آموزشتحقیق و پژوهشزمین‌شناسی و مهندسی معدنمهندسی صنایع و مواد

دانلود پاورپوینت درس زمین شناسی پایه یازدهم

درس زمین شناسی پایه یازدهم منابع معدنی زیربنای تمدن وتوسعه صنعتی درعلم زمین شناسی با مواردی مانند نحوه تشکیل، ذخیره و اکتشاف منابع معدنی وسوخت های فسیلی مانندزغالسنگ،نفت وگاز آشنامی شوید

طاهره واحدی

زیربن ای اقتص ادی کش ورهای مختل ف ،متن وع است. مبن ای اقتص ادی ب رخی از کش ورها ،ص نعتی، کش اورزی ی ا گردش گری اس ت و ب رخی دیگ ر، اقتصاد خود را بر مبنای منابع و ذخایر معدنی بنا نهاده اند. به نظر شما ،مبنای اقتصاد کشور ما ،کدام مورد است؟ بس یاری از کااله ایی ک ه در زن دگی روزم ره از آنهااستفاده می کنید ،یا با آنها سروکار دارید ،از منابع فلزی (آهن ،آلومینیوم ،طال و منیزیم) ،غیر فلزی(رس ها ،زغال سنگ و )...و یا مواد نفتی و پتروش یمیایی مانن د پالس تیک،ب نزین و...ب ه دس ت نقش منابع معدنی درزندگی ما: بخش عمده مواد مورد نیاز برای زندگی ما از منابع معدنی، تأمین می شوند. مس موجود درکابلهای برق ،آهن مورد استفاده در ریل راه آهن ،پالتین موج ود در تلفن هم راه ،م دادی ک ه ب اآن می نویس یم ،خمیردن دانی ک ه ب ا آن مس واک می زنیم و ...از منابع معدنی تهیه می شوند. من ابع مع دنی پس از شناس ایی توس ط زمین شناس ان ،از مع ادن اس تخراج و پس از ف راوری ،ب ه کااله ای م ورد نی از تبدیل می شوند. تع دادي از کاربرده اي م واد مع دني (فل زي -غ یرفلزي) درجدول آورده شده است. غلظت کالرک چیست؟ در سال 1٩٦٤میالدی ،دو زمین شناس به ن ام ه ای کالرک و رین گ وود ب رای تع یین ت رکیب ش یمیایی پوس ته زمین وبررس ی پراکن دگی عناص ردربخش ه ای مختل ف آن، تعدادبسیارزیادی ازانواع سنگ های مناطق مختلف را نمونه برداری و ترکیب شیمیایی آنه ا را تع یین کردن د ک ه ام روزه ت رکیب ش یمیایی می انگین پوس ته زمین ب ا عن وان کاربرد غلظت میانگین عناصر: غلظت میانگین عناصر ،کاربردهای زیادی دارد .پژوهشگران با اندازه گیری مقدار غلظت عناصر درسنگ ها و خاک های ه ر منطق ه و مقایس ه آن ب ا مق ادیر غلظت می انگین ،ب ه فراین دهای زمین شناس ی مانن د ح رکت ورق ه ه ای س نگ کره ،تاریخچه تکوین یک منطقه و ...پی می برند. بی هنجاری مثبت و منفی: اگر در منطقه ای ،غلظت عناصر از میانگین کالرک باالتر باش د ،بی هنج اری مثبت و اگ ر غلظت آن ه ا از می انگین، پ ایین ت ر باش د ،آن را بی هنج اری منفی می نامن د .زمین شناسان در پی جویی های اکتشافی به دنبال یافتن مناطقی با بی هنجاری مثبت هستند. تعریف کانه به گروهی از کانی ها که در آن یک فلز ارزشمند اقتصادی وجود دارد، کانه اطالق می شود .مانندمگنتیت ک ه از آن آهن و ی ا گ الن ک ه از آن سرب استخراج می شود .