معدن مس قلعه زری (خراسان جنوبی)

[Alireza Hashemi 33392]

معدن مس قلعه زری

 

تاریخچه معدنکاری مس در ایران با توجه به اطلاعاتی که در کتاب کاپر (1999) ارائه شده است به هزاره نهم قبل از میلاد برمی‏گردد به طوریکه تا این تاریخ آثاری از مس در گوشه و کنار ایران به دست آمده است با این وجود اطلاعاتی که در کتاب ما ایرانیان درباره این فلز به چشم می خورد قدمت آن در حدود 4000 الی 6000 سال پیش عنوان شده است.

معدن مس قلعه زری در بیرجند از جمله معادن مس زیر زمینی در ایران است که بازدید از آن در دو نوبت صبح و بعدازظهر صورت گرفت. در نوبت صبح بیشتر به شواهد سطحی معدن پرداخته شد و بعدازظهر از داخل معدن مس زیر زمینی بازدید شد آنچه که در زیر عنوان می شود چکیده ای از گزارش بازدید از این معدن در دو نوبت صبح و بعد از ظهر می باشد لازم به ذکر است که کلیه خصوصیات زمین شناسی معدن مسائل مربوط به آن برگرفته از گفته های آقای دکتر حسن نژاد (دانشجوی دوره دکتری زمین شناسی اقتصادی که پایان نامه فوق لیسانس و دکترای خود را در این منطقه کار کرده است) و آقای مهندس مدنی مسئول نقشه برداری معدن می باشد. ناگفته نماند که همکاری این دو عزیز با دانشجویان زمین شناسی ورودی 77 و کوشش آنان برای گسترش و توسعه معلومات دانشجویان در زمینه خصوصیات زمین شناسی معدن قابل ستایش است

وجه تسمیه معدن

در ادبیات قدیم ایران اساسا زمانی از کلمه زر استفاده می شده به آثار طلا در منطقه ای برخورد کنند . به همین جهت اگر کلمه زر به صورت پیشوند و یا پسوند در داخل جمله ای قرار می گرفت نشانه طلا در مکانی خاص بود مانند کوه زرد دامغان به طوریکه حمدالله مستوفی در این مورد گفته است که در خاک ناحیه کوه زر منطقه دامغان می توان پلاک های طلا پیدا کرد یا مثالهای دیگر چون در تربت حیدریه یا زر شوران قلعه زری نیز از این امر مستثنی نیست هر چند که این ناحیه دارای مس فراوان است اما از آنجایی که در گذشته آثار طلا در این منطقه یافت شده است به این نام معروف شده است.

 

سهامداران معدن :

این معدن در اوایل توسط شرکت خصوصی به نام لوت تاسیس شد تا اینکه در سال 1351 سهام اینجا به شرکت میناکان واگذار گردید که البته این معدن با توجه به سرمایه ای که نیاز داشت از شرکت های خارجی من جمله چند شرکت ژاپنی که معروف ترین آنها میکتیس بود کمک گرفت . کار اصلی شرکت های ژاپنی ایجاد تاسیسات و تهیه ماشین الات بود و در اصل اکثر وسایل معدن توسط ژاپنی ها به این محل آورده شد تا اینکه حدود سه سال قبل از انقلاب با توجه به مشکلاتی که در خصوص رفت و آمد ژاپنی‏ها به این منطقه وجود داشت ، سهام شرکت های ژاپنی به صنایع مس ایران واگذار گردید در حال حاضر نیز سهامداران اصلی معدن صنایع مس ایران با حدود 33% سهم و شرکت میناکان می باشد.

تاریخچه معدن :

این معدن که در 180 کیلومتری جنوب بیرجند واقع شده دارای تاریخچه بسیار قدیمی است به طوریکه قدمت آن به 400 سال پیش بر می گردد اما می توان شروع به کار معدن را به صورت رسمی از سال 1348 دانست و در این سال بود که کارهای اکتشافی معدن آغاز شد سپس از سال 1348 تا سال 1354 تاسیسات معدن کارخانه در حوالی معدن ایجاد شد.

