بخشی از مقاله
چکیده
معدن زغالسنگ غزنوی، یکی از معادن فعال زغالسنگ استان گلستان میباشد. بررسی ژئوشیمی لایههای زغالی این معدن میتواند اطلاعات سودمندی درباره غلظت و عوامل کنترل کننده عناصر نادر خاکی ارائه نماید. میل ترکیبی عناصر REE در زغال سنگهای غزنوی و خاکسترهای تهیه شده از آنها به بخش آلی یا غیرآلی با استفاده از ضرایب همبستگی این عناصر در بخش خاکستر و زغالسنگ بررسی شد.
این نتایج همبستگی قوی عناصر نادر خاکی با بخش معدنی را نشان می دهد که بیانگر تمرکز بیشتر این عناصر در بخش معدنی نسبت به بخش آلی است. غلظت REE در اغلب نمونه های زغالسنگ غزنوی در مقایسه با غلظتاین عناصر در زغالسنگهای چین کمتر و نسبت به متوسط غلظت این عناصر در زغالسنگهای جهان بیشتر است. انباشت REEها در خاکستر زغالسنگهای غزنوی کمتر از غلظتهای متداول آنها در خاکسترهای جهان است. عواملی متعددی مانند شرایط محیطی تشکیل زغالسنگ بر حالتهای وقوع و توزیع عناصر REE تأثیر به سزایی دارند.
مقدمه
زغالسنگ، یک سنگ کربندار جامد، شکننده و قابل احتراق میباشد که به وسیله تجزیه گیاهان تحت تأثیر تراکم، دما و فشار تشکیل میشود . - Speight, 2005 - بر اساس مطالعات Zhuang و همکاران - 2007 - عناصر موجود در زغالسنگها میتوانند در بخشهای معدنی و آلی تمرکز یابند. آن دسته از عناصری که مقدار آنها بیشتر از 0/1 است به عنوان عناصر اصلی در زغالسنگها در نظر گرفته میشوند . - Swaine and Pickering, 1985 - عناصر با غلظت کمتر از 0/1 یا کمتر از 1000 ppm از عناصر کمیاب در سنگ به شمار میروند که میتوانند کانی مخصوص به خود را بسازند یا جایگزین عناصر اصلی در ساختار کانی ها شوند.
ژئوشیمی عناصر کمیاب در زغالسنگها نتیجه اثر متقابل مواد توربی با آب/ هوا و ورود مواد آواری و محلولهای گردشیافته در محیط تشکیل زغالسنگ است که به روشهای مختلف توسط عوامل گیاهشناسی- بیوشیمی و زمینشناسی در سراسر فرآیند طولانی مدت تشکیل زغالسنگها تحت تأثیر قرار گرفتهاند . - Zhao et al, 2015 - شرایط زمینریختشناختی و هیدروشیمی محیط تشکیل، بیوشیمی و هیدروشیمی مراحل زغالیشدن و اجزای آلی در تمرکز و پراکندگی عناصر کمیاب در نقاط مختلف جهان طی ادوار زمانی مختلف نقش مهمی ایفا میکنند.
مطالعه عناصر کمیاب در ذخایر زغالسنگ و حوزهها در همه قارهها طی سالهای اخیر نشان میدهند زغالسنگها به عنوان یک منبع اقتصادی میتوانند سنگ میزبان بسیاری از فلزات با ارزش و استراتژیک مانند Ge، Ga، U، Se و همچنین عناصر نادر خاکی - REE - ، Y، Sc، Zr، Nb، Au، Ag و Re و... باشند Arbuzov et al, 2014 - ؛ Dai and . - Finkelman, 2018 بر اساس تقسیمبندی عناصر کمیاب در جدول تناوبی، عناصر با عدد اتمی 57 تا 71 به نام گروه لانتانیدها و یا عناصر نادر خاکی شناخته میشوند و به سه گروه سبک - LREE - از La تا Pm، متوسط - MREE - از Sm تا Ho و سنگین - HREE - از Er تا Lu تقسیم شدهاند. بر اساس مطالعات طاهری و همکاران - 1393 - به علت محدودیت منابع قابل دسترسی گروههای MREE و HREE باید به خاکستر زغالسنگ به عنوان یک منبع غنی از این عناصر توجه نمود. خاکستر زغالسنگ حاوی سطوح بالایی از عناصر سمی قابل شستشو است که میتواند خاک، آبهای زیرزمینی و آبهای سطحی را آلوده نموده و تهدیدی برای محیطزیست بهشمار رود .
