بررسی تجربی دگرسانی قلیایی توف‌‌های ریولیتی و تشکیل هیدروکسی‌ سودالیت در شرایط گرمابی

نویسندگان

دانشگاه تهران

چکیده

به­منظور بررسی فراورده­های دگرسانی توف‌‌های ریولیتی، نمونه‌های مناسبی از نهشته‌‌های آذراواری منطقه­ی دارآباد، در شمال شرق تهران‏‏، انتخاب و پس از پودر شدن، تحت تأثیر آبگون­های حاوی یون­‌هایNa+  وK+  قرار گرفتند. تأثیر تغییرات دما، زمان و غلظت یون‌‌های آبگون، در فراورده‌های حاصل از دگرسانی توف‌‌های یادشده بررسی شدند. از نمک قلیایی پتاس و نمک طعام آبگون‌‌هایی با غلظت ٢٥/١ تا ٥/٧ مول بر لیتر تهیه و در آزمایش­های گرمابی در دما‌های C°١٠٠ و C°١٥٠ مورد استفاده قرار گرفتند. فراورده­های حاصل از واکنش، با استفاده از دستگاه‌های پراش‌سنج پودری پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی شناسایی شدند. نتایج بررسی­ها نشان داد که در حضور آبگون­‌های پتاس و نمک طعام، با افزایش دما و غلظت یون ‏‏‏‏‏‏‏‏‏ Na+و افزایش pH، مقدار کوارتز کاهش و مقدار آلبیت افزایش می­یابد (دگرسانی سدیمی)، تا جائی که در دمای C°١٥٠ و غلظت بالای یون­‌های سدیم و پتاسیم (٥/٧ مول بر لیتر) کوارتز به­طور کلی حل شده،‏ آلبیت با تبادل کاتیونی پتاسیم به­جای سدیم، تبدیل به ارتوکلاز شده (دگرسانی پتاسی) و کانی هیدروکسی ‌سودالیت تشکیل می­شود (دگرسانی زئولیتی). بررسی­های XRD از طریق محاسبات کمترین مربعات، سیستم تبلور مکعبی با ابعاد یاخته یکه­ی Å8760/8  a0= b0= c0=را برای هیدروکسی‌ سودالیت پیشنهاد می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Alkaline alteration of rhyolitic tuffs and formation of hydroxy sodalite under hydrothermal conditions

چکیده [English]

In order to investigate the alteration products of rhyolitic tuffs under alkaline hydrothermal condition, samples of acidic pyroclastic rocks from Darabad area (N-E Tehran) were selected. Rock samples were examined under petrographic microscope, X-Ray powder diffraction, X-Ray Fluorescence and were eventually powdered and mixed with Na+ and K+ bearing solutions in hydrothermal autoclaves. The effect of changes in temperature, time and concentration of cations in solution, alteration of aforementioned tuffs have been studied. The solutions with 1.25- 7.5 mol/lit cation concentrations from KOH and NaCl salt have been prepared and used in hydrothermal experiments in 100 °C and 150 °C. The results revealed that in alteration of rhyolitic tuffs, in presence of KOH and NaCl solutions, with increasing temperature, concentration of Na+ and pH, the quality of quartz decreases and the quality of albite increases (sodic alteration). At 150 °C  and high concentration of Na+ and K+ (7.5 mol/lit), quartz dissolves completly, albite changes to orthoclase with cationic exchange of Na+ by K+ (potassic alteration) and forms hydroxy sodalite (zeolitic alteration). XRD studies proposed cubic system with unit cell dimensions of a0= b0= c0= 8.8760 Å for hydroxy sodalite.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rhyolitic tuff
  • hydrothermal alteration
  • alkalin soulutions
  • hydroxy sodalite
[1] Fisher R. V., Schmincke H. U., "Pyroclastic Rocks", Springer, (1984) 90.

[2] Tucker M. E., "Sedimentary Petrology", Blackwell Science, (2001) Chapter 10, 221-230.

[3] Heiken G., "Tuffs-Their properties, uses, hydrology , and resources", The Geological Society of America Special Paper 408 (2006) Chapter 2.2, 11-15.

[4] Pirajno.,"Hydrothermal mineral deposits", (1992) 703 p.

