تشكيل خواهد شد (پايين بودن سطح آبهاي زير زميني موجب شست و شوي كامل بيشتر كاتيونها مي شود). اگر سطح آب زيرزميني بالا باشد تمامي K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در اين حالت ايليت و اسمكتيت تشكيل مي شود.
اين كانسارها مستقيماً بر اثر فرآيندهاي هوازدگي شيميايي سنگهاي حاوي آلومينوسيليكات همزمان با دفع عناصر قليائي تشكيل مي‌شوند، و به همين دليل كانسارهاي باقيمانده يا بجا مانده به آنها گفته مي‌شود.
حاصل عمل هوازدگي در شرايط آب و هوائي استوائي قسمتي بصورت محلول از محيط خارج و قسمت ديگر بشكل مواد سخت ته‌نشين و در جا باقي مي‌ماند. اين مواد به اشكال زير مي‌توانند يافت شوند:
ـ خاكهاي معمولي بي‌ارزش از نظر اقتصادي
ـ محلولهاي بجا مانده كه مي‌تواند با نفوذ به درون زمين، كانسارهاي اكسيدي را تشكيل و با اينكه با مواد ديگر مخلوط و بصورت غني شده در آيد. كانسارهاي حاصل از اين فعل و انفعالات به نام كانسارهاي سولفيدي سوپرژن و اكسيداسيون معروفند.
ـ مواد باقيمانده بصورت مخلوطي از كاني‌هاي حاصل از هوازدگي با وزن مخصوص معمول و مواد سنگين مقاوم در برابر عوامل هوازدگي بوده كه امكان جدا شدن اين دو گونه مواد به وسيله عوامل محيطي (مانند هوا و آب) وجود دارد و در نتيجه آن نهشته‌هاي كانيهاي سنگين با ارزش به نام كانسارهاي كنستانتره مكانيكي تشكيل مي‌گردد.
ـ مواد بجا مانده داراي كاني‌هاي با ارزش و كنستانتره شده كه به نام كانسارهاي كنسانتره شده بجا مانده معروفند. ذخائر كائولن و بوكسيت معمولاً از اين نوعند. عمق نفوذ پديده هوازدگي و دگرساني از چند متر تا بيش از صد متر متغير است. عموماً‌ فرآيندهاي هوازدگي شيميايي كه نهشته‌‌هاي كائولن را بوجود مي‌آورند مشابه با تشكيل بوكسيت است و به همين دليل اغلب بوكسيت‌‌هاي لاتريتي اگر خالص باشند، يك افق كائولن در زير آن تشكيل مي‌گردد. بعبارت ديگر كائولينيتي شدن عالباً بعنوان يك مرحله حد واسط تشكيل بوكسيت‌هاي لاتريتي ظاهر مي‌شوند. وجود سولفيدهاي اكسيدي عمل كائولينيتي شدن را تسريع مي‌بخشد.
كانسارهاي كائولن در جا مانده معمولاً‌ داراي شكل نامنظم و كم و بيش در سنگ مادر بصورت زون دگرساني و هوازده ساپروليتي گسترش دارند. اين كانسارهاي داراي قلوه‌‌هاي مدور و نامنظم از سنگهاي دست نخورده و يا فقط بصورت جزئي دگرسان شده در مركز شكاف هاي بلوك‌ها مي‌باشد. برخي كانسارهاي كائولن كمربند جورجيا در آمريكا، چك و اسلواكي و برزيل اين نوع ذخاير مي‌باشند.

كانسارهاي گرمابي ‌
از تأثير محلول هاي گرمابي( كه PH آنها اسيدي است) بر سنگهاي حاوي كانيهاي آلومين سيليكات (نظير فلدسپات ها، فلدسپاتوئيدها، ميكاها و...) در شرايط مناسب كائولينيت تشكيل مي شود. ذخاير كائولينيت گرمابي غالباً در زون هاي گسلي قرار دارند، مگر دركانسارهاي پورفيري (نوع قلع- موليبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده اي را شامل مي شوند. كائولينيت بخشي از زونهاي آلتراسيون كانسارهاي گرمابي را تشكيل مي دهد.
