1-8-6- مطالعات آزمایشگاهی.. 14

 

 

1-8-7- تجزیه داده‌ها و نگارش پایان‌نامه. 15

 

 

1-9- بوکسیت… 15

 

 

1-9-1- آلومینیوم. 15

 

 

1-9-2- بوکسیت، تعریف، شرایط تشکیل و کاربرد‌ها 16

 

 

1-9-2 -1- تعریف… 16

 

 

1-9-2-2 – شرایط تشکیل بوکسیت… 16

 

 

1- 9-2-3 – کاربرد بوکسیت… 18

 

 

1- 9-3- طبقه‌بندی بوکسیت‌ها 18

 

 

1-9-3-1- تاریخچه طبقه‌بندی بوکسیت… 19

 

 

1-9-3-2- طبقه‌بندی بر اساس لیتولوژی سنگ بستر. 20

 

 

1-10-کلیاتی در مورد بافت و ساخت در بوکسیت‌ها 25

 

 

1- 11- پراکندگی زمانی و مکانی بوکسیت‌های ایران.. 26

 

 

1-12- ذخائر جهانی‏ بوکسیت و مهمترین کشور‌های تولید کننده و وارد کننده آلومینیوم. 27

 

 

فصل دوم: زمین‌شناسی منطقه

 

 

2-1- مقدمه. 30

 

 

2-2- جایگاه زمین‌شناسی ایران از دیدگاه زمین ساخت جهانی.. 30

 

 

2-3- موقعیت زمین‌شناسی منطقه مورد مطالعه. 31

 

 

2-4- زمین‌شناسی منطقه. 33

 

 

2-4-1- چینه‌شناسی در محدوده ناحیه‌ای.. 33

 

 

2- 6- چینه‌شناسی در محدوده کانسار 39

 

 

2-6-1- سازند روته. 39

 

 

2-6-2- سازند الیکا 42

 

 

2 – 6 – 3 – سازند شمشک…. 43

 

 

2- 7-  فاز‌های کوهزایی در منطقه. 45

 

 

2- 7- 1- فاز کوهزایی کالدونین.. 45

 

 

2- 7 – 2- فاز کوهزایی سیمرین.. 45

 

 

2- 7 – 3- سیمرین پیشین.. 46

 

 

2- 8 – زمین‌شناسی ساختمانی.. 47

 

 

2- 8- 1- زمین‌شناسی ساختمانی البرز شرقی.. 47

 

 

2- 8 – 2- زمین‌شناسی ساختمانی در محدوده مورد مطالعه. 49

 

 

2- 8 – 2- 1- گسل ابر. 49

 

 

2 -8 – 2- 2- گسل شاهکوه 51

 

 

2 -8 – 2- 3- گسل سیاه مرزکوه 51

 

 

2-8 – 2- 4- گسل‌های محدود به کانسار 51

 

 

 

2- 8- 3- چین‌خوردگی.. 53

 

 

2- 8- 3- 1- تاقدیس تاش…. 53

 

 

2- 8- 4- ارتباط تکتونیک با بوکسیت‌زایی.. 54

 

 

2- 9- زمین‌شناسی اقتصادی منطقه. 57

 

 

2- 10- جغرافیای دیرینه ایران و منطقه در زمان تریاس…. 59

 

 

2- 10- 1- نتیجه‌گیری از جغرافیای دیرینه ایران در زمان تریاس…. 61

 

 

فصل سوم: کانی‌شناسی، ساخت و بافت

 

 

3- 1- مقدمه. 66

 

 

3- 2- مطالعات میدانی (عملیات صحرایی) 66

 

 

3-2- 1- مشخصات سنگ میزبان ماده معدنی.. 67

 

 

3-2- 2- نحوه رخنمون ماده معدنی.. 69

 

 

3-2- 3- بررسی مشخصات ژئومتری ماده معدنی (هندسه ماده معدنی) 70

 

 

3-2-4- مشخصات افق بوکسیتی (لایه‌های تشکیل دهنده) 72

 

 

3-3-  ویژگیهای سنگ‌ پوش ماده معدنی.. 78

 

 

3-4- ارتباط بوکسیت‌زایی با ذغالسنگ…. 79

 

 

3- 5-  نقش کارست وغارهای آهکی در فرایند  بوکسیت‌زایی.. 81

 

 

3 – 6- کانی‌شناسی به روش پراش اشعه ایکس XRD… 83

 

 

3-6-1- بررسی کانی‌های تشکیل دهنده ماده معدنی.. 87

 

 

3 – 7 –  مطالعات میکروسکوپی.. 88

 

 

3- 7- 1-  مطالعه پتروگرافی سنگ میزبان.. 88

 

 

3- 7- 2-   مطالعات پتروگرافی ماده معدنی.. 90

 

 

3- 7- 3-  واحد‌های بافت ساز زمینه(ماتریکس) 90

 

 

3- 7- 4-  واحدهای بافت ساز متمایز. 91

 

 

3-8- سیستم‌های ژنتیکی کانی‌های تشکیل دهنده ماده معدنی.. 96

 

 

فصل چهارم: مطالعات ژئوشیمیایی و الگوی تشکیل کانسار

 

 

4- 1 –  مقدمه. 100

 

 

4- 2- رفتار عنصر آلومینیوم  در محیط ژئوشیمی.. 101

 

 

4- 3- طبقه‌بندی انواع واحدهای کانسنگی در نیمرخ مورد مطالعه. 104

 

 

4- 6- تعیین خاستگاه سنگ منشأ بوکسیت با استفاده از داده‌های ژئوشیمی.. 108

 

 

4 – 7- مدل پیدایشی پیشنهادی کانسار بوکسیت تاش…. 112

 

 

فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات

 

 

5- 1-  نتیجه‌گیری.. 117

 

 

5- 2- پیشنهادات… 119

 

 

فصل ششم: منابع

 

 

6- 1- منابع فارسی.. 121

 

 

6- 2- منابع لاتین.. 128

 

 

مقدمه

 

 

یکی از مهمترین و اساسی­ترین پایه­های اقتصاد هر کشوری منابع معدنی تحت‌‌الارضی آن است. نیاز به عناصر فلزی در جوامع بشری با توجه به رشد فزاینده جمعیت در کشور­های پیشرفته و در حال توسعه (مانند ایران) بیش از پیش‌ احساس می­شود. روند صنعتی شدن کشور و رشد مصرف آلومینیوم در صنایع مختلف اهمیت اکتشاف و شناسایی منابع بوکسیت را به عنوان مهمترین ماده اولیه قابل استخراج آلومینیوم از اهمیت خاصی برخوردار کرده است. در توالی چینه‌شناسی البرز در مرز بین سازند کربناته الیکا و سازند تخریبی شمشک بوکسیت‌زایی صورت گرفته است. در منطقه مورد نظر افق بوکسیتی – لاتریتی رخنمون دارد که در حال بهره‌برداری می‌باشد. در این تحقیق کانسار بوکسیت تاش از جنبه زمین‌شناسی اقتصادی مورد بررسی قرار گرفته و در این فصل به منظور درک بهتر از وضعیت منطقه ابتدا موقعیت جغرافیایی، بوم­شناسی و پوشش گیاهی محل مورد مطالعه را مورد بررسی قرار می­دهیم و در ادامه به اهداف این تحقیق و روش کار و مطالعه تاریخچه کانسار و خلاصه­ای از شناخت، طبقه­بندی و مکانیسم تشکیل بوکسیت‌ها اشاره می­شود.

 

 

1-2-  موقعیت جغرافیایی و راه­های دسترسی به منطقه

 

 

منطقه مورد مطالعه در40 کیلومتری شمال غرب شاهرود، درفاصله 6 کیلومتری شمال شرق روستای تاش و در محدوده مختصات جغرافیایی ′41 °54 تا ′48 °54 طول شرقی و ′32 °36 تا ′37 °36 عرض شمالی واقع شده است. از شاهرود در مسیر کارخانه سیمان با طی مسافت حدود 20 کیلومتر جاده آسفالته به روستای تاش و مسافت 6 کیلومتر جاده خاکی معدن بوکسیت تاش قابل دسترسی می باشد. در شکل (1- 1) موقعیت جغرافیایی و راه­های دسترسی به منطقه نشان داده شده است.

 

 

شکل 1- 1- موقعیت جغرافیایی و راه­های ارتباطی منطقه مورد مطالعه (اطلس کامل راه­های ایران).

