پوکه معدنی و کابرد آن در صنایع مختلف

پوکه معدنی و کابرد آن در صنایع مختلف

پوکه معدنی، دانه‌های سبک آتش‌فشانی بسیار متخلخل است که از گذشته تاکنون به‌عنوان ساینده در تمیز کردن (مثل سنگ‌پا)، استفاده می‌شود. این ماده همچنین به‌عنوان یک سنگ‌دانه سبک در واحدهای سنگ‌تراشی پیش‌ساخته، بتن‌سازی، عایق صوتی و ساخت کاشی و گچ، سدسازی، صنایع نساجی، داروسازی، پزشکی و غیره استفاده می‌شود. فوران‌های بزرگ آتش‌فشان می‌توانند اطراف خود را با بیش از 100 متر پوکه پرکرده و گردوغبار و خاکستر را به‌شدت به هوا بفرستند. موضوع جالب‌توجه اینجا است که پوکه معمولاً در تمامی قاره‌ها وجود دارد و مناطق گسترده‌ای در سراسر دنیا تأمین‌کننده آن هستند.

از گدازه‌های آتش‌فشانی تا پوکه معدنی

پوکه معدنی پیکروکلاستیک است که در لحظه ریزش تقریباً مایع بوده و آن‌قدر سریع خنک شده است که دیگر فرصتی برای تبلور آن نبوده است. هنگامی‌که این مواد مایع جامد شده است، بخارهای محلول در آن ناگهان آزادشده‌اند و کل توده به کف تبدیل‌شده و بلافاصله یکپارچه‌شده است. اگر تحت‌فشار بیشتری خنک می‌شد، یک شیشه جامد یا ابسیدین تشکیل می‌شد.

در حقیقت، اگر تکه‌های ابسیدین (سنگی غنی از سیلیکات) در یک بوته داغ شوند تا زمانی که ذوب شوند، با آزاد شدن گازهای محلول در آنها به پوکه تبدیل می‌شوند. هر نوع گدازه، در صورت مساعد بودن شرایط، ممکن است حالت پوکه‌ای به خود بگیرد، اما بازالت و آندزیت به‌دفعات در این حالت مانند تراکتیت و ریولیت ظاهر نمی‌شوند.

بلورهای کوچک مواد معدنی در بسیاری از پوکه‌ها وجود دارد. متداول‌ترین آن‌ها فلدسپات، اوگیت، هورنبلند و زیرکون است. حفره‌های (وزیکول) پوکه گاهی گرد می‌شوند و بسته به جریان گدازه جامد شده، ممکن است کشیده یا لوله‌ای نیز باشند. در پوکه‌هایی که در میان سنگ‌های آتش‌فشانی قدیمی تشکیل‌شده است، حفره‌ها معمولاً با رسوبات مواد معدنی ثانویه‌ای که بانفوذ آب وارد می‌شوند، پرشده‌اند. شیشه، رشته‌ها، الیاف و پارتیشن‌های نازک بین وزیکول‌ها را تشکیل می‌دهد. پوکه‌های ریولیت و تراخیت، سفیدرنگ، پوکه‌های آندزیت اغلب به رنگ زرد یا قهوه‌ای و بازالت‌های پوکه‌ای (مانند آن در جزایر هاوایی وجود دارد) سیاه‌رنگ می‌شوند.

پوکه معدنی درواقع سنگی آذرین و بسیار متخلخل است که در هنگام فوران‌های آتش‌فشانی انفجاری شکل می‌گیرد. از آن به‌عنوان سنگ‌دانه در بتن سبک، به‌عنوان سنگ‌دانه در محوطه‌سازی و به‌عنوان ساینده در انواع محصولات صنعتی و مصرفی استفاده می‌شود. تخلخل بسیاری از نمونه‌های آن به‌اندازه‌ای بالا است که می‌توانند روی آب شناور شوند تا زمانی که به‌آرامی به ته آب‌رفته و ته‌نشین شوند.