در اكتشاف كانسارهاي گرمابيAu , Ag , Sb, As , Hg , F ، زون كائولينيت راهنماي مناسبي براي تعيين موقعيت اين ذخاير محسوب مي شود.
پديده دگرساني گرمابي حاصل دگرساني سنگها بوسيله آبهاي گرم است. اين عمل بسيار پيچيده و داراي مراحل متعددي مي‌باشد. منبع حرارت آبهاي گرم را مي‌توان توده‌هاي نفوذي بزرگ مانند گرانيت و يا از حرارت موجود در اعماق زياد حاصل از تجمع مواد راديواكتيو دانست. توده‌هاي گرانيتي بيشترين سنگ درونگيز كانسارهاي كائولن اوليه است. بخصوص گرانيت‌هايي كه بيوتيت و ميكاي آن كم و يا فاقد آنها باشند. در مدت دگرساني گرانيتها مقاديري از آهن خود را آزاد و موجب رنگ آميزي كائولن مي‌شوند. كانسارهايي از اين قبيل را مي‌توان كانسارهاي خاك چيني كورنوال در انگلستان، چك و اسلواكي و فرانسه را نام برد.
پديده كائولينيتي شدن در كانسار كورنوال طي چند مرحله صورت گرفته است. در مرحله اول اين فرآيند كاني سازي موجب ايجاد گرانيتي شدن، تورماليني شدن همراه با كاني‌هاي قلع، تنگستن و مس مي‌گردد.
بدنبال آن دو مرحله از دگرساني شامل آرژيلتي شده (حرارت پايين) و همچنين دوره طولاني از گردش آبهاي گرم تازه انجام مي‌گيرد. محصولات حاصله از تاثيرات مراحل مزبور عموماً مشابه نتايج هوازدگي مي‌باشد. بعبارت ديگر مي‌توان گفت طي اين مراحل، فلدسپات هاي موجود در گرانيت به كائولينيت همراه با ميكا ريزدانه تبديل مي‌شود كه در نواحي دگرساني شديد، ميكاي اوليه موجود در گرانيت، خود نيز به كائولينيت تبديل مي‌گردد.
توده‌هاي نفوذي و باتوليت هاي گرانيتي را مي‌توان منبع حرارت مراحل اوليه دگرساني (حرارت بالا) دانست، در حاليكه دماي حاصل از تشعشات راديواكتيو كه مقدار آن بالاتر از حد معمول اورانيوم و توريوم و گرانيت است. منشاء‌حرارت مراحل بعدي دگرساني آرژيلتي (حرارت كم) مي‌باشد.
اگر چه كانسارهاي هوازدگي (نظير كانسارههاي كائولن در بوهي‌ميا در چك و اسلواكي سابق) از اهميت بيشتري نسبت به كانسارهاي دگرساني گرمابي برخوردارند ولي كانسارهاي كوچك حاصل از گرانيت‌هاي كائولينيتي شده (در انگلستان، فرانسه، گاليا در شمال غرب اسپانيا) نيز از اهميت زيادي برخوردار مي‌باشند. اين كانسارها به نظر مي‌رسد عمدتاً حاصل از حرارت بالا نيستند. و عمل هوازدگي نقش بيشتري در تشكيل آنها داشته است.
برخي كانسارهاي كائولن مانند بوريلا (شمال اسپانيا) و سوزو نزديك شانگهاي چين حاصل از دگرساني گرمابي توده‌هاي نفوذي كوچك‌تر بوسيله مايعاتي كه احتمالاً‌ گرماي آنها از خود توده سرچشمه گرفته است، تشكيل يافته‌اند. بنابراين نهشته‌هاي كه بدين گونه بوجود مي‌آيند از نهشته حاصل از هوازدگي شيميايي سوپرژن واقع در كلاههاي هوازده محدودترند اما ممكن است در بخشهاي عميق‌تر توسعه يابد.