 

 

 ۱-3- آب و هوا و  بوم­شناسی منطقه

 

 

منطقه مورد مطالعه در میان کوه­های سربه فلک کشیده البرز (شاهوار، شاهکوه) محصور شده و آب و هوای آن در پاییز و زمستان بسیار سرد و در بهار و تابستان معتدل می‌باشد. اکثر نزولات جوی به صورت بارشهای سنگین برف می­باشد که همین امر موجب اختلال در فعالیت‌های معدنی در فصول سرد سال می­گردد. مقدار متوسط بارندگی سالیانه 350 میلی‌متر می‌باشد. کشاورزی و دامداری به دلیل برخوردار بودن از آب کافی و مراتع غنی، از رونق بسیار خوبی برخوردار است. از جمله محصولات دامداری می‌توان به گوشت قرمز، فراورده های لبنی مانند شیر،  ماست، کره و کشک اشاره نمود. همچنین از محصولات کشاورزی زراعی می‌توان به گندم، جو، سیب زمینی، لوبیا روغنی و محصولات باغی شامل زردالو، سیب درختی و گردو اشاره کرد. بر طبق اطلاعات سرشماری جمعیت خانوار روستایی کشور 1391، جمعیت روستای تاش بالغ بر 390 نفر در قالب 122 خانوار می‌باشد.

 

 

1 – 4-  پوشش‌گیاهی و جاذبه­های ژئوتوریستی منطقه  

 

 

با توجه به کوهستانی بودن منطقه و میزان بارش مناسب،‍ پوشش گیاهی دارای پراکندگی متوسط با تراکم نسبتاً بالا می‌باشد. از پوشش‌گیاهی این منطقه می‌توان به گیاهانی مانند دم روباه، کاروان­کش، گل بیغم، شور، گز، قیچ، اسپند، سرجارو، گون، درمنه، کما، فرفیون، چوبک، اسکنبیل و خارشتر اشاره نمود (شکل 1-2). روستای کوهستانی‌ تاش­ یکی از مهمترین مناطق ژئوتوریستی منطقه می‌باشد که از امکانات اولیه رفاهی شامل آب، برق و تلفن برخوردار است و به علت واقع شدن در نقطه مرزی بین استان‌های سمنان و گلستان همه ساله پذیرای سیل مشتاقان به طبیعت‌گردی و کوهنوردی می‌باشد. مهمترین جاذبه­های میراث زمین­شناسی شامل چشمه­ی هفت­رنگ، رودخانه تاش، یخچال‌های طبیعی و مهمترین مسیر صعود به قله شاهوار (دره پیر‌میشی) می­باشد (بسطامی و فردوست، 1392).

 

 

شکل 1-۲-  نمایی از پوشش گیاهی شامل گون، درمنه و درخت اورس در محدوده کانسار (دید به سمت شمال شرق)

 

 

1- 5 –  ژئومورفولوژی منطقه

 

 

از نگاه ژئومورفولوژی منطقه در میان ارتفاعات شاهوار در جنوب، کوه یزدکی در شمال، کوه پیرمیشی در مغرب و کوه شترپا در شرق قرار گرفته است. ارتفاع روستای تاش2220 متر و ارتفاع بلندترین نقطه قله شاهوار با ارتفاع ۳۹۴۵ متر می‌باشد. روند عمومی عناصر زمین‌ساختی (چین خوردگی و گسل­ها) کوه‌های البرز اکثراً شرقی- غربی است. نقش گسل‌های رورانده در منطقه البرز شرقی به وضوح قابل مشاهده می‌باشد و همین سیستم رورانده باعث اوج گرفتن ارتفاعات نسبت به دشت و همچنین به هم­خوردگی شدید در منطقه شده که سبب قرار­گیری سازند‌های مختلف با سن‌های متفاوت در کنار یکدیگر می‌باشد. جنس عمومی سنگ‌ها در منطقه تاش شیل‌ها و ماسه سنگ‌های (سازند شمشک) و آهک و دولومیت‌های (سازند الیکا) می‌باشد که به علت قرارگیری در ارتفاع زیاد دارای فرسایش فیزیکی بالا می‌باشند. دره‌های جوان عموماً ‌V شکل و از امتداد گسل‌ها پیروی می­کنند. رودخانه دائمی تاش و رودخانه‌های فصلی مانند سنگ سله در فصل بهار با اّب شدن برف‌ها  مقادیر زیادی از مواد و سنگ‌ها و خاک منطقه را جا به‌ جا کرده و به خارج از منطقه منتقل می‌کنند. مسیر رودخانه‌ها اکثراً مناطق گسلی یا در راستای گسل‌های موجود درمنطقه می‌باشد. (شکل 1-۳ )، وضعیت زمین­ ریخت­شناسی منطقه را بر روی نقشه توپوگرافی 250000/1 گرگان و (شکل 1- 4 )، موقعیت منطقه مورد مطالعه در تصویر ماهواره‌ای را نشان می‌دهد.

 

 

شکل 1- ۳- وضعیت زمین ریخت­شناسی منطقه بر روی نقشه توپوگرافی 250000/1 گرگان، در این تصویر برجستگی­های مهم شامل کوه­ها، همچنین سیستم آبراهه­ها و موقعیت ماده معدنی نشان داده شده است  (اقتباس از مرکز اسناد جمهوری اسلامی ایران).

 

 

شکل 1- ۴- وضعیت مورفولوژیکی منطقه بر روی تصویر ماهواره‌ای.

 

 

6- تاریخچه مطالعات پیشین

 

 

کانسارهای بوکسیت ایران بیشتر از نوع کارستی بوده و از نظر مکانی در سه پهنه ساختاری -رسوبی البرز، ایران مرکزی و زاگرس توزیع شده‌اند (قربانی، 1386). از دوره پرمین تا اواخر دوره کرتاسه به موازات کمربند فلز‌زایی تتیس- اوراسیا یکی از غنی­ترین کمربند‌های بوکسیتی شکل گرفته است که سرزمین ایران بخشی از این کمربند می‌باشد. مهمترین ذخائر بوکسیت کارستی ایران بر اساس زمان تشکیل عمدتاً بر سه محور بوکسیت­های پرمو ‌-‌ تریاس، قاعده لیاس و کرتاسه می‌باشند. تاکنون مطالعات زیادی­ در گوشه  و کنار کشور ایران بر روی منابع بوکسیتی انجام شده است که به طور مختصر به برخی از این موارد اشاره می­کنیم.

 

 

محور بوکسیت‌های پرموتریاس ایران به صورت گسترده در شمال غرب کشور مورد بررسی قرار گرفته است. از جمله مطالعات انجام شده می­توان به موارد زیر اشاره کرد :

 

 

–  قاسمی نکو، 1379، که نهشته­­­های نیچلان و باختر ارومیه را مورد مطالعه قرار دادند و به طور کلی نتیجه گرفتند که لاتریتی شدن این نهشته­ها به صورت کامل انجام نگرفته است.

 

 

– خواجه محمد لو، 1383، به مطالعه­ی  بوکسیت­های جنوب استان آذربایجان غربی پرداخته‌اند و ماحصل مطالعات آنها منجر به شناسایی سنگ­های دیاباز نفوذی، درون سازند درود به عنوان سنگ منشأ شده است.

 

 

– انتظاری ، 1385، به بررسی بوکسیت­های منطقه مندیل بسر مراغه پرداختند و بر اساس مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی سنگ مادر این بوکسیت را سنگ­های آتشفشانی دانسته‌اند.

 

 

 – کلاگری و عابدینی،2007، درمقاله­ای تحت عنوان بررسی ژئوشیمی افق پرمو-تریاس خانشیته در شرق بوکان به چگونگی رفتار عناصر نادر خاکی در افق بوکسیتی بوکان پرداخته است.

