گوهرشناسی و کانی های صنعتی

چکیده یک روش نوآورانه برای امکان‌سنجی تلفیق هوش مصنوعی (AI) و روش‌های پیشرفته جهت استاندارد سازی فیروزه های با کیفیت بالای معدن نیشابور ابداع گردید. در ابتدا از روشهای های معمول در شناسایی گوهرسنگ ها و هوش مصنوعی، جهت شناسایی فیروزه استفاده شد، سپس از روش‌های پیشرفته گوهرشناسی جهت استاندارد سازی اقدام گردید.
   گوهرسنگ فیروزه با کمک تجزیه و تحلیل تصاویر دیجیتال و هوش مصنوعی (AI) از ویژگی‌های گوهرشناسی مشخص شد. این روش بر پردازش تصاویر توسط هوش مصنوعی (AI) متکی است. 1600 سری تصویر دیجیتال از 18 نمونه از مناطق مختلف معدن فیروزه نیشابور تهیه و به پایگاه داده منتقل شد. دقت شناسایی گوهرسنگ فیروزه با استفاده از این روش 94% بود. با کمک آنالیزهای XRD، شناسایی کانی، تعیین ساختار بلوری، تعیین فازها و اندازه ذرات بلوری، امکان پذیر گردید. میانگین اندازه ذرات فیروزه با کیفیت کمتر، °A 201/2 و فیروزه های با کیفیت گوهری°A 137/9 توسط فرمول دبای شرر محاسبه شدند. پیک های رامان شناسایی شده در محدوده های cm^1- 200، cm^1- 400 و cm^1- 1000 می‌باشند. پیک cm^1-1031 و cm^1-1036 مربوط به ارتعاشات فسفات است، اما پیک‌های محدوده cm^1-200 احتمالا مربوط به ارتعاشات آب یا هیدروکسیل در ساختار است. نمونه‌های فیروزه بررسی شده توسط SEM نشان داد که فیروزه های نامرغوب علاوه بر عناصر اصلی خود، حاوی عناصر Si و Ca نیز می‌باشند.
   مقایسه آنالیزهای RAMAN, XRF, XRD و SEM فیروزه معدن نیشابور با فیروزه های سایر مناطق دنیا نشان داد که فیروزه معدن نیشابور دارای الگوی XRD ویژه منحصر به فرد خود است که با الگو فیروزه های دیگر مناطق دنیا، تفاوت قابل توجهی نشان می دهد. این تفاوت ها در آنالیزهای RAMAN, XRF و SEM نیز به صورت بارزی، مشخص می باشند. این پژوهش نشان داد که گوهرسنگ فیروزه معدن نیشابور (با کیفیت گوهری)، باید به عنوان فیروزه استاندارد مرجع دنیا معرفی گردد.

چکیده رخداد کانی شناختی کرندوم (سافایر) در سه نقطه از ایران زمین مورد بررسی قرار گرفته است که در سه محیط زمین شناسی متفاوت رخنمون یافته اند. الف) پگماتیت­های سینیتی باتولیت الوند (همدان)، ب) دگرگونه های متابوکسیتی و ج) دگرسانی­های گرمابی (آرژیلیک پیشرفته) وابسته به سامانه های اپی ترمال ایران مرکزی.
همیافتی های کانی شناسی این سه نقطه عمدتا به شرح زیر است:
Alvand pegmatite: Corundum + k- feldspar + quartz, tourmaline + muscovite + spinel
Metabauxite: Corundum + diaspare + chlorite + ilmenite
Advanced argillic alteration: Quartz + sericite
الف) پگماتیت های سینیتی فرایندهای دگرنهادی منجر به شکل گیری فنوبلاست های کرندوم در همراهی با اسپینل شده است. روابط پاراژنتیکی کانیها نشان می­دهد که شکل­گیری اسپینل- کروندم در ارتباط با واکنش­های تاخیری احتمالی سیلیس زدایی بوده است. ب) کرندوم به شکل رگچه­ای در زمینه متابوکسیت بهترین مورد گوهری را نشان می­دهد. ج) در دگرسانی آرژیلیک پیشرفته واکنش­های سیلیس زدایی شرایط مناسبی را برای نهشت کرندوم داده است.
رخدادهای پگماتیتی و متابوکسیتی از دیدگاه کیفیت گوهری (gem quality) قابل توجه هستند. در این تحقیق نخستین بار ویژگی­های طیفی (UV-visible) کانی شناسی سافایرها در آزمایشگاه نیز مورد بررسی اجمالی قرار گرفته ­اند.

