محتوای آموزشی
فصل دوم: منابع معدنی و ذخایر انرژی
صفحات ۲۳ تا ۴۰ کتاب با حفظ تعریفها، فرایندها، مقایسهها، محاسبات، نکات شکلها و الگوهای پرتکرار آزمون نهایی خلاصه شده است. صفحه ۴۰ فقط تصویر گذار به فصل بعد است و محتوای امتحانی ندارد.
آغاز فصل؛ منابع زیربنای تمدناند
نقشه کلی فصل
بخش بزرگی از اقتصاد و زندگی روزمره به منابع معدنی و انرژی وابسته است؛ این فصل از «ترکیب پوسته» شروع میکند و به «معدن، گوهر، نفت و زغالسنگ» میرسد.
منابع فلزی
آهن، آلومینیم، طلا، منیزیم و فلزهای دیگر.منابع غیرفلزی
رسها، سنگها و کانیهای صنعتی.ذخایر انرژی
زغالسنگ، نفت، گاز و فراوردههای پتروشیمی.منابع معدنی در زندگی و مفهوم کالرک
میانگین فراوانی عنصرها در پوسته
زمینشناس منبع را شناسایی میکند؛ ماده از معدن استخراج و پس از فراوری به کالای موردنیاز تبدیل میشود.
نمونههای کاربرد
- مس: کابل برق
- آهن: ریل راهآهن
- پلاتین: تلفن همراه
- گرافیت: مداد
- فلوئور: خمیردندان
چرا ترکیب میانگین پوسته را از سنگهای آذرین میگیرند؟
حجم سنگهای رسوبی و دگرگونی نسبت به سنگهای آذرین پوسته اندک است؛ پس ترکیب میانگین پوسته تقریباً همان ترکیب میانگین سنگهای آذرین در نظر گرفته میشود.| عنصر | کالرک | عنصر | کالرک |
|---|---|---|---|
| اکسیژن | ۴۵٫۲۰٪ | سیلیسیم | ۲۷٫۲۰٪ |
| آلومینیم | ۸٪ | آهن | ۵٫۸۰٪ |
| کلسیم | ۳٫۶۳٪ | سدیم | ۲٫۷۷٪ |
| پتاسیم | ۲٫۳۲٪ | منیزیم | ۱٫۶۸٪ |
| روی | ۰٫۰۰۷٪ | مس | ۰٫۰۰۶٪ |
| سرب | ۰٫۰۰۱۶٪ | منگنز | ۰٫۱۰٪ |
بیهنجاری عناصر و کانیهای سیلیکاتی
مقایسه نمونه با میانگین پوسته
بیهنجاری مثبت
تمرکز عنصر در منطقه بیشتر از کالرک است؛ برای پیجویی اکتشافی مطلوبتر است.بیهنجاری منفی
تمرکز عنصر در منطقه کمتر از کالرک است.تشخیص تعاملی بیهنجاری
سیلیکاتها و غیرسیلیکاتها
بیش از ۹۰٪ حجم پوسته را میسازند و بنیان سیلیکاتی SiO₄⁴⁻ دارند.
فاقد بنیان سیلیکاتیاند؛ مانند کربناتها، سولفیدها، اکسیدها و سولفاتها.
فراوانی و ساختمان کانیهای سیلیکاتی
نمودار و جدول «بیشتر بدانید»
بنیانهای سیلیکاتی با اتصالهای متفاوت، ساختمانهای گوناگون و در نتیجه کانیهای متفاوت میسازند.
| نوع ساختمان | نمونه کانی | نکته |
|---|---|---|
| منفرد | الیوین | چهاروجهیها جدا از هماند. |
| زنجیری ساده | پیروکسن | یک زنجیر |
| زنجیری مضاعف | آمفیبول | دو زنجیر متصل |
| ورقهای | بیوتیت و مسکوویت | ساختمان ورقهورقه |
| شبکهای/داربستی | فلدسپار و کوارتز | اتصال سهبعدی گسترده |
| حلقوی | بریل | حلقههای سیلیکاتی |
حدود ۳۹٪؛ فراوانترین گروه نمودار.
حدود ۱۲٪؛ SiO₂ و ساختمان شبکهای.
حدود ۱۲٪.
