مقدمه
مواد معدنی زیربنای اقتصاد و صنعت در جامعه را تشکیل میدهند. بشر از همان آغاز آفرینش خود و در طول تاریخ، بر حسب نیازمندیها و شناخت از مواد معدنی استفاده کرده است. اکنون نیز انسان از تمامی مواد معدنی به حالتها و شیوههای گوناگون بهرهبرداری مینماید. به دیگر سخن همین مواد معدنی هستند که پایه و اساس تمدن را تشکیل میدهند. عوامل مؤثر بر آستانه اقتصادی شدن مواد معدنی ارزش مهمترین عامل تعیین کننده آستانه اقتصادی مواد معدنی ارزش آن است که خود تابع عواملی چون عرضه، تقاضا و مسائل سیاسی میباشد . میزان تولید مواد معدنی در دهه گذشته افزایش شایانی داشته است. عواملی که موجب این افزایش شد. عبارتند از پیشرف در زمینه اکتشاف به دلیل مشخص شدن منشاء محیط و چگونگی تشکیل ذخایر مختلف، مثلاً نظریه تکتونیک صفحهای کمکهای مؤثری در رابطه با کشف ذخایر مس پوریزی نموده است. در دهه اخیر بکارگیری روشهای نوین ژئوفیزیکی و ژئوشیمیایی در کشف ذخایر جیدد بخصوص آنهایی که در اعماق زمین قراردارند کمک مؤثری نمود. همچنین ماشینهای جدید استخراج موجب شده تا ذخایری که در اعماق قرار داشته قابل بهرهبرداری شوند و با کمک از این ماشین الات میزان تولید روزانه بالا رود. پیشرفت در زمینه صنعت تلغیظ و تصفیه موجب گردید تا بسیاری از ذخایر عمیق دور از دسترس نیز قابل بهره برداری شوند. همزمان با بالارفتن تولید، میزان مصرف موادمعدنی نیز افزایش داشته است.
مهمترین عواملی که موجب بالا رفتن مصرف گردید عبراتند از: افزایش جمعیت، گسترش صنایع جدید و غیره. قیمت برخی از موادمعدنی علاوه بر عرضه و تقاضا تحت تأثیر بحرانهای سیاسی نیز قرار میگیرد. به عنوان مثال طلا که 80درصد قیمت آن به تحولات سیاسی و 20 درصد به عرضه و تقاضا مربوط میشود.
عیار ذخیره
مقدار عیار ذخیره از فاکتورهای مهم سنجش ارزش اقتصادی یک معدن است. ذخایر رگهای در مقایسه با ذخایر تودهای و پورفیری در صورت وجود عیار بالاتری ارزش پیدا میکنند. هزینه استخراج، برای ذخایر رگهای بیشتر از ذخایر پورفیری و تودهای است. برای مثال ذخایر مس پورفیری با عیار حدود 0/75 تا 1 درصد و ذخایر مس رگهای با عیار بیش از 1/5 درصد ارزش اقتصادی دارند. هر چند که عیار و مقدار ذخیره، لازم و ملزوم یکدیگر هستند اما مقدار ذخیره از اهمیت بیشتری برخوردار است. ذخایر طلای رگهای با عیار بیش از 10 گرم در تن و ذخایر طلای نوع پراکنده (ذخیره نسبتاً زیاد و ابعاد وسیع) با عیار حدود 2 گرم در تن دارای ارزش اقتصادی و قابل بهرهبرداری هستند. عیار قابل استخراج ذخایر معدنی با گذشت زمان کاهش یافته و عوامل مهمی که موجب این کاهش شدهاند عبارتند از: افزایش قیمت، پیشرفت در صنعت استخراج و تلغیظ و تصفیه.
تکنولوژی
اقتصاد از ماشین آلات جدید در اکتشاف، استخراج و تلغیظ و تصفیه سبب شده که هزینههای استخراج پایین بیاید و ذخایری که به دلایل مختلف در گذشته قابل بهره برداری نبودهاند امروزه قابل بهرهبرداری گردند . کشورهای صنعتی با استفاده از تکنولوژی نوین و نیروهای متخصص و کارآمد از مرحله اکتشاف تا تغلیظ و تصفیه نسبت به کشورهای جهان سوم فراتر رفتهاند.
تلغیظ و تصفیه
هر ماده معدنی از دو بخش کانه (Ore) یا کانیهای مفید و باطله (Gangue) یا کانیهای مزاحم تشکیل شده که لازم است که جداسازی آنها از هم توسط فرآیندهای پالایشی که اصطلاحاً کانهآرایی (Minerod Processing) نامیده میشوند، انجام میگیرد. عواملی نظیر شکل، اندازه، رابطه نسبی کانیهای مفید و باطله و نوع کانیهای مفید و مزاحم، تأثیر مستقیم در تلغیظ و تصفیه یک کانسار دارند. اندازه کانیهای مفید یک کانسار، چنانچه از یک حد خاصی کمتر باش موجب میشود تا ماده معدنی قابل تلغیظ نباشد. کانیهای مفید در یک کانسار میتواند به صورت آزاد یا به حالت درگیر در داخل یک کانی دیگر باشد. هزینههای تلغیظ برای هر یک از حالتهای ذکر شده متفاوت است که باید بطور دقیق مطالعه و بررسی شوند.
شکل ذخیره
شکل ذخیره رابطه مستقیمی با روش استخراج آن دارد. ذخایر رگهای به روش زیرزمینی و ذخایر پورفیری که نزدیک سطح زمین قرار دارند با روش روباز استخراج میشوند در صورتی که پدیدههای تکتونیکی نطیر گسلها و شکستگیها تغییراتی را در امتداد رگهها بوجود آوردند، علیرغم بالا بردن عیار و مقدار ذخیره این بینظمی موجب بالا رفتن هزینه استخراج خواهد شد. بنابراین، عیار و مقدار ذخیره به تنهایی موجب اقتصادی شدن و قابل بهرهبرداری بودن یک ذخیره نخواهد شد.