 

 

 یکی دیگر از ناحیه بوکسیتی پرموتریاس ایران بخش البرز شرقی است که می­توان به مطالعات اشکوریان و همکاران،1390، که به مطالعه بوکسیت خوش ییلاق پرداختند و  فرامرزی و همکاران، 1391، که نهشته بوکسیت قشلاق را مورد مطالعه قرار دادند اشاره نمود. نامبردگان سنگ منشأ بوکسیت‌های مورد مطالعه را سنگ‌های بازالتی سازند سلطان میدان دانسته‌اند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-4-1-  سایش ناشی از دانه‌های شن و ماسه. 16

 

 

2-4-1-1- اثر دبی تولید شن و روش انتقال آن.. 17

 

 

2-4-1-2- سرعت، گرانروی و  چگالی  سیال.. 18

 

 

2-4-1-3- شکل، اندازه و سختی ذرات شن.. 20

 

 

2-4-1-4- ترکیب و ماهیت اجزای سیال.. 22

 

 

2-4-1-5- پیکربندی مسیر جریان نظیر لوله های مستقیم، زانویی یا سه راهی.. 23

 

 

2-4-1-6- میزان سختی و مقاومت سطح مورد هدف… 25

 

 

2-4-1-7- زاویه­ی برخورد ذرات شن.. 25

 

 

2-4-1-8- دما و فشار. 26

 

 

2-4-2- سایش ناشی از قطره های مایع.. 27

 

 

2-4-3-  خوردگی سایشی.. 29

 

 

2-4-4-  پدیده­ی کاویتاسیون.. 31

 

 

2-5- رابطه­ی تئوری برای محاسبه­ی نرخ سایش…….32

 

 

2-5-1- گزارش نرخ سایش ……32

 

 

 

 

 

2-6-1- اندازه گیری كاهش وزن ناشی از خوردگی و ساییدگی.. 34

 

 

2-6-2- پروب های مقاومت الکتریکی.. 37

 

 

2-6-3- دستگاه های اندازه گیری اولتراسونیک…. 39

 

 

2-6-4- پروب های الکتروشیمیایی.. 40

 

 

2-6-5- پرتونگاری با اشعه­ی ایکس و گاما 40

 

 

 

 

 

2-7-1- کاهش دبی تولید.. 41

 

 

2-7-2-  طراحی سیستم لوله کشی.. 41

 

 

2-7-3- مواد مخصوص مقاوم در برابر سایش…. 42

 

 

2-7-4- افزایش ضخامت دیواره­ی لوله. 42

 

 

2-7-5- ممانعت از تولید شن و جداسازی آن.. 43

 

 

 

 

 

بر کارهای انجام شده. 44

 

 

 

 

 

 

 

 

3-2-1- دسته بندی مدل های موجود. 47

 

 

بر کارهای گذشته.. 48

 

 

 

 

 

 

3-4-1- مدل فینی.. 50

 

 

3-4-2-  مدل هاسر – ورنولد.. 51

 

 

3-4-3- مدل سالاما- ونکاتش…. 52

 

 

3-4-4- مدل سالاما 52

 

 

3-4-5- مدل مرکز مطالعات سایش و خوردگی دانشگاه تولسا 55

 

 

3-4-6- مدل شیرازی و همکاران.. 55

 

 

3-4-7- مدل فیزیکی.. 56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-1-1- تجهیزات اصلی.. 58

 

 

4-1-2- تجهیزات جانبی.. 59

 

 

4-1-3- ذرات شن و ماسه. 63

 

 

4-1-4- اندازه گیری  وزن.. 63

 

 

 

 

 

 

 

 

4-3-1-  متغیرهای مورد مطالعه در آزمایش…. 67

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5-4-1- بررسی سرعت سایش سیال فاقد شن.. 73

 

 

5-4-2- بررسی تأثیر سرعت سیال حاوی ذرات شن.. 75

 

 

5-4-3- بررسی مکان های مختلف در خط لوله. 77

 

 

5-4-4- بررسی اندازه­ی ذرات شن.. 78

 

 

5-4-5- بررسی تأثیر غلظت شن.. 79

 

 

5-4-6- تأثیر سختی و دانسیته کوپن.. 80

 

 

 

 

 

5-5-1- میکروسکوپ الکترونی.. 84

 

 

5-5-2-آنالیز کوپن ها با میکروسکوپ الکترونی.. 85

 

 

 

 

 

5-6-1- الگوریتم ژنتیک…. 92

 

 

5-6-2- روش تفاضل تکاملی (DE). 94

 

 

5-6-3- جزئیات پیاده سازی الگوریتم ژنتیک برای مدل سازی.. 94

 

 

5-6-4- نتایج مدل سازی.. 96

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

–  اهمیت سایش و خوردگی در صنعت

 

 

پدیده­های خوردگی و سایش به عنوان یکی از آسیب­ها و چالش­های مهم در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی به حساب می­آیند. پدیده­ی خوردگی طبق تعریف، واكنش شیمیایی یا الكتروشیمیایی بین یك ماده، معمولأ یك فلز و محیط اطراف آن می‌باشد كه به تغییر خواص ماده منجر خواهد شد. فرایند خوردگی در صنعت، آثار زیان بار اقتصادی عظیمی را موجب می­شود و برای کاهش آن کارهای زیادی می­توان انجام داد. برخی خسارت­های ناشی از خوردگی عبارتند از: ظاهر نامطلوب (مثلأ خوردگی رنگ خودرو)، مخارج تعمیرات و نگهداری و بهره برداری، تعطیلی کارخانه، آلوده شدن محصولات، نشت یا از بین رفتن محصولات با ارزش مثل مواد هیدروکربنی و یا نشت مخازن حاوی اورانیوم و … با توجه به اینكه از لحاظ ترمودینامیكی مواد اكسید شده نسبت به مواد در حالت معمولی در سطح پایین‌تری از انرژی قرار دارند، بنابراین تمایل رسیدن به سطح انرژی پایین‌تر سبب اكسید (خورده) شدن فلز می‌گردد. خوردگی یک فرایند خودبخودی است، یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش می‌‌رود که به حالت پایدار برسد.

 

 

پدیده­ی خوردگی در تمامی دسته‌های اصلی مواد، شامل فلزات، سرامیك­ها، پلیمرها و كامپوزیت­ها اتفاق می­افتد، اما وقوع آن در فلزات آنقدر شایع و فراگیر بوده و اثرات مخربی بجای می‌گذارد كه هرگاه صحبت از خوردگی به میان می­آید، ناخودآگاه خوردگی یك فلز به ذهن متبادر می‌شود.

 

 

سایش، به فرایند جدا شدن ماده از سطح فلز در اثر واکنش مکانیکی گویند. مانند ضربه­ی ذرات جامد همراه با گاز و مایع، یا در اثر برخورد قطرات مایع به دیواره داخلی مجرای عبوری سیال. سایش ناشی از خطوط لوله حاوی دوغاب جهت انتقال مواد خام جامد نظیر سنگ آهن، ذغال­سنگ و پتاس یک مشکل بزرگ در صنایع معدنی است. سایش خطوط لوله جهت انتقال دانه­های خوراکی و ذرت به عنوان جایگزین حمل و نقل با تسمه و نقاله، از موضوعات مورد بررسی در صنعت کشاورزی است. مواردی در صنعت که پدیده­ی سایش ملموس­تر می­باشد، عبارتند از: توربین­های گازی، کمپرسور­ها و پمپ­ها، نازل­ها، لوله و تیوب­های انتقال، پره­های هلیکوپتر و هواپیماها، موتور وسایل حمل و نقل و …[1]

 

 

1-2- سایش و خوردگی در صنایع نفت و گاز

 

 

سایش خطوط لوله و تجهیزات مورد استفاده جهت انتقال سیالات حاوی ذرات جامد یک مشکل اساسی در بسیاری از صنایع از جمله صنعت نفت و گاز می­باشد. سایش برای مدت زمان طولانی بعنوان یک منبع ایجاد مشکل در سیستم­های تولید و بهره­‌برداری هیدروکربن­ها شناخته شده است. بسیاری از خرابی­های خطرناک مربوط به زانویی­ها در سکوهای بهره‌­برداری، واحد­های حفاری و دیگر تأسیسات زیردریایی در دهه­­های قبل در نتیجه سایش بوده است. این مشکلات و خرابی­ها، هم شامل هزینه­ی تعویض بخش­های فرسوده شده و هم مشکلات محیط زیستی و مسائل ایمنی را به دنبال دارد. زمانیکه نفت و گاز از مخازن دارای مقاومت نسبتأ پایین تولید می­شود (کمتر از 2000 psi) با کاهش فشار مخزن، ذرات شن می­توانند از سنگ مخزن جدا شده و تعدادی از ذرات همراه با سیالات تولید شوند. این ذرات شن می­توانند سبب سایش خطوط لوله و تجهیزات شده و در نتیجه منجر به توقف تولید شوند، و از این­رو ضررهای اقتصادی قابل ملاحظه­ای متوجه تولیدکنندگان نفت و گاز شود [2و7].