وزیکول‌ها سرنخی برای چگونگی تولد پوکه معدنی

منفذها و فضاهای متخلخل (معروف به وزیکول) در پوکه، سرنخی برای چگونگی شکل‌گیری آن است. وزیکول‌ها درواقع حباب‌های گازی هستند که طی خنک‌سازی سریع ماگمای کف‌دار غنی از گاز، در سنگ گرفتار شدند. مواد به‌سرعت خنک شده‌اند، به‌طوری‌که اتم‌های مذاب قادر به چیدمان خود در یک ساختار بلوری نبوده‌اند؛ بنابراین، پوکه یک شیشه آتش‌فشانی آمورف است که به‌عنوان ماده معدنی» شناخته می‌شود.

بعضی از ماگماها در حالی که تحت‌فشار قرار می‌گیرند دارای چند درصد گاز محلول در وزن خود هستند. لحظه‌ای بایستید و به آن فکر کنید. وزن گاز در سطح زمین بسیار کم است، اما این ماگماها تحت‌فشار می‌توانند حاوی چندین درصد گاز ازنظر وزن در محلول باشند.

این شبیه مقدار زیادی دی‌اکسیدکربن محلول در یک بطری مهروموم شده نوشیدنی گازدار مانند نوشابه است. اگر ظرف را تکان دهید و بلافاصله بطری را بازکنید، آزاد شدن فشار ناگهانی باعث می‌شود که گاز با شدت از محلول خارج شود و نوشیدنی از ظرف خارج. ماگماها که تحت‌فشار گازهای محلول قرار دارند نیز رفتاری مشابه دارند. با شکسته شدن ماگما از سطح زمین، افت فشار ناگهانی باعث خارج شدن گاز از محلول می‌شود. این همان چیزی است که هجوم عظیم گاز فشارقوی را از دریچه آتش‌فشان تولید می‌کند.

این هجوم گاز از دریچه، ماگما را خردکرده و به‌صورت کف ذوب‌شده منفجر می‌کند. کف با پرواز در هوا سریعاً جامد می‌شود و دوباره به‌صورت تکه‌های پوکه یا همان پوکه معدنی به زمین می‌افتد. بزرگ‌ترین فوران‌های آتش‌فشانی می‌تواند مقدار بسیار زیادی از مواد را خارج کند. اندازه این مواد می‌تواند از ذرات ریز گرد و غبارگرفته تا بلوک‌های بزرگ پوکه به‌اندازه یک‌خانه باشد.

مواد تشکیل‌دهنده پوکه معدنی

فوران‌های بزرگ آتش‌فشان می‌توانند اطراف خود را با بیش از 100 متر پوکه پرکرده و گردوغبار و خاکستر را به‌شدت به هوا بفرستند.

پوکه در درجه اول دی‌اکسید سیلیکون است، مقداری اکسید آلومینیوم و مقدار کمی از اکسیدهای دیگر. کریستال‌های معدنی مختلف در بسیاری از پوکه‌ها وجود دارد. متداول‌ترین آن‌ها فلدسپات، او گیت، هورنبلند و زیرکون است. همان‌طور که پیش‌ازاین نیز اشاره شد، حفره‌های (وزیکول) پوکه گاهی گرد می‌شوند و بسته به جریان گدازه جامد شده، ممکن است کشیده یا لوله‌ای

نیز باشند. این حفره‌ها که در بین سنگ‌های آتش‌فشانی قدیمی دیده می‌شوند، معمولاً با رسوبات مواد معدنی ثانویه‌ای که بانفوذ آب وارد می‌شوند، پر می‌شوند. گاهی بلورهایی در پوکه وجود دارند، اما بیشتر ساختار پوکه معدنی آمورف است و لیوان آتشفشانی به نام مینرالوئید تولید می‌کند.