عمق ذخیره
ذخایر زیادی موجودند که عیار و ذخیره آنها نسبتاً زیاد است اما به علت اینکه در اعماق زیاد واقع شدهاند و یا شکل مناسبی ندارند، دارای ارزش بهرهبرداری نیستند. عمق ذخیره، رابطه مستقیم با هزینههای استخراج دارد.
نیروی متخصص و هزینههای پرسنلی
وجود افراد متخصص و کاردان، رابطه مستقیم با میزان تولید و قیمت تمام شده ماده معدنی دارد. حقوق مهندسین معدن، تکنسینها و معدنچیان در کشورهای جهان سوم پایینتر از کشورهای صنعتی است که خود موجب کاهش قیمت شده ماده معدنی میشود.
حمل و نقل
معادن، معمولاً در مناطقی خارج از شهر یا مراکز صنعتی قرار دارند. این مواد باید استخراج شده و بعد از تغلیظ در همان منطقه تصفیه و به بازار عرضه گردد. فاصله معدن از پالایشگاه و بازار فروش، تأثیر مستقیم در قیمت تمام شده ماده معدنی دارد. هر گاه منطقه معدنی در فاصله زیادی از جادههای اصلی قرار گیرد. ابتدا جهت برقراری ارتباط بین معدن و جادههای نزدیک منطقه باید جاده سازی شود. این کار هزینه زیادی به خود جذب میکند. دیگر این که هر قدر فاصله منطقه از پالایشگاه و بازار فروش دورتر باشد هزینه حمل و نقل بالاتر خواهد رفت و گاهی این امر موجب میشود تا ماده معدنی ارزش اقتصادی خود را از دست بدهد.
آب و هوا
شرایط آب و هوایی تأثیری زیادی روی مدت زمان بهرهبرداری در سال، میزان تولید در روز و راندمان تلغیظ و تصفیه دارد. پایین آمدن مقدار تولید در سال به دلیل نزولات جوی زیاد بخصوص برف و طوفان شن و ماسه باعث بالا رفتن هزینه شده و در موارد خاصی بهرهبرداری از این ذخایر مقرون به صرفه نخواهد بود.
سیاست دولتها
بعضی از مواد معدنی با وجود عدم سوددهی ، به خاطر اهمیت استراتژیکی و وتوجه به استقلال صنعتی و اقتصادی توسط دولتها در داخل کشور تولید میشوند تا در آن زمینه ، کشور از وابستگی به کشورهای خارجی مستقل گردد. مانند فولاد، اورانیم و ... ردهبندی مواد معدنی و کانسارها مواد معدنی به حالتهای مختلف ب همصرف میرسانند که مهمترین آنها عبارتند از : الف) به صورت عنصر ب) کانی ج) بلورها د) سنگ
الف عناصر : مواد معدنی اکثرا به خاطر وجود عنصر یا عناصر خاصی که همراه دارند بهرهبرداری میشوند این مواد ، پایه و اساس صنایع را تشکیل میدهند. عناصر مهم به شرح ذیل میباشند: 1- عناصر فلزی ... , Fe , Ti , Cr , Mn 2- عناصر سبک Al , Li , Be , Mg 3- عناصر بنیادی Cu , Zn , Pb , Sb , Ni 4- عناصر جزئ W , Mo , Sn , Co , Mg , Bi , Zr , Cs 5- عناصر گرانبها Au , Ag , Pt , Ds , Ir 6- عناصر رادیواکتیو U , Ra , Th 7- عناصر کمیاب ..., La , Ce , Pr , Nd , Sn , Eu ,
Gdب کانیها : بعضی از کانیها به دلیل خواص فیزیکو شیمیایی ویژهای که دارند در صنایع مختلف به مصرف میرسند. 1- دیر گدازها ............. گرافیت - کرومیت - منیزیت - بوکسیت .... 2- عایق حرارتی .......... آسبست - ورمیکولیت 3- کمک دوبها ........... فلوریت - آبیت - بوراکس - کربنات سدیم 4- کودهای شیمیایی .. آپاتیت - نیتراتها - نمکهاس سدیم و پتاسیم - گلاکونیت 5- پرکنندهها ............. کائولین - تالک - میکاها - باریت - فلوسپاتها 6- سرامیک : کائولین - کانیهای رسی - فلوسپات سریک 7- تصفیه ، بیرنگ کنندهها و جذب کنندهها : مونتموریونیت - زئولیت - کائولین 8- مصارف شیمیایی : نمکها - گوگرد - پیریت - ارسینوپیریت - زرنیخها 9- مواد رنگی : گوتیت - لیمونیت - هماتیت - مگنیتیت - گرانیت 10- کانیهای قیمتی : فیروزه - عقیق - ژادیت ( پشم ) اوپال
ج بلورها : برخی ار کانیها هنگامی که تشکیل بلور درشت دهند ارزش اقتصادی خواهد داشت. 1- سابو پولیش : الماس - کروندم - توپاز - گارنت - کوارتز - فلوسپات 2- دی الکتریک : موسکویت - فلوگوپیت 3- پیزو کریستالها : کوارتز - توربالین - زینکیت - تلوریت 4- ساخت عدسی و قطعات نوری : فلوریت شفاف - کوارتز شفاف - کلیسیت شفاف - ژیپس شفاف 5- بلورهای زینتی و قیمتی : الماس - زمرد ( بریل ) - لعل ( اسپینل ) - یاقوت ( کرندوم ) - توپاز
د مصارف سنگها و خاکها: 1- سیمان : آهک - مارن - بوکسیت - گچ 2- کواد سبک وزن عایقهای حرارتی و صوتی : پامیس - پرلیت - شیل - اسلیت 3- سرامیکها : پگمانت - نفلین سیانیت - گرانیت - کوارتزیت - خاکهای رسی 4- سنگهای تزئینی : مرمرها - گرانیت - دیوریت - سرپانتین 5- مصالح ساختمانی : شن و ماسه - گچ - خاکهای رسی 6- تصفیه و بیرنگ کنندهها : پنتونیت - دیا تمیت - پرلیت 7- دیر گدارها : بوکسیت - خاک رس آتشخوار - کوارتزیت - منیزیت - دولومیت 8- سایندهها : کوارتزیت - گرانیت - ماسه سنگ - پردیت - بازالت - چرت 9- کمک ذوبها : سنگ آهک - دولومیت 10- کودهای شیمیایی : فسفریت - گچ - ماسهسنگ - گلاکونیتدار 11- پرکنندهها : سنگ آهک - پامیس - پرلیت - گچ - بنتونیت - دیاتمیت - نفلین سینیت -اسلیت
ادامه...