برخي از کان ه ه ا ب ه ص ورت آزادی افت می شوند مانند طال ،نقره و مس دوبخش سنگ معدن یا کانسنگ(تعریف کانه و باطله) سنگ معدن یا کانسنگ ،از دو بخش کانه ،و باطله تشکیل شده است .کانه ،بخش ارزشمندکانسنگ است و باطله ،به موادی که ارزش اقتصادی قابل توجهی ندارند ،گفته می شود. مهم ترین کانه مس: برای مثال کالکوپیریت ،به فرمول شیمیایی CuFeS2مهم ترین کانه فلز مس است .در معادن مس ،این کانی همراه با کانی های باطله مختلفی مانند کوارتز ،فلدسپار ،میکا، کانی های رسی ،پیریت و ...کانسنگ مس را تشکیل می دهند. تعریف کانسار: دربخش ه ایی ازپوس ته زمین،غلظت عناص ردریک منطقه نسبت به غلظت میانگین افزایش می یابد. و حجم زیادی از ماده معدنی در آنجا متمرکز می شود (بی هنجاری مثبت )،به طوری که استخراج آن از نظر اقتصادی ،مقرون به صرفه است که به این مناطق ،کانسار می گویند. معدن چیست وچگونه شکل می گیرد؟ استخراج ماده معدنی یا کانسنگ اغلب پرهزینه است و تنها در صورتی بهره برداری آغاز می شود ک ه ی ک عنص ر ب ا حجم وغلظت ک افی در م اده معدنی وجود داشته باشد .با شروع بهره برداری یا معدنکاری ،یک معدن شکل می گیرد. تعریف سنگ ها و کانی های صنعتی و اهمیت آن ها: اف زون برکانس نگ ه ا ،موادمع دنی دیگ ری هم ب رای کاربردهای صنعتی یاروزمره استخراج می شوند که فلزی نیستند. مانند :شن و ماسه در ساختمان سازی ،خاک رس در س اخت آج ر ی ا کاش ی و س رامیک ،س نگ ه ای ساختمانی در نمای ساختمان ها ،کف پوش ،پله و دیواره ا ب ه ک ار می رون د .ب ه این ن وع ازس نگ ه ا و ک انی ه ای غ یرفلزی ،س نگ ه ا و ک انی ه ای ص نعتی می گویند. در ب رخی م وارد ،بخش غیراقتص ادی ی ا باطل ه ی ک کانسنگ ،به عنوان شن و ماسه در زیرسازی جاده کانس نگ ه ا براس اس نح وه تش کیل ،ب ه س ه دس ته ماگمایی ،گرمابی و رسوبی تقسیم بندی می شوند. الف)کانسنگ های ماگمايی: نح وه تش کیل کانس نگ ه ای ماگم ایی مانن د ک روم و نیک ل و پالتین: کانسنگ های برخی عناصر فلزی مانند کروم ،نیکل و پالتین می توانند از یک ماگمای در حال سرد شدن تشکیل شوند .با سردش دن و تبل ور ی ک ماگم ا ،این عناص ر ک ه چگ الی نس بتًا باالیی دارند ،در بخش زیرین ماگما ته نشین می شوند و این کانسنگ هارا می سازند( .شکل.)2-4 نحوه تشکیل پگماتییت و اهمیت آن: در صورتی که پس از تبلور بخش اعظم ماگما ،مقدار آب و موادّ فرار مانند کربن دی اکسید و ...فراوان باشد ،شرایط برای رشد بلورهاي تشکیل دهنده سنگ ،فراهم و سنگ هایی با بلورهای بسیار درشت ،به نام پگماتیت تشکیل می شود که ب)کانسنگ های گرمابی: شیب زمین گرمایی چیست؟ درپوسته زمین،به ازای هر 1٠٠مترافزایش عمق3 ،درجه سانتی گ راد دم ا اف زایش می یاب د .