چکیده پژوهش­های پتروگرافی و مینرالوگرافی بر روی نمونه­های برش نازک و پولیش شهابسنگ (Chondrite) یافت شده ( گستره کویرهای ایران مرکزی) توسط میکروسکوپ پلاریزان در PPL  و XPL انجام شد. کندریت­ها عمدتا شامل مجموعه مینرالی زیر هستند:
Olivine + orthopyroxene + opaque minerals (troilite + Fe oxyhydroxide + Fe- Ni metal)
کندریول­ها در اندازه میلی متری با تنوعی از بافت (میکروساختار) دیده می­شوند که از آن جمله هستند:
پورفیری، میکروگرانولار، شعاعی، نواری.
با بهره­گیری از آنالیزهای FESEM مینرال شیمی کندریت­ها نیز بررسی شدند. در نهایت پتروگرافی و مینرال شیمی کندرول­ها فوق از دیدگاه پترولوژی فرایندهای موثر در تکوین کندریت­ها قابل تفسیر و تحلیل خواهند بود.

چکیده کانی کروندم (نوع سفایر آبی) در بخش مرکزی دایکهای آپلیتی-پگماتیتی مرکب (پگماتیتهای با ترکیب سینیتی)، مرتبط با مجموعه پلوتونیک الوند در منطقه همدان یافت می شود. تمام نمونه های آپلیتی و پگماتیتی از نظر درجه اشباع آلومنیم از نوع پرآلومینوس بوده و گرانیت نوع S هستند. مطالعات زمین شیمیایی بیانگر افزایش  Al2O3و  K2Oبا کاهش SiO2، در پگماتیت های کروندم دار است. افزایش نسبت  Al2O3/TiO2نشان می دهد که عنصر  Alدر سیال با دمای بالا و حاوی عناصر قلیایی با تشکیل پلیمرهای مانند  Na-Al-Si-Oاز مذاب خارج شده و در سیالات متاسوماتیک نهایی غنی شدگی نشان می دهد. تطبیق ترکیب شیمیایی کانی کروندم منطقه همدان بر روی نمودار تفکیک انواع ذخایر اولیه کروندم FeO -) Cr2O3 - MgO - V2O3در برابر FeO + TiO2 + Ga2O3)، تایید کننده منشا متاسوماتیک و تبلور مستقیم از مذاب قلیایی، برای تشکیل این ذخیره بود.

چکیده    تاکنون هیچگونه شواهد زمین شناسی مستند مبنی بر احتمال وجود الماس در پهنه ایران زمین، مشاهده نشده است. با این وجود سازندها و مجموعه های زمین شناسی در ایران وجود دارند که پتانسیل وجود الماس در آنها امکان پذیر می باشد. در این تحقیق،سازندها و مجموعه های زمین شناسی با پتانسیل وجود الماس جهت اکتشافات آینده زمین شناسان مورد بررسی قرار گرفته است.
   در بین سازندها و مجموعه های زمین شناسی که احتمال الماس در آنها وجود دارند، کیمبرلیت ها و لامپروئیت های الماس دار در ایران گزارش نشده اند. با این وجود مجموعه های زمین شناسی در ایران که احتمال پتانسیل وجود الماس در آنها، امکان پذیر است شامل اکلوژیت ها و مجموعه های افیولیتی با احتمال میزبان الماس، سنگهای دگرگونی فشار فوق العاده بالا (UHP) و نیز مکانهای برخورد شهاب سنگ ها می باشند.
   اکلوژیت های با پتانسیل الماس با مشخصاتی از قبیل وجود مقادیر بالای گارنت های منیزیوم دار (پیروپ یا آلماندن غنی از Mg) و امفاسیت، با حضور کانی های کوئزیت (coesite)، ارتوپیروکسن، کلینوپیروکسن، فلوگوپیت و گاهی اسپینل مشخص می شوند. از مهم‌ترین مکان‌های پیدایش اکلوژیت در ایران، اکلوژیت شاندرمن (شمال غربی ایران) و اکلوژیت منطقه سیستان (شرق ایران) با توجه به خصوصیات کانی شاسی، پترولوژی و ژئوشیمیایی می توانند مورد اکتشاف تفضیلی قرار گیرند.
   پریدوتیت های حاوی الماس افیولیتی ایران، با وجود کانی های حاوی گوشته میانی و فوقانی و نیز ترکیب شیمیایی سنگ ها با ژئوشیمی ویژه خاص آن مناطق همچون مقادیر بالای عناصر گروه پلاتین (PGE)، مجموعه های ارزشمندی جهت اکتشاف پریدوتیت های حاوی الماس محسوب می شوند. در این میان، لرزولیت های گارنت دار (همراه با اسپینل های غنی از کروم) عمیق گوشته زمین که حاوی مجموعه کانیهای الیوین با منیزیوم بالا، ارتوپیروکسن ها به همراه کلینوپیروکسن های حاوی مقادیر بالای Mg (بویژه با حضور کانیهای متاسوماتیکی همچون فلوگوپیت، آپاتیت و آمفیبول)، شواهد بسیار خوبی بر احتمال پیدایش الماس می توانند باشند. مجموعه های پریدوتیتی ایران با ویژگی های ژئوشیمیایی خاص حاوی هارزبورگیت های با مقادیر پایین Al و Ca اما الیوین های (فورستریتی) با مقادیر بالای Mg همراه با اسپینل های غنی از کروم و نیز مقادیر REE و Os کمتر از گوشته اولیه از مجموعه های ارزشمند دیگر قابل ذکر می باشند.