مواد معدنی پگماتیتها
الف ـ کانیهای لیتیمدار : مهمترین کانیهای پگماتیتی لیتیم عبارتند از اسپودومن (Spodumen) با فرمول LiAlSi2o6که یک پیروکسن منوکلینیک است، لپیدولیت (Lepidolite) که یک میکای Liدار است و آمبلی گونیت (Ambligonite) که یک فسفات Li میباشد. کانیهای لیتیمدار برای تهیه فلز لیتیم که کاربردهای فراوانی در تهیه آلیاژهای سبک، انرژی هستهای، تهیه ویتامین، صنایع شیمیایی و باتری دارد، استحصال میشوند.
کانیهای بریلیومدار : پگماتیتها مهمترین منبع کانیهای بریلیوم محسوب میشوند. 90 درصد بریلیوم جهت تهیه آلیاژهای مقاوم و سخت بکار برده میشود. روسیه تولیدکننده بیش از 70% بریلیوم جهان است و کشورهای برزیل و آرژانتین و زیمباوه و رواندا در مقامهای بعدی قرار دارند. مهمترین کانیهای پگماتیتی بریلیوم عبارتند از : بریل، بریلیونیت، برتراندیت و کریزوبریل.
میکاها : مهمترین میکای پگماتیتی مسکوویت یا میکای سفید است. این کانی از لحاظ مصرف در نوع صفحه ای و پولکی تولید میشود. میکای صفحهای برای مصارف الکترونیک، اپتیک و عایقسازی حرارت و جریان الکتریسیته بکار برده میشود. اما میکای پولکی به عنوان پرکننده در سیمان، آسفالت، رنگ، تزئین بتون، تهیه گل حفاری میرود. ایالات متحده آمریکا بزرگترین تولیدکننده میکالی سفید جهان است و پس از آن روسیه، هندوستان و کرهجنوبی در مقامهای بعدی قرار میگیرند
. کانیهای حاوی عناصر کمیاب : بیش از 300 کانی حاوی عناصر کمیاب در پگماتیتها شناسایی شدهاند. مصارف مهم عناصر کمیاب عبارتند است از : پالایش نفتخام، صنایع شیشه و سرامیک، صنعت تولید لامپ تصویر رنگی تلویزیون، تهیه آهنرباهای دائمی و نیروهای نوری و آلیاژها. مهمترین این کانیها عبارتند از : مونازیت، زینوتایم، زیرکن، آلانیت و بایدلیت.
فلدسپاتهای آلکالن : مهمترین منبع استحصال فلدسپاتهای آلکالن پگماتیتهای بسیار عمیق میباشند. بیش از 50 درصد آلکالی فلدسپانهای تولید شده، در صنایع شیشه به مصرف میرسند. نقش این کانی در تهیه شیشه بالا بردن مقاومت خمشی شیشه و جلوگیری از تبلورهاست. همچنین به عنوان ماده زمینه رنگ سرامیکها و سفالها و نیز در لاستیکسازی و تولید صابون نیز بکار برده میشود.
پگماتیتها :
تودههای نفوذی گرانیتی معمولاً بین 1 تا 4 درصد آب دارند که همراه با سایر مواد فرار از مراحل آغازین و اصلی تبلور ماگما رانده شده و در فازهای پایانی تبلور تجمع مییابند. بخش رقیق باقیمانده ماگما که سرشار از مواد فرار است، انباشته از عناصری است که به دلیل داشتن شعاع یونی بسیار بزرگ و یا خیلی کوچک از شبکه تبلور کانیهای اصلی ماگما به فازهای پایانی تبلور رانده شدهاند. این ماگمای داغ و رقیق به بخشهای فوقانی توده نفوذی رانده شده و به درون شکافها و فضاهای خالی توده نفوذی و حتی سنگهای در برگیرنده توده نفوذ میکند. در این فضاهای خالی به دلیل کاهش فشار و کاهش دما مذاب در دماهای بین 650 تا 550 درجه سانتیگراد شروع به تبلور مینماید. به دلیل رقیق بودن مذاب و در نتیجه کاهش هستهای تبلور کانیهای متبلور شده غالباً بسیار بزرگ هستند و میتوانند با سرعت زیادی آزادانه و بدون برخورد با بلورهای مجاور رشد نمایند. محصول نهایی این فرآیند، سنگی است درشت بلور با کانیهای بسیار درشت و حاوی عناصر کمیاب، بعضاً سرعت رشد برخی از بلورها تا 30 سانتیمتر در روز برآورد شده است. مواد معدنی مهمی که از پگماتیتها بدست میآیند عبارتند از : کانیهای لیتیمدار، کانیهای بریلیومدار، میکاها، کانیهای حاوی عناصر کمیاب، کانیهای قیمتی، کانیهای تنگستن، فلدسپاتها، کانیهای حاوی قلع، اورانیوم و نیوبیوم. از طرفی برخی از این مواد معدنی نظیر کانیهای بریلیومدار منحصراً از کانسارهای پگماتیتی بدست میآیند و منبع دیگری برای استحصال آنها در طبیعت وجود ندارد و از طرف دیگر پگماتیتها بهشت کانیشناسان و علاقمندان جمعآوری بلورهای طبیعی زینتی و بلورهای جواهری است. پگماتیتها را بر اساس عمق تشکیل آنها به چهار گروه تقسیم میکنند پگماتیتهای کمعمق، با عمق متوسط، عمیق و بسیار عمیق.
پگماتیتهای کمعمق یا پگماتیتهای حفرهدار
این نوع پگماتیتها در عمق 1/5 الی 3/5 کیلومتری از سطح زمین تشکیل شدهاند و به دلیل فشار کم محیط تشکیل دارای فضاهای خالی در بین بلورها میباشند. این گروه گاهی حاوی کانیهای قیمتی بریل و توپاز و بندرت کانیهای Li ، Sn و عناصر کمیاب است.