 

اطلاعات مختصر در باب معدن :

نحوه کار معدن با توجه به رگه ای بودن کانسار به صورت سیستم استخراج کالکوپیریت است. منطقه مورد بازدید بخش شمال غربی معدن بود. لازم به ذکر است که چاه شماره 6 معدن دراین محدوده 6-5 سال پیش حفر شده ، دارای دو طبقه است و تا عمق 82 متری پایین رفته است این معدن دارای چند رگه است که رگه B در بخش شمال غربی معدن (محل بازدید) قرار گرفته است. حدود 2 کیلومتر طول و بین 5/2 – 2 متر عرض متوسط آن می باشد. در حال حاضر معدن توسعه یافته است و 7 چاه در آن حفر شده است که دو عدد از این هفت چاه معدن متروکه می باشد ولی بقیه چاههای آن در حال استخراج هستند.

از نظر نحوه استخراج به دلیل رگه ای بودن معدن از چاههای عمودی استفاده کرده اند که این چاهها در فاصله مشخص از رگه قرار گرفته اند و معمولا تونل میانبری از چاه تا فاصله رگه حفر شده است .

طبقات معدن بسته به استخراج معدن که از نوع شیرین کش و انباری می باشد. بین 35 تا 40 متر در نظر گرفته شده است که طول هر طبقه در رگه را امتداد داده و به بلوک های 50 متری تقسیم کرده اند. خوشبختانه دو برابر میزان برآورد ذخیره اولیه را از معدن برداشت کرده اند و در حال حاضر هم ذخایر عظیمی را پیش بینی می کنند که سالهای سال دوام خواهد داشت.

 

خصوصیات زمین شناسی معدن :

قبل از توضیح در مورد خصوصیات زمین شناسی معدن ذکر این نکته لازم است که وضعیت زمین شناسی در شرق ایران و لوت شرقی به گونه ای دیگر است و از آنجایی که این معدن هم در این محدوده واقع است لذا بایستی شرایط خاصی از زمین شناسی را در این نقطه انتظار داشت.

یکی از مسائل اساسی زمین شناسی در این منطقه که هنوز غیر قابل حل باقی مانده است . مقوله فرورانش یا (subduction) می باشد و هنوز این سوال مطرح است که آیا در این منطقه فرورانش را داریم یا خیر؟ درصورت پاسخ به این سوال می توان ابهام اصلی برای کانه سازی در شرق ایران را برطرف کرد . آنچه در زیر عنوان می گردد نظریات افراد مختلف در پاسخ به سوال وجود یا عدم وجود فرورانش در این ناحیه می باشد:

برای پدیده subduction در این حوالی دو نظر کلی وجود دارد به این صورت که عده ای اعتقاد دارند فرورانش در منطقه وجود ندارد و عده ای هم اعتقاد دارند که پدیده subduction در لوت شرقی صورت گرفته است در مورد وجود پدیده فرورانش در منطقه و اینکه در چه جهتی اعمال شده است نیز نظریات مختلفی وجود دارد . بطوریکه عده ای مثل کمپ وگریویس اعتقاد دارند انجام فرورانش به زیر لبه بلوک همت بوده است که در این صورت ویژگی های منطقه بایستی مشابه منطقه زون کناربند ارومیه دختر ، میدوک ، منطقه کرمان ، منطقه سرچشمه و سونگون باشد در این حالت فرورانش بایستی به سمت افغانستان و پاکستان انجام شده باشد بر عکس این قضیه عده ای مانند آقای دکتر افتخار نژاد بر این اعتقادند که جهت subduction به زیر لبه بلوک شرق می باشد که اگر چنین باشد نقطه مثبتی برای پیدا کردن راه حل پیچیدگی های زمین شناسی این مناطق ‏می‏باشد لازم به ذکر است که طرفداران نظریه دوم که جهت فرورانش را به سمت بلوک شرق می دانند زیاد است به طوریکه علاوه بر آقای دکتر افتخار نژاد ، آقای دکتر صادقیان نیز که پایان نامه دکترای خود را در این منطقه کار کرده است بر این اعتقاد است ایشان وجود سنگ های تیپ شوشیونیت در منطقه را دلایلی برای اثبات نظریه خود بیان کرده اند به این صورت که با حرکت از لبه فرورانش به سمت داخل قاره سنگ های تیپ آلکالی که حاوی عناصر Na2o و k2o می باشد بیشتر شده و در این حالت سنگ ها به سمت شوشونیت میل می کند. از دیگر استدالال های ایشان به جهت مقوله فرورانش به سمت لوت شرقی وجود مجموعه ولکانیسم هایی است که از نظر سنی به دوره ترشیاری و پالئوژن بر می گردد. تیپ غالب منطقه به سمت آندزیت ، بازالت ، داسیت و ریوداسیت میل می کند. علاوه بر ولکانیسم در بعضی نقاط پلوتونیسم هم داریم که مشخصه پلوتونیسم منطقه گرانیت شاه کوه می باشد. لازم به ذکر است که مجموعه ولکانیسم و پلوتونیسم منطقه می تواند تائیدی بر انجام فرورانش باشد . به هر حال با توجه به تمام صحبت هایی که عنوان شد باز هم مسئله subduction قطعیت ندارد. در خصوص تکتونیک منطقه نیز باید گفت که روند اصلی گسل های این محدوده شمال غرب – جنوب شرق می باشد و با تحقیقاتی که آقای خطیب در این ناحیه بر روی تکتونیک منطقه داشتند برای آن یک سیستم کششی – فشارشی قائلند و معتقدند که گسل ها به صورت نرمال عمل کرده اند.

