سیلیس ( Silica )

مشخصات سيليس:

اكسيد سيليسيم (SiO2) يا سيليس تركيبي شيميايي است كه به صورت خالص و يا به صورت تركيب در كاني هاي سيليكاته در مجموع 90 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهند. 

نام سيليس Silicon از واژه لاتين (Silicis) به معنی (flint ) سنگ سخت، سنگ آتش زنه يا سنگ چخماق گرفته شده است. سيليس به عنوان دومين عنصر فراوان در پوسته زمين با فراواني 25% مي باشد. 
سيليس غيرفلزي است سخت به رنگ بيرنگ تا سفيد رنگ و يا خاكستري تيره با نماد Si ، عدد اتمي 14، وزن اتمي 085/28، وزن مخصوص 33/2 گرم بر سانتي متر مکعب، سختي7 در مقياس موس، رنگه خاکه سفيد، فاقد کليواژ ، نقطه جوش 2355 درجه سانتيگراد درجه سانتي گراد و نقطه ذوب 1410 درجه سانتي گراد. 
سيليس در گروه 14(IVA) جدول تناوبي به عنوان غيرفلز) Metalloids (Nonmetal بوده و در دوره 3 قرار دارد. 
سيليس جزء اصلی ماسه سنگ و ماسه سيليسي، كوارتز و كوارتزيت، بلور كريستال، تريپلي و نواكوليت، سيليس مصنوعي و سيليكون شيميايي، کانی های رسی، گرانيت، سنگ چماق و دياتوميت می باشد.
ماده معدني سيليس جهت تأمين نيازهاي صنعتي كشور مي بايست از علوم نظري، علوم مهندسي و تكنولوژيهاي مختلف بخصوص تكنولوژي فرآوري بهره گيرد.

تاريخچه:

 نام سيليس Silicon از واژه لاتين (Silicis) به معنی (flint ) سنگ سخت، سنگ آتش زنه يا سنگ چخماق گرفته شده است. سيليس در سال 1824 توسط Jöns Jacob Berzelius در سوئد کشف شد. سيليس متبلور در سال 1854 توسط Deville يک شکل آلوتروپ از عنصر را کشف نمود.

کاني هاي سيليس:

انواع سيليس در طبيعت به صورت کاني هاي مشخص ذيل يافت مي شود که عبارتند از:

سيليس متبلور (کوارتز با چگالي 65/2، تريديميت با چگالي 26/2، کريستوباليت با چگالي 32/2، اوپال، لوشاته ليريت با چگالي 20/2، کوئيزيت و استيشوويت)، سيليس نهان بلور (سنگ آتش زنه، سنگ آتش زنه سياه، کلسدوني و عقيق ) و سيليس بي شکل ( اپال، سيليس بي آب )، سنگ شيشه، سيليس گداخته شفافي باچگالي 21/2مي باشد. هنگامي كه ناخالصي ها كمتر از ppm 1 باشد از بهترين شيشه هاي شفاف بوده و داراي قدرت انتقال زياد اشعه ماورء بنفش است و نوع از سيليس كه در صنعت كاربرد دارد سيليس گردي است كه از خدايش سيليس به دست مي‌آيد و در تركيبات لاستيك، غليظ كننده و گريس بعنوان عامل مات ساز در رنگها بكار برده مي‌شود. 
از ميان اين کاني ها، کوارتز بسيار رايج است. تريديميت و کريستوباليت در سنگ هاي آتشفشاني توزيع گسترده اي داشته و به سختي مي توان گفت که کاني هاي کمياب هستند. لوشاته ليريت (شيشه سيليس) بسيار کمياب است. 
کوئيزيت و استيشوويت اشکال فشار بالاي سيليس مي باشند که ابتدا در آزمايشگاه ساخته شده و سپس در ماسه سنگ هاي کراتر متئور در آريزونا يافت شدند، جايي که اين دو کاني ظاهراً بر اثر فشار آني و بالا ناشي از برخورد شخانه تشکيل گرديده اند. چگالي بالاي(29/4) براي استيشوويت ناشي از تغيير کورديناسيون 4 به 6 است. 
سيليس گرد از خردايش سيليس به دست مي آيد و درصنعت در لاستيک سازي، غليظ کننده گريس و به عنوان مات ساز رنگ ها کاربرد دارد.
چرت و فلينيت معمول ترين انواع سنگ هاي رسوبي شيميايي هستند. 
چرت يك واژه خيلي كلي براي رسوبات سيليسي دانه ريز، با منشأ شيميايي، بيوشيميايي يا بيوژنيكي است. 
فلينيت بعنوان معادل چرت و خصوصاً براي نودل هاي چرتي موجود در گل هاي سفيدهاي (chalk) كرتاسه بكار مي رود.
ژاسب نوعي چرت قرمز است كه رنگ قرمز آن ناشي از هماتيت ريز پراكنده است.
سيليكسيت (Silexite) واژه فرانسوي معادل چرت، خاصه نوع سياه و كربن دار آن است.
نواكوليت، نوع ديگري از سنگ هاي سيليسي است كه افزون بر سختي زياد، بافت يكنواخت و ميكروكريستالين و رنگ روشن نيز، برخوردار است. نواكوليت در اصل يك چرت لايه- لايه متشكل از كوارتز ميكروکريستالين است. 
پورسلانيت به سنگ هاي سيليسي دانه ريز با بافت و شكستگي مشابه با پورسلان بدون لعاب اطلاق مي شود.
تريپولي از انواع ديگر سنگ هاي سيليسي بسيار متخلخل و سبك وزن است كه كاني عمده تشكيل دهنده آن كلسدوني بوده و به رنگ هاي سفيد، صورتي و خاكستري روشن و با لمس زبر و خشن، مشخص مي شود. تريپولي فقط در سطح زمين گسترش داشته و آن را نتيجه فرآيندهاي هوازدگي از قبيل آب گرفتن و يا شكستگي سنگهاي ديگر از قبيل چرت و آهك هاي سيليسي معرفي كرده اند، كه بخش هاي كربناته آنها شسته و خارج شده است. 