تشکیل پوکه‌ها در تماس گازهای آتش‌فشانی با آب

پوکه معدنی در اکثر مواقع در اثر تماس با آب گدازه تشکیل می‌شود. این اتفاق معمولاً نزدیک آتشفشان‌های نزدیک به آب یا زیرآب رخ می‌دهد. هنگامی‌که ماگمای گرم با آب تماس می‌گیرد، خنک‌سازی سریع و کاهش فشار سریع با تشکیل گدازه حباب را کاهش می‌دهد. خنک شدن سنگ در زیر نقطه ذوب سنگ بدین معنی است که حباب‌ها وقتی سنگ بلافاصله پس از تماس با آب به ماده جامد تبدیل می‌شود، در داخل حبس می‌شوند. ازآنجاکه پوکه برگشت‌ناپذیر است، گاهی مانند شیشه است و حباب‌ها بین دیواره‌های حباب نازک و شفاف سنگ نگه‌داشته می‌شوند.

اگر گازهای آتش‌فشانی قبل از خنک شدن سریع آن از گدازه بیرون بیایند، پوکه‌هایی تشکیل می‌شود که به رنگ روشن است. تخلخل حدود 90 درصدی دارد و چگالی کمتری دارد. scoria با حباب‌های بزرگ‌تر و دیواره‌های حباب ضخیم‌تر و متراکم‌تر است و به‌سرعت غوطه‌ور می‌شود.

روش حمل‌ونقل پوکه در جهان

روش حمل‌ونقل پوکه به کاربرد آن بستگی دارد. به‌عنوان‌مثال، یک دندان‌پزشک پوکه معدنی خود را در یک ظرف کوچک 2 تونسی خریداری می‌کند. یک تولیدکننده صابون یا یک تولیدکننده صفحه مدار رایانه، محموله‌هایی را به‌عنوان پالت‌های بسته‌بندی‌شده با کیسه‌های 44 پوندی (20 کیلوگرم) که از طریق کامیون یا کانتینر اقیانوس‌پیما دریافت می‌شود، دریافت می‌کند. برای استفاده از پوکه برای فیلتراسیون آب ممکن است پوکه از طریق راه‌آهن و به‌صورت فله تحویل گرفته شود. یک کارخانه بتن‌سازی، بار سنگ پوکه را در یک کامیون پنوماتیک تحویل می‌گیرد. پس این‌که سنگ پوکه در چه حجم و به چه صورت حمل شود بستگی به کاربرد آن و حجم موردنیاز برای مصرف دارد.

منابع پوکه‌های معدنی در سرتاسر قاره‌ها

پوکه معدنی را می‌توان در سراسر کره زمین پیدا کرد چراکه تشکیل آن‌ها ناشی از وقوع آتش‌فشان‌های قاره‌ای و وقوع آتش‌فشان در زیردریاهاست. سنگ‌های شناور همچنین می‌توانند توسط جریان‌های آب در اقیانوس‌ها در زمین توزیع شوند.

همان‌طور که قبلاً توضیح داده شد، پوکه‌ها با فوران آتش‌فشان‌های انفجاری تحت شرایط خاص تولید می‌شوند، بنابراین، در مناطق فعال آتش‌فشانی وجود دارند و از این مناطق استخراج و حمل می‌شوند. در سال 2011، ایتالیا و ترکیه به ترتیب 4 و 3 میلیون تن تولید پوکه معدنی داشتند. یونان، ایران، شیلی و سوریه نیز دیگر تولیدکنندگان بزرگ یا بیش از یک‌میلیون تن بودند.

ذخایر زیادی از پوکه در کشورهای آسیایی ازجمله افغانستان، اندونزی، ژاپن، سوریه، ایران و شرق روسیه وجود دارد. مقادیر قابل‌توجهی از پوکه را می‌توان در شبه‌جزیره کامچاتکا در جناح شرقی روسیه یافت. این منطقه شامل 19 آتش‌فشان فعال است و در نزدیکی کمربند آتش‌فشانی اقیانوس آرام قرار دارد.