 

تیپ سنگ های منطقه :

همانطور که در مطالب فوق هم گفته شد تیپ اصلی سنگ های منطقه بازالت ، آندزیت ، داسیت و ریوداسیت می باشد که گاها ویژگی های توف را نیز پیدا کرده اند که نمونه هایی از این توقف ها نظیر توف داستی و توف آندیزیتی را در منطقه داریم . همچنین تیپ های رسوبی با سن کرتاسه – ژوراسیک نیز در منطقه تشخیص داده شده است. از جمله این تیپ می توان رادیولاریت که آقای دکتر صادقیان هم بر آن اشاره کرده است را نام برد اما به طور کلی خاصیت اصلی سنگ در این منطقه همان تیپ ولکانیک می باشد. تیپ کانی سازی در سنگ از نوع رگه ای است و نوع بافت و شرایط کانه سازی در منطقه از نوع شکافه پر کنی می باشد.

کانی اصلی مس که در این منطقه گزارش شده است تیپ کالکوپیریت می باشد که پروسه معدنکاری را تشکیل می دهد. همچنین سیکل اصلی دیگری که در معدن مشاهده می شود کانی پیریت است. این کانی نیز جزو سولفورهای اصلی این معدن به حساب می آید که با خود مقداری مس نیز به همراه دارد. کانی گالن نیز در معدن مشاهده می شود این کانی را به وفور می توان در چاه شماره 6 معدن ملاحظه کرد. علاوه بر موارد ذکر شده در این معدن کانی هماتیت نیز مشاهده می شود که در گذشته به اشتباه از آن به عنوان گالن یاد می کرده اند زیرا شباهت زیادی به گالن دارد. کانی هماتیت واسپیکولاریت به فرم تیغه ای و گاها با حالت پولکی یافت می شود گالن های موجود دراین معدن بافت ریتمیک و سیمیتیکال را نشان می‏دهند.

گانک اصلی این کانسارها کوارتز است که همراه آن کانی کلیست نیز دیده می شود. همچنین در دیواره رگه به ترتیب کانی های کوارتز، هماتیت و کالکوپیریت شکل گرفته اند و روند فوق تکرار شده است . علاوه بر این می توانید بافت کوپراستراکتور و برشی را به وفور در دیواره مشاهده کنید.

با توجه به توضیحات فوق می توان کانسار قلعه زری را جانشین بسیاری از تیپ های مس در جهان معرفی کرد مانند تیپ های نوع A مس از آمریکای جنوبی ، شمالی ، کانادا و حتی اروپا.

مطالعات انجام شده در خصوص آلتراسیون منطقه نشان دهنده زون پروپلیتیک در سطح این کانسار است که گستردگی زیادی هم دارد. در محل هایی در مجاورت رگه ها تیپ دگرسانی آرژیلیک هم مشاهده می شود که گستردگی زیادی ندارد . همچنین در بعضی قسمت ها به طور موضعی تیپ پتاسیک را هم می توان رویت کرد اما به طور کلی گسترگی غالب به سمت پروپلیتیک میل دارد.

