ایدینگسیت چیست و چگونه شکل می گیرد؟

ایدینگسیت (Iddingsite) دگرسانی چند جزئی و پیچیده‌ای از کانی الیوین است و به واسطۀ رنگ قرمز – قهوه‌ای خود شناخته می‌شود. این دگرسانی ترکیبی کامل از گوتیت، منیزیم و سیلیس آمورف کریپتوکریستالین است؛ لیمونیت نیز احتمالاً به عنوان رنگدانه در آن حضور دارد. ایدینگسیتی شدن الیوین در سنگ­‌های بازیک و الترابازیک آتشفشانی و ساب ­ولکانیک پدیدۀ رایجی است. زیرا اصولاً الیوین در این نوع سنگ‌ها وجود دارد و کانی اصلی آن‌ها محسوب می‌شود. توجه داشته باشید که Iddingsite حاصل هوازدگی نیست. دو نوع ایدینگسیت وجود دارد: ایدینگسیت­‌های دما بالا و ایدینگسیت‌های دما پایین. اولی در حین خروج ماگما از زیر زمین و در دماهای بالاتر از 1075 درجه سانتیگراد و دومی بعد از خارج شدن ماگما از زیر زمین ایجاد می‌شود.

ایدینگسیت چیست؟

در مراحل نهایی سرد شدن گدازه و طیّ واکنشی که بین گازهای موجود در گدازه، آب و الیوین رخ می­‌دهد، یک کانی دوتریک به نام ایدینگسیت شکل می‌گیرد. فرمول شیمیایی آن به صورت MgO.Fe₂O₃.3SiO₂. 4H₂O است. Iddingsite توسّط رز و شانون تعریف و معرفی شد (Ross & Shannon, 1925). سپس ترکیب و منشاء آن در سال 1938 توسّط ادواردز (Edwards, 1938) بوگ و هوگ (Bogue & Hodge, 1940) و دیگران بحث و بررسی شد و به این نتیجه­ گیری سوق داده شد که ایدینگسیت حاصل هوازدگی نیست، بلکه یک کانی دوتریک است که در مراحل نهایی سرد شدن گدازه و طیّ واکنشی که بین گازهای موجود در گدازه، آب و الیوین رخ می­‌دهد، تشکیل می­‌شود.

واژۀ دوتریک تحت دو عنوان “دگرسانی دوتریک” و “واکنش دوتریک” استعمال می‌گردد:

• دگرسانی دوتریک: تغییرات بافتی و کانی شناسی است که در داخل یک سنگ آذرین، طیّ مراحل نهایی انجماد مذاب رخ می دهد. واکنش بخار دما پایین، با کانی­های ماگمایی دما بالا، به اصطلاح دگرسانی دئوتریک نامیده می‌شود.
• واکنش دوتریک: جوشش یک سنگ آذرین در شیره و عصارۀ خودش است.

ایدینگسیت ترکیب شیمیایی یا ویژگی نوری قطعی و معیّنی ندارد و یک کانی حقیقی نیست. بلکه دگرسانی چند­جزئی و پیچیده­ای از کانی الیوین است که تحت واکنش‌­های اکسیداسیون و هیدراسیون شکل می‌­گیرد (واکنش 1) و گوتیت تنها فاز متبلور آن است.

ایدینگسیت، معمولاً به­ واسطۀ رنگ قرمز- قهوه ­ای خود قابل تشخیص است. به عبارت دیگر، اگر در سنگ­‌های آندزیت، گابرو و یا بازالت، موادّ دگرسان شده‌­ای از الیوین به رنگ  قرمز- قهوه‌­ای مشاهده شود، معمولاً Iddingsite نامیده می‌­شود (Sun, 1957). ایدینگسیت توسطّ لاوسون (Lowson, 1893) به ­عنوان یک سیلیکات قلیایی آبدار آهن، منیزیم و فاقد آلومینیم معرفی شد. وی پیشنهاد کرد که لیمونیت احتمالاً به عنوان رنگدانه در دگرسانی حضور دارد.