ب ه این تغی یرات دم ا در پوس ته زمین شیب زمین گرمایی می گویند. نحوه تشکیل رگه های معدنی توسط آب های گرم: در بخش ه ای عمی ق پوس ته ب ه علت گرم ای ناش ی ازش یب زمین گرم ایی وی اتوده ه ای م ذاب،دم ای آب ه ای موج ود دراین من اطق افزایش می یابد و باعث انحالل برخی از عناصر می شود. این آب ها،برخی عناصررابه شکل کانسنگ در داخل شکستگی های سنگ ها ته نشین می کنند و رگه های معدنی را می سازند. کانسنگ های گرمابی از آنجاکه عامل تشکیل این کانسنگ ها ،آب گرم است ،کانسنگ های گرمابی نامیده می شوند. کدام ذخایرمعدنی منشا گرمابی دارند؟ بسیاری از ذخایر مس ،سرب ،روی ،مولیبدن ،قلع و برخی فلزات دیگر منشأ گرمابی دارند. پ)کانسنگ های رسوبی: مهم ترین کانسنگ های رسوبی: ذخ ایر س رب و روی موج ود در س نگ ه ای آهکی ،مس موجود در شیل هاو ماسه سنگ ها و اورانیوم موجود در ماسه سنگ ها ،نمونه ای از کانسنگ های رسوبی مهم هستند. نحوه تشکیل ذخایر پالسری: گاهی نیز آب های روان ،کانی ها را از سنگ ها جدا کرده و در مسیر رود آنها را ته نشین و ذخایرپالس ری را تش کیل می دهن د .از ه زار س ال پیش ت اکنون در منطق ه تخت س لیمان تکاب ،از رودخانه زرشوران طال برداشت می پالس ر ي ك كلم ه اس پانيايي مي باش د و ب ه مع ني وج ود ذخ يره معدني در رسوبات تخريبي مي باشد ،زمين شناسان اقتصادي معم وًال نهش ته ه اي نابرج اي داراي ارزش اقتص ادي را تجمعات مكانيكي (Mechanical ) accumulationي ا نهش ته ه اي پالس ري ب ه حس اب مي تشکیل ذخایر فلزی و غیرفلزی در برخی از مناطق پوسته زمین رخ می دهد .با آگاهی از اصول تشکیل و عوامل کنترل کننده آن ها ،می توان ذخایر معدنی را پیدا کرد. اولین مرحله اکتشاف معدن :شناسایی ذخایرمعدنی دراولین مرحل ه اکتش اف،زمین شناس ان بابررس ی نقش ه ه ای زمین شناس ی وبازدیدص حرایی،من اطقی را ک ه احتم ال تش کیل ذخایر معدنی در آن وجود دارد ،شناسایی می کنند. برای مثال زمین شناسان می دانند که برخی از ذخایر سرب درسنگ های آهکی پیدا می شوند. روش های شناسایی ذخایرمعدنی: بنابراین آنها با آگاهی ازویژگی های فیزیکی کانسنگ ها ،مانند خواص مغناطیسی کانسنگ ،رسانایی الکتریکی سنگ ها ،تغییرات می دان گ رانش زمین و ...ب ه روش ه ای ژئوف یزیکی ،ذخ ایر زیرسطحی و پنهان را شناسایی می کنند. مرحله حفاری و آزمایش نمونه های حفاری: پس از مشخص شدن موقعیت تقریبی یک توده معدنی در زی ر زمین حف اری ب ا دس تگاه ه ای پیش رفته و نمون ه ب رداری از عم ق ت ا ح دی ک ه م اده مع دنی وج ود دارد، انجام می گیرد. این حفاری ها ممکن است تا صدها متر ادامه یابد .نمونه های تهیه شده از حفاری ،برای تعیین عیار فلز یا کیفیت ماده معدنی وشناسایی کانی های موج ود در آن ه ا به آزمایش گاه حم ل و در آنج ا توس ط میکروس کوپ و ی ا دس تگاه ه ای تجزی ه ش یمیایی م ورد بررس ی ق رار می گیرند. در نهایت ،زمین شناسان یا مهندسان اکتشاف ،تمامی داده های به دست آمده را با نرم افزارهایی تحلیل کرده و مق دار ذخ یره مع دن و عی ار می انگین م اده مع دنی را مرحله استخراج منابع معدنی: پس از پایان عملیات اکتشاف ،با تعیین اقتصادی بودن ذخایر ،عملیات استخراج آغاز می شود. روش استخراج چگونه تعیین می شود؟ روش اس تخراج،براس اس ش کل و چگ ونگی قرارگ یری ت وده مع دنی درپوسته،تعیین می شود. انواع استخراج معدن: استخراج به روش های روباز و زیرزمینی صورت می گیرد. ویژگی های کانسارمس: همان طور که گفته شد ،درکانسنگ استخراج شده از معدن ،افزون بر کانه ،کانی های باطله نیز وجود دارند. ب رای مث ال در کانس ارهای مس ،عنص ر مس در ک انی ه ای مختلفی مانند کالکوپیریت و تعدادی کانی دیگر ،یافت می شود. عیار عنصر مس در این کانسنگ ها کمتر از یک درصد است .بنابراین نود و نه درصد کانسنگ استخراج شده ،باطله است که باید از آن جدا شود. کانه آرایی یا فراوری چیست؟ به فرایند جداسازی باطله از کانی های مفی د اقتص ادی ،کان ه آرایی(ف راوری) م اده مع دنی گفت ه می ش ود ک ه درکارخان ه ه ایی در کن ار مع ادن انج ام می شود. کنسانتره چیست؟ محص ول نه ایی(کنس انتره) ب رای جداسازی فلز به کارخانه ذوب ،منتقل یا به طور مستقیم یا با تغییر اندک در علل استفاده انسان از گوهرها: از روزگ اران کهن انس ان از گوهره ا ب رای آراس تن خ ود استفاده می کرده تا از زیبایی ها و ویژگی های خیره کننده وان واع جل وه ه ای موج وددراین ک انی ه ابرای زیب اتر جل وه دادن خوداستفاده کند .این موضوع به فطرت زیبادوستی و زیبایی شناسی که خداوند متعال در نهاد انسان تعبیه کرده است ،برمی گردد .شاید این یکی از مهم ترین دالیل ایجاد علم گوهرشناسی و پیشرفت های بعدی آن بوده است. تعداد کانی های دارای گوهر: الزم به ذکر است که تنها از میان حدود ٤٠٠٠کانی شناخته شده ،حدود 1٠٠کانی ویژگی های الزم یک گوهر را دارند. تعریف گوهر یا جواهر: گوهره ا ی اجواهر(واژه ع ربی)ش امل س نگ ه ا وک انی های گران بهایی است که به دلیل زیبایی ،درخشش، استحکام،سختی باال ،رنگ و کمیاب بودن ازسایرکانی ها و سنگ ها متمایز هستند وموردتوجه خاص انسان ها قرار می گیرند. مهم ترین گوهرها: زیبایی رنگ و درخشندگی گوهرهایی مانند یاقوت، زمرد ،فیروزه و عقیق ،آمتیست ،توجه هر کسی رابه خودجلب می کند. عوامل پیدایش گوهرها: گوهرها نمایندگان بسیار زیبا وخاص و کمیاب دنیای ک انی ه ا هس تند ک ه توس ط فراین دهای مهم ترین خواص گوهرها: مهم ترین خ واص گوهره ا ،س ختی ،رن گ ،و درخش ش آن هاس ت .اگ ر ی ک گ وهر ،س ختی ک افی نداش ته باش د ،در براب ر خراش یدگی مقاوم نیست و از بین می رود. برخی خواص دیگر ،مانند بازی رنگ ،به کانی ها درخشندگی و زیبایی می دهد. ویژگی های کانی کریزوبریل : مانن د ک انی کریزوبری ل (چش م گرب ه) ب ا درخشش اپالی و نوعی گوهر سیلیسی به نام اپال که درخششی رنگین کمانی دارد. الماس: رن گ،ت رکیب ش یمیایی ونح وه تش کیل الماس: ی ک گ وهر بی رن گ ب ا ت رکیب ک ربن خ الص ،ک ه در فش ار بس یار زی اد در گوشته زمین تشکیل می شود. کاربردهای الماس: افزون بر استفاده گوهری ،در ساینده ها نیز کاربرد دارد. ویژگی های یاقوت سرخ: یاقوت سرخ رنگ ،کانی کرندوم است .