مطالعات صورت گرفته بر روی این معدن نشان دهنده شرایط اپی ترمال برای تشکیل آن است . بنابراین معدن قلعه زری یک معدن رگه ای با شرایط اپی ترمال است پس مشخصه گرمابی دارد . لازم به ذکر است که دما در شرایط اپی ترمال بین 200-50 درجه سانتی گراد است در صورتی که بر اساس مطالعات ترمومتری انجام شده در این معدن توسط آقای دکتر حسن نژاد، دمایی فراتر از 300 درجه سانتی گراد به دست آمده است که اصلا با تشکیل کانی سازی در شرایط اپی ترمال سازگاری ندارد لذا به طور متوسط رنج دمای تشکیل کانسار را بین اپی ترمال تا مزوترمال در نظر می گیریم که با توجه به مطالب زیر این موضوع تاکید می شود.

به طور کلی در قلعه زری دو مرحله کانی سازی را داریم.

1- مرحله اول کانی سازی که در حقیقت مرحله اصلی نیز به حساب می آید . در این مرحله کانیهای تیپ کوارتز ، پیریت کالکوپیریت و در نقاطی اسفالریت نیز همراه با عناصری چون تیتان ، اکسید آهن (هماتیت ) نهشته شده است دمای تشکیل کانی در این مرحله با توجه به وجود کانی کلسیت در حد اپی ترمال است. حتی در بعضی موارد کانی کلیست بر روی کانی کوارتز می نشیند که این همراهی کوارتز و کلسیت را در هیچ جای دیگر مشاهده نمی کنید. در بعضی مواقع کلسیت کانی کوارتز را قطع می کند . در این قسمت ها درجه حرارت تشکیل از اپی ترمال هم کمتر بوده است.

2- مرحله دوم کانی سازی که شامل تشکیل کانیهای سولفیدی مس به همراه تیپ گالن می باشد . دمای تشکیل کانسار در این مرحله که فاز بعدی را تشکیل می دهد در حد مزوترمال می باشد . علاوه بر کانیهای ذکر شده کانیهایی مثل مالاکیت ، آزوریت ، کوولیت ، کالکوسیت و گاه کانی بورنیت نیز جزو این مرحله به حساب می آید. بورنیت موجود در قلعه زری از نوع ثانویه است نه اولیه. بنابراین ، این کانیها ، کانیهای مرحله دوم یا مرحله دگرسانی و غنی سازی است لازم به ذکر است که هنوز برای این مرحله تائید قطعی پیدا نشده است به خاطر وجود مسئله fraction و کراتی زون موجود در امتداد گسل ها پدیده آلتراسیون و دگرسانی کانسارهای سولفیدی به خوبی عمل کرده است و حتی در بعضی مکانها تا عمق 800 متری هم پایین رفته است در این حالت تیپ کانیهایی حاصل از اثرات دگرسانی نظیر مالاکیت و آزوریت را تا افق 80-70 متر هم می بینید لازم به ذکر است که کانالهای حاصل از زون گسل‏های مسیر خوبی را برای تاثیر آبهای فرو رو ایجاد کرده است و نیز این آبها توانسته اند برای عمل دگرسانی شعاع سولفیدی را مستعد کرده و دگرسانی را در سطح وسیع انجام دهند بنابراین افق های بالا در سطح دگرسانی شامل کانی سازی مالاکیت ، آزوریت و در عین حال Native cupper به شرح زیر است .

کانسارهای سولفیدی مس نظیر کالکوپریت در پروسه دگرسانی ، هوازدگی و در واقع غنی سازی قرار می گیرد. در این حالت سایر عناصر از قبیل مس، آهن و گوگرد آن آزاد می شود که گوگرد می تواند اسید سولفوریک را تولید کند، آهن وارد پروسه هیدرواکسیدهای آهن شده و کانیهای گوتیت و لیمونیت را تشکیل می دهند. کاتیونهای مس نیز وارد چرخه رسوبگذاری شده و در صورتیکه در زونهای بالای دگرسانی تعداد این کاتیونها افزایش یابند، با خود ایجاد پیوند می کنند و کانی مس را بر جای می گذارند. مسی که در این حالت تشکیل می شود را تحت عنوان Native cupper می شناسیم که می تواند دارای درجه خلوص 100% باشد. ضمن این که بخشی از این مس مجددا می تواند وارد پروسه ترکیب شود و کانیهای سولفیدی ثانویه مس نظیر کالکوسیت و کوولیت را تشکیل دهد یا اینکه مس خالص با کربناتها وارد واکنش شده و تولید مالاکیت و آزوریت را بکند بنابراین Native cupper تحت تاثیر پروسه های فوق الذکر شکل می گیرد و اکثرا درزونهای اکسیدان نهشته می شوند.