- Kim et al, 2017 - عناصر خطرناک در خاکستر زغالسنگ به اشکال شیمیایی مختلف تقسیم شدهاند و سمیت آنها به طور عمده به اشکال شیمیایی آنها وابسته است تا غلظت کل . - Kim et al, 2017 - علاوه بر مطالعات ژئوشیمیایی، مطالعات کانیشناسی میتواند تا حدودی نوع و مقدار عناصر اصلی و فرعی موجود در زغالسنگها را شناسایی کرد - یزدی،. - 1382 برای مثال وجود پیریت می تواند نشاندهنده حضور آرسنیک در سنگ باشد - آفتابی و همکاران، . - 2015 مطالعه حاضر با توجه به اهمیت زغالسنگ در بخش صنعت، به بحث در مورد جنبههای ژئوشیمی عناصر نادر خاکی - REE - در زغالسنگها و حالت وقوع این عناصر در بخش معدنی و آلی آنها میپردازد.
زمینشناسی منطقه مورد مطالعه
معادن اصلی زغال سنگ ایران در طبس، کرمان و البرز واقع شده است - رجبزاده و همکاران، - 2016 - شکل-1 الف - . حوزه زغالسنگ البرز واقع در شمال ایران از غرب به شرق به سه بخش تقسیم شدهاند: البرز غربی، البرز مرکزی و البرز شرقی - یزدی، . - 2012 معدن زغالسنگ غزنوی - واقع در شمال روستای غزنوی - به مختصات 36 56 عرض شمالی و 55 27 طول شرقی در 45 کیلومتری جنوب شهرستان آزادشهر در کنار جاده آزادشهر - شاهرود واقع شده است.
سازندهای جیرود، خوشییلاق، مبارک، درود، روته، الیکا و شمشک به ترتیب از قدیم به جدید واحدهای چینهشناسی این بخش از البرز شرقی را تشکیل میدهند. مجموعه بازالتی سلطان میدان در گستره شمال غرب تا شمال شرق شاهرود و واحدهای میکروگرانیتی جنوب روستای خوشییلاق از واحدهای آذرین این منطقه محسوب میشوند. بر اساس نقشه زمینشناسی 1:100000 منطقه خوشییلاق - جعفریان و همکاران، - 1383، لایههای زغالدار منطقه مورد مطالعه جزئی از سازند شمشک میباشند - شکل -1 ب - . سازند شمشک با لیتولوژی ماسهسنگ، سیلتسنگ، شیل و رسسنگ در تناوب با رگههای زغالسنگ از توالی زغالدار اصلی حوزه البرز به شمار میرود که طی دوران تریاس- ژوراسیک در این حوزه تشکیل شده است.
مهمترین گسل منطقه موردمطالعه گسل خوشییلاق با سازوکار امتدادلغز چپگرد با روند شمالی- جنوبی می باشد که به طور عمود سازند الیکا را قطع کرده است - باشام و همکاران، . - 1393 شکل -1 الف- موقعیت معادن زغالسنگ البرز، طبس و کرمان -1 - سنگرود - گیلان - -2 فیل زمین - تهران - -3 گلیران - مازندران - -4 گانو - سمنان - -5 طزره - سمنان - -6 قشلاق - گلستان - ، 7 تا -11 معادن رضی، جوزچال، زمستان یورت، تخت و غزنوی - گلستان - ، -12 پروده طبس - خراسان جنوبی - و -13 زرند - کرمان - - ، ب- نقشه زمین شناسی محدوده مورد مطالعه بر اساس نقشه 1:100000 خوشییلاق - جعفریان و همکاران، . - 1383
روش مطالعه
طبق بررسیهای صحرایی انجام شده، زغالسنگها در محدوده مورد مطالعه در سه لایه برونزد دارند - شکل -2 الف - . ضخامت زغالسنگ در لایه اول - - و لایه سوم - - نیم متر است. لایه دوم - - از چهار بخش رنگی - زرد-قرمز- سفید و نارنجی - تشکیل شده و ضخامت زغالسنگ در آن کمتر از نیم متر میباشد - شکل-2 ب - . در بررسیهای صحرایی تعداد 15 نمونه، که از لایه اول - - 6 نمونه، از لایه دوم - - 4 نمونه، از لایه سوم - - 4 نمونه و از باطله زغالسنگ 1 نمونه برداشت شده است.
لازم به ذکر است که نمونهبرداری، به صورت تصادفی و از واگنهای حامل زغالسنگهای استخراج شده از لایه اول و سوم صورت پذیرفت. طبق بررسیهای آزمایشگاهی، آنالیز - کد ICP-OES+ICP-MS - Ultratrace6 به منظور تعیین غلظت عناصر برای 4 نمونه زغالسنگ از لایه اول - - ، 3 نمونه زغالسنگ از لایه سوم - - و 3 نمونه خاکستر تهیه شده از زغالسنگهای لایه اول - - و سوم - - توسط شرکت Actlabs کانادا انجام شد.
