کلمات کلیدی: کانه‌زایی، معدنکاری، فلزات سنگین، چرخه زیست‌زمین‌شیمیایی، گل‌گهر

 

فهرست مطالب

 

عنوان………………………………………………………………………………………………………………………………………..صفحه

 

فصل اول: کلیات.. 0

1-1-مقدمه  1

1-2- محیط زمین‌شیمیایی خاک و ارزیابی زیست‌محیطی آن.. 2

1-2-توزیع فلزات سنگین در محیط خاک      4

1-3- 1- وانادیم. 7

1-3-2-کروم. 9

1-3-3- مولیبدن.. 11

1-3-4- منگنز. 13

1-3-5- آهن.. 14

1-3-6- نیکل.. 15

1-3-7- مس… 17

1-3-8- روی.. 18

1-3-9- کادمیم. 19

1-3-10- جیوه. 21

1-3-11- سرب.. 22

1-3-12-آنتیموان.. 24

عنوان………………………………………………………………………………………………………………………………………..صفحه

 

1-4- بهسازی خاک… 25

1-5- جذب و زیست­دست­رس­پذیری عناصر در گیاه. 27

1-6- زیست­انباشت عناصر در گیاه. 34

1-6-1- مسمومیت گیاهان توسط عناصر کم­مصرف.. 35

1-7- اثرات ناشی از استخراج معادن و فرآوری کانسنگ­ها 36

1-7-1- معدنکاری و استخراج.. 37

1-7-2- ذوب و تصفیه. 40

1-8- معدنكاری و فرآوری آهن و اثرات زیستمحیطی آن.. 41

1-8-1-تخریب زمین.. 42

1-8-2- زهاب اسیدی معدن(acid mine drainage) 43

1-8-3- باطله­های معدنی.. 44

1-8-3-1- مواد هوازده سطحی ( Overburden) 44

1-8-3-2- سنگ باطله(Waste Rock) 45

1-8-3-3- باطله­های فرآوری(Tialing) 46

1-8-3-4- باطله های باقیمانده از فرایند آبشویی(Heap and dump Leach waste) 47

1-9- تاریخچه فعالیت­های معدن‌کاری و مطالعات اکتشافی در محدوده مطالعاتی.. 49

1-10- هدف پژوهش… 50

 

فصل دوم: زمین‌شناسی و کانی شناسی 52

2-1- مقدمه. 53

2-2- موقعیت جغرافیایی کانسار آهن گلگهر. 54

2-3- راه­های ارتباطی منطقه. 54

عنوان………………………………………………………………………………………………………………………………………..صفحه

 

2-4- آب و هوای منطقه. 56

2-5- پوشش گیاهی منطقه. 56

2-6- زمین ریخت­شناسی.. 57

2-7- زمین­ شناسی منطقه گل­گهر. 58

2-8- زون سنندج- سیرجان در ایران.. 58

2-8-1- پالئوزوئیک… 60

2-8-1-1- کمپلکس گل­گهر. 60

2-8-1-2- کمپلکس کُر سفید. 60

2-8-2- مزوزوئیک… 61

2-8-3- سنوزوئیک… 61

2-8-4- رسوبات عهد حاضر. 61

2-9- کانی­شناسی.. 62

2-9-1- واحد گنیس… 62

2-9-2- واحد شیست و آمفیبولیت… 63

2-9-3- واحد آمفیبولیت… 63

2-9-4- واحد شیست و شیلهای دگرگونشده. 64

2-9-5- واحدهای سنگ آهک و دولومیت بلورین و مرمر. 65

2-9-6- واحد گرانیت گنیسی.. 66

66

67

2-9-9- واحد مارن و سنگ آهک… 67

68

عنوان………………………………………………………………………………………………………………………………………..صفحه

 

2-10- کانی­شناسی توده معدنی.. 68

2-10-1- مگنتیت فوقانی.. 68

2-10-2- زون اکسیدان.. 69

2-10-3- زون مگنتیت زیرین.. 69

2-11- الگوی کانسارسازی کانسارآهن گلگهر. 70

 

فصل سوم: مواد و روش­ها 71

3-1- نمونه­برداری از محیط زمین‌شیمیایی خاک… 72

3-2- آماده‌سازی نمونه‌های خاک… 73

3-3- نمونه­برداری از محیط گیاه. 75

 

3-4- آماده ­سازی نمونه‌های گیاهی.. 78

3-5- شناسایی گونه‌های گیاهی منطقه. 80

3-6- ویژگی­های گیاه­شناختی.. 93

3-6-1- اطلاعات گیاه شناختی درمنه. 93

3-6-1-1- رده بندی گیاه شناختی.. 93

3-6-1-2- مشخصات گیاه شناختی درمنه. 94

3-6-1-3-ترکیبات شیمیایی گیاه درمنه. 94

3-6-1-4-اندام دارویی درمنه. 95

3-6-1-5- خواص درمانی درمنه. 95

3-6-2- اطلاعات گیاه‌شناختی قیچ.. 96

3-6-2-1- رده‌بندی گیاه شناختی.. 96

3-6-2-2- مشخصات گیاه شناختی قیچ.. 97

عنوان………………………………………………………………………………………………………………………………………..صفحه

 