 

 

سایش علاوه بر اینکه موجب خرابی تجهیزات و افزایش هزینه های برآورد شده به علت خرید و جابجایی تجهیزات می­شود، می­تواند باعث آلودگی محیط و یا آتش­سوزی به دلیل سوراخ و پاره شدن مجرای عبور مواد هیدروکربنی شود. میزان خرابی­ها و از بین رفتن تجهیزات دریایی خیلی بیشتر از تجهیزات سطحی و زمینی است. به دلیل نیاز جهان به انرژی (که بیشتر از سوخت­های فسیلی تأمین می­شود) باید تولید هرچه بیشتر نفت و گاز (حداکثر ظرفیت تولید) توسط شرکت­های مربوطه مد نظر قرار گیرد. اما برای رسیدن به تولید بیشتر، مشکلات زیادی از جمله سایش به وجود می­آید. وقتی سرعت استخراج از چاه زیاد باشد و ذرات ریز شن و ماسه و حتی خاک در سیستم وجود داشته باشد، سایش مخرب­تر خواهد بود. کاهش دبی تولیدی چاه به عنوان راهکاری جهت کاهش سایش، مناسب به نظر نمی­رسد. عمده­ی مخازن زیر زمینی شامل نفت و گاز و آب هستند. عملیات بهره برداری ممکن است به صورت تک فازی باشد و هم می­تواند چند فازی باشد. میزان سایش در جریان­های چند فازی در شرایط مشابه ظرفیت تولید، به مراتب بیشتر از جریان­های تک فازی است [3].

 

 

تعمیر و جایگزین کردن قطعات و تجهیزات خراب شده سر چاهی و سطحی، به مراتب آسان­تر و کم هزینه­تر از تجهیزات درون چاهی و زیر­زمینی است. تجهیزات سر چاه باید طوری طراحی شوند تا در طول مدت بهره­برداری (بعضأ 50 سال) تحمل و مقاومت کافی را داشته باشند. سایز بندی خطوط لوله، آنالیز صدمات و خرابی­ها، میزان بهینه بهره برداری و … از مواردی هستند که قبل از آن­ها باید میزان و نرخ سایش مشخص شده باشد. پدیده­های سایش و خوردگی به علت محیط مساعد، و حرکت و جنبشی که در هر سیستم است، همیشه و در همه جا وجود دارند. نمی­توان فرایندی را یافت که از این دو پدیده در امان باشد. حتی در سرعت­های بسیار کم و غلظت ناچیز ذرات جامد همراه با سیال، سایش وجود دارد. باید راهکاری ابداع کرد که نرخ این سایش و خوردگی را به حداقل برساند [4].

 

 

 

1 – 14-  هیدروژئولوژی گنبدهای نمکی. 33

 

 

1 – 15 – پراکندگی گنبد های نمکی در جهان. 37

 

 

1 – 16 – گنبدهای نمکی ایران. 38

 

 

1-17-  مطالعه گنبدهای نمکی استان فارس.. 40

 

 

بر پژوهش های گذشته. 44

 

 

 فصل دوم: منطقه مورد مطالعه

 

 

2-1- موقعیت جغرافیایی گنبد نمکی کرسیا 47

 

 

2-2- زمین شناسی منطقه. 48

 

 

2-3- زمین شناسی عمومی دشت داراب 53

 

 

2-4- ریختار دشت داراب… 54

 

 

2-5-  قسمت های مختلف دشت داراب 56

 

 

2-6- چشمه های پیرامون دشت داراب 56

 

 

2-7- ساختار دشت داراب 57

 

 

2-8- پایانه دارابدشت و خروجی آن.. 58

 

 

2-9- چینه شناسی منطقه مورد مطالعه 58

 

 

2-9-1- سری هرمز. 58

 

 

2-9-2- سازند سروک (SV) 65

 

 

2-9-3- واحد رادیولاریتی (Rd) 65

 

 

2-9-4- سازند تربور (Kt) 66

 

 

2-9-5- سازند ساچون 66

 

 

2-9-6- سازند جهرم 66

 

 

2-9-7- سازند آسماری 67

 

 

2-9-8- سازند رازک 67

 

 

2-9-9- سازند آغا جاری 67

 

 

2-9-10- کنگلومرای بختیاری 68

 

 

2-10- بارندگی  در ایستگاه‌های هواشناسی در محدوده داراب بارندگی ماهانه. 69

 

 

2-11- نمودار بارندگی-ارتفاع. 71

 

 

 فصل سوم: روش مطالعه

 

 

3-1- تهیه نقشه زمین شناسی از طریق سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) 73

 

 

3- 2- محل های نمونه برداری و پارامترهای هیدروشیمیایی اندازه گیری شده 74

 

 

3 – 3 – روش نمونه برداری.. 77

 

 

3 – 4 – اندازه گیری پارامترهای هیدروشیمیایی.. 79

 

 

3 – 4 – 1 – اندازه گیری هدایت الکتریکی (EC) و درجه حرارت (T) 79

 

 

3 – 4 – 2 – اندازه گیری آنیون ها 80

 

 

) 80

 

 

 

) 80

 

 

) 80

 

 

) 80

 

 

3 – 4 – 3 – اندازه گیری کاتیون ها 81

 

 

3 – 4 – 3 – 1 – اندازه گیری یون کلسیم (Ca+2) 81

 

 

) 81

 

 

) 81

 

 

3 – 5 – محاسبه درصد خطای آزمایش…. 82

 

 

 فصل چهارم: نتایج و بحث

 

 

4-1- گنبد نمکی کرسیا 84

 

 

4-2- موقعیت چشمه های شورابه و چشمه های کارستی منطقه مورد مطالعه. 86

 

 

4-3- آنالیز یون های اصلی. 87

 

 

4-4- آنالیز عناصر فرعی و کمیاب.. 91

 

 

4-5- آنالیز ایزوتوپی. 98

 

 

4-6- آبخوان های مجاور گنبد نمکی کرسیا 100

 

 

4-6-1-  آبخوان آهکی میلک…. 100

 

 

4-6-1-1- محل تخلیه آبخوان.. 101

 

 

4-6-1-2- تاثیر گنبد نمکی کرسیا بر  آهک میلک…. 102

 

 

4-6-1-3- توزیع شوری در شرق گنبد نمکی.. 103

 

 

4-6-1-4- نسبت های یونی.. 105

 

 

4-6-1-5- بررسی نتایج ایزوتوپی در تعیین منشا شوری.. 110

 

 

4-6-1-6-  بررسی تبادل کاتیونی در چاه w2.. 111

 

 

4-6-1-8- بررسی پدیده اختلاط در چاههای w2,ww67,ww68.. 112

 

 

4-6-1-9- نحوهی تاثیرگذاری گنبد نمکی کرسیا بر آبخوان آهکی میلک…. 115

 

 

4-6-1-10- مدل پیشنهادی جریان در کوه میلک…. 118

 

 

4-6-1- آبخوان آهکی شاه نشین.. 123

 

 

4-6-2-1- محل تخلیه آبخوان آهکی شاه نشین.. 124

 

 

4-6-2-2- تاثیر گنبد نمکی کرسیا بر  آهک شاه نشین.. 125

 

 

4-6-2-3- مدل عمومی جریان در آبخوان شاه نشین.. 126

 

 

4-6-1- آبرفت دشت داراب… 133

 

 

4-6-3-1- بررسی چاه‌های موجود در آبرفت دشت داراب… 135

 

 

4-6-3-2- بررسی نقشه هم تراز آب زیرزمینی در دشت داراب : 138

 

 

4-6-3-3- عمق سطح ایستابی در دشت داراب… 140

 

 

4-6-3-4- تیپ آب در دشت داراب نمودار پایپر  مربوط به نمونه های

 

 

آنالیز شده در آلمان.. 143

 

 

4-6-3-5- توزیع شوری در آبهای زیرزمینی آبرفت دشت داراب… 144

 

 

4-6-3-6- تاثیر گنبد نمکی کرسیا بر آبرفت دشت داراب… 148

 

 

4-6-3-7- بررسی نسبت های یونی.. 152

 

 

4-6-3-10- بررسی ایزوتوپی در نمونه ی  w 19 و w 24 در آبرفت دشت

 

 

داراب… 155

 

 

4-6-3-11- تاثیر گنبد نمکی کرسیا بر آبخوان آبرفتی در شرق.. 156

 

 

 فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

 

 

5-1-نتیجه گیری.. 160

 

 

5-2- پیشنهادات… 162

 

 

 منابع

 

 

منابع فارسی …….. 161

 

 

منابع انگلیسی …. 163

 

 

مقدمه

 

 

