کانسار بوکسیت چیست و چگونه شکل می گیرد؟

کانسار بوکسیت (Bauxite deposit) نوع مهمی از کانسارهای حاصل از هوازدگی است و سنگ معدن اصلی آلومینیوم یعنی بوکسیت، از این کانسارها استخراج می‌شود. این کانسارها معمولاً دارای تناژ بالا هستند و به صورت رو باز استخراج می‌شوند. انوع کانسارهای بوکسیت عبارتند از ذخایر بوکسیت لاتریتی و بوکسیت کارستی. بوکسیت لاتریتی، ذخایر بسیار بزرگی هستند و عمدتاً بر روی سنگ‌های آلومینوسیلیکات قرار دارند. این ذخایر می‌توانند در مناطق مرتفع و همچنین در مناطق پست ایجاد شوند و سن شان معمولا ترشیر و کواترنر است. نوع دوم یعنی کانسارهای کارستی، در سنگ های کربناتی ایجاد می‌شوند و سن شان از پرمین تا میوسن و هلوسن متغیر است. کانسارهای بوکسیت جوان گیبسیتی هستند و با افزایش سن، گیبسیت به بوهمیت و دیاسپور تبدیل می‌شود. برای شکل گیری ذخایر بوکسیت، هوازدگی شیمیایی شدید سنگ‌ها لازم است. این شرایط در مناطق حاره ای که گرم و بارانی است، حاکم است.

کانسار بوکسیت چیست؟

به محدوده وسیعی از زمین که در آن، غلظت عنصر آلومینیوم به صورت هیدروکسید بالا است و آلومینیوم در سنگ های حاوی هیدروکسید آلومینیوم به نام بوکسیت وجود دارد، کانسار بوکسیت می‌گویند. این کانسار، سنگ معدن اصلی آلومینیوم و منبع اصلی آلومینیوم است؛ بنابراین، استخراج Al از کانسارهای bauxite صورت می‌گیرد. Bauxite deposit به واسطۀ هوازدگی، در آب و هوای گرمسیری و نیمه گرمسیری تشکیل می‌شود و از این رو، در گروه کانسارهای حاصل از هوازدگی قرار دارد.

هوازدگی شامل تجزیه و دگرسانی سنگ ها توسط فرایندهای فیزیکی و شیمیایی است. در هر دوی این فرایندها، فعالیت‌های آلی نیز ممکن است دخالت داشته باشند. هوازدگی باعث می‌شود که کانی‌ها و سنگ‌های موجود، با محیط به حالت تعادل نسبی درآیند. مثلاً کانی های آذرین که در درجه حرارت بالا و کمبود آب تشکیل شده‌اند، در شرایط سردتر و مرطوب‌تر موجود در سطح زمین، ثبات خود را از دست می‌دهند و به فازهای حرارت پایین و غنی از آب تبدیل می‌شوند و یا آنکه به حالت محلول در می‌آیند و از محیط زدوده می‌شوند. هوازدگی فیزیکی موجب خرد شدن سنگ و افزایش سطح آن‌ها جهت عملکرد مؤثرتر سیالات بر روی آن ها می‌گردد و این موجب مستعد شدن هرچه بیشتر سنگ ها برای هوازدگی شیمیایی می‌شود.

کانی شناسی بوکسیت

کانی شناسی بوکسیت به سن آن بستگی دارد. به این صورت که کانسارهای بوکسیت جوان، گیبسیتی هستند؛ با افزایش سن، گیبسیت به بوهمیت و سپس به دیاسپور تبدیل می‌شود.

گیبسیت= Al(OH)3

بوهمیت= AlO(OH) یا Al₂O₃.H₂O

دیاسپور= AlO(OH) یا Al₂O₃.H₂O

کانسار بوکسیت در کجا تشکیل می شود؟

برای تشکیل کانسارهای حاصل از هوازدگی از جمله کانسار بوکسیت، هوازدگی شیمیایی می‌بایست شدید باشد. چنین شرایطی در مناطق حاره ای که گرم و بارانی می‌باشد، حکمفرما است. در این آب و هوا، اکثر سنگ ها، تمامی موادّ محلول خود را از دست می دهند و خاکی حاصل می‌شود که فاقد موادّ محلول است. این خاک ها به لاتریت موسوم‌اند. با توجه به اینکه هیدروکسیدهای آهن و آلومینیوم، از جمله مواد غیر قابل حل هستند، لاتریت ها عمدتاً از این دو تشکیل شده‌اند.

هرگاه لاترتیت از هیدروکسید آلومینیوم تقریباً خالص تشکیل شده باشد، بوکسیت نام می‌گیرد. بنابراین، بوکسیت عبارت است از هیدروکسید آلومینیوم تقریباً خالص. همانطور که قبلا هم گفتیم، بوکسیت سنگ معدن اصلی آلومینیوم است. بوکسیت ها در برابر فرسایش آسیب پذیر هستند؛ از این رو، بیشترِ کانسارهای بوکسیت کنونی، مربوط به بعد از مزوزوئیک هستند. بعضی بوکسیت های فرسایش یافته، تشکیل کانسارهای رسوبی بوکسیت را می‌دهند.