 

 Mg, Fe)O SiO₂ → MgO. Fe₂O₃.3SiO₂. 4H₂O                              (1))

در برخی موارد، واکنش تا جایی پیشرفت می­‌کند که حاشیه‌­ای از اکسید آهن در لبۀ بیرونی Iddingsite شکل می‌گیرد و احتمالاً همۀ الیوین­‌های اصلی از بین رفته و ناپدید می­شوند و ایدینگسیتِ شکل گرفته، در پیرامون لبۀ خود، بطور کامل توسط مگنتیت جایگزین می‌شود (واکنش 2).

MgO. Fe₂O₃ + 3SiO₂. 4 H₂O → FeO. Fe₂O₃                                (2)

دگرسانی قرمز – قهوه ای الیوین چگونه ایجاد می شود؟

ایدینگسیت می‌­تواند در دو حالت ایجاد شود:

1. در هنگام خروج ماگما
2. پس از خروج ماگما

1- تشکیل Iddingsite در حین خروج ماگما

هر کجا که ماگما قبل از خروج به سطح زمین، تا حدّ مختصری به سمت دماهای پایین سرد شود، به نظر می­‌رسد که Iddingsite اندکی قبل از وارد شدن گدازه در سطح و پیش از اینکه گدازه ساکن شود، تشکیل گردد (Edwards, 1938). ایدینگسیت­‌هایی که بدین طریق شکل می­‌گیرند به «ایدینگسیت­‌های دما بالا» موسوم‌­اند (^°C1075<T؛ Goff, 1996; Furgal & McMillan, 2001). در این شرایط، Iddingsite نتیجۀ افزایش آنی و موقتی فوگاسیتۀ اکسیژن و محتوای H₂O است (Clément et al., 2007).

2- تشکیل ایدینگسیت پس از خروج ماگما

پس از خروج ماگما، فرار سریع گازها از ماگما و سرد شدن ناگهانی سطح سنگ‌ها سبب عدم دگرسانی الیوین‌ها می­‌گردد. اما فرایند انجماد در حواشی کانی الیوین رخ می­‌دهد. به این ترتیب، ممکن است مقداری آب در داخل بخش مرکزی سنگ حفظ و نگه داشته شود و ایدینگسیت رخ دهد. همچنین سرعت آهستۀ سرد شدن بخش­‌های درونی کانی الیوین، احتمال ایدینگسیتی شدن را ممکن می­‌سازد (ایدینگسیت‌­های دما پایین).

شرایط دگرسانی الیوین به ایدینگسیت

عقیده بر این است که دگرسانی الیوین به ایدینگسیت تحت شرایط زیر رخ می­‌دهد (Sun, 1957):

1. بر اثر تبلور تفریقی ماگما
2. بر اثر تفریق ماگما

هر یک از این شرایط در بالا توضیح داده شده است. آنچه مهم است این است که منبع الیوین باید حاوی میزان محسوسی آهن باشد. تحت شرایط اکسیداسیون در مرحلۀ دوتریک، FeO موجود در الیوین به Fe₂O₃ اکسید می­شود.

1- ایدینگسیتی شدن بر اثر تبلور تفریقی

دگرسانی ایدینگسیت در سنگ­های حدّواسط و بازالتی، که به دلیل تبلور تفریقی ماگما، سهم مدال الیوین در این سنگ­‌ها، از سهم نورماتیو الیوین تجاوز کرده است، به میزان وسیعی رخ می­‌دهد (Bowen, 1928). سهم نورماتیو یک تقریب بسیار نزدیک به سهم استوکیومتری الیوین است که انتظار می‌­رود در سنگی که از یک ماگمای فاقد تفریق متبلور شده است، رخ دهد (Wells, 1929). خلیج­‌ها و حاشیه‌­های واکنشی، نقاط ضعف و محل­‌هایی هستند که دگرسانی الیوین به ایدینگسیت می­‌تواند از آنجا آغاز شود.

2- ایدینگسیتی شدن بر اثر تفریق ماگما

به دلیل تفریق ماگما، اجزای سبک و فرّار موجود در ماگما ممکن است بطور متناوب به سمت تشکیل نهشته­‌های آبدار محلول فراوان در مرحلۀ دوتریک که دگرسانی الیوین به ایدینگسیت کاملاً انجام شده است، متمرکز شوند. الیوین یا دیگر کانی­‌های سیلیکاتی توسط واکنش محلول­‌های آبدار باقی مانده تجزیه می شوند (Bowen, 1928). اندکی از SiO₂ و MgO موجود در الیوین تمایل دارند در محلول حل شده، و به فواصل دورتر حمل شوند؛ در حالیکه FeO، تمایل دارد جهت شکل گیری Fe₂O₃، با اکسیژن و جهت تشکیل لیمونیت، با H₂O⁺  ترکیب شود.