-كانسارهاي سولفاتار Solfatara
اين كانسارها مربوط به دگرساني سنگها در شكافهاي آتشفشاني يا شكافهاي گوگردزا، مراحل پاياني فعاليت‌هاي آتشفشاني اسيدي است. بخارات يا آبهاي گرم كه سرشار از سولفور هستند و در سطح بصورت بخار از چشمه‌هاي آبگرم خارج مي‌شوند در عبور از اعماق سنگهاي آتشفشاني بطرف بالا موجب دگرساني آنها مي‌شوند. معمولاً‌با توجه به وجود سولفور آلونيت تشكيل مي‌شود.
كائولن‌هاي نوع سولفاتاز معمولاً‌ غني از سيليس هستند و به همين دليل سخت و خشن مي‌باشند. نمونه‌هاي بارز اين نوع كانسارها را مي‌توان در نواحي مديترانه نظير رم در ايتاليا،‌ جزيره ميلوز در يونان مشاهده نمود. اين نوع كانسارها عموماً‌ داراي شكل نامنظم و در يك جهت كشيده شده مانند لوله‌اي شكل يا دانه‌هاي لوبيا دراز مي‌باشند. اين شكل در ارتباط با امتداد و شكل شكاف ها و يا افق‌هاي باز كه حركت آبهاي گرم در آنها جريان دارد، مي‌باشد.
بعبارت ديگر شكل كانسارهاي سولفاتار بوسيله شكافها و افق‌هاي باز كه مجراي حركت آبهاي گرم هستند،‌ كنترل مي‌شود. برخي از اين نوع كانسارها در توف‌ها قرار دارند. و داراي لايه‌بندي مي‌باشند.
سن اين نوع كانسارها مانند كانسارهاي هوازدگي به سن سنگ مادر ارتباط ندارد ولي اغلب آنها قديمي‌تر از زمان ترشير نمي‌باشند. به همين دليل سنگهاي مادر خيلي قديمي‌تر از خود كائولن هستند. معدن فعال موجود در دره كوچك آنتي لوب كاليفرنيا در آمريكا تنها كانسار كائولن از اين نوع گزارش شده است.
ذخاير کائولن ثانويه :
كانسارهاي ثانويه پس از حمل و نقل و رسوب كردن معمولاً در آبهاي دور از محل اصلي خود تشكيل مي‌شوند. كائولن‌هاي ثانويه نيز به سه گروه تقسيم مي‌شوند.
الف ـ‌ كائولن‌هاي رسوبي
ب ـ ماسه‌هاي كائولينيتي
ج ـ بال كلي، خاك نسوز و رس دير گداز
ارتباط گروههاي فوق بصورت تدريجي بوده و شبيه سه زنجير پيوسته به شرح زير است:
٭ كائولن‌هاي رسوبي - رسهاي كائولينيتي
٭ كائولن‌هاي رسوبي- بال كلي، خاك نسوز، رس دير گداز
٭ بال كلي، خاك نسوز و رس دير گداز

كائولن‌هاي رسوبي :
كائولن‌ها در سنگهاي رسوبي كه معمولاً‌داراي درجه خلوص بالا هستند به يكي از اشكال زير تشكيل مي‌گردند:
1- كائولن‌هاي اوليه كه بطور برجا تشكيل شده‌اند بر اثر فرآيندهاي هوازدگي از محل خود حمل شده و به صورت كاني آواري در حوضچه‌ها و گودالها رسوب مي‌كنند.
2- قطعات و اجزاء‌سنگها‌ (كه معمولاً‌بصورت خاك رس هستند) از منطقه اصلي خود حمل شده و در نقاط ديگر ته‌نشين مي‌گردند. قطعات مزبور چه در حين حمل و چه در بعد از ته‌نشيني تحت تاثير پديده دگرساني و تجزيه (بوسيله فرآيندهاي هوازدگي سطحي، دگرساني در محيط‌هاي آبي كم عمق مانند درياچه‌ها و تالاب‌ها و تغييرات دياژنيكي بعدي) قرار مي‌گيرند و به كائولن تبديل مي‌شوند. براي مثال هوازدگي در نواحي استوائي مي تواند رس‌ها با كيفيت پايين را به كانسارهاي كائولن قابل بهره‌برداري تبديل نمايد.