فلدسپار پالژیوکلاز یک کانی واحد با فرمول ثابت است؟
سری واکنشی بوون
ترتیب تبلور کانیها از ماگما
ذوب بخشی
کانیهای روشن زودگداز زودتر ذوب میشوند؛ کانیهای تیره دیرگداز ممکن است وارد مذاب نشوند.تبلور بخشی
بلورهای تشکیلشده از ماگما جدا میشوند و دیگر با مذاب باقیمانده واکنش نمیدهند؛ بنابراین سنگهای متفاوت ساخته میشوند.سری ناپیوسته
ساختمان و ترکیب شیمیایی هر مرحله تغییر میکند.
سری پیوسته
ساختمان پالژیوکلاز حفظ و فقط ترکیب تغییر میکند.
ادامه بوون؛ کانه، کانسنگ و کانسار
تعریفهای پایه معدن
| مرحله سردشدن | کانیهای شاخص | سنگ درونی / بیرونی |
|---|---|---|
| دمای بسیار بالا | الیوین + پالژیوکلاز کلسیمدار | پریدوتیت / کماتئیت |
| بالا | پیروکسن و پالژیوکلاز | گابرو / بازالت |
| میانی | آمفیبول و پالژیوکلاز سدیمدارتر | دیوریت / آندزیت |
| پایین | فلدسپار پتاسیم، مسکوویت، کوارتز | گرانیت / ریولیت |
کانه
کانی دارای فلز ارزشمند اقتصادی و تمرکز نسبتاً زیاد آن فلز؛ هماتیت کانه آهن است.کانسنگ
ماده طبیعی که بتوان ماده ارزشمند را با سود از آن استخراج و به بازار عرضه کرد؛ شامل کانه + باطله است.باطله
کانی یا ماده همراه کانسنگ که استخراج آن ارزش اقتصادی ندارد.کانسار
تمرکز غیرعادی و سودآور یک یا چند کانه در پوسته زمین.ضریب تمرکز، معدن و آغاز طبقهبندی کانسنگها
اقتصادیبودن ذخیره
مثال کتاب: اگر کالرک آهن ۵٪ و عیار سودآور ۳۰٪ باشد، ضریب تمرکز ۶ است.
محاسبهگر ضریب تمرکز
پاسخ جدول فعالیت کتاب
کانی و سنگ صنعتی
مواد غیرفلزی برای مصرف روزمره و صنعت؛ ژیپس برای گچ، مسکوویت برای طلق نسوز، گرانیت برای نما، شن و ماسه برای بتن.عوامل اقتصادی افزوده
قیمت بازار، فناوری استخراج، عمق و شکل ذخیره، هزینه انرژی و حملونقل، دسترسی، عیار و حجم.طبقهبندی کانسنگها
حاصل سردشدن ماگما و فرایندهای آذرین.
تهنشینی مواد از آبهای داغ.
شیمیایی یا تخریبی/پلاسری.
کانسنگ ماگمایی، پگماتیت و شیب زمینگرمایی
تبلور و جدایش در اتاقک ماگمایی
چرا پگماتیت بلورهای بسیار درشت دارد؟
کوارتز، فلدسپار، مسکوویت؛ مشابه گرانیت.
لیتیم، سزیم، بریل و مسکوویت صنعتی.
شیب زمینگرمایی
افزایش میانگین دما به ازای افزایش عمق در پوسته؛ کتاب مقدار تقریبی ۳ درجه سانتیگراد در هر ۱۰۰ متر را بیان میکند.
گرمابی، رسوبی، اکتشاف و استخراج
از تشکیل رگه تا یافتن معدن
کانسنگ گرمابی
آب داغ ضمن گردش در سنگها کاتیونهای فلزی را حل میکند؛ هنگام صعود و کاهش دما و فشار، فلزها در شکستگیها تهنشین و رگه معدنی تشکیل میشود.کانسنگ رسوبی شیمیایی
مواد ابتدا محلولاند و سپس به ترکیبات نامحلول تبدیل و تهنشین میشوند؛ مانند کانسنگ آهن نواری.پالسر
کانیهای مقاوم و پرچگال پس از فرسایش، حمل و تمرکز در رودخانه یا دریا ذخیره تخریبی میسازند؛ طلا و پلاتین نمونهاند.مثال ایران
برداشت طلا از رودخانه زرشوران نمونه ذخیره پلاسری است.مراحل اکتشاف
برای ذخایر نزدیک سطح، معمولاً ارزانتر ولی با تخریب سطحی بیشتر.