لازم به ذکر است که در این منطقه علاوه بر مس عناصری چون طلا، نقره و بیسموت نیز در منطقه می باشد البته هنوز کانی خاصی که تشکیل شده از این عناصر باشند در منطقه کشف نشده است یا به عبارت دیگر این عناصر نتوانسته اند کانی خاصی را تشکیل دهند ولی معمولا به صورت ناخالصی همراه با کانیهای دیگر در منطقه می باشد

به عنوان مثال ممکن است کانی طلا با کوارتز همراه باشد اما در مکانهایی که میزان کوارتز بالا می رود عیار طلا بالا نمی رود همچنین عیار طلا هم با افزایش پیریت و کالکوییریت بالا نمی‏رود در مورد نقره نیز چنین وضعی برقرار است به طوریکه نقره را به صورت کانی خالص در منطقه مشاهده نمی‏کنیم بلکه این فلز با ارزش نیز به صورت ناخالصی در داخل کانیهای دیگر قرار دارند . بر اساس اندازه گیری های انجام شده عیار نقره در بعضی از قسمتهای معدن را تا ppm 900 تعیین کرده اند.

همچنین مطالعات انجام شده بر روی سیستم محلولهای کانه دار منطقه نشاندهنده Mixing در منطقه می باشد به این صورت که با حرکت محلول کانه دار به سمت بالا هم زمان محلولهای فرورو نظیر آبهای جوی نیز به سمت پایین حرکت کرده اند واین دو محلول با یکدیگر اختلاط پیدا کرده اند و این مسئله سبب پایین آمدن شوری محلول در منطقه شده است .

 

گزارش مختصری از داخل معدن قلعه زری

مشاهدات صورت گرفته از معدن در عمق 100 متری به شرح زیر است .

1- برای قطع رگه مس و استخراج آن از تونل اصلی که به صورت مورب به داخل زمین فرو می رود تونل های افقی خارج می شود که مسیر این تونل ها رگه را قطع می کند.

2- کانیهای مشاهده شده در دیواره تونل افقی شامل ترکیبات کربنات مس می باشد که این ترکیبات در واقع کانیهای اکسیدی این معدن می باشند.

3- ترکیب و نام غالب کانیهای فوق الذکر مالاکیت می باشد.

4- ترکیبات کربنات مس نمی تواند ماده استخراجی این معدن باشد زیرا طراحی کارخانه تغلیظ مس قلعه زری بگونه ای است که مس را از کانیهای سولفیدی جدا می کند نه اکسیدی

5- گسل هایی در طول دیواره معدن موجود است که کانی سازی در داخل فضاهای خالی این معدن که بر اثر حرکت گسل ایجاد شده است صورت می گیرد.

6- کانی‏های قابل استخراج این معدن از تیپ سولفوری و کانی کالکوپیریت می باشند.

7- با توجه به زمینه سبز رنگی که حاشیه دیوارها از خود نشان می دهند می توان گفت که در این محدوده التراسیون از نوع کلریتی و گاها اپیدوتی یافت می شود.

8- گسل موجود در معدن تا اعماق پایین (عمق بیش از 205 متر ) نیز امتداد می یابد.

9- کارگران این معدن در دو شیفت کار می کنند و در عرض یک ماه بین 15-12 متر در داخل زمین پیش رفته و ماده استخراجی معدن را از دل کوه بیرون می کشند.

10- معمولا برای استخراج هر تونل 3-2 نفر در آنجا کار می کنند.

 

نکاتی چند در مورد تغلیظ سازی مس به وسیله کارخانه قلعه زری

بعد از استخراج مس از این معدن در ابتدا کانیهای مس در محلی دپو می شوند و سپس به ترتیب برای تغلیظ آن مراحل زیر صورت می گیرد.