3-7- استخراج گزینشی نمونه‌های خاک… 98

3-8- پارامترهای فیزیکوشیمیایی خاک… 101

3-8-1- pH.. 101

3-8-2- هدایت الکتریکی(Electrical Conductivity) 102

3-8-3- ماده آلی.. 103

3-8-4- ظرفیت تبادل کاتیونی.. 106

3-8-5- بافت خاک… 108

 

فصل چهارم: زمین­شیمی خاک… 111

4-1- مقدمه. 112

4-2- نتایج حاصل از تجزیه نمونه­های خاک… 113

4-2-1- آهن.. 114

4-2-2- مس… 115

4-2-3- روی.. 118

4-2-4- آرسنیک… 121

4-2-5- مولیبدن.. 124

4-2-6- کبالت… 126

4-2-7- کروم. 128

4-2-8- منگنز. 131

4-2-9- آلومینیم. 134

4-2-10- نیکل.. 136

4-2-11- سرب.. 139

عنوان………………………………………………………………………………………………………………………………………..صفحه

 

4-2-12- کادمیم. 142

4-2-13- آنتیموان.. 144

4-2-14- وانادیم. 146

4-2-15- جیوه. 148

4-3- پارامترهای فیزیکوشیمیایی خاک… 150

4-4- کانی شناسی نمونه‌های خاک… 153

4-5- تعیین ارتباط بین عناصر در محیط خاک… 154

4-5-1- ضریب همبستگی.. 155

4-5- 2-تحلیل خوشه‌ای.. 158

4-5-3- تحلیل مولفه‌های اصلی (PCA) 159

4-6- شاخص های رایج در ارزیابی آلودگی در خاک… 161

4-6-1- ضریب غنی شدگی(Enrichment Factor) 161

4-6-2- ضریب آلودگی(Contamination Factor) 164

4-6-3- شاخص خطر بالقوه بوم شناختی (RI) 165

4-7- تهیه و بررسی نقشه های هم غلظت… 169

4-8- گونه پذیری عناصر در نمونه‌های خاک… 172

4-8-1- روی.. 173

4-8-2- کروم. 174

4-8-3- مس… 175

4-8-4-آهن.. 176

4-8-5-کبالت… 177

4-8-6- نیکل.. 178

عنوان………………………………………………………………………………………………………………………………………..صفحه

 

4-9- ضریب تحرک عناصر. 179

 

فصل پنجم: زمین­شیمی گیاهان منطقه. 182

5-1- مقدمه. 183

5-2- نتایج حاصل از تجزیه نمونه­های گیاه. 184

5-2-1- آمار توصیفی عناصر موجود در گیاه درمنه و قیچ.. 184

5-3- تحلیل نتایج.. 186

5-3-1- مقایسه غلظت عناصر در گیاه درمنه و قیچ.. 186

5-3-1-1- آلومینیم. 186

5-3-1-2- آرسنیك(As) 188

5-3-1-3- کادمیم. 189

5-3-1-4-کبالت… 192

5-3-1-5-کروم. 194

5-3-1-6- مس… 196

5-3-1-7- آهن.. 198

5-3-1-8- جیوه. 200

5-3-1-9- منگنز. 202

5-3-1-10- مولیبدن.. 204

5-3-1-11- نیکل.. 205

5-3-1-12- سرب.. 207

5-3-1-13- آنتیموان.. 209

5-3-1-14- روی.. 211

عنوان………………………………………………………………………………………………………………………………………..صفحه

 

5-3-2- مقایسه میانگین غلظت عناصر در گیاه درمنه و ریشه آن.. 212

5-3-3- همبستگی عناصر در نمونه های گیاه و خاک… 215

5-3-3-1- همبستگی عناصر در گیاه درمنه و خاك… 218

5-3-3-2- همبستگی عناصر در گیاه قیچ و خاك… 218

5-4- شاخص زیست انباشت و ضریب انتقال در گیاهان منطقه گل‌گهر. 219

5-4-1- شاخص زیست انباشت ( Bioaccumulation Coefficient) 219

5-4-2- ضریب انتقال( Translocation Factor) 221

5-5- مقایسه غلظت فلزات سنگین در گیاه درمنه در محدوده گل گهر با معادن دیگر ایران.. 222

 

فصل ششم: نتیجه ­گیری و پیشنهادات. 224

6-1- نتیجه گیری.. 225

6-2- پیشنهادات.. 228

فهرست منابع و مآخذ. 229

منابع فارسی.. 229

منابع انگلیسی.. 231

Abstract 237

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

 

عنوان و شماره………………………………………………………………………………………………..صفحه.