امروزه استفاده از آب­های زیرزمینی در نقاط مختلف دنیا به خصوص در کشور ما به دلیل کم بودن ذخائر سطحی توسعه­ی زیادی یافته­است و برای مصارف مختلف کشاورزی، صنعتی، شرب و غیره مورد استفاده قرار میگیرد، به همین دلیل لازم است که منابع آب زیرزمینی در هر ناحیه به دقت مورد مطالعه و بررسی کمی و کیفی قرارگیرند تا بتوان از آن­ها استفاده­ی بهینه را به عمل آورد (سنگدهی و همکاران 1387) عواملی چون بهره برداری نادرست از منابع آب ز یرزمینی ، وجودعوامل طبیعی همچون گنبدهای نمکی و سازندهای زمین شناسی آلاینده، هم گاها موجب کاهش کیفیت آب چاه­ها وسفره­های زیرزمینی می­شوند(زمردیان،1383) گنبدهای نمکی می­توانند به صورت­های مختلف منابع آب سطحی و زیرزمینی راآلوده نمایند .آلوده کنندگی گنبدهای نمکی درحد حجم­ها و دبی­های بسیار زیاد می­باشد. در مناطق خشک و نیمه خشکی مانند ایران که منابع آب از اهمیت زیادی برخوردار هستند بررسی شدت و نحوه آلودگی توسط گنبد‌های نمکی کمک زیادی در مدیریت کیفی این منابع خواهد نمود. نظر به­اینکه تعداد گنبد‌های نمکی در ایران زیاد است، ارائه راهکار مناسب برای تعیین مقادیر و نحوه آلودگی منابع آب توسط گنبد‌های­ نمکی راهکارهای مناسبی را برای سایر نقاط ارائه خواهد داد. احمدزاده و همکاران 115 گنبد نمکی را در جنوب ایران نام برده­اند که 101 گنبد محدوده بین بندرعباس- سروستان و 14 گنبد در جنوب کازرون قرار دارند. با توجه به نوپا بودن مطالعات صورت گرفته در زمینه گنبدهای نمکی در ایران بسیاری از مطالعات اولیه توسط زمین شناسان غیر ایرانی و در زمینه تکتونیک نمک انجام پذیرفته­است و پس از آن با گسترش مطالعات صورت گرفته، بررسی­های مربوط به هیدروژئولوژی گنبدهای نمکی نیز آغاز گردید.

 

 

1-1- سنگ نمک

 

 

سنگ نمک یا هالیت با ترکیب NaCl در زیر سطح به شکل لایه ای (salt bed) و بر روی زمین به شکل dome، sill، dike و دیاپیر (diapir) وجود دارد. بسته به تاریخ رسوبگذاری،نهشته­های هالیت ممکن است با دیگر نمک­های کلریدی همچون کارنالیت (KM_gCl₃,6H₂O) یا سیلویت (KCl)، سولفات­هاهمچون پولی هالیت (K₂Ca₂Mg[SO₄]₄H₂O)،انیدریت (CaSO₄)،ژیپس (CaSO₄,2H₂O) یا باکربنات­ها همچون دولومیت (CaMg(CO₃)₂)  یا کلسیت(CaCO₃) همراه باشند. از مهمترین خواص نمک می­توان به چگالی کم آن که برابر با kg/m3 165/2 می باشد و انحلال پذیری بالای آن که برابر با g/l360 می باشد نام برد. نمک در اعماق زیاد نفوذ ناپذیر می باشد. از دیگر خواص مهم نمک شکل پذیری آن است که به صورت Halokinesis، plastic creepin و deformation under pressure تغییر شکل میدهد.

 

 

 1 – 2 – انحلال نمک

 

 

در بسیاری از حوضه­های رسوبی در جهان لایه­های ضخیمی از سنگ نمک وجود دارد و در بعضی موارد، نمک تغییر شکل داده و به صورت دیاپیرهای نمکی و یا گنبدهای نمکی رخنمون دارند. نمک با توجه به حلالیت ساده­ی آن تحت تاثیر بارش های جوی قرار گرفته و به راحتی انحلال می­یابد. اما در بعضی موارد با وجود قابلیت حلالیت زیاد، این نهشته ها برای چندین هزار سال پایدار بوده و ممکن است یا انحلالی در آن­ها رخ نداده و یا این که پیشرفت انحلال بسیار کند بوده باشد، که این امر بیانگر عدم تماس آن­ها با چرخه­ی آب­های شیرین می­باشد. لایه­های نمک ممکن است در بین سیستم­های جریان آب زیرزمینی ناحیه­ای یا محلی قرار گرفته و دائما از قسمت­های بالایی و حواشی در حال حل شدن بوده و باعث شوری آب­های زیرزمینی گردند. برای مثال در مناطق تگزاس و نیومکزیکو بییش از 200 متر نمک به وسیله­ی آب­های زیرزمینی انحلال یافته­اند.

 

 

جانسون و همکارانش (1977) به اختصار عوامل موثر در انحلال نمک را شرح داده­اند:

 

 

1– غیر اشباع بودن آب نسبت به نمک

 

 

2– وجود نهشته­ی نمکی و آب کافی

 

 

3– امکان حرکت آب در داخل یا بر روی نهشته­های نمکی و امکان خروج آب

 

 

4- انرژی (مانند بار هیدرواستاتیکی) که باعث جریان آب در سیستم گردد.

 

 

با وجود این شرایط، آب­های جوی به داخل زمین نفوذ کرده و انحلال نمک در زیر سطح اتفاق می­افتد و آب راه خود را به نواحی با ارتفاع کمتر ادامه می­دهد. تخلیه­ی چشمه­های شور حاصل از انحلال نمک و تبخیر آب­های شور در سطح زمین می­تواند باعث تولید و توسعه­ی پهنه­های نمکی گردد. چنین پهنه­های نمکی در دشت رولینگ (Rolling) در شمال تگزاس و جنوب غرب اکلاهاما به وسیله یوارد (1961) و ریشتر و کیلر (1986)، Ward,1961 و Richter and Kreitler,1986 توصیف شده­اند. آب­های شور تخلیه شده در این نواحی از چند هزار میلی­گرم بر لیتر تا 150000 میلی گرم بر لیتر کلر را در خود حل کرده که کیفیت آب-های سطحی را تا صدها مایل پایین تر تحت تاثیر قرار می­دهند (Richter,1993).

 

 

1 – 3 – حلالیت هالیت

 

 

قابلیت حلالیت مولی هالیت در 25 درجه سانتی گراد بسیار زیاد است به طوری که ثابت حلالیت آن طبق معادله 1 -1 برابر با 38 می­باشد.

 

 

معادله (1-1)                 = 38 Ksp = [Na⁺].[Cl^–]

 

 

 

 

 

جدول 1- 1- قابلیت انحلال کانی­هایی که به صورت متجانس حل می­شوند

 

 

 (دمای 25 درجه سانتی گراد و فشار کل یک بار)، (Lioyd et al,1985)

 

 

از آنجایی که ماکزیمم حد اشباع آب از کلسیت 500 میلی گرم در لیتر می­باشد بنابراین می­توان دریافت که انحلال هالیت 720 برابر انحلال کلسیت و 170 برابر ژیپس می­باشد که این خود بیانگر سادگی حلالیت هالیت می­باشد. حلالیت هالیت با افزایش درجه حرارت زیاد می­گردد. شکل 1 افزایش حلالیت هالیت را با افزایش درجه حرارت نشان می­دهد.

 

 

شکل1 – 1- افزایش حلالیت هالیت با افزایش درجه حرارت بر حسب میلی­گرم بر لیتر

 

 

و درصد وزنی(شیمی عمومی هیئت مولفان، 1364)

 

 

1-4 – شوری و انواع آن

 

 

شورابه آبی است که غلظت کلر آن از غلظت متوسط کلر جهانی در آب اقیانوس بیشتر باشد(Hem,1973). شور شدن که با افزایش میزان مواد جامد حل شده (TDS) تعریف می­شود، شایع­ترین نوع آلوده شدن منابع آب است.

 

 

افزایش شوری علاوه بر این که باعث بالا رفتن کل مواد شیمیایی آب می­شود باعث افزایش غلظت تشکیل دهنده­های خاصی نیز می­گردد.