احتمال تشکیل کانسارهای بوکسیت در مناطق زیر بالاست:

1. در مناطق استوایی و نیمه استوایی.
2. در نواحی که سنگ ها غنی از آلومینیوم و فقیر از آهن و سیلیکا باشند (مثل سینیت و نفلین سینیت).
3. در مناطقی که سنگ های کربناته رسی وجود داشته باشد و این سنگ ها تخریب شوند. بوکسیتی که بدین طریق حاصل می‌آید، ترا روزا (Terra rosa) نام دارد.

تشکیل یک کانسار بوکسیت ممکن است مدتی در حدود صد هزار سال تا چند میلیون سال به طول بیانجامد.

شرایط لازم برای تشکیل کانسارهای بوکسیت

برای شکل گیری هر کانساری، شرایط خاصی لازم است. برای شکل گیری کانسارهای حاصل از هوازدگی نیز می‌بایست شرایطی مهیا شود. همچنین برای حفظ این ذخایر پس از تشکیل، شرایط خاص دیگری لازم است که در اینجا توضیح داده ایم.

1. وضعیت آب و هوایی.
2. پوشش گیاهی.
3. ترکیب و بافت سنگ بستر.
4. آب های زیر زمینی.
5. ثبات تکتونیکی.
6. توپوگرافی.
7. پوشیده شدن.

1- وضعیت آب و هوایی

اولین عامل در شکل گیری کانسار بوکسیت، وجود عوامل دگرسان کننده سنگ است. درجه حرارت بالا و باران فراوان شرایط را برای هوازدگی سنگ ها و تبدیل آن‌ها به بوکسیت فراهم می‌کنند. درجه حرارت بالا و بارش دو عامل اصلی و بسیار مؤثر هستند.

2- پوشش گیاهی

پوشش گیاهی انبوه در آب و هوای گرم و پر بارش، در تشکیل بوکسیت و در نهایت ایجاد کانسار بوکسیت موثر است؛ زیرا:

• باعث تخریب مکانیکی سنگ بستر توسط ریشه های گیاه می‌شود.
• ترشح ترکیبات آلی، سرعت تخریب شیمیایی را افزایش می‌دهد.
• پوشش گیاهی تبخیر آب را کاهش داده و به این ترتیب، شرایط را برای هوازدگی شیمیایی مساعد می‌کند.
• پوشش گیاهی از فرسایش بوکسیت تولید شده جلوگیری می‌کند.

3- ترکیب و بافت سنگ بستر

برای تشکیل کانسارهای بوکسیت، سنگ های تحت اشباع و سنگ های آهکیِ رس دار مناسب هستند. بافت سنگ بستر در تخلخل و نفوذپذیری سنگ و در نتیجه سرعت انحلال کانی ها مؤثر است.

4- آب های زیر زمینی

آب های زیر زمینی متحرک برای انتقال موادّ محلول از محیط، حائز اهمیت هستند. ضمن بوکسیتی شدن، عناصر قلیایی و قلیایی خاکی و سیلیکا از محیط خارج می‌شوند و آلومینیوم و به مقدار کمتر آهن تمرکز می‌یابند.

5- ثبات تکتونیکی برای ایجاد کانسار بوکسیت

نبود حرکات تکتونیکی باعث می‌شود هوازدگی شیمیایی بتواند با سرعتی بیش از سرعت فرسایش کار خود را انجام دهد که در نتیجۀ آن، کانسار محفوظ می‌ماند.

6- توپوگرافی

بوکسیت پس از تشکیل شدن، باید در همان محل تشکیل باقی بماند و تجمع پیدا کند. چنین شرایطی فقط در توپوگرافی های مسطح وجود دارد. توپوگرافی مسطح مانع از انتقال بوکسیت پس از تشکیل می‌شود.

7- پوشیده شدن

کانسار بوکسیت پس از تشکیل، باید در کوتاه ترین زمان ممکن پوشیده گردد تا از فرسایش آن جلوگیری شود. 

در شکل زیر، عوامل موثر در تشکیل و حفظ کانسارهای بوکسیت به تصویر کشیده شده است.