1- در مرحله اول بر روی سنگ های حاوی مس عمل خردایش صورت می گیرد که این عمل توسط سنگ شکن هایی با طرز کار متفاوت انجام می شود به این صورت که در ابتدا سنگ‏ها را به سنگ شکن اول منتقل می کنند. دهنه این سنگ شکن مانند قیف است و دارای دو فک می باشد که یک فک آن ثابت و فک دیگر آن متحرک است و با ضربه زدن فک متحرک بر روی فک ثابت سنگ ها خرد می شوند که معمولا اندازه قطعات خرد شده در این بخش بین 10-5 سانتی متر می باشند در این حالت قطعات خطر شده بر روی نوار نقاله قرار گرفته و به سنگ شکن دوم منتقل می شود که این سنگ شکن هم مانند نوع اول از نوع فکی است در این سنگ شکن قطعات سنگ ریزتر شده و آماده برای حمل ، سنگ شکن سوم می شود البته در محل انتقال سنگ ها از سنگ شکن دوم به سنگ شکن سوم غربال هایی وجود دارد که کار این غربال ها جدا کردن سنگ هایی است که اندازه آنها از حد استاندارد بزرگتر است در این حالت سنگ های با ابعاد بزرگتر که در دو بخش قبلی درست خرد نشده اند توسط نوار نقاله مجددا به سنگ شکن دوم بر می گردد تا دوباره عمل خردایش بر روی آن صورت گیرد و سنگ هایی که دارای ابعاد استاندارد هستند از غربال عبور کرده و به سنگ شکن سوم منتقل می شوند. سنگ شکن سوم از نوع دورانی است و در آن سنگ ها با قطر کمتر از یک سانتی متر خرد می شوند . این مرحله اولین مرحله جدایش مس از خرده سنگ ها می باشد و به نام مرحله خردایش معروف است.

2- دومین مرحله جدایش مرحله نرمایش می باشد که بعد از خردایش بر روی سنگ صورت می گیرد . در این مرحله مواد خرد شده وارد آسیاب می شود تا به صورت پودر درآید. آسیابهای این کارخانه چند نوع هستند که مهمترین آنها گلوله ای و میله ای است در اینجا طرز کار آسیاب گلوله ای شرح داده می شود.

این آسیاب تشکیل شده از یک محفظه بزرگ سربسته می باشد که در این محفظه گلوله های فلزی زیادی وجود دارد زمانی که قطعات خرد شده حاصل از مرحله خردایش وارد این آسیاب می شود گلوله های موجود در آسیاب با توجه به جنبش و حرکاتی که انجام می دهند به روی قطعات خرد شده ضربه زده و آنها را به صورت پودر در می آورد . لازم به ذکر است که این گلوله های فلزی بعد از مدتی تحلیل می روند و در نتیجه می بایست گلوله های جدیدی را وارد دستگاه کنند.

3- بعد از مرحله خردایش و نرمایش نوبت به سومین مرحله جدایش می رسد که اصطلاحا فلوتاسیون نام دارد در این مرحله برای جدا کردن مس از ترکیبات مسی محلولهای شیمیایی خاصی را به ترکیب اضافه می کنند در این حالت مواد با وزن مخصوص های متفاوت توسط سیلیکون از یکدیگر جدا می شوند سپس مواد تفکیک شده به سلولهای خاصی می روند و در این سلولها عمل فلوتاسیون صورت گرفته و مس از ترکیبات دیگر جدا می شود.

لازم به ذکر است که در این مرحله به خاطر وجود محلولهای شیمیایی و دوغ آب ترکیبات مس خیس می شود که باید آنها را خشک کرد به همین جهت مس تغلیظ یافته وارد دستگاه ***** مانندی می شود که قدرت مکش دارد این دستگاه به وسیله مکش آب را جذب کرده و سپس هوای فشرده شده را به ترکیبات می دمد تا مس با عیار بالا به سمت بیرون دستگاه حرکت کند.

مجموعه عوامل بالا سبب تغلیظ و پر عیار کردن کانه مس می شود به این صورت که مسی که در ابتدا دارای عیار 2% بود بعد از عبور از مراحل توضیح داده شده دارای عیار 22% می شود بنابراین ، این کارخانه عیار مس را حداقل 10 برابر بالا می برد.

مس های با عیار بالا را دپو کرده و بعد از آن توسط کامیون به کارخانه های مختلف حمل می‏کنند