 

 

 1 – 5 – تعیین منابع شوری

 

 

همانگونه که بحث شد منابع شوری گوناگونی وجود دارند. برای تشخیص و تفكیك منابع شوری از یكدیگر، از روش­های مختلفی استفاده می­گردد كه عمدتاً عبارتند از:

 

 

 

1. آنالیز شیمیایی آب

 

 

1. روش­های ایزوتوپی

 

 

برای نیل به این هدف از پارامترهای گوناگونی هم­چون كاتیون­های اصلی (Na,Mg,Ca) و آنیون­های اصلی (HCO₃,SO₄,Cl) و عناصر فرعی (K,I,Br,Li) و بعضی ایزوتوپ­های محیطی (¹⁴C,³H,²H,¹⁸O)استفاده می­گردد. در سال­های اخیر از این اجزاء شیمیایی و یا نسبت­های آن­ها جهت تفکیک منابع شوری استفاده شده است. جدول 2 نسبت­های به­كار رفته در تعیین منابع شوری را نشان می­دهد.

 

 

 

 

 

جدول1-2 – پارامترهای شیمیایی پیشنهاد شده جهت تفکیک منابع شوری (Richter, 1993)

 

 

1 – 6- روش­های شیمیایی تعیین انحلال نمک

 

 

1 – استفاده از نسبت Na/Cl

 

 

Leonard and ward (1962) اولین کسانی بودند که از این نسبت جهت تشخیص انحلال هالیت از شورابه­های میادین نفتی در اکلاهاما استفاده کردند. یک نوع چشمه­های شور در اکلاهامای غربی نسبت وزنی سدیم به کلر را بین 63/0 تا 65/0 نشان داده که بیانگر انحلال هالیت خالص (نسبت وزنی Na/Cl = 0.648 ) به عنوان منبع شوری می­باشد.

 

 

علاوه بر نسبت وزنی می­توان از نسبت مولی برابر با یک، برای نسبت سدیم به کلر (چون سدیم و کلر از لحاظ مولی به نسبت یک به یک با یکدیگر ترکیب می­شوند) و هم چنین نسبت سدیم به کلر برابر با یک بر حسب اکی والان در میلیون (epm) (چون ظرفیت Cl و Na هردو برابر یک می­باشد) جهت تشخیص انحلال به عنوان منبع شوری استفاده کرد. Gogel,1981 پیشنهاد کرد که اگر نسبت وزنی سدیم به کلر کمتر از 6/0 (بین 28/0 تا 54/0) باشد، بیانگر منشاء میدان­های نفتی چشمه­های شور می­باشد. وی با استفاده از همین روش و به دست آوردن نسبت وزنی سدیم به کلر بین 65/0 تا 67/0 برای رودخانه Ninnesch، منشا آلودگی سفره­ی Wellington را انحلال نمک تشخیص داد. همان طور که در شکل 2 نشان می­دهد شورابه­های میادین نفتی دارای سدیم کمتری نسبت به شورابه­های حاصل از انحلال نمک می­باشند، بنابراین نسبت سدیم به کلر در میدان­های نفتی کمتر از شورابه­های انحلال نمک می­باشد. با استفاده از این روش می­توان منابع آلوده کننده­ی آب سطحی را نیز مشخص کرد.

 

 

 

1-9-3-3- اسکارن روی- سرب…28

 

 

1-9-3-4- اسکارن تنگستن….29

 

 

1-9-3-5- اسکارن قلع…30

 

 

1-9-3-6-اسکارن مولیبدن…32

 

 

1-9-3-7- اسکارن طلا.32

 

 

1-10- پراکندگی کانسارهای اسکارنی ایران.. 34

 

 

1-11- موقعیت و راه‌های دسترسی به منطقه. 37

 

 

1-12- آب و هوا 38

 

 

1-13- ریخت شناسی.. 38

 

 

1-14- مطالعات پیشین.. 39

 

 

1-15- روش پژوهش…. 40

 

 

1-16- اهداف پژوهش…. 40

 

 

1-17- روش مطالعاتی.. 41

 

 

فصل دوم: زمین‌شناسی منطقه مطالعاتی

 

 

2-1- مقدمه. 44

 

 

2-2- زون‌های ساختاری ایران.. 44

 

 

2-3- زون سنندج – سیرجان.. 45

 

 

2-4- چینه‌شناسی.. 49

 

 

2-4-1- سیلورین.. 49

 

 

2-4-2- پالئوزوئیک بالایی.. 50

 

 

2-4-3- تریاس…. 50

 

 

2-4-4- ژوراسیک…. 52

 

 

2-4-5- کرتاسه. 52

 

 

2-4-6- سنوزوئیک…. 53

 

 

2-4-6-1- پالئوسن..53

 

 

2-4-6-2- ائوسن..54

 

 

2-4-6-3- الیگوسن………….54

 

 

2-4-6-4- پلیوسن…55

 

 

2-4-6-5- کواترنری…55

 

 

2-5- پتانسیل اقتصادی زون سنندج – سیرجان.. 55

 

 

2-6- کمپلکس‌های کوه سفید. 56

 

 

2-7- کمپلکس توتک…. 60

 

 

2-7-1- ارتوگنایس…. 60

 

 

2-7-2- شیست سیاه رنگ…. 61

 

 

2-7-3- مرمر. 62

 

 

 

2-8- اندیس کان‌گوهر. 65

 

 

2-9- تشریح واحدهای سنگی اندیس کان‌گوهر. 67

 

 

2-10- گسل‌های اندیس کان‌گوهر. 77

 

 

فصل سوم: کانی شناسی و کانه زایی

 

 

3-1- مقدمه. 82

 

 

3-2- پتروگرافی واحدهای سنگی اندیس کان‌گوهر. 83

 

 

3-2-1- گرانیت – گنایس…. 83

 

 

3-2-2- شیست… 86

 

 

3-2-3- واحد کربناتی.. 89

 

 

3-2-4- اسکارن واکنشی.. 91

 

 

3-3- کانه نگاری.. 98

 

 

3-4- نتایج حاصل از آنالیز XRD.. 104

 

 

فصل چهارم: زمین شیمی توده نفوذی و سنگ میزبان کربناته

 

 

4-1- مقدمه. 108

 

 

4-2- زمین‌شیمی توده‌نفوذی.. 109

 

 

4-3- سری ماگمایی گرانیت های توتک…. 112

 

 

4-4- شاخص اشباع از آلومین.. 114

 

 

4-5- منشا و نوع ماگمای گرانیتی.. 115

 

 

4-6- جایگاه زمین‌ساختی.. 119

 

 

4-6-1- جایگاه زمین‌ساختی بر اساس عناصر اصلی.. 119

 

 

4-6-2- جایگاه زمین‌ساختی بر اساس عناصر کمیاب… 121

 

 

4-7- آزمایش طیف‌سنجی جذب اتمی.. 122

 

 

4-8- زمین‌شیمی سنگ‌های کربناتی.. 123

 

 

4-9- دماسنجی کلسیت… 127

 

 

فصل پنجم: زمین شیمی گارنت

 

 

5-1- مقدمه. 130

 

 

5-2- شیمی گارنت… 132

 

 

5-3- محل پیدایش گارنت در ایران.. 133

 

 

5-4- عناصر نادر خاکی در گارنت… 136

 

 

5-4-1- بی‌هنجاری Eu, Ce. 145

 

 

5-5- زونینگ در گارنت… 148

 

 

5-5-1- منطقه‌بندی آشکار (فیزیکی) 148

 

 

5-5-2- منطقه بندی پنهان (شیمیایی) 149

 

 

5-5-2-1- ساختار منطقه‌ای رشدی…..149

 

 

5-5-2-1-1- ساختار منطقه‌ای رشدی نوسانی….150

 

 

5-5-2-2- ساختار منطقه‌ای نشری…152

 

 

5-5-2-3- ساختار منطقه‌ای تراوشی..152

 

 

5-5-3- زونینگ در گارنت کان‌گوهر. 153

 

 

5-6- مطالعات ایزوتوپ پایدار 158

 

 

5-6-1- بررسی تغییرات ایزوتوپی در اسکارن‌ها 159

 

 

5-6-2- ایزوتوپ پایدار اکسیژن.. 161

 

 

5-6-2-1- ایزوتوپ پایدار اکسیژن در سنگ‌های دگرگونی و اسکارن……..161

 

 

5-6-2-2- ایزوتوپ اکسیژن در اسکارن واکنشی کان گوهر…….165

 

 

5-7- شرایط فیزیکو‌شیمیایی تشکیل اسکارن واکنشی کان‌گوهر. 168

 

 

فصل ششم: بحث، نتیجه گیری، پیشنهادات

 

 

6-1- مقدمه. 172

 

 

6-2- نتایج مطالعات پتروگرافی و XRD.. 173

 

 

6-3- نتایج مطالعات زمین شیمی.. 177

 