 

جدول 1- 1- طبقه بندی زمین­شیمیایی عناصر. 3

جدول 1- 2- رفتار عناصر در شرایط مختلف هوازدگی.. 3

جدول 1 -3-  تاثیر منشاء عناصر بر رفتار آنها در خاک… 6

جدول 1- 4- غلظت برخی فلزات سنگین انسانزاد در خاك­های مختلف برحسب گرم بر تن.. 7

جدول 1 -5- تحرك برخی از عناصر كمیاب در Ehو pHمتفاوت.. 7

جدول 1 -6- فراوانی وانادیم در محیط خاک و سنگ… 9

جدول 1 -7- فراوانی کروم در محیط خاک و سنگ… 11

جدول 1- 8- فراوانی مولیبدن در محیط خاک و سنگ… 12

جدول 1- 9- فراوانی منگنز در محیط خاک و سنگ… 14

جدول 1- 10- فراوانی آهن در محیط خاک و سنگ… 15

جدول 1- 11- فراوانی نیکل در محیط خاک و سنگ… 16

جدول 1- 12-فراوانی مس در محیط خاک و سنگ… 17

جدول 1- 13- فراوانی روی در محیط خاک و سنگ… 19

جدول 1- 14- فراوانی کادمیم در محیط خاک و سنگ… 20

جدول 1- 15- فراوانی جیوه در محیط خاک و سنگ… 22

جدول 1- 16- فراوانی سرب در محیط خاک و سنگ… 23

جدول 1- 17- فراوانی آنتیموان در محیط خاک و سنگ… 25

عنوان و شماره………………………………………………………………………………………………..صفحه

 

جدول 1- 18- برآورد زمین­هایی که سالیانه در انواع متعدد تولید مواد معدنی مورد استفاده قرار گرفته  است… 43

جدول 3- 1- گونه‌های گیاهی شناسایی شده در منطقه معدنی گل‌گهر…………………….91

جدول 3- 2- طبقه ­بندی گیاه­شناختی درمنه. 93

جدول4 -1- خلاصه آماری غلظت عناصر در نمونه­های خاک(ppm)………………………. 113

جدول4- 2- نتایج حاصل از تجزیه نمونه­های خاک(بافت، pH، EC، OM، و CEC(meq/100g)) 150

جدول4- 3- ضریب همبستگی بین عناصر در نمونه‌های خاک… 157

جدول4- 4- نتایج تحلیل مولفه‌های اصلی نمونه‌های خاک… 160

جدول4- 5- رده بندی خاک بر اساس ضریب غنی شدگی.. 162

جدول4 -6- درجات خطر بالقوه بوم شناخت… 167

جدول4- 7- ضریب خطر بالقوه بوم‌شناختی فلزات سنگین در خاک منطقه گل‌گهر. 168

جدول4- 8- درصد ضریب تحرک عناصر در خاک منطقه گل‌گهر. 180

جدول5- 1- آمار توصیفی غلظت عناصر در برگ درمنه………………………………….184

جدول5- 2- آمار توصیفی غلظت عناصر در ریشه درمنه. 185

جدول5- 3- آمار توصیفی غلظت عناصر در برگ قیچ.. 185

جدول5- 4- ضریب همبستگی عناصر در نمونه های درمنه و خاک… 216

جدول5 -5- ضریب همبستگی عناصر در نمونه های قیچ و خاک… 217

جدول5- 6- غلظت فلزات سنگین در گیاه درمنه در محدوده گل گهر در  مقایسه با معادن دیگر ایران(mg/kg) 223

 

 

 

 

 

فهرست شکل‌ها

 

عنوان و شماره……………………………………………………………………..صفحه

 

شکل-1 1- توانایی فیلترکردن، ذخیره سازی، خنثی سازی و تحول خاک… 6

شکل1- 2- انحلال‌پذیری کروم سه ظرفیتی وشش ظرفیتی به عنوان تابعی از pH.. 10

شکل1- 3- شکل شماتیک فازهای مختلف عناصر کمیاب در خاک… 27

شکل 1 -4- منحنی دُز_ پاسخ برای عناصر در گیاهان.. 30

شکل1- 5- نمایی از معدن رو باز شماره یک گل گهر. 42

شکل1- 6- سنگ باطله(Waste Rock) 46

شکل1 -7- باطله های فرآوری (Tialing) 47

شکل 2- 1- نقشه زمین ساخت ایران……………………………………………………  55

شکل 2- 2- پوشش گیاهی منطقه معدنی گل گهر. 57

شکل 2- 3- تقسیمبندی کرمان از لحاظ زمینشناسی و ساختاری.. 59

شکل 2- 4- تصویر میکروسکوپی از آمفیبولیتها با بافت نماتوبلاستیک و کمی شیستوار 64

شکل 2- 5- نمای میکروسکوپی نمونهای از شیست… 65

شکل 2- 6- عکس میکروسکوپی برخی از سنگهای واحد کربناتی شامل سنگ آهکهای متبلور و مرمر. 66

شکل 3-1-موقعیت نقاط نمونه‌برداری از خاک…………………………………………………. 73

شکل 3-2- نمونه‌برداری خاک از عمق20- 0 سانتیمتری.. 74

شکل 3 -3- خشک کردن نمونه‌های خاک در دمای اتاق.. 74

عنوان و شماره……………………………………………………………………..صفحه