مقاله کرومیت : از کلیات تا اکتشاف

بخشی از مقاله

چکیده

کرومیت به عنوان تنها کانه اقتصادی کروم است که از نظر زمین شناسی در بخش های بازیک تا اولترابازیک یافت میگردد ، افیولیت ها مجموعه از سنگ های بازیک تا اولترا بازیک می باشند که در محل کافت ها تشکیل میگردند و در مورد ایران کرومیت ها درون افیولیت ها قرار دارند.

روش های پی جویی و اکتشاف تفصیلی این کانسنگ به ترتیب شامل بررسی افیولیت ها و استفاده از روشهای ژئوفیزیکی و بررسی های دقیق زمین شناسی میباشد. اکتشاف کرومیت ها در افیولیت ملانژ ها به دلیل وجود تکتونیزه ی شدید بسیار دشوار می باشد ولی با این وجود نشانه های زیادی به منظور یافتن ذخایر کرومیت وجود دارد. در این بررسی به انواع تیپ ها و نحوه اکتشاف کرومیت و همچنین به طور کلی راهنمای اکتشافی کرومیت بالاخص ایران اشاره شده است .

.1 مقدمه

کرومیت به عنوان کانه فلز کروم، در سیستم مکعبی رده اکتائدریک متبلور میشود و از نظر ساختمانی به گروه اسپینلها 1تعلق دارد و اغلب به صورت دانه ریز و متراکم یافت میشود، تک بلور آن کمیاب بوده و دارای سطوح شکست ناصاف میباشد، کرومیت عمدتاً فاقد کلیواژ یا سطح جدایش است .کانسارهای کرومیت با وجود تنوع اشکال آن، همواره در داخل سنگهای آذرین باز یک تا اولترابازیک تشکیل میشوند، سنگهای آذرین مذبور فاقد کوارتز و فلد سپاتهای آلکالن بوه و از نظر ترکیبات گوگردی نیز بسیار فقیر هستند و مقدار SiO2 آنها کمتر از %45 است، ترکیب کانی شناسی آنها در درجه اول اولیوین، اورتووکلینوپیروکسن تشکیل شده است. در بعضی از آنها نیز آمفیبول و فلدسپاتهای قلیائی نیز وجود دارد

کانی کرومیت تا پیش از سال 1766 به نام »سرب قرمز« شناخته میشد. در سال 1761، جوهان گاتلوب لهمن 2دریافت که یک کانی قرمز نارنجی در کوههای اورال وجود دارد که او آن را سرب قرمز سیبرین 3نامید . در سال 1770، پیتر سایمون پالس 4 مکان مشابه لهمن را دید و یک کانی سرب قرمز رنگ را یافت که خواص خیلی مفیدی را مانند رنگ ها در نقاشی داشت .

در سال 1797، لوئیس نیکولاس وکولین5 شیمیدان فرانسوی برای اولین بار عنصر کرم - Cr - و نمونه های کانسنگ کروکوئیت را در یکی از معادن طلای سیبری دار کشف کرد ونخستین کانی کروم کروکوئیت با ترکیب PbCrO4 نامگذاری شد. او قادر بود که اکسید کروم Cr2O3 را از اختلاط کروکوئیت با اسید هیدروکلریک بدست آورد . او متوجه شد که کانی کروکوئیت به فرمول شیمیایی PbCrO4 ، محتوی اکسید یک فلز ناشناخته تا آن زمان میباشد، از آنجائیکه ترکیبات کروم اکثراً دارای رنگهای گوناگون از قبیل قرمز، زرد، آبی روشن و... میباشد، وکولین با درک این امر نام کروم را از لغت یونانی کروما1 به معنی رنگ برای این عناصر اقتباس نمود . اگر چه کروم علاوه بر کرومیت در مواد معدنی دیگری نیز یافت میشود، اما کرومیت تنها منبع تجاری آن تلقی میشود. یک سال بعد از شناسایی عنصر کروم توسط وکولین در سال 1798، در کوههای اورال شوروی سابق کانسنگ کرومیت کشف شد.

وی همچنین کشف نمود که می توان کروم فلزی را بوسیله حرارت دادن اکسید در کوره زغال چوب بدست می آورند. همچنین وی آثار کروم در جواهرات قیمتی مانند یاقوت یا زمرد را تشخیص داد. در طول دهه 1800کروم عمدتاً به صورت جزء سازنده رنگ ها استفاده می شد اما حالا عمدتاً 85% - آن - برای آلیاژهای فلزی مصرف می شوند و باقی مانده در صنعت شیمی، صنایع نسوز و ذوب آهن استفاده می شود . از آن زمان تا سال 1827 میلادی کرومیت حاصل از سلسله جبال اورال شوروی سابق تنها مرکز عمده عرضه کرومیت جهان محسوب میشد وبیشتر مورد مصارف شیمیایی قرار میگرفت.