 

6-4- مراحل تشکیل اسکارن واکنشی کان‌گوهر. 181

 

 

6-5- پیشنهادات… 183

 

 

منابع ……184

 

 

پیوست……200

 

 

1-1- کلیات

 

 

 اسکارن به دلیل جذابیت‌های علمی، همچنین به واسطه­ی ارزش تجاری و اقتصادی مواد معدنی همیشه مورد توجه محققین و پژوهشگران زمین‌شناسی و معدن بوده است. کانسارهای اسکارنی در سراسر جهان با توجه به مواد معدنی همراه همواره مورد توجه می­باشند. از جمله فلزات و کانی­های صنعتی با ارزشی که امکان دستیابی اقتصادی به آن‌ها در کانسارهای اسکارنی فراهم است شامل: طلا، آهن، مس، سرب و روی، تنگستن، قلع، گارنت، ولاستونیت، گرافیت، آزبست و منیزیت می­باشد. در ذیل به توصیف این گونه کانسارها پرداخته می­شود:

 

 

هنگامی که تغییرات کانیایی و شیمیایی سنگ­ها در اثر برهم کنش با سیالات بیرونی رخ می­دهد، این فرایند را متاسوماتیسم می­گویند. فعالیت متاسوماتیک از جمله سازوکارهایی است که به تشکیل نوعی از ذخایر به نام اسکارن می­انجامد (Edwards et al.,1986). اسکارن­ها شامل سنگ­های آهکی و سیلیکاته آهن و منیزیم داری (فرومینزیم) هستند که به طریق جانشینی در محل برخورد توده­های نفوذی با کربنات­ها و به مقدار اندک با سیلیکات­ها به وجود می­آیند (بابازاده،1383).

 

 

اگرچه اکثر اسکارن­ها در سنگ آهک یافت می­شوند، آن‌ها می­توانند تقریبا در هر نوع سنگی، طی دگرگونی ناحیه­ای یا تماسی، بر اثر نوعی فرایند جانشینی منشا گرفته از سیالات ماگمایی و دگرگونی، سیالات جوی یا سیالات دریایی پدید آیند. سنگ میزبان توده‌نفوذی در نزدیکی همبری به طور معمول تحت تاثیر تبلور دوباره، دگرسانی و جانشینی قرار می­گیرد و در شماری از آن‌ها هم کانی سازی رخ می­دهد. این تغییرات تحت تاثیر حرارت و نفوذ سیالات ناشی، از توده­های نفوذی یا دیگر سیالاتی است که توده‌نفوذی در پویایی آن نقش داشته است. اگر چه اسکارن­ها اغلب نزدیک توده­های نفوذی یافت می­شوند؛ مناطق نزدیک یا همجوار توده­های نفوذی، امتداد گسله­ها و مناطق اصلی برشی، سیستم­های کم­ژرفای زمین­گرمایی، بستر دریا و مناطق ژرف پوسته زیرین یعنی نواحی دگرگونی انباشتی یا تدفینی از مناطق معمول حضور اسکارن­هاست. بنابراین الزاما، نیازی به یک توده‌نفوذی یا سنگ­آهک برای تشکیل اسکارن نیست (Meinert, 2005).

 

 

 

1-12- مطالعات پیشین.. 22

 

 

1-13- اهداف پژوهش…. 24

 

 

1-14- روش­های پژوهش…. 24

 

 

عنوان                صفحه

 

 

فصل دوم: زمین‌شناسی منطقه

 

 

2-1- مقدمه. 26

 

 

2-2- زمین‌شناسی مجموعه اولترامافیک سرخ‌بند. 28

 

 

2-3- بخش شمالی مجموعه اولترامافیک سرخ‌بند. 31

 

 

2-3-1- دونیت… 31

 

 

2-3-2- پریدوتیت‌ها 34

 

 

2-4- بخش جنوبی مجموعه اولترامافیک سرخ‌بند. 42

 

 

2-4-1- هارزبورژیت… 42

 

 

2-4-2- دونیت… 43

 

 

2-5- مجموعه­های دگرگونی منطقه. 44

 

 

2-6- مجموعه آمیزه رنگین.. 48

 

 

2-7- سن مجموعه افیولیتی فاریاب.. 52

 

 

فصل سوم: مطالعات پتروگرافی

 

 

3-1- مقدمه. 54

 

 

3-2- سنگ‌های اولترامافیک مجموعه افیولیتی فاریاب.. 55

 

 

3-3- موقعیت و مختصات نقاط نمونه­برداری در مجموعه افیولیتی فاریاب.. 56

 

 

3-4- پتروگرافی واحدهای سنگی بخش شمالی.. 57

 

 

3-4-1- دونیت… 57

 

 

3-4-2- اولیوین کلینوپیروکسنیت… 64

 

 

3-4-3- ورلیت… 70

 

 

3-4-4- کرومیتیت… 73

 

 

3-5- پتروگرافی واحدهای سنگی بخش جنوبی مجموعه افیولیتی فاریاب.. 75

 

 

3-5-1- هارزبورژیت… 76

 

 

عنوان               صفحه

 

 

3-5-2- اولیوین کلینوپیروکسنیت… 76

 

 

3-5-3- دونیت… 77

 

 

3-6- نمونه‌های حاوی سولفید معدن فطر6. 78

 

 

3-6-1- آماده سازی نمونه‌ها 79

 

 

3-7- پتروگرافی کانی‌های سولفیدی در محدوده معدن فطر 6. 80

 

 

فصل چهارم: مطالعات ژئوشیمیایی

 

 

4-1- مقدمه. 87

 

 

 

4-2- آماده­سازی نمونه­ها 88

 

 

4-3- کالیبراسیون.. 90

 

 

4-4- مشخصات دستگاه   CAMECA SX 100. 91

 

 

4-5- شیمی سیلیکات‌های میزبان.. 92

 

 

4-5-1- اولیوین(Olivine) 92

 

 

4-5-2- ترکیب شیمیایی اولیوین.. 94

 

 

4-5-3- کلینوپیروکسن (Cpx) و اورتوپیروکسن ( Opx) 99

 

 

4-6- ژئوشیمی کرومیتیت­ها 105

 

 

4-6-1- اسپینل‌های کروم‌دار (chromian spinel) 105

 

 

4-6-2- ترکیب شیمیایی بلورهای کرومیت… 106

 

 

4-6-3- محیط تشکیل کرومیت­ها 110

 

 

4-6-4- تعیین ترکیب شیمیایی ماگمای مادر تشکیل دهنده کرومیتیت­ها 113

 

 

4-7- شیمی کانی‌های سولفیدی.. 116

 

 

4-8- بررسی فرآیندهای کانه­زایی در ماگماهای مافیک… 120

 

 

4-8-1- انحلال­پذیریسولفید. 120

 

 

عنوان                               صفحه

 

 

4-8-2- ضرایب تفکیک سولفید ـ سیلیکات.. 121

 

 

4-8-3- فاکتورR  و تمرکز عناصر با فراوانی کم.. 122

 

 

فصل پنجم: نتیجه­گیری

 

 

5-1- مقدمه. 127

 

 

5-2- نتایج مطالعات پتروگرافی.. 127

 

 

5-3- نتایج ژئوشیمی.. 129

 

 

5-3-1- منشاء کرومیتیت­ها 129

 

 

5-3-2- ژئوشیمی کانی­های سیلیکاتی میزبان.. 130

 

 

5-3-3- ژئوشیمی سولفیدها 130

 

 

5-4- ارائه پیشنهاد برای مطالعات آینده. 132

 

 

فهرست منابع و مآخذ

 

 

منابع فارسی.. 133

 

 

منابع انگلیسی……… 134

 

 

1- مقدمه

 

 