برای ذخایر عمیق؛ هزینه، ایمنی و تهویه دشوارتر، اما تخریب مستقیم سطح کمتر.
فراوری کانسنگ و آغاز گوهرشناسی
جداسازی کانه از باطله
در بعضی کانسنگهای مس، عیار مس کمتر از ۱٪ است؛ یعنی بیش از ۹۹٪ ماده استخراجی باطله است و باید جدا شود.
محاسبه طلا با ppm
گوهر چه ویژگیهایی دارد؟
سختی مقاومت کانی در برابر خراشیدهشدن یا ساییدگی است و بیشتر به آرایش اتمها و نوع پیوند در شبکه بلوری بستگی دارد.
مقیاس موهس و پدیدههای نوری گوهرها
سختی و رفتار نور
| پدیده نوری | گوهر نمونه | توصیف کوتاه |
|---|---|---|
| چشمگربهای | کریزوبریل | نوار نورانی باریک شبیه مردمک گربه |
| ستارهواری | یاقوت | پرتوهای ستارهمانند روی سطح |
| بازی رنگ/درخشش رنگینکمانی | اُپال | تغییر رنگهای درخشان با زاویه دید |
| تغییر رنگ | الکساندریت | رنگ متفاوت در نورهای متفاوت |
پدیده نوری حاصل انعکاس، شکست یا جذب نور در گوهر است. گوهرها بیشتر در فرایندهای ماگمایی، گرمابی و دگرگونی، معمولاً در دما و فشار زیاد و گاهی با حضور مواد فرار تشکیل میشوند.
چرا کلسیت یا ژیپس معمولاً گوهر قیمتی مناسبی نیست؟
الماس، یاقوت، زمرد و گارنت
چهار گوهر مهم
| گوهر | ترکیب/کانی مادر | محل یا ویژگی مهم |
|---|---|---|
| الماس | کربن خالص | در فشار و دمای بسیار زیاد گوشته، حدود عمق ۱۵۰ کیلومتر؛ نوع غیرشفاف در مته حفاری و ساینده |
| یاقوت سرخ | کرندوم؛ اکسید آلومینیم | رنگ قرمز کرندوم «روبی» است؛ سختی ۹ |
| زمرد | بریل؛ سیلیکات بریلیم سبز | نوع سبز، معروفترین و گرانترین بریل؛ در سنگهای آذرین |
| گارنت | کانی سیلیکاتی | در سنگهای دگرگونی؛ رنگهای متنوع، معمولاً قرمز تیره |
چرا الماس در سر مته حفاری است؟
بیشترین سختی و مقاومت بسیار زیاد در برابر خراش و سایش.گارنت ایران
گارنت سبز منطقه باغ برج کرمان در متن کتاب ذکر شده است؛ نام مکانها معمولاً اولویت پایینتر دارند.عقیق، زبرجد، فیروزه و ورود به سوختهای فسیلی
پایان گوهرها و آغاز انرژی
عقیق
گوهر سیلیسی با فرمول SiO₂؛ نوعی کوارتز نیمهقیمتی با رنگهای متنوع.زبرجد
نوع شفاف و قیمتی الیوین؛ سبز زیتونی و سیلیکاتی.فیروزه
گوهر قدیمی با ترکیب فسفاتی؛ نخستینبار در سنگهای آتشفشانی اطراف نیشابور یافت شد.سوختهای فسیلی
از انباشتهشدن و تجزیه مواد آلی گیاهی، جانوری و جلبکها در رسوبات و سنگهای رسوبی به وجود میآیند.
منشأ عمده: پلانکتونها و مواد آلی محیط دریایی کمعمق.
منشأ عمده: بقایای گیاهان خشکی در باتلاق کماکسیژن.
تشکیل نفت و مهاجرت اولیه
از پلانکتون تا سنگ مخزن
سنگ ریزدانه دارای ماده آلی که نفت در آن ساخته میشود.
تخلخل زیاد برای ذخیره و نفوذپذیری زیاد برای حرکت؛ ماسهسنگ و آهک حفرهدار.
سنگ نفوذناپذیر مانند شیل، نمک یا گچ که مانع خروج نفت میشود.