کشف کرومیت در مریلند در سال 1827 و متعاقب آن در ایالات پنسیلوانیا و ویرجینیا و همچنین کشف و توسعه کانسارهای عظیم کرومیت در ترکیه در سال 1860، شوروی سابق را از صدر فهرست تولید کنندگان کرومیت در جهان خارج ساخت، این ماده معدنی تا اوایل سال 1900میلادی عمدتاً برای صنایع شیمیایی مصرف میگردید ولی از آن پس به طور وسیع در مصارف تولیدات متالورژی و نیز آجرهای نسوز به کار رفت .

برای اولین بار در سال 1913، فلز کروم در صنعت تولید فولاد ضد زنگ به کار برده شد، پس از آن این عنصر در جامعه صنعتی موقعیت استراتژیک یافته و تقریباً در دهه، تولید سالانه کرومیت دو برابر شده است، به طوری که امروزه با ذخیره 3600 میلیون تن، در جهان میزان تولید سالیانه آن به 13/7 میلیون تن در سال 2000 رسیده است .

کلارک2 و آللی3 در سال 1932 نمونه های زیادی از کرومیت های بوشولد، رودزیا، کوبا و یونان را بطریقه شیمیایی تجزیه کرده اند. در این نمونه ها مقدار Cr2O3 بین 33 تا 53 درصد متغیر بوده است. این دو نفر نشان داده اند که پارامتر شبکه کرومیت با پائین آمدن مقدار درصد Al2 O3 در ترکیب جسم از 179/8 آنگستروم تا 285/8 آنگستروم تغییر می کند . هفتاد نمونه از کرومیت های شمال و جنوب ایران نیز در سال 1341 مورد تجزیه شیمیائی قرار گرفته است، مقدار Cr2O3 در این نمونه ها بین 48 درصد تا 63 درصد متغیر بوده است، ضمنا مقدار a - پارامتر شبکه ای - برای نمونه ای با 61/12درصد Cr2O3 به مقیاس 2827/8 آنگستروم محاسبه شده است

2.    کلیات

2.    .1 کرومیت

کرومیت  تنها  کانی  کروم  دار  است  و  فرمول  کرومیت  را  بصورت  FeO, Cr2O3     یا  FeCr2O4     و  یا  فرمول  ترکیبی - Mg, Fe2  - - Cr, Al, Fe3 - 2 O4 نشان داده اند. در برخی نمونه های کرومیت نیز عناصر روی، نیکل، منگنز، تیتانیوم و وانادیوم به مقدار کم تشخیص داده شده است. میزان Cr2O3 در کرومیت های تجاری بین 25 تا 65 درصد متغیر می باشد. این کانی به صورت نیمه شفاف تا کدر بوده و رنگ آن در نور انعکاسی سیاه با جلای نیمه فلزی و به صورت بلورهای نیمه شکل دار و درهم مشاهده می شود

ترکیبات ساده تری از کرومیت مشخص شده اند که عبارتست از:
فروکرومیت FeCr2O4 ، پیکرو کرومیت یا منیزیو کرومیت MgCr2O4 ، اسپینل MgAl2O4 ، هرسینیت FeAl2O4 ، منیزیوفریتMgFe O و مگنتیتFe 2  Fe3O  . 

کرومیت و تمام ترکیبات ساده فوق در سیستم کوبیک و رده هگزاکیز اکتاهدرال متبلورمی شود و از نظر ساختمان به گروه اسپینل تعلق دارند . کانسارهای کرومیت با وجود تنوع اشکال آن همواره در داخل سنگهای آذرین قلیایی تا بسیار قلیایی تشکیل می شود. سنگهای آذرین مزبور فاقد کوارتز و فلدسپاتهای آلکالن بوده، از نظر ترکیبات گوگردی نیز بسیار فقیر است. مقدار سیلیس این سنگها از 45 درصد کمتر است. ترکیب کانی شناسی آنها در درجه اول از اولیوین، ارتوپیروکسن ها و کلینوپیروکسن ها تشکیل یافته است. در بعضی از آنها آمفیبول و فلدسپاتهای قلیایی نیز وجود دارد

کرومیت اساساً در سنگهای بسیار قلیایی متمرکز می شود و ترکیب آن تابع ترکیب سنگهای اطراف خود می باشد. هر قدر مقدار اولیوین در سنگ بیشتر باشد به همان اندازه مقدار Cr2O3 در ترکیب کرومیت بالاتر است . قسمت اعظم تغییراتی که بنام سرپانتینیزاسیون معروف است ناشی از تأثیر آبهای ماگمایی است که بلافاصله بعد از تبلور موجب این تغییر می گردد. در برخی از سنگها - مانند فیلیت ها و شیست های آلومین دار - بخشی از آب از خارج منشأ می گیرد که در ماگمای سخت شده وارد می شود .