چرت ها معمولاً به انواع لايه لايه و نودولي تقسيم مي شوند: 
•چرت هاي لايه لايه اغلب با سنگ هاي ولكانيكي همراه هستند و در آن چرت را با منشأ ولكانيكي يا منشأ بيوژنيكي سيليس مي دانند. 
•چرت هاي نودولي عمدتاً در سنگ هاي آهكي و تا حدودي در گل سنگ ها و تبخيري ها گسترش دارند. بيشتر چرت هاي نودولي دياژنتيكي هستند و از طريق جانشيني تشكيل شده اند. منشأ سيليس را عمدتاً به منشأ آتشفشاني نسبت مي دهند.
مطالعات جديدتر (Cruzzi 1996) نشان مي دهد كه فقط از منشأ آتشفشاني نيست بلكه قسمت عمده اي از خشكي ها نشأت مي گيرند و يا از انحلال سنگ هاي پوسته جامد زمين شكل مي گيرند. 

سنگ هاي سيليس به دو گروه اوليه و ثانويه تقسيم مي شوند :

•اوليه ها شامل: 

الف- چرت هايي كه راديولارها سازنده آنها هستند و بنام راديولاريت خوانده مي شوند
ب- دياتوميت هاي پورسلانيت
ج- Opaline rocks
د- اسپيكوليت
هـ- نواكوليت

• ثانويه ها (بعد از رسوبگذاري شكل مي گيرند):

الف- نودول هاي چرت شامل Syngenetic chart 
ب- Early chart
ج- late chart
د- Diagenes chart

•سنگ هاي سيليسي با منشأ اوليه : 

الف- چرت هاي راديولاريتي:
اين چرت ها دو دسته اند:
1-چرت با نوارهاي اكسيد آهن
از مشخصات انواع چرت با نوارهاي اكسيدآهن مي توان به مشخصه هاي زير اشاره كرد: 
الف- همراه با توالي هاي افيوليت هستند.
ب- همراه با گل هاي پلاژيك هستند.
ج- داراي نوارهاي قرمز تا سبز تيره داراي اكسيدهاي Fe 3+
د- از پوسته راديولر تشكيل شده اند.

دو فاكتور اول نشان دهنده اين است كه اينها در يك محيط عميق شكل گرفته اند. وجود Fe 3+ نشان دهنده محيط اكسيدان است كه علت وجود محيط اكسيدان در عمق به علت گردش شديد آب در طبقات است كه باعث شده اكسيژن از طبقات سطحي به اعماق برود. پس اين سنگ ها مربوط به محيط هاي عميق دريا كه Cirulation آب شديد بوده و اجازه داده تا اكسيژن به محيط عميق برود و محيط اكسيدان گردد، مي باشند. 

2- با نوارهاي مواد آلي :
انواع داراي نوارهاي مواد آلي در همان محيط قبل ولي غير اكسيدان تشكيل مي گردند. ناخالص هايي كه همراه اين 2 گروه ديده مي شود عمدتاً كاني رسي گروه ايليت، كوارتز ميكروكريستالين و فسفات مي باشد.