مهاجرت ثانویه، نفتگیرها و آغاز زغالسنگ
تجمع نفت و شروع زغالشدن
گاز؛ کمچگالتر
نفت
آب شور؛ پرچگالتر
انواع نفتگیر
اگر در مهاجرت اولیه مانعی نباشد، نفت و گاز میتوانند به سطح برسند و چشمه نفتی بسازند. نفت سطحی با اکسایش و غلیظشدن، ذخیره قیر طبیعی ایجاد میکند.
آغاز تشکیل زغالسنگ
مراحل زغالشدن و تفسیر گذشته اقلیمی
از تورب تا آنتراسیت
چرا ذخیره زغال در سیبری ممکن است؟
اقلیم امروز معیار گذشته نیست؛ در زمان تشکیل زغال، منطقه میتوانسته گرم، مرطوب، جنگلی و باتلاقی باشد و سپس جابهجایی قارهها و تغییر اقلیم رخ داده باشد.لایههای زغال طبس چه میگویند؟
در گذشته محیط مناسب رشد گیاهان انبوه، رطوبت و باتلاق کماکسیژن وجود داشته است.چرا هر منطقه جنگلی الزاماً زغالسنگ نمیسازد؟
شاخههای تخصصی و کاربردهای شغلی
علم، زندگی و کارآفرینی
سنگشناسی یا پترولوژی
منشأ، شیوه تشکیل، ردهبندی و ترکیب سنگهای آذرین و دگرگونی و فرایندهای آتشفشانی، دگرگونی و نفوذ تودهها را بررسی میکند.زمینشناسی اقتصادی
با تکیه بر پراکندگی عناصر، مکان ذخایر ارزشمند مانند آهن، مس، طلا، نقره، الماس و گوهرها را جستوجو میکند.زمینشناسی نفت
تشکیل، مهاجرت و تجمع نفت را بررسی و محل مناسب حفاری و استخراج را مشخص میکند.ژئوشیمی
ترکیب زمین و سیارات، عناصر، چگونگی تشکیل و توزیع نامساوی آنها را مطالعه میکند.صفحه تصویری گذار به فصل سوم
رود کارون
این صفحه فقط تصویر «رود کارون» و مقدمه بصری ورود به فصل سومِ منابع آب و خاک است؛ مطلب آموزشی تازهای از فصل دوم ندارد.
اولویتبندی فصل دوم برای امتحان نهایی
براساس متن کتاب و الگوهای سؤالهای بارگذاریشده.
اولویت خیلی بالا
- سری واکنشی بوون و چهار جفت سنگ
- کانه، کانسنگ، کانسار، باطله و معدن
- پگماتیت و علت درشتی بلورها
- انواع کانسنگ: ماگمایی، گرمابی، رسوبی
- تشکیل نفت، مهاجرت اولیه و ثانویه
- سنگ منشأ، مخزن و پوشسنگ
- مراحل زغالشدن و روند تغییرات
اولویت متوسط
- کالرک و بیهنجاری
- ضریب تمرکز و مسئله ppm
- مراحل اکتشاف و فراوری
- ساختمانهای سیلیکاتی
- موهس، کرندوم، زمرد و فیروزه
- انواع نفتگیر
اولویت پایینتر
- حفظ همه درصدهای نمودار کانیها
- زندگینامه بوون
- نام مکانهای گوهرها
- جزئیات مشاغل و سازمانها
- صفحه تصویری ۴۰
آزمون خودسنجی فصل دوم
گزینه مناسب را انتخاب و در پایان تصحیح کنید.
۱) میانگین درصد وزنی یک عنصر در پوسته جامد زمین چه نام دارد؟
۲) اگر غلظت عنصر در منطقه بیشتر از کالرک باشد چه وضعی دارد؟
۳) ترتیب درست سری ناپیوسته بوون کدام است؟
۴) کدام عبارت درباره کانه درست است؟
۵) علت اصلی درشتبلوربودن پگماتیت چیست؟
۶) کانسنگ آهن نواری از کدام نوع است؟
۷) محصول غنیشده کانهآرایی چه نام دارد؟
۸) سختترین کانی پس از الماس چیست؟
۹) دو ویژگی اصلی سنگ مخزن کداماند؟
۱۰) جدایش آب شور، نفت و گاز در مخزن عمدتاً نتیجه چیست؟
۱۱) عمده ذخایر نفتی ایران در چه نفتگیریاند؟
۱۲) در روند تورب به آنتراسیت کدام مورد افزایش مییابد؟
فلشکارت مرور پنجدقیقهای
روی کارت بزنید تا پاسخ نمایش داده شود.