ژئوشیمی چیست

همانطور که قبلا در مقاله معدن چیست و روش اکتشاف معدن مطرح کردیم یکی از روش‌های اکتشاف معدن، اکتشاف ژئوشیمیایی می‌باشد که این مقاله به این مبحث که ژئوشیمی چیست اختصاص می‌دهیم.اکتشاف ژئوشیمیژئوشیمی به معنای وسیع آن علم شیمی کره زمین است و مانند سایر علوم شعبات زیادی دارد. از جمله این شعبات عبارت اند از: ژئوشیمی نظری، ژثوشیمی‏ کاربردی، ژثوشیمی اکتشافی، ژئوشیمی حالت جامد، ژئوشیمی رسوبی، ژئوشیمی ايزوتوپهاي پايدار، ژئوشیمی هسته‌ای، ژثوشیمی آلی، ژئوشیمی عناصر کمیاب، ژثوشیمی محیطی.ژئوشیمی نظری مادر ژئوشیمی کاربردی است و ژئوشیمی اکتشافی بخشی از ژئوشیمی کاربردی به شمار می‌آید.در بررسی‌های اکتشافی یکی از موضوعات اساسی، درک مفاهیم زمینه، هاله و آنومالی است که در کشف ذخایر اقتصادی نقش با اهمیتی دارند. این امر ناشی از آن است که تمرکز عناصر در اطراف ذخایر معدنی، اغلب به دلیل بالا بودن غلظت این عناصر نسبت به مقداری که اصطلاحا “مقدار زمینه” نامیده می‌شود آشکار می‌گردد. از این رو اگر مقدار زمینه یک عنصر یا گروهی از عناصر مورد نظر معین و شناخته شود در آن صورت امکان وجود یک ذخیره معدنی پنهانی ممکن است آشکار گردد.در بیشتر موارد در اطراف نهشته‌های کانساری یک کاهش تدریجی در غلظت بعضی عناصر دیده می‌شود. این کاهش تا آنجا ادامه می‌یابد که تقریبا به یک حد ثابتی که همان مقدار زمینه است می‌رسد. منطقه‌ای که درون آن میزان یک عنصر خاص، تا حد مقدار زمینه تنزل می‌کند اصطلاحا “هاله ژئوشیمیایی” آن عنصر نامیده می‌شودعلم ژئوشیمی اکتشافی به بررسی و تجزیه و تحلیل این هاله‌ها و عناصر سازنده‌اش می‌پردازد.انواع روش‌های ژئوشیمیروش‌های مرسوم ژئوشیمیایی را بر اساس موادی که مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد را می‌توان به قرار زیر تقسیم بندی کرد.بررسی هاله‌های لیتو ژئوشیمیایی اولیه (هیپوژن_ایندوژنتیک)بررسی هاله‌های لیتو ژئوشیمیایی ثانویهروش‌های هیدروژئوشیمیاییروش هاله‌های گازی نهشته‌های کانساریژئوبوتانیبیوژئوشیمیاییبررسی هاله‌های لیتو ژئوشیمی اولیه (هیپوژن_ایندوژنتیک):هاله‌های ژئوشیمیایی اولیه مناطقی هستند در اطراف ” نهشته‌های فلزی” یا توده‌های کانساری، که در نتیجه ورود و یا توزیع دوباره بعضی از عناصر شیمیایی در خلال فرآیندهای تشکیل کانسار نسبت به آن‌ها غنی یا فقیر شده‌اند.روش مطالعه هاله‌های ژئوشیمیایی اولیه شامل موارد زیر است:نمونه‌برداری، آماده‌سازی و تجزیه شیمیایی نمونه‌هانمونه‌برداری ژئوشیمیایی و آماده‌سازی آن‌ها معمولاً از توده‌های کانساری و سنگ‌های درونگیر آن‌ها در سطح و در عمق انجام می‌گیرد نتایج حاصل از بررسی‌های آماری که در روی داده‌های ژئوشیمیایی انجام می‌گیرد برای تعیین خصوصیات ترکیب شیمیایی و ساختمانی هاله‌ها به کار می‌رود.روش ثبت هاله‌های ژئوشیمیایی اولیهاکتشافات ژئوشیمیایی نهشته‌های کانساری بر اساس کشف و تفسیر آنومالی‌های ژئوشیمیایی‌ای (ازجمله هاله‌های اولیه موجود در سنگ بستر) است که در نتیجه فرآیند‌های تشکیل کانسار شکل می‌گیرند. هاله‌های ژئوشیمیایی اولیه به کمک تکنیک‌های متداولی ثبت و کشف می‌گردد که بر اساس مقایسه الگوی توزیع عناصر و “مقدار زمینه” آن‌ها در نواحی شناخته شده و نشده توسعه یافته‌اند.