کانی کرندوم به رنگ آبی هم ظاهر می شود که به آن یاقوت کبود می گویند .این کانی بعد از الماس ،سخت ترین کانی می باشد. ویژگی های زمرد: زم رد ،ک انی س یلیکات بری ل اس ت .مع روف ت رین و گران ترین آن ،به رنگ سبز دیده می شود. ویژگی های گارنت: گارنت از ک انی ه ای س یلیکاتی اس ت ک ه معم وًال ب ه رن گ س بز ،قرم ز ،زرد ،ن ارنجی و ...دی ده می ش ود .مع روف ترین رنگ آن قرمز تیره است. ویژگی های عقیق: عقیق ،کوارتزی با رنگ های متنوع است که به نام ها و تراش های مختلف در بازار عرضه می شود. عقیق ،یک کانی نیمه قیمتی است که در بسیاری از نقاط ایران یافت می شود. ویژگی های زبرجد: زبرجد ،کانی سیلیکاتی است که نام علمی آن ا لیوین و به رنگ سبز زیتونی دیده می شود. ویژگی های فیروزه: فیروزه ،یک گوهر باستانی است که برای اولین بار در نیشابور یافت شد و به دیگر نقاط جهان صادرگردید .نام علمی آن ،تورکوایز است. اهمیت منابع انرژی: منابع انرژی برای انجام تمامی فعالیت های انس ان ض روری هس تند و انس ان از گذش ته دورت ا ام روز ،از منابع طبیعی برای تولید انرژی استفاده کرده است. اهمیت سوخت های فسیلی: از می ان من ابع مختل ف ان رژی در دس ترس ،س وخت های فس یلی اهمیت زیادی دارند .دربیشترکشورهای جهان ،سوخت های فسیلی منابع اصلی تولید انرژی هستند. نحوه تشکیل سوخت های فسیلی: سوخت ه ای فس یلی از تجزی ه م واد آلی گی اهی و جانوری به وجود می آیند که در رسوبات یا سنگ های نفت و گاز: هیدروکربن چیست؟ هیدروکربن هایی هستند که به طور طبیعی ،به صورت مایع ،گاز و نیمه جامد در زمین وجود دارند. نفت خام درچه محیطی به وجود می آید؟ برخالف زغالسنگ که در محیط های خشکی تشکیل می شود ،نفت خام در محیط دریایی کم عمق (کمتر از 2٠٠متر) به وجود می آید. نحوه تشکیل نفت خام: در این محیط ها ،جاندارانی مانند پالنکتون هاو باکتری ها ،مهمترین منشأ مواد آلی هستند. بقای ای این موج ودات پس از م رگ ،در رس وبات ریزدان ه بس تر دری ا مدفون می شوند. ماده آلی باقیمان ده ،توس ط الی ه ه ای ب االیی پوش یده و در الب ه الی رسوبات است که سنگ منشأ (سنگ مادر) نفت را تشکیل می دهد. مواد آلی در طی تبدیل رسوب ریزدانه به سنگ مادر ،از طریق یک سری واکنش های شیمیایی به نفت خام تبدیل می شود. در فرایند تشکیل ذخایر نفتی مقدار دما و فشار ،و افزایش آن بسیار مهم است .