شرايط دگرساني و تغييرات ديانيكي بعدي كاني‌هاي رسي نسبت به ديگر فرآيندهاي مزبور پيچيدگي بيشتري دارد. تغييرات قابل توجه مجموعه كاني‌هاي رسي در جريان دياژنز وقتي قابل توجه است كه شرايط رسوبگذاري آن آرام و بطئي بوده و عناصر متشكله رسوبي كاملاً ناپايدار باشند و يا هنگامي كه غلظت يوني محيط دريائي و بين ذره‌اي در آن خيلي بالا باشد.
در محيط‌هاي رسوبي عادي كه سرعت رسوبگذاري آن بيش از 1 سانتيمتر در هر هزار سال است،‌تغييرات دياژنتيك زود هنگام رسوبهاي رسي فقط منجر به مبادله يوني در سطح و در فضاهاي بين لايه‌هاي ورقه‌ها مي‌شود. بخصوص يون 2+Ca كه روي رس تخريبي تثبيت شده است،‌غالباً استخلاف شده و به وسيله كاتيونهاي 2+Na+ , K+ , Mg گرفته شده از آب دريا جايگزين مي‌شود. از همين جابجايي يك نظام بندي جديد و بلورهاي مخفي نيز نتيجه مي‌گردد.
در بعضي از رسوبهاي احيا كننده مانند ساپروپل‌هاي دوران چهارم مديترانه شرقي، پديده اضمحلال و فساد رس‌ها نيز ظاهر مي‌شود. در اين محيط‌‌هاي اسيدي و آلي سبب تجزيه انتخابي كاني‌هايي نظير پلي گورسكيت كه بسيار ظريف ضربه‌پذير است. بيشتر از كائولينيت كه مقاوم‌ترين كانيهاي رسي است، در معرض تجزيه قرار مي‌گيرند. در مرحله دياژنز تاخيري فشردگي رسوبهاي رسي كه با پيدايش نظام جديدي در ساختمان آنها همراه است، سبب از دست رفتن تخلخل و جذب سريع سطحي و گسترده كاتيونهاي دو ظرفيتي در اولينمرحله دفن شدگي اين كاني‌ها مي‌شود. اين پديده در اعماق بيشتر دنبال شده و منجر به تشكيل آرژيلت از رس‌هاي اوليه مي‌گردد و سپس به تشكيل شيست‌هاي در هنگام ظهور عوارض ساختماني ختم مي‌گردد.
رسهاي برجا از نظر رايز (Ries) بشرح زير تقسيم بندي شده است.
1- كائولن: به رنگ سفيد با سوخت سفيد رنگ
٭ رگه‌اي (Vein) كه معمولاً از هوازدگي دايكها تشكيل شده است.
٭ بالشي (Blanket) كه معمولاً‌ در مناطق سنگهاي آذرين و دگرساني ديده مي‌شوند.
٭ جايگزيني (Replacement) نظير اينديانيت
2- لايه‌اي كه از ماسه سنگهاي فلدسپات‌دار تشكيل شده‌اند.
3- تشكيل كائولن رسوبي نيز مي‌تواند بصورت تلفيق و تركيبي از روش‌هاي قبلي انجام مي‌شود.
‌در اين صورت كائولن‌هاي ثانويه داراي خاستگاه متعددي مي‌باشند. خاستگاه برخي كانسارهاي كائولن نيز مي‌تواند هم اوليه و ثانويه باشد. نظير رسوبهاي با كيفيت پائين كه در اثر هوازدگي در نواحي استوائي به كائولن‌هاي قابل بهره‌برداري تبديل مي‌شوند.