انواع کانسار بوکسیت

محل حدوث کانسارهای بوکسیت و عوامل کنترل کننده در تمرکز ماده معدنی اکسید آلومینیوم، باعث شده است تا دو نوع اصلی از کانسارهای بوکسیت ایجاد شود. بر این اساس، انواع کانسار بوکسیت عبارتند از:

1.  بوکسیت لاتریتی
2. بوکسیت کارستی

1- کانسار بوکسیت لاتریتی

یکی از انواع کانسارهای بوکسیت، کانسارهای بوکسیت لاتریتی هستند. ذخایر بوکسیت نوع لاتریت، ذخایر بسیار بزرگی هستند که عمدتاً توسط هوازدگی سطحی در مناطق گرمسیری تشکیل می‌شوند. این بوکسیت‌ها عمدتاً بر روی سنگ‌های آلومینوسیلیکات قرار دارند. بوکسیت های لاتریتی بسته به اینکه در مناطق پست تشکیل شوند یا در مناطق مرتفع، خود به دو دسته تقسیم می‌شوند و مشخصه های خاص خود را دارند.

1. بوکسیت های لاتریتی مناطق مرتفع
2. بوکسیت های لاتریتی مناطق پست

کانسار بوکسیت لاتریتی مناطق مرتفع

این کانسارها از سنگ های آذرین و بر روی آن‌ها تشکیل می‌شوند و به صورت یک پوشش، فلات‌ های مناطق استوایی و نیمه استوایی را می پوشانند. مثالی از کانسار بوکسیت لاتریتی مناطق مرتفع، کانسارهایی است که بر روی بازالت های دِکان در هندوستان شکل گرفته‌اند. در غنا، گینه و کوئیزلند جنوبی نیز این نوع ذخایر یافت شده است.

در این کانسارها، بوکسیت بر روی ساپرولیتِی ایجاد شده که بر روی سنگ های بستر قرار دارند. ترکیب بوکسیت، عمدتاً گیبسیتی و به طور فرعی، بوهمیتی است و به مقدار زیادی حاوی آهن می‌باشد. تغییرات کانسار در جهت قائم قابل توجه است. شکل کانسارهای بوکسیت لاتریتی مناطق مرتفع، تخته ای است و این ذخایر تا 25 متر ضخامت دارند. عامل کنترل کننده در تمرکز ماده معدنی در این ذخایر، درزهای موجود در سنگ‌ها است. محدوده سنی این کانسارها نیز عمدتاً ترشیر و کواترنر است.

کانسار بوکسیت لاتریتی مناطق پست

ذخایر بوکسیت لاتریتی مناطق پست، در سطوح کم ارتفاع و پست ساحلی یافت می‌شوند. ترکیب بوکسیت این کانسارها از نوع گیبسیتی و بطور فرعی بوهمیتی است و به مقدار کم حاوی آهن می باشد. تغییرات این کانسار در جهت قائم، اغلب کم است. فصل مشترک سنگ های بستر با بوکسیت، یک لایه کائولین است. به عبارت دیگر، بوکسیت توسط یک لایه کائولین یا سنگ های نسبتاً هوازده که غنی از کائولین هستند، از سنگ های بستر جدا می‌شود.

شکل کانسارهای بوکسیت لاتریتی مناطق پست، تخته ای است و ضخامت این ذخایر معمولاً کمتر از 9 متر است. به لحاظ سنی نیز عمدتاً ترشیر و کواترنر هستند. عامل کنترل کننده در تمرکز ماده معدنی این نوع کانسار، پایین رفتن تدریجی سفره آب زیر زمینی است.

2- کانسار بوکسیت کارستی

بوکسیت کارستی در سنگ های کربناتی ایجاد می شود. به این صورت که از تخریب سنگ های کربناتی رسی، نوعی بوکسیت به نام بوکسیت کارستی ایجاد می‌شود. انواع اصلی این کانسارها در کشورهای مدیترانه ای یافت می شود. طوری که 40 درصد از بوکسیت های کارستی مربوط به این کشورها است. این نوع بوکسیت در جامائیکا نیز یافت شده است. ترکیب بوکسیت کارستی بسته به اینکه در مناطق مدیترانه ای تشکیل شود یا خیر، اندکی متغیر است و به صورت زیر می‌باشد:

• بوکسیت های موجود در اروپا: 50% گیبسیت + بوهمیت تا بوهمیت + گیبسیت یا دیاسپور؛ کمتر از 10% اکسید آهن.
• بوکسیت های جامائیکا حاوی مقادیر فرعی بوهمیت است.

شکل کانسارهای بوکسیت کارستی لایگون، تخته‌ای و عدسی شکل است. ضخامت این کانسارها بسیار متغیر است، اما معمولاً 4 تا 100 متر می باشد. فصل مشترک سنگ‌های بستر با بوکسیت، بسیار نامنظم بوده و بر آمدگی هایی به صورت ستون های آهکی در آن ها قابل مشاهده است. در کانسار بوکسیت کارستی، عامل کنترل کننده در تمرکز ماده معدنی “پراکندگی سنگ های کربناتی” است. سن این کانسارهای مدیترانه‌ای از پرمین تا میوسن و سن کانسارهای کارئیب، میوسن تا هلوسن است.