روش‌های شدت بخشی به هاله‌های اولیهجهت بررسی دقیق‌تر و کشف ذخایر، اختلاف بین مقدار زمینه و آنومالی را به روش‌های مختلف شدت بخشی هاله‌های اولیه، افزایش می‌دهند. تجزیه کمی نمونه‌هاتجزیه شیمیایی جزئی تجزیه اجزای سنگینرسم هاله‌های مرکببررسی هاله‌های لیتو ژئوشیمی ثانویه:کاربرد هاله‌های ثانویه برای اکتشافات ژئوشیمیایی توده‌های کانساری یکی از مهم‌ترین تکنیک‌های اکتشافی است. اساس این تکنیک بر مطالعه هاله‌های پراکندگی ثانویه عناصر در مواد سطحی مانند خاک‌ها، آبرفت‌ها، شیب‌رفت‌ها، بادرفت‌ها، یخ‌رفت‌ها، رسوبات رودخانه‌ای و غیره که ضمن هوازدگی سوپرژن نهشته‌های کانساری تشکیل می‌شوند استوار می‌باشد.از این رو هاله پراکندگی ثانویه منطقه‌ای است که در تمرکز‌های غیر عادی (در جهت مثبت) از عناصر معینی که معرف کانی‌سازی می‌باشند وجود دارد. این منطقه شامل مواد سنگی سخت نشده‌ای است که رخنمون توده‌های کانساری و حتی گاهی هاله‌های اولیه آن‌ها را احاطه و یا می‌پوشاند.روش مطالعه هاله‌های لیتو ژئوشیمی ثانویه شامل موارد زیر است:در میان مواد سطحی‌ای که از نظر مطالعه هاله‌های ثانویه با اهمیت‌اند می‌توان خاک‌ها و رسوبات رودخانه‌ای، آبرفتی، یخ‌رفتی و بادرفتی را نام برد. در زیر اختصاصات روش بررسی خاک‌ها و رسوبات رودخانه‌ای مورد بحث قرار می‌گیرد. اصول بررسی رسوبات آبرفتی، بادرفتی و یخ‌رفتی تا حدود زیادی شبیه به رسوبات رودخانه‌ای است.روش بررسی خاک‌هابررسی خاک‌ها بیشتر در مواردی انجام می‌شود که رخنمون‌های سنگ بستر نادر است و روش‌های دیگر اکتشافی دلالت بر وجود احتمالی کانی‌سازی دارند.روش بررسی رسوبات رودخانه‌ایاین روش اغلب و یا حتی انحصاری، در بررسی‌های مقدماتی اکتشافی در حوضه‌های آبریز تحت شرایط آب و هوایی گوناگون، به ویژه با بارندگی متوسط، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این نوع بررسی مواد هر نمونه می‌تواند معرفی از ترکیب شیمیایی مواد بالادست خود باشد.گاهی هدف از نمونه‌برداری و مطالعه این رسوبات، مطالعه کانی‌های سنگین آن‌ها و یا آب همراه با آن‌هاست.سه بخش اساسی ژئوشیمی اکتشافی عبارت است از:۱) نمونه‌برداری۲) تجزیه نمونه‌ها۳) تفسیر نتایجنمونه‌برداری از رسوبات رودخانه‌ای و خاک‌‎ها بسته به موضوع تحت بررسی متفاوت است و هر کدام به نوبۀ خود شرایط و قوانین خودش را دارد که باید نمونه‌بردار آنها را رعایت کند تا نتایج مطلوب حاصل شود. به عنوان مثال در نمونه برداری از رسوبات رودخانه‌ای باید حتی الامکان از وسط رودخانه انجام شود تا آنکه نمونه‌ها معرفی برای ناحیه آبریز باشند.