پگماتیتهای عمق متوسط یا پگماتیتهای حاوی عناصر کمیاب
این گروه از پگماتیتها که در عمق 3/5 الی 7 کیلومتری از سطح زمین تشکیل شدهاند حاوی کانیهای دارای عناصر کمیابی نظیر Li ، Rb ، Cs، Be، Nb-Ta، Hf، Zr ، Ge ، B ، F ، P میباشند.ارزش اقتصادی این پگماتیتها از سه نوع دیگر بیشتر است.
پگماتیتهای عمیق یا پگماتیتهای ساده یا پگماتیتهای میکادار
پگماتیتها در عمق 7 تا 11 کیلومتری تشکیل شدهاند. اکثراً واجد 2 نوع میکا و کانیهای فرعی نظیر گارنت، تورمالین، کیانیت، زیرکن، آپاتیت و مونازیت هستند. این گروه معمولاً به شکل پرشدگی شکستگیها در سطح وسیعی توزیع شده است. پتانسیل اقتصادی این گروه بسیار کم و بندرت برای اورانیوم و عناصر کمیاب مقرون به صرفه اقتصادی است.
پگماتیتهای بسیار عمیق یا پگماتیتهای سرامیکی
این پگماتیتها که اعماق بیش از 11 کیلومتر تشکیل شدهاند معمولاً فاقد کانیسازی بوده و تنها برای تولید انواع سرامیک مناسباند.
کانسارهای گرمابی
آبهای گرم کانیساز در طبیعت مسئول تشکیل بسیاری از کانسارها و تجمعات موادمعدنی هستند. مجموعه این کانسارها علیرغم تفاوتهایی که در نوع مواد معدنی و حجم ذخیره دارند در این نکته که همگی از رسوبگذاری مواد محلول در آبهای داغ، در فضاهای خالی و شکستگیها تشکیل شدهاند، مشترکند. این آبهای گرم که اکثراً به شکل سلولهایی با جریان همرفت (Convaction) در اطراف تودههای آذرین نفوذی و یا مناطق آتشفشانی مشاهده میشوند و حتی بعضی اوقات به شکل چشمههای کانیساز در سطح زمین هم ظاهر میشوند. با این وجود آبهای ماگمایی سهم بسیار ناچیزی در شکلگیری این آبها دارند و بخش اعظم این آبها از آبهای جوی و زیرزمینی فرورو منشاء میگیرد و تنها ممکن است بخش کوچکی از آبهای ماگمایی نیز به این مجموعه افزوده شود. آبهای فرورو برخی اوقات در حین حرکت خود به سمت پایین در اعماق زمین به تودههای نفوذی در حال سرد شدن و یا مخازن ماگمایی آتشفشانهای فعال یا نیمهفعال برخورد میکنند و در نتیجه حرارت و قابلیت انحلال این آبها افزایش مییابد. ضمن اینکه ممکن است مقداری آب ماگمایی هم از طرف این تودههای در حال سرد شدن به این آبها افزوده شود. این آبها پس از گرم شدن در نقطه بخصوصی به علت کاهش وزن مخصوص ناشی از افزایش دما در امتداد شکستگیها و گسلها شروع به صعود به سمت مناطق کمعمقتر را مینمایند و در مسیر، خود موادمعدنی موجود در سنگهای مسیر نظیر سرب، روی، طلا، مس، جیوه، نقره و غیره را حل نموده و با خود بالا میآورند. با کاهش عمق از فشار و دماتی این محلول داغ سرشار از کاتیونهای فلزی محلول کاسته شده و در اعماق بخصوصی تحت تأثیر عواملی نظیر کاهش فشار، کاهش دما و موادمعدنی خود را از دست دادهاند به واسطر افزایش وزن مخصوص ناشی از سرد شدن دوباره به سمت پایین جریان مییابند. بدینترتیب چرخهای از آبهای گرم برقرار میشود که در یک سوی آن بخش عمیق انحلال و موتور حرارتی ماگما قرار گرفته و در سمت مقابل بخشهای کم دمای سطحی و محل رسوبگذاری مواد واقع شدهاند. بنابراین آنچه که یک کانسار رگهای گرمابی نامیده میشود مجاری چند فاکتور مهم نقش دارند که عبارتند از : منبع حرارتی، وجود شبکه مناسبی از شکستگیها، مناسب بودن ترکیب شیمیایی محلول، مناسب بودن ترکیب شیمیایی سنگهای مسیر محلولها وبالاخره کافی بودن حجم آبهای سطحی و زیرزمینی به حدی که بتواند یک چرخه مؤثر را تشکیل دهند. از آنچه گفته شد چنین استنباط میشود. که ترکیب کانیشناسی کانسارهای گرمایی ارتباط مستقیمی با ترکیب کانیشناسی سنگهای مسیر چرخه گرمابی و درجه حرارت آب دارد. به عنوان مثال کانسارهای گرمابی اورانیوم در سنگهای آذرین اسیدی و کانسارهای نقره گرمابی در آندزیتها و سنگهای حد واسط تشکیل میشوند. مهمترین کانسارهای گرمابی عبارتند از : طلا، نقره، جیوه، آنتیموان، فلوریت، باریت، سرب، روی، آلونیت، کائولینیت، منیزیت، منگنز، اورانیوم و مس.
کانسارهای جیوه رگهای
جیوه در طبیعت اکثراً به صورت کانی سینابر یافت میشود. این کانی در دمای 50 الی 200 درجه سانتیگراد و در اعماق کم تا سطح زمین تشکیل میشود. در چشمههای آبگرم فعال زلاندنو و غرب آمریکا کانی سینابر در حال تشکیل شدن است. کانیسازی جیوه بدون شک در زمانهای مختلف صورت گرفته است اما به دلیل ناپایداری جیوه و ترکیبات آن بعد از تشکیل به دفعات دستخوش تغییر و تحول شده است. کانیسازیهای گرمابی جیوه غالباً با آنتیموان همراه است. استیبنیت مهمترین کانی همراه سینابر در رگههای جیوه است.