اما این پایان داستان نیست. مهاجرت نفت: مهاجرت اولیه نفت: نفت و گازی که در سنگ مادر تشکیل می شود ،همراه با آب دریا که از زمان رسوب گذاری در سنگ به دام افتاده ،از طریق تخلخل سنگ ه ا ب ه س مت ب اال ح رکت می کن د ک ه ب ه آن مه اجرت اولی ه نفت می گویند. مهاجرت ثانویه نفت: در طی این مهاجرت ،نفت ،گاز و آب به سنگ هایی با نفوذپذیری باال، مانند ماسه سنگ و سنگ آهک می رسند و حفره ها و فضاهای خالی آنها را پر می کنند .چون نفت وگاز از آب سبک ترند ،از آب جدا شده و بر روی آن قرار می گیرند که به این جدایش ،مهاجرت ثانویه می گویند. نحوه پیدایش چشمه های نفتی و ذخایرقیرهای طبیعی: اگر مانعی در مسیر حرکت آنها نباشد ،به سطح زمین راه می یابند و چشمه های نفتی رابه وجود می آورند. در این صورت ممکن است در سطح زمین تبخیر شوند و یا گاهی این نفت ،دچاراکس ایش و غلی ظ ش دگی ش ده و ذخ ایر ق یر ط بیعی را ب ه وجود می آورد که موارد زیادی از آنها دراستان های خوزستان وایالم تله های نفتی و نقش آن ها اگر نفت و گاز در مسیر مهاجرت خود به الی های از سنگ های نفوذ ناپذیر مانند شیل و گچ برسد ،دیگر قادر به ادامه مهاجرت نخواهد بود. این الیه های نفوذ ناپذیر یا تله های نفتی ،جلوی حرکت نفت و گاز به سطح زمین را می گیرند و آن ها را در سنگ مخزن به دام می اندازند .نفت و گاز با حفاری چاه های عمیق ،در سنگ مخزن استخراج می شود. گفت ه می ش ود ک ه ٩٩/٩درص د نف تی ک ه در ط ول ت اریخ زمین تولی د ش ده ،ب ه س طح زمین رس یده و ازبین رفت ه است و ٠/1درصد آن ،همه ذخایر نفت موجود را تشکیل داده است. زغال سنگ چیست؟ زغالس نگ ،ی ک س وخت فس یلی جامداس ت ک ه از مواد آلی در محیط های خشکی به وجود می آید. نحوه تشکیل زغال سنگ: این م واد آلی ،بیش تر از درخت ان ،بوت ه زاره ا و چمنزارها حاصل می شوند. آنها ،در باتالق ها انباشته و توسط رسوبات پوشیده می ش وند و ب ه م رور زم ان ب ه ت ورب ک ه ی ک ن وع زغال نارس است ،تبدیل می شوند. در برخی کشورها مانند ایرلند ،تورب به عنوان یک ماده سوختی بهره برداری می شود( .شکل)2-18 مراحل تشکیل زغال سنگ: در طی میلی ون ه ا س ال ،ت ورب در زی ر فش ار رس وبات وسنگ های باالیی ،فشرده تر شده و آب و موادّ فراری مانندکربن دی اکسید و متان از آن خارج می شود. با خروج این مواد ،در نهایت،ضخامت تورب که ماده ای پوک و متخلخل است،کاهش می آیدو به لیگنیت تبدیل می شود. با افزایش تراکم ،لیگنیت به زغال سنگ های مرغوب تری به نام بیتومین و سپس آنتراسیت تبدیل می شود. مهم ترین تغییرات درفرایند هاز زغال شدگی از تورب به آنتراسیت: در فرایندهای زغال شدگی از تورب تا آنتراسیت ،تغییرات زیادی رخ می دهد و سبب می شود با خروج تدریجی آب و موادّ فرار ،درصد کربن در سنگ حاصل ،افزایش می یابد و کیفیت وتوان تولیدانرژی زغال سنگ بهتر می شود. محسن یوسفی ایمیل: m.yousefi1348@g mail.com وبالگ: qomgeo.blogfa.co m شماره همراه: شماره حساب 010463210200 6 شماره کارت 603799728130 0377

37,000 تومان