[5] Parry S., Hutchinson R. W., "Origin of a complex alteration assemblage, Four Corners Cu-Zn prospect, Quebec, Canada", Economic Geology 76 n.5)1981)1186-1201.

[6] Gennaro M. D., Langella A., In" Van Bekkum H., Cejka G., Natural Zeolite, Zeolites and ordered mesoporous materials: progress and prospects", Miner. Deposita 31 (6) (1996) 539.

[7] Gottardi G., Obradovic J., In "Van Bekkum H., Cejka G., Natural Zeolite, Zeolites and ordered mesoporous materials: progress and prospects", Miner, 56 (1978) 316.

[8] Colella C., In"Van Bekkum H., Cejka G.,Natural Zeolite, Zeolites and ordered mesoporous materials: progress and prospects", 157 (2005) 13-40.

[9] Hawkins D. B., In "Pond W.G., Mumpton F. A., (Eds), Zeoagriculture. Use of Natural Zeolites in Agriculture and Aquaculture", Westview Press, Boulder, Colorado, (1984) 69.

[10] Gottardi G., Galli E.,"Natural Zeolites", Springer- Verlag, Berlin- Heidelberg, Germany,(1985).

[11] Gennaro M. D., Adabbo M., Langella A., In "Ming D.W., Mumpton F.A., (Eds.), Natural Zeolites 93. Occurrence, Properties, Use, Int. Committee on Natural Zeolites", Brockport, NY, (1995) 363.

[12] Hiroshi A., Morihiro A., Hiroshi K., "Synthesis of Analsime from Volcanic Sediments in Sodium Silicate Solution", Contr.Mineral.and petrol.42, 1973, 81-92.

[13] Fuente S., Cuadros J., Fiore S., Linares J., "Electron microscopy study of volcanic tuff alteration to illite- smectite under hydrothermal conditions", clay and clay minerals,Issue 3 48 (2000) 339-350.

[14] Bish D.L., Ming D.W., "Natural Zeolites: occurrence, properties, applications", Mineralogical Society of America 45 (2001) 305.

[15] Best M. "Igneous and metamorphic petrology", CBS publidher & distributors, first edition, 1986.p42.

[16] Mumpton F. A., "Mineralogy and geology of natural zeolites", Mineralogical society of America 4 (1977) 34.

[17] Xu X., Bao Y., Song C., Yang W., Liu J., Lin L., "Microwave- assisted hydrothermal synthesis of hydroxi-sodalite zeolite membrane", Microporous and Mesoporous Materials 75 (2004) 173- 181.

[18] Breck D.W., "Zeolite Molecular Sieves", John Wiley, New York (1974).

[19] Khajavi Sh., Kapteijn F., Jansen J.C., "Synthesis of thin defect-free hydroxy sodalite embranes: New candidate for activated water permeation", Journal of membrane science 300 1-2 (2007) 156-164 .

[20] Borchert W., Keidel J., "Beiträge zur Reaktionsfahigkeit der silicate bei niedrigen temperature. I. Mitteilung Reaktionen zwischen kaolin and NaOH. Heidelberger Beiträge zur ", Min. Petr 1 (1947) 2 (M.A. 10-364).

[21] Wyart J., Michel- Lévy M., "Cristallisation des mélanges NaxK1-xAlSiO4 en presence d,eau sous pression (formation de nepheline, kalsilite, hydro-cancrinite, hydrosodalite, mica)", Compt. Rend. Acad. Sci. PARIS 229 (1949) 131.

[22] Henmi T., In "Ojha K., Pradhan N.C., Samanta A.N., Zeolite from fly ash: synthesis and characterization", Clay Sci, 6 (1987 a) 277.

[23] Henmi T., In "Ojha K., Pradhan N.C., Samanta A.N., Zeolite from fly ash: synthesis and characterization", Soil Sci, Plant Nutr, 33 (1987 b) 517.

[24] Knauss K., Wolery T., "The dissolution kinetics of quartz as a function of pH and time at 70°C", Geochimica et Cosmochimica Acta, 52 (1988) 43-53.

[25] Gratz A., Bird P., Quiro G.," Dissolution of quartz in aqueous basic solution, 106–236°C: Surface kinetics of “perfect” crystallographic faces", Geochimica et Cosmochimica Acta, 54 (1990) 2911-2922.