چکیده    نهشته‎ی بنتونیتی شیرمغز گِیسور در نزدیکی آبادی شیرمغز، واقع در 51 کیلومتری شمال شرق شهر قائن و 35 کیلومتری جنوب روستای گیسور، در پهنه‎ی ایران مرکزی و قسمت شمالی زیر پهنه‎ی بلوک لوت قرار گرفته است. با توجه به شواهد صحرایی و مطالعات میکروسکوپی و براساس آنالیز عناصر کمیاب و نادر خاکی با روش ICP-MS، نمونه‎های سنگ مادر بنتونیت شیرمغز عمدتا درمحدوده‎ی داسیتی و توف‎های آذرآواری و در موقعیت سری کالک آلکالن قرار گرفته‎اند؛ اما واحدهای آندزیتی و به میزان کمتر بازالتی نیز در تولید این ذخیره‎ی معدنی نقش داشته‎اند. مجموعا چنین به‎نظر می‎رسد که از دیدگاه ترکیب شیمیایی، سنگ مادر به‎وجودآورنده‎ی بنتونیت‎ها، عمدتا اسیدی تا حدواسط (داسیتی تا تراکی آندزیتی) بوده است. همچنین مطالعات صورت گرفته نشان داد که سنگ‎های آذرآواری نیز منشا مهمی برای بخشی از نهشته‏ی بنتونیتی مورد مطالعه می‎باشند. از سویی بررسی و پردازش تصاویر ماهواره‎ای ASTER، پراکندگی کانی‎های رسی را در منطقه بارزسازی نمود.
   نمونه‎های بنتونیت شیرمغز، مورد آنالیزهای شیمیایی و کانی‎شناختی به روش‎های XRF ، ICP-MS و XRD قرار گرفتند. نتایج حاصل از آنالیز XRD، حضور کانی‎های فیلوسیلیکاته‎ی گروه اسمکتیت شامل بیدلیت و مونت‎موریونیت سدیک و کلسیک را به‎عنوان کانی‎های رسی اصلی این بنتونیت تایید نمود. نتایج آنالیزهای شیمیایی اکسیدهای اصلی در بنتونیت که نشان‎گر میانگین Na2O برابر با 21/2 درصد، میانگین CaO برابر با 77/0 درصد، میزان SiO₂ در حد بالا (60 – 75 درصد) و میزان Al₂O₃ در حد متوسط (11 – 5/13 درصد) است، حاکی از سدیک بودن بخش مهمی از این ذخیره‎ی کانی صنعتی می‎باشد. همچنین میزان SiO₂ بالا از نشانه‎های منشا گرمابی برای این نهشته است. منشا بنتونیت شیرمغز گیسور، دگرسانی آرژیلیک واحدهای آذرآواری و آتشفشانی منطقه می‎باشد که این دگرسانی، در ارتباط مستقیم با سیستم گسلی منطقه و خصوصا گسل امتدادلغزی است که نوار بنتونیتی در امتداد آن رخ داده است. براساس تحقیقات کانی‎شناختی و شیمیایی صورت گرفته، مهم‎ترین کاربردهای صنعتی نهشته‎ی بنتونیتی منطقه‎ی موردمطالعه در صنایع ریخته‎گری و گندوله‎سازی آهن می‎باشد.