 H₂O^– ایدینگسیت می‌­تواند تا حدّی زیاد شود، به شرط اینکه زیاد در مرحلۀ هوازدگی قرار نگیرد. در این فرایند، میزان قابل توجهّی از SiO₂ و MgO الیوینِ تجزیه شده، حل شده و در محلول آبدار باقی مانده مفقود شده است و قابل مقایسه و مشابه با فرایند هوازدگی است (Sun, 1957). طیّ فرایند هوازدگی، مقدار زیادی از MgO و SiO₂ موجود در سنگ از بین می‌رود؛ اما Fe₂O₃ و آب نسبتاً افزایش پیدا می­‌کنند (Goldich (1938. طیّ هوازدگی، بخش زیادی از محتوای FeO یک سنگ به Fe₂O₃ اکسید می‌شود. بنابراین، استنباط می‌شود که دگرسانی الیوین به ایدینگسیت ممکن است طیّ فرایند هوازدگی ادامه پیدا کند.

دگرسانی الیوین به Iddingsite تا حدّی قابل مقایسه و مشابه دگرسانی ایلمنیت به لوکوکسن (Leucoxene) است. با این تفاوت که لوکوکسن ترکیبی کامل از روتیل، تیتان و اکسید­آهن ­آمورف کریستوکریستالین (crystocrystalline) است اما ایدینگسیت ترکیب کاملی از گوتیت، منیزیم و سیلیس آمورف کریپتوکریستالین (cryptocrystalline) می‌­باشد.

بررسی های آزمایشگاهی تشکیل ایدینگسیت

نتایج آزمایشگاهی حاصل از تشکیل ایدینگسیت در زیر خلاصه شده است (Sun, 1957):

الف- در محلول ­ها و دماهای مختلف، اما در فشار یک اتمسفر، الیوین سالم باقی می­‌ماند.

ب- در 1/0 مولار محلول HCl در یک لولۀ پیرکس مهر و موم شده و فاقد درز، در دمای ^°C200 و فشار 15 اتمسفر، پودر قرمز رنگی از اکسید آهن شکل می­‌گیرد. در محلول­‌های دیگر و در شرایط مشابه، الیوین می­‌تواند اندکی متأثر شود اما پودر قرمز رنگ اکسید آهن تشکیل نخواهد شد. در یک ظرف مسی فاقد درز، مقدار اندکی اکسید آهن قرمز در محلول HCl تشکیل می­‌شود.

ج- در یک محلول اشباع شده با SO₂ ، در دمای ^°C200 و فشار 15 اتمسفر، با رسوب پیریت و اندکی سیلیس، الیوین بطور کامل ناپدید می­‌شود و MgO و اندکی از SiO₂ الیوین در محلول حل می­‌شوند. قابلیّت انحلال MgO و SiO₂ در دماها و فشارهای بالاتر، بیشتر است.

در­نهایت، می­‌توان گفت که بر اساس دمای ماگما، ایدینگسیت می­‌تواند در هنگام خروج، یا پس از خروج ماگما به سطح زمین، رخ دهد. اگر ماگما قبل از خروج به میزان کافی سرد شود، اکسیدهای آهن موجود در فاز بخار باقی مانده، آزاد شده و مقادیر باقی­مانده، جهت تشکیل Iddingsite کافی نخواهند بود (Edwards, 1938). همچنین، دگرسانی الیوین به ایدینگسیت، به احتمال زیاد ممکن است در سیّالات حاوی HCl، با درجۀ اکسیداسیون بالا، در دمای بالا و تحت فشار زیاد نیز رخ دهد. فشار زیاد در سنگ می­‌تواند به­ واسطۀ تشکیل شدن پوستۀ سختی که در مرحلۀ دوتریک بر روی ماگما ایجاد می­‌گردد، حفظ شود (Sun, 1957).