کانسارهای طلای گرمابی
کانسارهای طلای رگهای را میتوان در سنگهای آتشفشانی و رسوبی دگرگون شده و نیز برخی از سنگهای آتشفشانی یافت. در این کانسارها طلا بیشتر همراه سولفیدها و آرسنیدها مشاهده میشود و ندرتاً به حالت آزاد یافت میشود. مقدار ذخیره کانسارها کمتر از یک میلیون تن بوده و عیار طلا در رگههای قابل استخراج بیش از پنج گرم در تن میباشد. رگههای طلا در محدوده 50 تا 200 درجه سانتیگراد و از عمق 800 متری تا نزدیکی سطح زمین تشکیل شدهاند. ذخایر طلای رگهای در سپرهای کانادا، رودزیا و استرالیا کشف شدهاند.
کانسارهای سرب و روی رگهای
کانسارهای سرب و روی گرمابی نسبتاً فراوانند. این کانسارها بیشتر در کمربندهای آتشفشانی وسیع و گسترده غرب آمریکا، ژاپن، فیلیپین، ایران و آلپ قرار دارند. کانیهای مهم این ذخایر عبارتند از : اسفالریت، گالن و کالکوپریت. گاهی اوقات ممکن است همراه گالن مقداری نقره وجود داشته باشد.
کانسارهای ماگمایی
کانسارهای ماگمایی گروه بزرگ و مهمی از منابع معدنی شناخته شده و مورد استفاده بشر را تشکیل میدهند. این گروه از کانسارها که تأمینکننده بخش عظیمی از نیاز بشر به موادی نظیر فولاد، مس، پلاتین، تیتانیوم، کروم میباشند، مستقیماً با ماگما و مراحل تبلور آن در حین صعود از اعماق زمین به طرف بخشهای کمعمقتر پوسته در ارتباط هستند. تنوع کانیسازی در این گروه از کانسارها ناشی از تنوع ترکیب ماگماهای کانسارساز و تفاوت در منشاء و مسیر صعود آنها میباشد. بطور کلی کانسارهای ماگمایی را میتوان به دو گروه کانسارهای مرتبط با ماگماهای مافیک و اولترامافیک و کانسارهای وابسته به ماگماهای حدواسط و اسیدی تقسیم نمود. وجه مشترک تمامی کانسهارهای ماگمایی در این است که ماده معدنی در حین مرحله اصلی تبلور ماگما متبلور شده و معمولاً به صورت یکنواخت و کمعیار در زمینه سنگآذرین پراکنده میباشد (کانسارهای الماس و مس پرفیری). اما در برخی از موارد ممکن است ماده معدنی به واسطه اختلاف وزن مخصوص زیادی که با مذاب سیلیکاته دارد در شرایط مناسب بتواند پس از تبلور در مخزن ماگمای مذاب سقوط نموده و در بخشهای تحتانی مخزن ماگما به صورت لایهی مشخص و بسیار وسیع تجمع یابد (ذخایر کرومیت و پلاتین تجمع یابد).
کانسارهای مس پورفیری
کانسارهای مس پورفیری مهمترین عنصر کانسارهای پورفیری بوده و عظیمترین ذخایر مس جهان را شامل میشوند. وجه تشابه تمامی کانسارهای پورفیری، حضور بافت پورفیری در سنگ آذرین میزبان کانیسازی است. بافت پورفیری که شامل حضور بلورهای درشت در یک متن ریزبلور از یک سنگآذرین است نشاندهندهی وجود دو مرحله سرد شدن متفاوت برای ماگماست. یکی مرحله آرام اولیه که در آن بلورها به کندی و آهسته سرد شده و در نتیجه ابعاد درشتی یافتهاند و دیگری مرحله سریع ثانویه که در آن به دلیل سرعت زیاد سرد شدن ماگما مابقی مذاب به صورت بسیار ریز بلور در لابلای بلورهای درشت اولیه متبلور شده است. این بافت بیشتر در تودههای نفوذی که به سرعت از اعماق به بخشهای کمعمق پوسته نزدیک و به سطح زمین صعود نمودهاند مشاهده میشود. در این تودههای نفوذی اگر ماگمای اولیه سرشار از مواد معدنی نظیر مس، مولیبدن، اورانیوم، طلا یا تنگستن و قلع باشد، به دلیل سرعت بالای سرد شدن ماگما در حین صعود، این مواد فرصتی برای جدا شدن از ماگما و تبلور در فضاهای مناسبی نظیر گسلها و شکستگیها پیدا نمیکنند. در چنین شرایطی این عناصر به شکل بلورهای ریز کانیهایی نظیر کالکوپیریت، مولیبدنیت، طلا، کاسیتریت و غیره در متن سنگ پخش شده و متبلور میشوند. بدینترتیب تمامی تودهی عظیم نفوذی آغشته به مواد معدنی با عیار پایین میشود. عیار ماده معدنی در این کانسارها ندرتاً از 1/5 درصد تجاوز میکند. اما آنچه که این کانسارها را از نظر اقتصادی ارزشمند نموده حجم عظیم کانیسازی و ذخیره بسیار بالای ماده معدنی در آنهاست. امروزه پیشرفت تکنولوژی دستیابی به روشهای استحصال مواد معدنی را در عیارهای کمتر از 1% نیز امکانپذیر ساخته است و بدینترتیب روزبروز به اهیمیت استراتژیک ذخایر پرفیری افزوده میشود.