در ذخاير نوع رسوبي، فرآيندهاي جور شدگي رسوبي عاملاصلي و مهم تشكيل نهشته‌هاي كاملاً‌متمركز و با عيار بالا و در نتيجه با ارزش اقتصادي زيادي مي‌باشند. درجه خلوص كائولن به عوامل زير بستگي دارد:
٭ خلوص سنگ مادر
٭ ميزان تجزيه و تخريب
٭ مقدار ناخالصي‌هاي افزوده شده از ساير منابع
يكي از مهمترين خصوصيات كائولن‌هاي رسوبي داشتن حدود 60 درصد كاني كائولينيت بعد از شستشو و رنگ سفيد است. همچنين وجود هماهنگي و يكنواختي شكل و ابعاد آن در سطح نسبتاً گسترده، لايه‌اي مانند و همراه داشتن كاني‌هاي مانند موسكوويت، ‌بيوتيت، كوارتز، اكسيدهاي آهن و روتيل از خصوصيات بارز كائولن‌هاي رسوبي است. مهمترين ذخاير اين تيپ كائولن‌هاي رسوبي، كانسارهاي كمربند كائولن جورجيا در جنوب كارولينا در ايالات متحده امريكا است. اين نهشته‌ها در محيط جزر و مدي فلات درياها در زمان كرتاسه پسين و ترشيري آغازين تشكيل يافته‌اند كه از فرسايش سنگهاي متبلور كوهپايه‌هاي و حمل قطعات فرسايش يافته در شرايط محيطي و هوازدگي لاتريتي عميق حاصل مي‌شود. رس‌هاي ته‌نشين شده داراي محتويات آهني زيادي بوده كه در مراحل بعدي (هوازدگي و شستشو) مقدار آهن كاهش و مقدار تيتان افزايش مي‌يابد. تغييرات دياژنيكي بعدي روي اين رسوبات منجر به تشكيل كائولن گرديده است.
برخي بوكسيت‌هاي نيز بر اثر پديده سيليسي شدن دوباره به كائولن و رسهاي بوكسيتي تبديل شده‌اند. از ديگر كائولن‌هاي رسوبي مي‌توان كائولن‌هاي موجود در حوضه آمازون در برزيل را نام برد. اين نهشته‌هاي را كه متعلق به زمان ترشيري پسين گزارش نموده‌اند داراي يك افق بوكسيتي هوازده در قسمتهاي فوقاني مي‌باشد. اين افق بوكسيتي در بعضي نواحي ارزش اقتصادي خوبي دارند.

ماسه‌هاي كائولينيتي :
در برخي نواحي دنيا نيز كائولن از ماسه‌هاي حاوي كمتر از 20 درصد كائولن در حال استخراج مي‌باشد. اين ماسه‌هاي كائولينيتي از دگرساني فلدسپات موجود رد آركوز توسط آبهاي سطحي تشكيل شده‌اند. نمونه تيپيك اين نهشته‌ها در غرب آلمان غربي و اسپانيا، لهستان و چك و اسلواكي گزارش شده‌اند. متأسفانه بر روي اغلب معادن كائولن ايران عمليات علمي و سيستماتيك انجام نشده و به همين دليل در مورد ژنز كانه در ايران اطلاعات كافي و قابل اعتمادي وجود ندارد. ولي براساس گزارشات و مطالعات پراكنده‌ايي كه انجام گرفته است ژنز ذخاير كائولن ايران بصورت هر دو نوع اصلي اوليه و ثانويه گزارش شده است.
از جمله ذخاير اوليه كائولن مي‌توان به كاني سازي فراوان در باتوليت شيركوه در ناحيه يزد و همچنين معادن معروف زنوز، آبگرم هشترود و معادن كائولن بوئين زهرا،‌ ساوه، ‌كمربند آتشفشاني ناحيه البرز- آذربايجان، معادن ايسي سو قرآغاج در تبريز، كوشك نصرت در قم، گرانيت دوران در زنجان، ذخاير رباط ترك اصفهان و ناحيه گناباد،‌ اشاره نمود. عموماً‌معادن مزبور در سنگهاي آذرين قرار داشته و از نظر زماني از پركامبرين تا ائوسن و حتي جوانتر تعلق دارند.
ذخاير كائولن ثانويه در ايران نيز وجود دارد. از جمله مي‌توان به آبرفتهاي مربوط به گرانوديوريت هاي شيركوه ناحيه تفت در يزد، ذخاير رسوبي قابل توجه ناحيه آباده (در افق‌هاي دونين و كربونيفر- پرمين)، خاور ايران و البرز مركزي (در افق پرمو- ترياس) و ذخاير كرتاسه بالائي ناحيه زاگرس در ناحيه شهرضا، اشاره نمود.