اروپا نیز یکی از بزرگ‌ترین تأمین‌کننده‌های پوکه معدنی است با ذخایری که در ایتالیا، ترکیه، یونان، مجارستان و ایسلند دارد. ایتالیا به دلیل آتشفشان‌های زیاد، بزرگ‌ترین تولیدکننده پوکه در اروپا است. جزایر ائولی ایتالیا و جزیره لیپاری به‌طور کامل از سنگ‌های آتش‌فشانی مثل پوکه تشکیل‌شده است.
این ماده را می‌توان در سراسر آمریکای شمالی ازجمله در جزایر کارائیب نیز یافت. در ایالات‌متحده، این سنگ در نوادا، اورگن، آیداهو، آریزونا، کالیفرنیا، نیومکزیکو و کانزاس استخراج می‌شود. تولید پوکه در ایالات‌متحده در سال 2011 380،000 تن تخمین زده شد که ارزش آن 7.7 میلیون دلار بود که تقریباً 46٪ آن از نوادا و اورگان استخراج شد. آیداهو به دلیل کیفیت و درخشندگی سنگ موجود در ذخایرش، به‌عنوان تولیدکننده بزرگ پوکه در آمریکا نیز شناخته می‌شود.

شیلی یکی از تولیدکنندگان برجسته پوکه در آمریکای جنوبی و جهان است. قلعه Puyehue-Cordón دو آتش‌فشان منقوش در کوه‌های آند است که خاکستر و پوکه را در سراسر شیلی و آرژانتین بیرون می‌کشد. فوران این آتش‌فشان در سال 2011 با پوشاندن تمام سطوح و دریاچه‌ها در خاکستر و پوکه، ویرانی گسترده‌ای در منطقه ایجاد کرد.

کنیا، اتیوپی و تانزانیا نیز در قاره آفریقا دارای برخی رسوبات پوکه هستند.

آتش‌فشان Havre Seamount بزرگ‌ترین و شناخته‌شده‌ترین آتش‌فشان عمیق اقیانوس روی زمین را در استرالیا ایجاد کرد. این آتش‌فشان در ژوئیه 2012 فوران کرد اما تا زمانی که قطعه‌های عظیم پوکه معدنی در اقیانوس آرام شناور بودند، موردتوجه قرار نگرفت. بیشتر این سنگ‌های شناور در سواحل شمال غربی نیوزیلند به خشکی رسید.

پوکه مدنی در ساختمان‌سازی

در صنعت ساختمان‌سازی از پوکه معدنی در ساخت بتن و در نمای بیرونی و همچنین درون ساختمان، درشیب سازی پشت‌بام‌ها و محوطه‌سازی، دیوارچینی، کف ساختمان، شیب میان طبقات، شناژبندی و ... استفاده می‌شود. دلیل استفاده از پوکه برای شیب بندی در ساختمان‌ها وزن سبک و میزان بالای تخلخل این سنگ است چراکه باعث می‌شود وزن ساختمان کم‌تر شده و تخلخلات موجود هم به‌نوعی عایق صدا و حرارت در ساختمان باشد.

همچنین از پوکه‌های معدنی برای تزئینات و دکوراسیون داخلی ساختمان‌ها نیز استفاده می‌شود. این سنگ‌ها بارنگ‌ها و اندازه‌های متنوع و زیبا در طبیعت وجود دارند و ماده اولیه بسیار مناسبی برای تزئینات داخلی محسوب می‌شوند.

بلوک‌سازی و همچنین ساخت دیوار آماده نیز یکی دیگر از کاربردهای پوکه معدنی در ساختمان است. استفاده از این بلوک‌های آماده سرعت ساخت‌وساز را بالا می‌برد و همین موضوع در دنیای امروز بسیار بااهمیت بوده و مقرون‌به‌صرفه است. ماده اصلی در ساخت بلوک نیز همین پوکه‌ها است و شاید بتوان وزن سبک بلوک‌های آماده را هم با همین موضوع مرتبط دانست.