عوامل مؤثر در گسترش هاله‌های ثانویههاله‌های ثانویه جهت تشکیل و گسترش با فرآیند‌های متفاوتی به وجود می‌آید که می‌توان آن‌ها را به گروه‌های زیر تقسیم‌بندی کرد:عوامل مکانیکیقطعات حاصل از تخریب مکانیکی سنگ‌ها دراثر عوامل حمل و نقل نظیر نیروی ثقل، رودخانه‌ها، باد یخچال‌ها و حیوانات به قسمت‌های مختلف حمل می‌شود و در پای تپه‌ها و کوه پایه‌ها تمرکز می‌یابد بنابراین بررسی رسوبات کوهپایه‌ای و واریزه‌ها می‌تواند اطلاعات جالبی را در پی‌جویی‌های ژئوشیمیایی بدست دهد.آب‌های جاری مواد دانه ریز را به صورت معلق و مواد درشتر را در کف بستر حمل می‌کند سیلاب‌های موسمی نیز قادر است ذرات درشت را در قسمت‌های پرشیب حمل کند و آن‌ها را در قسمت‌های کم شیب‌تر نظیر مخروطه افکنه رسوب دهد به هر حال آب می‌تواند محصولات حاصل از هوازدگی را تا فاصله زیادی از منشأء آن‌ها حمل کند و در دوردست‌ها رسوب دهد.انحلالدر اثر هوازدگی بسیاری از عناصر موجود در کانی‌های سنگ به حالت محلول در می‌آیند و بوسیله آب‌های سطحی و زیرزمینی تا مسافت‌های طولانی حمل می‌شوند و در محلی جدا از منشأء اولیه خود رسوب می‌کنند بسته به ماهیت عناصر شرایط محیط و عوامل حمل و نقل گسترش هاله‌ای که به این ترتیب حاصل می‌شود ممکن است نوار‌های باریک تا مناطق وسیع تغییر کند.عوامل زیستیگیاهان به همراه مواد غذایی مورد نیاز عناصر مختلفی از خاک جذب می‌کنند پس از خشک شدن و تجزیه گیاه ترکیبات قابل حل آن بوسیله آب‌های زیرزمینی حمل می‌شود اما ترکیبات کمتر محلول آن بر جای می‌ماند و بدین ترتیب خاک محل از این ترکیبات غنی می‌شود بدین ترتیب گیاهان نیز می‌توانند نقش مؤثری در گسترش هاله ثانویه داشته باشند.انواع آنومالی‌ها در هاله‌های ثانویههمان گونه که دیدیم عوامل مختلفی در پراکنش عناصر و تشکیل هاله‌های ثانویه مؤثرند و انواع مختلفی از هاله‌ها را بوجود می‌آورند مهمترین انواع آنومالی‌های ثانویه به شرح زیر است.آنومالی‌های برجاآنومالی‌های حمل شده به طریق مکانیکیآنومالی‌های ناشی از آبآنومالی‌های رسوبات بستر رودخانه‌هاآنومالی‌ها رسوبات دریاچه‌هاآنومالی ژئوشیمیایی آب‌های زیر زمینیاین نوع آنومالی به الگوی جریان آب‌های زیرزمینی بستگی دارد و ترکیب شیمیایی آن‌ها منعکس‌کننده خصلت شیمیایی سنگ‌های دیواره و تا حدودی منعکس‌کننده نواحی کانی‌سازی می‌باشد.آنومالی ژئوشیمیایی آب‌های رودخانه‌ایمقدار نسبتاً زیادی از فلزات ممکن است از چشمه‌های بالا دست وارد آب رودخانه شوند و همگنی آب رودخانه را آشفته کند. در این صورت با نمونه‌برداری از آب رودخانه همانند رسوبات آبراهه‌ای می‌توان به آنومالی ژئوشیمیایی در این ناحیه پی برد.آنومالی ژئوشیمیایی آب‌های دریاچه‌ایآنومالی آب دریاچه‌ها می‌تواند به علت ورود آب‌های سطحی غنی از فلزات و یا تراوش آب‌های زیرزمینی غنی از آن‌ها تشکیل شود.روش هاله‌های گازی نهشته‌های کانساریدر بالای نهشته‌های کانساری از انواع گوناگون هاله‌های گازی وجود دارد که با بررسی آن‌ها می‌توان به وجود کانسار اصلی پی برد.انواع هاله‌های گازیالف) هاله‌های گازی با منشاء رادیواکتیودر اثر تجزیه مواد رادیواکتیو در اطراف کانسار‌های این مواد بعضی عناصر گازی وجود دارد به عنوان مثال عناصر رادن و هلیم در اثر تلاشی اورانیم تشکیل می‌شوند عناصر یاد شده در اثر تلاشی بعضی دیگر از مواد رادیواکتیو نیز تولید می‌شوند گار آرگن نیز در اطراف مواد معدنی حاوی پتاسیم ۴۰ وجود دارد.