کانسارهای مهم مس عبارتند از:
_ کانسارهای رگهای مس
_ کانسارهای دگرگونی مجاورتی (اسکارن) مس
_ کانسارهای رسوبی مس
_ کانسارهای پورفیری مس ـ کانسارهای مس ماسیوسولفیدی
در میان این کانسارها، کانسارهای مس پورفیری به دلیل ذخیره زیاد و هزینه ناچیز بهرهبرداری جائز بیشترین اهمیتاند. امروزه بخش اعظم مس جهان از کانسارهای مس پورفیری به دست میآید. کانسارهای مس پورفیری را به اساس نوع سنگآذرین نفوذی میزبان کانیسازی به دو گروه تقسیم میکنند: کانسارهای مس پورفیری نوع دیوریتی و نوع مونزوینتی :در این گروه از کانسارهای مس پورفیری توده نفوذی که کانیسازی در آن صورت گرفته از نوع مونزونیت تا گرانودیوریت پورفیری با ترکیب کالک آلکان است. این تودههای نفوذی معمولاً در زون فرورانش حاشیه قارهها مشاهده میشوند. این تودههای نفوذی نیمهعمیق غالباً به شکل استوک و دایک و ندرتاً باتولیت مشاهده میشوند. این تودههای نفوذی غالباً به شکل باتولیت مشاهده میشوند. عیار مس در این گروه از کانسارهای مس پورفیری بطور میانگین 0/5 وذخیره کانسار بین 95 تا 3000 میلیون تن می باشد. محصول فرعی این کانسار طلا و به مقدار جزیی مولیبدن میباشد. کانسارهای مس پاندرا در گینه جدید، باسای در فیلیپین و سروکلرادو در پاناما از نوع کانسارهای مس پورفیری دیوریتی میباشند.
شکل و بافت ذخیره معدنی :بطور کلی ذخیره کانسارهای مس پورفیری به اشکال چتری، عدسی محدب، صفحهای و استوانهای مشاهده میشود. اما به طور کلی شکل توده معدنی به شدت تحت تأثیر شکل توده نفوذی و شکستگیها و زونهای خرد شده محلی میباشد. ذخیره معمولاً در بخش فوقانی و اصطلاحاً سقف توده نفوذی تشکیل میشود و بعضاً دامنه آن تا سنگهای در برگیرنده توده نفوذی کشیده میشود. بافت ذخیره غالباً از نوع پراکنده بوده اما کانیسازی به شکل رگچههای کوچک نیز مشاهده میشود.
کیمبرلیتها و ذخایر الماس (Kimberlites)
کیمبرلیت یک سنگ آذرین اولترامافیک غنی از پتاسیم است که بیشتر حاوی قطعاتی از سنگها و کانیهای پوسته و جبه میباشد. کیمبرلیتها اکثراً در پوسته قارهای و در بخشهای پایدار آن که اصطلاحاً کراتون یا سپر نامیده میشوند بوجود آمدهاند. ماگماهای کیمبرلیتی از ذوب مواد جبهای بوجود میآیند. بالا بودن محتوای گازهای Co2 و F و H2o در ماگماهای کیمبرلیتی موجب میشود تا این ماگما بیشتر حالت انفجاری داشته باشند. ماگمای کیمبرلیتی در حین صعود در اعماق زیاد منفجر شده و موجب پدید آمدن یک دهانه آتشفشانی انفجاری در سطح زمین میشود. این دهانه توسط یک مجرای قیفی شکل که اصطلاحاً دیاترم (Diatreme) نامیده میشود به یک دایک کیمبرلیتی در عمق ختم میشود. مهمترین کانیهای کیمبرلیتها عبارتند از سرپانتین، فلوگوپیت، ترمولیت، کلسیت، منیتیت، آپاتیت، الیوین، پیروکسن، نفلین و الماس. با وجود اینکه الماس مهمترین کانی اقتصادی است که از کیمبرلیتها استخراج میشود. اما تمام کیمبرلیتها دارای الماس نیستند. الماس به صورت پراکنده در زمینه کیمبرلیت یافت میشود، اما عیار آن بسیار پایین و بین 0/1 الی 0/6 گرم در تن است. مطالعات آزمایشگاهی و مشاهدات صحرایی نشان داده که الماس در دمای حدود 1100 درجه سانتیگراد و فشار حدود 50 کیلوبار متبلور میشود. چنین شرایطی تنها در اعماق جبه حکم فرماست. بنابراین الماس در این بخشهای جبه متبلور میشود. بنابراین هر ماگمایی که از این اعماق منشاء بگیرد میتواند الماسها را به سطح زمین برساند. اما شرط اصلی چنین ماگمایی این است که نباید سرعت صعود آن از 70 کیلومتر در ساعت کمتر باشد. در غیراین صورت الماسها فرصت مییابند تا در ماگمای مذاب حل شده و به صورت گاز Co2 وارد بخش گازی ماگما شوند. به همین دلیل است که کیمبرلیتها واجد ذخیره الماس نیستند. از نظر زمانی اکثر کیمبرلیتها متعلق به دوره کرتاسه هستند. مهمترین ذخایر کیمبرلیت در آفریقای جنوبی، روسیه، آمریکا و هندوستان واقع شدهاند و نام کیمبرلیت نیز از ناحیه کیمبرلی در آفریقای جنوبی گرفته شده است
کانسارهای دگرگونی مجاورتی (اسکارن)
اسکارن (Skarn) یک واژه سوئدی است که معدنچیان سوئدی برای نامیدن مخلوطی از سیلیکاتهای کلسیم درشت بلور که همراه کانههای آهن در معادن آهن این کشور یافت میشد، بکار میبردند. دانشمندان در اوایل قرن گذشته این واژه را به صورت علمی وارد تعاریف زمینشناسی اقتصادی نمودند. بر اساس تعریف علمی هنگامی که یک توده نفوذی ماگمایی داغ به درون مجموعهای از سنگهای رسوبی کربناته نظیر آهک، دولومیت یا شیل آهکی نفوذ نماید ابتدا همانند تمامی سنگهای دیگر آنها را در شعاع تأثیر حرارت توده نفوذی تا چندین ده متر دچار دگرگونی مجاورتی میکند. این دگرگونی شامل افزایش ابعاد بلورهای کلسیت و تبدیل آهک به مرمر میباشد. این ناحیه دگرگون شده را هاله دگرگونی مینامند. اما در اسکارنها پدیده دگرگونی به همینجا ختم نمیشود. محلولهای کانیسازی که از ماگما منشاء میگیرند در دما و فشار بالای حاکم بر اعماق از توده آذرین در حال سرد شدن به سمت هاله دگرگونی کربناته حرکت نموده و به شدت با آن واکنش میدهند. این واکنشها دو گروه از کانیهای جدید را در هاله دگرگونی پدید میآورد. یک گروه کانیهای سیلیکات کلسیم نظیر گارنتهای کلسیمدار، اپیدوت، آکتینولیت، هدنبوژیت، زویزیت و غیره. این گروه از کانیها که اصطلاحاً کانیهای کالکـ سیلیکات نامیده میشوند، کلسیم خود را از سنگهای رسوبی کربناته (آهک یا دولومیتها) گرفته و عناصری چون Fe ، Mg ، Si ، Na ، AL را از محلولهای ماگمایی کسب میکنند. گروه دوم گروه کانیهای اکسیدی و سولفیدی که مستقیماً از محلولهای ماگمایی متبلور شده و ماده معدنی اصلی کانسار را تشکیل میدهند. این کانیها شامل پیریت، کالکوپریت، بورنیت، منیتیت و هماتیت هستند که ترکیب و مقدار هر کدام به ترکیب محلولهای ماگمایی بستگی دارد. از ویژگیهای مهم اسکارنها ابعاد نسبتاً درشت بلورها و مخلوط بودن کانههای مس و آهن و کانیهای کالک سیلیکات است.