ولفیدی ماگمایی جهان از نوع Ni+Cu و PGE با بخش‌های زیرین مجموعه‌های سنگی مافیک و اولترامافیک لایه‌ای همراه هستند. سنگ‌های اولترامافیک، خود دارای منشاء ماگمایی بوده و بصورت انواع سنگ‌های مختلف در بخش‌های زیرین پوسته و یا در سطح زمین تشکیل شده‌اند. مطالعه سنگ‌های اولترامافیک می‌تواند فرآیندهای مؤثر در تکوین سنگ‌های ماگمایی و فرآیندهایی که بعد از تشکیل سنگ سبب تغییر ترکیب آن می‌گردد، نظیر واکنش مذاب ـ پریدوتیت را به خوبی نشان دهد. توده­های افیولیتی علی­رغم اینکه در گروه مجموعه سنگ­های مافیک و اولترامافیک طبقه‌بندی می‌شوند و از نظر برخی از ذخایر معدنی نظیر کرومیت مورد توجه بوده‌اند ولی فاقد این­گونه نهشته‌­های بزرگ سولفیدی می‌باشند. عدم وجود داده‌های دقیق بر روی ترکیبات سولفیدی، روشن نبودن جایگاه سنگ‌شناسی واحدهای سنگی میزبان کانی‌های سولفیدی و پیچیدگی زیاد سنگ‌شناسی مناطق عمیق افیولیتی موجب شده است که مطالعات علمی و اکتشافی این ترکیبات به شکل هدفمند دارای عمر کمی ‌باشند. با توجه به این­که رسیدن ماگمای سیلیکاتی اولیه به حالت اشباع از سولفید، جدایش مایع سولفیدی از مذاب سیلیکاتی مادر و تجمع عناصر كالكوفیل در آن و سپس تمرکز قطرات مایع سولفیدی لازمه تشکیل كانسارهای سولفیدی ماگمایی است، احتمالاً چنین شرایطی در مجموعه‌های افیولیتی که از نظر کانسارهای سولفیدی ماگمائی فقیر می‌باشند کمتر ایجاد می‌شود (Naldrett, 2004). کانسار سولفید نیکل  اکوج در افیولیت‌های زامبیل[2]  فیلیپین (Naldrett, 1989;Evans, 1993) و کانسار کلیفز[3] در افیولیت شتلند[4] اسکاتلند (Naldrett, 1989) به عنوان کانسارهای سولفیدی مرتبط با افیولیت‌ها این امید را به­وجود آورده است که تحت شرایطی در مجموعه‌های افیولیتی می­توان انتظار کانه‌زایی سولفیدی را داشت. مدل‌های زیادی بر اساس سازوکار تشکیل توده‌های افیولیتی (محیط شکافت قاره­ای، محیط تیغه­های وسط اقیانوسی، محیط جزایر قوسی و …..) ارائه شده است. ماهیت ماگمای مادر و ترتیب جای­گیری ترکیبات مختلف در سطوح متفاوت ستون چینه­شناسی دارای اهمیّت علمی و اکتشافی فراوانی است. مجموعه افیولیتی فاریاب جزئی از مجموعه‌های افیولیتی کمربند زاگرس بوده که در منتهی­الیه مرز کمربند زاگرس و منطقه مکران قرار دارد. منطقه فاریاب بزرگ‌ترین منطقه معدنی کرومیت ایران می‌باشد و با توجه به این­که کانی‌های  سولفیدی در این منطقه به ویژه در معدن فطر 6 مشاهده شده‌اند، در این رساله سعی بر آن است که با استفاده از مطالعات صحرایی، پتروگرافی، ژئوشیمی کانی‌ها و سنگ به بررسی کانه‌زایی سولفیدی ماگمایی و اسپینل‌های­کروم‌دار و سنگ‌های سیلیکاتی میزبان در این مجموعه افیولیتی پرداخته شود.

 

 

1-2- افیولیت

 

 

 افیولیت‌ها، قطعات باقی‌مانده لیتوسفر اقیانوسی هستند که در اکثر سلسله کوه­های بزرگ زمین در قاره‌ها و جزایر جای­گیری شده‌اند. سن آن­ها بسیار متفاوت است، سن قدیمی­ترین آن‌ها مربوط به پروتروزوئیک با سن در حدود 800 میلیون سال می­باشند. افیولیت­ها علاوه بر پرکامبرین (پروتروزوئیک) در فانروزوئیک نیز تشکیل شده­اند، قابل ذکر است که تمرکز اصلی افیولیت­ها در محدوده مزوزوئیک-سنوزوئیک است (Moores et al., 2000). سلسله کوه­هایی که در نتیجه تصادم و برخورد به وجود آمده‌اند مانند آپالاش، اورال یا حتی کوه­های عظیمی که به آن سلسله جبال آلپی می‌گویند غنی از توده‌های افیولیتی­اند و می­توان آن­ها را در امتداد نواری پرپیچ و خم و خطی، در طول هزاران کیلومتر تعقیب کرد. واژه افیولیت در سال 1813 توسط برونیار، برای معرفی سنگی با زمینه سرپانتینی که کانی‌های مختلفی در آن وجود داشته و غالباً با سنگ‌های آتشفشانی، گابروها و رسوبات سیلیسی یا چرت همراه بوده، به کار رفته است (Brongniart, 1813). در طی قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، اصطلاح افیولیت، معرف تجمعی از سرپانتینیت­ها، گابروها و اسپیلیت­ها با یا بدون رادیولاریت یا چرت­های وابسته بود که در لیگور آپنین و در آلپ غربی داخلی رخنمون داشته­اند. این رخنمون­های افیولیتی آلپی، به شدت تکتونیزه، چین­خورده و دگرگون شده‌اند. استینمن (1927)، در یک بازنگری، که وی آن را مجموعه سه قسمتی معرفی کرد (متشکل از سرپانتینیت­ها، دیابازها و رادیولاریت­ها) همزادی انواع ماگمایی (سرپانتینیت­ها ـ گابروها، دیابازها و اسپیلیت­ها) را پیشنهاد کرد. به نظر وی، تمام این‌ها در یک لاکولیت عظیم تفریق یافته و به داخل رسوبات ژئوسنکلینال تزریق شده‌اند (Steinmann, 1927). درور (1957) در مقاله­ای از منشأ گوشته­ای پریدوتیت‌های نوع آلپی و جای­گزینی تکتونیکی به حالت جامد قطعات گوشته فوقانی آن، دفاع کرد (De Roever, 1957). در اواخر سال­های 1960، با بررسی­های دقیقی که در یونان، قبرس، ترکیه و عمان انجام شد به این نتیجه رسیدند که استقرار تکتونیکی قطعات لیتوسفر اقیانوسی شامل دو مجموعه کاملاً متفاوت است:

 

 

1 ـ تکتونیت­ها: بخش گوشته پریدوتیتی قاعده­ای که با دگرشکلی­های پلاستیک دمای بالا مشخص­اند.

 

 

2 ـ کومولاها: توالی ماگمایی پوسته­ای با دگرشکلی کم که یک بخش گابرویی آن از نوع انباشته­ای است.

 

 

در اوایل سال­های 1970، کولمن، برای معرفی تکتونیک خاص لیتوسفر اقیانوسی بر روی حاشیه قاره‌ها، اصلاح فرارانش را به کار برد (Coleman,1970). اختلاف نظر بین زمین شناسان اروپایی و زمین شناسان آمریکایی باعث شد که همه در تعریف اصطلاح مشترک افیولیت به توافق برسند. کنفرانس پن روز در سال (1972) به همین منظور تشکیل شد و نتایج آن به شرح زیر می‌باشد (Anonymous, 1972):

 

 

واژه افیولیت جهت معرفی مجموعه‌ای خاص از سنگ‌های مافیک تا الترامافیک به کار می‌رود، بنابراین این واژه نام یک سنگ خاص نیست، طبق این تعریف، یک مجموعه افیولیتی از قاعده تا بالا شامل (شکل1-1):

 

 

1ـ مجموعه الترامافیک، شامل هارزبورژیت، لرزولیت، دونیت با مقادیر متفاوت که معمولاً فابریک­های تکتونیکی از خود نشان می‌دهند.

 

 

2ـ مجموعه گابرویی که بیشتر بافت کومولایی داشته و معمولاً واجد کومولاهای پریدوتیتی و پیروکسنیتی بوده و عموماً دگرشکلی کمتری نسبت به مجموعه الترمافیک قبلی دارند.

 

 

3ـ مجموعه دایک­های صفحه­ای که به عنوان مجاری تغذیه کننده واحدهای آتش­فشانی فوقانی عمل کرده­اند.

 

 

4ـ مجموعه آتش‌فشانی بازیک که عموماً به صورت بازالت‌های بالشی در بخش بالایی توالی افیولیتی و در زیر رسوبات فوقانی گسترش دارند.

 

 

5ـ سنگ‌های همراه افیولیت‌ها که عبارتند از:

 

 

ـ یک بخش رسوبی فوقانی که به طور مشخص از چرت‌های نواری، شیل‌های نازک بین لایه‌ای و کمی سنگ آهک تشکیل شده‌اند.

 

 

ـ توده‌های پودیفورم کرومیت که معمولاً داخل دونیت‌ها یافت می‌شوند.