ب- دياتوميت هاي پورسلانيت
عمدتاً در محيط هاي درياچه اي بخصوص فلات قاره (Shelf) شكل مي گيرند كه محيط غير اكسيدان است. در محيط شيب قاره Slope اگر اكسيدان نباشد نيز شكل مي گيرند.
اين سنگها داراي تخلخل بالايي هستند و كاني هاي رسي گروه كائولن يا كائولن + ايليت همراه آنها ديده مي شود. اگر مقدار كاني رسي به 25 درصد برسد به سنگ، پورسلانيت مي گويند. اين سنگ ها در يك منطقه بسيار كم شيب و گسترده كه چون بصورت خليج است، گردش (Circulation) شديد آب وجود ندارد و به علت جريانهاي Upwelling سيليس به محدوده شلف كشيده مي شود وبه طريقه شيميايي و بعضاً با علت دخالت موجودات پلانكتون، اين سنگ به صورت ژل سيليسي كه عمدتاً اپال A و C است، نهشته مي شود.

د- اسپيكوليت :
عمده سازنده اسپيكوليت، سوزن هاي اسفنجي هستند. تفاوت اين سنگ ها با بقيه سيليس ها اين است كه اين سنگ ها در درياچه هاي آب شيرين گسترش مي يابند و همراه با رسوبات جريانهاي آشفته هستند.

هـ- نواكوليت :
رسوبات سيليسي كه در تشكيل آنها موجودات مختلف دخالت دارند و موجود غالبي شناخته نشده است و در محيط هاي دريايي كم عمق گسترش مي يابند.

•سنگ هاي سيليسي از منشأ ثانويه:

اينها غالباً به صورت نودولي هستند. براي تشكيل اين سنگ ها در محيط دياژنز دو شرط لازم است : 
1-وجود Si كه مي تواند حاصل انحلال ذرات اصلي سازنده سنگ باشد و توسط آب هاي درون منفذي وارد سنگ مي شود.
2-وجود PH و Eh مناسب در محيط دياژنز 
سيلكريت كه سنگي غني از سيليس است، اوليه بوده و در PH قليايي تشكيل مي شود و لذا در فصول خشك كه تبخير و PH بالاست، ايجاد مي شود. كالكريت در محيط دياژنز شكل مي گيرد.

تأثيرات زيست محيطي:

  منابع آلودگي :

معادني که در محيط هاي خشک در نزديکي شهر و روستا قرار دارند، توليد گرد و غبار زيادي مي کنند که ايجاد آلودگي مي کند و هر چه سيليس سست باشد، گرد و غبار ايجاد شده بيشتر مي شود. در اين صورت بايد طراحي معدن به شکلي باشد که حداقل جابجايي خاک را موجب شود.
آژانس بين‌المللي سلامت جهاني سيليس متبلور را به عنوان مادة سرطان‌زا معرفي كرده است. براي مثال مواد شيميايي و معدني كه 1/0% يا بيشتر سيليس متبلور داشته باشند، براساس استاندارد موسسة سلامت و بهداشت جمعيت براي مقابله با خطرات ناشي از ارتباط با محيط آلوده (Occupational Safety & Health Administration s`Hazard Communication Standard) در آمريكا تحت نظارت قانون قرار گرفته‌اند، به طوري كه به صورت قانون كار، آموزش كارگران و برچسب زدن بر چنين محصولاتي مطابق روش‌هاي اعلام شده براي مواد سرطان‌زا (Material Safety Data Sheet, MSDS) مي‌بايست انجام گيرد.
گرچه قرار گرفتن در معرض غبار كوارتز و محصولات سيليسي، جراحاتي در ريه ها به وجود مي آورد، با اين حال منجر به مرگ نمي شود. عادي ترين علت مرگ در كساني كه با غبار سيليسي در تماسند، بيماري سل است. به طور كلي، اگر مقدار زيادي غبار وارد ريه ها شود، سبب مرگ مي گردد. با اين حال، با پيشگيري ها و نيز تهويه مناسب و استفاده از فيلترها، تا حد زيادي مي توان از بروز امراض يا مرگ در اثر غبار كاني ها جلوگيري كرد. 
با توجه به شرايط اقليمي، محيط زيست و منابع طبيعي، امتيازات و محدوديت هاي ويژه اي براي بهره برداري ازمعادن وجود دارد. درمعادني كه در محيط هاي خشك قرار دارند، فعاليت معدني درنزديك شهر و روستا توأم با توليد گرد و غبار است كه ممكن است محدوديت هاي قانوني بوجود آورد. 
حفظ پوشش گياهي در مناطق گياه دار در سرلوحه ماموريت سازمان منابع طبيعي قرار دارد. ضريب تخريب و اصلاح در هر منطقه با توجه به بقاء يا نابودي گونه هاي مختلف گياهي متفاوت است و طراح بايد هنگام طراحي از برنامه هاي منابع طبيعي اطلاع داشته باشد.