اسکارنها مهمترین منبع تنگستن دنیا به شمار میروند. مواد معدنی مهمی که از اسکارنها استخراج میشوند عبارتند از : مس، آهن، مولیبدن، سرب و روی، همچنین کانیهای صنعتی مهمی نظیر گارنتها، ولاستونیت، آزبست و تالک و فلوگوپیت نیز از اسکارنها بدست میآیند. کانسارهای اسکارن در اعصار مختلف زمینشناسی از پرکامبرین تا دوران سوم تشکیل شدهاند.
اسکارنهای آهن
این اسکارنها علاوه بر آهن حاوی کبالت و نیکل هم هستند، ذخیره که بین چند صد متر تا چند کیلومتر گسترش دارد در فاصله بین تودهی نفوذی و سنگهای کربناته اطراف آن واقع شده است. ترکیب توده نفوذی بین گابروـ دیوریت تا گرانودیوریتـ کوارتز مونزونیت متغیر است. سنگهای کربناته نیز ترکیبی آهکی تا دولومیتی دارند. کانیهای مهم کالکـ سیلیکات این اسکارن ها عبارتند از : گارنت (با ترکیب آندرادیتـ گرسولار) پیروکسن (با ترکیب هدنبوژیتـ دیوپسید) اپیدوت کوارتز، کلسیت، کلریت، کانیهای اصلی ذخیره منیتیت و بندرت هماتیت میباشند. ذخیره این کانسارها معمولاً بین 5 الی 1000 میلیون تن و عیار آهن 33 الی 55 درصد است. معادن مهم آهن اسکارن در کشورهای شوروی، کوبا، فیلیپین و ژاپن واقع شدهاند.
اسکارنهای مس
اسکارنهای مس در مجاورت تودههای نفوذی کالک آلکالن با ترکیب گرانودیوریت تا مونزوینیت با سنگهای کربناته یافت مبیشوند. این اسکارنها غالباً متعلق به دوران دوم و سوم زمینشناسیاند. کانیهای اصلی کالکـ سیلیکات عبارتند از : گارنت (آندرادیت)، دیوپسید و سرپانتین و کانیهای غیرسیلیکات اصلی آن عبارتند از کالکوپریت، پیریت و مقدار کمی مولیبدنیت. مولیبدن میتواند به عنوان محصول فرعی از این اسکارنها استحصال شود. عیار مس این کانسارها بین 0/8 تا 3/5 درصد و ذخیره آنها بین 75 تا 1350 میلیون تن کانسنگمس متغیر است.
> کانسارهای رسوبی
تنوع گسترده محیطهای رسوبی و گوناگونی سنگهای رسوبی محیطهای متنوع و متعدد بسیاری را برای میزبانی ذخابر معدنی فراهم نمودهاند. در محیطهای رسوبی با ذخایر مختلفی از کانیهای فلزی و غیرفلزی برخورد میکنیم که اغلب ساختها و بافتهای رسوبی مشخصی را نشان میدهند. عوامل مؤثر در رسوبگذاری موادمعدنی نیز بسیار متنوعند. فاکتورهای شیمیایی، عوامل مکانیکی، محیط رسوبی، موجودات زنده، دما، PH و Eh محیط رسوبی همگی از عواملی هستند که هر کدام به سهم خود در شکلگیری انواع مختلف کانسارهای رسوبی مؤثرند. کانسارهایی مانند مس، سرب و روی، اورانیوم، طلا، آهن و آلومینیوم از جمله کانسارهایی هستند که بخش قابل توجهی از ذخایر رسوبی شناخته را تشکیل میدهند.
کانسارهای اورانیوم ماسهسنگی
مهمترین ذخایر اورانیوم در ماسه سنگهایی تشکیل شده که منشاء رودخانهای داشتهاند. حدود 45% ذخایر اورانیوم کشف شده کشورهای غربی و 95% ذخایر اورانیوم آمریکا از نوع ماسهسنگی است. این کانسارها در آفریقای جنوبی از کربونیفر تا تریاس و در غرب آمریکا و شرق اروپا در دوران دوم و در استرالیا در دوران سوم تشکیل شدهاند. سنگ میزبان کانیسازی از نوع ماسهسنگ، آرکوز و یا توف است که در محیط رودخانه یا حوضچههای کمعمق تشکیل شدهاند. اورانیوم اولیه موجود در پگماتیتها، توفهای آتشفشانی اسیدی و یا گرانیتهای منطقه توسط آبهای سطحی اکسیژندار اکسید شده و به این صورت محلول حمل میشود. پس از فرورفتن به درون زمین به شکل آبهای زیرزمینی غنی از اورانیوم در جهت شیب توپوگرافی، در لایههای متخلخل ماسهسنگ حرکت نموده و ضمن تغییر شرایط اکسیدان محیط و با عبور از کنار بقایای مواد آلی موجود در ماسه سنگ به شکل کانی اورانینیت در فضاهای تخلل ماسهسنگ رسوب مینماید. فاکتورهای مهم و مؤثر در تمرکز اورانیوم عبارتند از : نفوذپذیری بالای سنگ میزبان، وجود مواد جذبکننده اورانیوم نظیر زغالسنگ، اکسیدهای آهن و منگنز و کانیهای رسی، شرایط احیاءکننده حاصل از وجود مواد آلی و سولفیدها. کانیهای مهم اورانیوم در این ذخایر عبارتند از کارنوتیت، اورانیتیت، پیچبلند و کمپلکسهای آلی اورانیومدار. عیار متوسط U3O8 این کانسارها بین 1/0 الی 35/0 درصد است. میزان ذخیره هر کانسار بین 25 تا 30 هزار تن است.