کلام آخر

پوکه معدنی درواقع سنگی آذرین و بسیار متخلخل است که در هنگام فوران‌های آتش‌فشانی انفجاری شکل می‌گیرد. هجوم گاز از دریچه، ماگما را خردکرده و به‌صورت کف ذوب‌شده منفجر می‌کند. کف با پرواز در هوا سریعاً جامد می‌شود و دوباره به‌صورت تکه‌های پوکه به زمین می‌افتد. بزرگ‌ترین فوران‌های آتش‌فشانی می‌تواند مقدار بسیار زیادی از مواد را خارج کند. اندازه این مواد می‌تواند از ذرات ریز گرد و غبارگرفته تا بلوک‌های بزرگ پوکه به‌اندازه یک‌خانه باشد.

از پوکه‌ها به‌عنوان سنگ‌دانه در بتن سبک، به‌عنوان سنگ‌دانه در محوطه‌سازی و به‌عنوان ساینده در انواع محصولات صنعتی و مصرفی استفاده می‌شود. پوکه‌ها معمولاً کم‌رنگ هستند و رنگ آن‌ها از سفید، کرم، آبی یا خاکستری گرفته تا سبز و قهوه‌ای یا سیاه متغیر است. وقتی گازهای آتش‌فشانی متصاعد می‌شوند، حباب‌هایی ایجاد می‌کنند که با خنک شدن در شیشه درون ماگمای چسبناک باقی می‌مانند. این محصول رایج از فوران‌های انفجاری (تشکیل‌دهنده پلینی و ایگنیمبریت) است و معمولاً مناطقی را در قسمت‌های فوقانی گدازه‌های سیلیسی تشکیل می‌دهد. ازنظر حجمی تخلخل 64-85٪ است و احتمالاً سال‌ها روی آب شناور است تا اینکه درنهایت غرق می‌شوند.

پوکه معدنی را می‌توان در سراسر کره زمین پیدا کرد چراکه تشکیل آن‌ها ناشی از وقوع آتش‌فشان‌های قاره‌ای و وقوع آتش‌فشان در زیردریاهاست. سنگ‌های شناور همچنین می‌توانند توسط جریان‌های آب در اقیانوس‌ها در زمین توزیع شوند. مناطق مختلفی در آسیا، اروپا، آفریقا، آمریکا و استرالیا منابع غنی از پوکه‌ها هستند و ایران نیز در قاره آسیا یکی از همین تأمین‌کنندگان پوکه در جهان محسوب می‌شود.

علاوه بر مصارف مختلف پوکه در سدسازی، صنعت نساجی، پزشکی و داروسازی و غیره یکی از مهم‌ترین کاربردهای این سنگ در ساختمان‌سازی است. در صنعت ساختمان از پوکه‌ها در ساخت بتن، در نمای بیرونی و همچنین درون ساختمان، درشیب سازی پشت‌بام‌ها و محوطه‌سازی، دیوارچینی، کف ساختمان، شیب میان طبقات، شناژبندی و ... استفاده می‌شود.

دلیل استفاده از پوکه برای شیب بندی در ساختمان‌ها وزن سبک و میزان بالای تخلخل این سنگ است چراکه باعث می‌شود وزن ساختمان کم‌تر شده و تخلخلات موجود هم به‌نوعی عایق صدا و حرارت در ساختمان باشد. همچنین استفاده از پوکه در تزئینات ساختمان نیز به دلیل تنوع در رنگ و اندازه این سنگ بسیار مرسوم است. بلوک و همچنین ساخت دیوار آماده نیز یکی دیگر از کاربردهای پوکه در ساختمان است. استفاده از این بلوک‌های آماده سرعت ساخت‌وساز را بالا می‌برد و همین موضوع در دنیای امروز بسیار بااهمیت بوده و مقرون‌به‌صرفه است.