عوامل دیگری مانند شکستگی و گسل در سنگها موجب تشدید سرپانتینیزاسیون آنها می گردد. بر اساس نظر هیس لایتنر تغییرات سنگهای اطراف کرومیت همواره شدیدتر از بخش های دیگری است که فاقد کرومیت می باشد، این دانشمند معتقد است که پدیده مزبور ناشی از آب ماگماتوژنی است که از خود توده کرومیت مجدداً خارج می شود و به سنگهای اطراف تأثیر می گذارد .اما پدیده سرپانتینیزاسیون بطور نسبتاً بی قاعده انجام می گیرد، این تغییر در بخش کناری توده سنگ و اکثراً در امتداد شکستگی ها و گاهی نیز در داخل سنگ به اشکال نوار مانند و رشته ای ظاهر می شود .

ضمن سرپانتینیزاسیون سنگ ابتدا کانی اولیوین و بعد انواع پیروکسن و بالاخره آمفیبول ها متأثر می شود و بدین جهت در یک توده آذرین قلیایی سنگهای دونیت شدیدتر از پیروکسنیت ها سرپانتینیزه می شوند . از نظر کانی شناسی هر دو نوع سرپانتین یعنی کانی کریزوتیل - سرپانتین رشته ای - و آنتی گوریت - سرپانتین ورقه ای - تشکیل می گردد . بنابرنظر آنگل 1 سرپانتینیزاسیون شامل دو شکل متمایز می باشد که عبارتست از :
-1  اتوسرپانتینیزاسیون که ضمن آن سرپانتین کریزوتیل تشکیل می گردد.

-2 دیناموسرپانتینیزاسیون که در ضمن آن سرپانتین آنتی گوریت ایجاد می شود

در منطقه بالکان نوع کریزوتیل در سنگهای کرومیت دار بیشتر است. در توده های سنگهای بسیار قلیایی جنوب ایران - فاریاب -آبدشت - هردونوع سرپانتین تشخیص داده میشود. درضمن سرپانتینیزاسیون کانیهای مختلف دیگری نیز تشکیل میگردد و از آن جمله سوزنهای نازک مانیتیت که بطور ثانوی ایجاد می شود.

.2 .2 کانی های کرومیت

کانه کروم یعنی کرومیت به طورکلی در سنگهای اولترابازیک - هارزبورژیت، پریدوتیت، دونیت. گابرو، نوریت و پیروکسنیت - با ویژگیهای فوق الذکر متمرکز میشود و در واقع ترکیب آن تابع سنگهای اطراف آن میباشد، هر چقدر مقدار اولیوین در سنگ بیشتر باشد، مقدار Cr2O3 نیز در ترکیب کرومیت بیشتر خواهد بود به لحاظ ساخت، بخشی از کرومیت به صورت اتومورف وقسمتی نیز به صورت گزنومورف میباشد، بخش اتومورف قطر دانهها بین 0/2 تا 10 میلیمتراست، این بلورها اکثراً ریز و کوچکتر از 2 میلیمتر هستند و غالباً در سنگهای حاوی پیروکسن یافت میشوند، بلورهای گزنومورف غالباً دانه بندی منظمی دارند.

بافت اولیه کرومیت به ساخت اولیه و منشاء آن بستگی دارد و به همین جهت هم کرومیت با بافتهای متنوعی مشخص میگردد و بر این اساس کرمیت از لحاظ بافت به دو دسته کلی، بافت نامنظم - در آن دانههای کرومیت بدون تبعیت از جهت خاص در داخل سنگهای میزبان قرار میگیرد - و بافت منظم - دانههای کرومیت تحت تأثیر عواملی خاص در جهت مشخصی متمرکز و به اشکال مختلف دیده میشود - تقسیم میشوند، که در ادامه به مشخصات چند نمونه از بافتهای کرومیت خواهیم پرداخت.

بافت نواری: معرف نوعی بافت منظم است که در آن لایهها یا نوارهای کرومیت با بخشهای سرپانتین و الیوین به طور متناوب قرار گرفته اند، در این کانسنگ نسبت مقدار کرومیت به سیلیکات متغیر است .

بافت پوست پلنگی: این بافت از تجمع دانههای کرومیت تشکیل میشود که در آن بلورهای زیادی از کرومیت دیده میشود، بخشی از اتومورف و قسمتی نیز گزنومورف است، تجمع دانهها در بخشی از آن به شکل کروی و در قسمتی نیز بیضوی است. درشتی دانهها بین 3 تا 30 میلیمتر متغیر است .

بافت کوکاد:این بافت شامل یک هسته کروی کرومیت است که حول آنرا پوسته سرپانتینی فراگرفته و بعد از آن مجدداً حاشیه دیگری قرار گرفته که دارای بلورهای ریز زیادی از کرومیت است . البته میتوان به بافتهای دیگری از قبیل بافت افشان، توده ای و متراکم نیز اشاره نمود، به عنوان مثال در منطقه افیولیتی سبزوار، بافت کرومیتها بیشتر از نوع متراکم بوده، ولی در بعضی از رخنمونها بافت پوست پلنگی نیز دیده میشود که در عمق این بافت به بافت متراکم تغییر مییابد