کانسارهای پلاسر (Placer)
در طبیعت کانیهایی وجود دارند که در مرحله اول تشکیلشان به دلیل پایین بودن عیارشان در سنگ مادر اولیه فاقد ارزش اقتصادی هستند. به عنوان مثال زیرکن به عنوان یک کانی فرعی در گرانیتها متبلور میشود اما عیار آن در سنگ گرانیت آنقدر پایین است که ارزش استخراج ندارد. مسلماً تعداد این کانیها در طبیعت بسیار است، اما تنها تعداد محدودی از این کانیها از مقاومت مکانیکی و شیمیایی کافی برخوردارند تا پس از هوازدهشدن سنگ مادر، توسط آب، باد و گاهی اوقات یخچالها حمل شده و در محیطهای مناسب ثانویه بستر رودخانهها، صحراها یا رسوبات یخچالی متمرکز گردیده و تشکیل ذخایر نوع پلاسر را بدهند. کانیهای دارای مقاومت شیمیایی و مکانیکی بالا نظیر طلا، پلاتین، ایلمنتیت، الماس، زیرکن، کاسیتویت و گارنتها به صورت آواری توسط آب حمل شده و بر اساس وزن مخصوص، شکل و اندازه ذرات در محلهای مناسب رسوب نموده . برجا نمیمانند. مهمترین شرایط لازم جهت تشکیل ذخایر پلاسر عبارتند از : سنگ مادر مناسب، آب و هوای گرم و مرطوب که موجب هوازدگی سنگ و آزاد شدن کانیهای مقاوم از متن سنگ گردد، و بالاخره شیب توپوگرافی نسبتاً هموار و کمشیب. نوع سنگ مادر سازنده کانیهای یک پلاسر است. به عنوان مثال پلاسر الماس از کیمبرلیتها، پلاسر قلع از گرانیتها و پلاسر گارنت از گارنت شیستها منشاء میگیرد. حدود 95 درصد قلع تولید شده توسط کشورهای مالزی، تایلند و اندونزی از پلاسرهای قلع اواخر دوران سوم بدست میآید. کاستریت (SnO2) موجود در گرانیتها و پگماتیتها پس از هوازده شدن سنگ آزاد شده و سپس توسط آب حمل شده و در بستر رودخانه در محلهای مناسب تشکیل پلاسرهای قلع را میدهند.
کانسارهای بوکسیت (Bauxite)
بوکسیت سنگی غنی از آلومینیوم است که عمدتاً از هیدروکسیدهای آلومینیوم و مقدار ناچیزی کانیهای رسی و کوارتز تشکیل شده است. ترکیب کانیشناسی بوکسیت تا حدودی متغیر بوده و تابع سنگ مادراولیه آن است. حدود 96% آلومینیوم جهان از ذخایر بوکسیتی این عنصر تأمین میشود. میانگین آلومینیوم سنگهای پوسته زمین 8/13% است در حالی که برای یک ذخیره اقتصادی آلومینیوم حداقل عیار قابل استخراج 30% Al2o3 است. در میان سنگهای آذرین نفلین سینیت با 21/3% Al2o3 و در بین سنگهای رسوبی شیلها با 14/7% Al2o3 بالاترین مقدار آلومینیوم را در سنگهای پوسته دارا هستند، که به مراتب کمتر از حداقل عیار قابل بهرهبرداری آلومینیوم میباشند. در صورتی که سنگهای دارای محتوای Al بالا و Sio2 پایین تحت هوازدگی شیمیایی حاصل از بارندگی متناوب و اصطلاحاً هیدرولیز (آبشویی) قرار گیرند عناصر k، Na ، Mg ، Ca ، Si سنگ به صورت محلول درآمده و توسط آبهای سطحی و زیرزمین از منطقه خارج میشوند. آنچه باقی میماند Al2O3 و اندکی Fe2O3است که موجب میشود تا لایه ضخیم خاک حاصل از هوازدگی که روی سنگ مادراولیه تشکیل شده سرخ رنگ دیده شود. فاکتورهای مهمی که در تشکیل ذخایز بوکسیت نقش اساسی دارند عبارتند از : 1- ترکیب شیمیایی و کانی شناختی سنگ مادر. 2- نفوذپذیری بالا. 3- میزان نزولات جوی و دما. 4- توپوگرافی مناسب و زهکشی بالا.
نفلین سینیت، شیل، آهکهای رسی و بازالت سنگهایی هستند که از نظر محتوای کافی جهت تشکیل بوکسیت برخوردارند. سنگهای مناسب برای تبدیل شدن به بوکسیت باید در آبوهوای گرم و مرطوب مناطق حاره قرار بگیرند. میزان بارش سالیانه 1200 الی 1400 میلیمتر و دمای متوسط 26 درجه سانتیگراد همراه با توپوگرافی ملایم و کمشیب موجب حداکثر فرسایش شیمیایی و حداقل فرسایش مکانیکی میشود. در شرایط PH بین 7 تا 8 آبهای سطحی این نواحی سیلیکاتها تجزیه شده و تمامی عناصر آنها شسته شده و به صورت محلول حمل میشوند. تنها هیدروکسیدهای آلومینیوم هستند که به شکل کانیهایی نظیر گیبسیت، بوهمیت و دیاسپور نامحلول باقی مانده و رسوب میکنند. کانسارهای مهم بوکسیت در برزیل، استرالیا، گینه بیسائو و جامائیکا واقع شدهاند. عیار Al2O3 در ذخایر بوکسیت بین 35 الی 55 درصد و ذخیره آنها بین 1 الی 700 میلیون تن میباشد.
__________________