ب) هاله‌های گازی با منشاء غیر رادیواکتیواز جمله مهمترین هاله‌های گازی با منشأء غیر رادیواکتیو هاله گازی جیوه است که در اطراف کانسار‌های این فلز و یا کانسار‌های سولفوره جیوه‌دار وجود دارد. گسترش هاله جیوه عمدتاً به محیط اطراف بستگی دارد.ج) هاله‌های گازی ترکیبات شیمیاییهاله گازی نظیر دی اکسید گوگرد سولفورهیدروژن دی اکسید کربن و دی اکسید ازت در این گروه جای می‌گیرد هاله دی اکسید گوگرد نشانه وجود کانسار‌های سولفوره است که در اثر اکسیداسیون کانی‌های سولفوره بوجود می‌آید.بخشی از هاله‌های دی اکسید کربن بدین ترتیب بوجود می‌آید که سولفور‌های موجود در سنگ‌های کربناتی در اثر اکسیداسیون به اسید سولفوریک تبدیل می‌شود و از تأثیر اسید سولفوریک بر سنگ‌های کربناتی گاز دی اکسیدکربن بوجود می‌آید وجود هاله گاز سولفورهیدروژن در بالای بعضی از کانسار‌های طلادار در ایالات متحده گزارش شده است.روش ژئوبوتانیاین روش اکتشافی می‌تواند به عنوان نوعی تحقیق بصری در انواع پوشش‌های گیاهی، یا اجتماعات آن‌ها که دلالتی بر کانی‌سازی در سنگ بستر داشته باشد مورد بررسی قرار گیرد. به بیان بسیار ساده، در روش ژئوبوتانی صرفاً چشم انسان به کار می‌رود. در مناطقی که عناصر خاصی وجود دارد گیاهان خاصی روییده و یا رشد آن‌ها زیادتر از حد معمول است.معمولاً گیاهان خود را با عناصری که به مقدار زیاد در خاک وجود دارد تطبیق می‌دهند. نکته جالب آن است که در این شرایط خاک، گیاهان خاصی در آن می‌رویند که می‌توان آن‌ها را به عنوان نشانه‌ای دال بر بالا بودن میزان این عناصر دانست و بدین ترتیب به وضعیت کانی‌شناسی منطقه پی برد.نکته مهم در این روش‌ها آن است که نمی‌توان آن را بطور کامل به رابطه گیاه با کانی‌سازی تعمیم داد بلکه بایستی آن را برای شرایط اقلیمی خاصی در نظر گرفت در حقیقت اشکال اساسی این روش آن است که نشانه‌ای گیاهی که بتوان آن را برای تمام نقاط منظور کرد وجود ندارد.روش بیوژئوشیمیدر این روش به تجزیه شیمیایی کل گیاه، بخش‌های خاصی از آن و یا مواد هوموس حاصل از آن‌ها پرداخته می‌شود. درصد فلزات یاد شده در گیاهانی که در محدوده هاله‌های تفرقی کانسار می‌رویند چند ده و حتی چند هزار برابر میزان آن در خاک و گیاهانی است که بر مناطق معمولی روییده‌اند.روش بیوژئوشیمیایی بر مبنای گسترش هاله ثانویه و ارتباط بین گیاهان و محیط تغذیه آن‌ها استوار است.گرچه در حالت کلی در این کاوش‌ها از هر نوع گیاهی می‌توان استفاده کرد ولی بکار گرفتن گیاهان عمیق ریشه نتایج بهتری را در پی خواهد داشت. معمولاً خاکستر گیاهان حاوی عناصری مثل Al، ClNa، Fe، Mg، Si، K، PS، Ca که کمتر اهمیت دارند، می‌باشد عناصری مثل Co، Ni، Ti، V. Pb، Sn، Zn، Mn که اهمیت بیشتری دارند کمتر در این خاکستر‌ها مشاهده می‌شوند و بالاخره عناصری مثل. Ra، b، Hg A و عناصر مشابه آن‌ها خیلی به ندرت ممکن است یافت شوند.برای مطالعه مقالات بیشتر می‌توانید به سایت زمین هوش مراجعه کنید.