معدن فيروزه نيشابور

چکيده :

منطقه مورد مطالعه در طولهاى جغرافيايى 50،19،58،20،27،58 شرقى و عرض هاى جغرافيايى 25،28،36و50،31،36 قرار دارند . از نظر زون زمين شناسى ،جزو زون بينالود محسوب مى شود . در سنگ هاى منطقه مورد مطالعه ،انواع دگرسانى و 2 فاز تکتونيکى قابل تشخيص و زنز فيروزه مرتبط با سامانه تکتونيکى منطقه است .دگر سانى عمده از نوع آرژليکى مى باشد .قديمى ترين سنگ هاى منطقه ،مربوط به ائوسن بوده و ذخاير فيروزه در داخل گدازه هاى اسيدى – حد واسط تراکيت ،تراکى آندزيت و آندزيت قرار گرفته است . گسل هاى اصلى ناحيه ،در اثر فشار هاى تکتونيکى ،بعد ائوسن به وجود آمده است .

مقدمه :

معدن فيروزه در استان خراسان رضوى در بخش تحت جلگه ،در 53 کيلومترى شمال غرب شهرستان نيشابود واقع شده است.

براى دسترسى به معدن 41 کيلومتر راه آسفالت درجه دو و بقيه ،راه خاکى مى باشد . که به تازگى براى آسفالت آن اقداماتى در حال انجام است .

محدوده معدن ،چند ضلعى ،به مساحت تقريبى 40 کيلومتر و به مختصات زير مشخص مى گردد:

الف:طول 50 ،19، 58 عرض 50، 31، 36

ب: طول 55،23، 58 عرض 50 ،31 ، 36

ج: طول 20 ،27، 58 عرض 25، 28، 36

د: طول 55،22، 58 عرض 25 ،28، 36

آب و هواى منطقه ،سرد کوهستانى و ارتفاع آن ،1550 تا 2950 مى باشد .

شايد معدن فيروزه نيشابور ،قديمى ترين معدن فعال دنيا باشد و سابقه بهره بردارى از آن ،به استناد کشف جسدى در شهر قديمى تپه برج ،به بيشتر از بالاى 5000 سال برسد .

معدن فيروزه ،با تاريخ ايران زمين عجين شده و در تمام کتب تاريخى ،از آن نام برده شده است .حافظ حتى به غار ابواسحاقى اشاره کرده است .رنگ فيروزه اى شاخص معمارى ايران زمين مى باشد قديمى ترين اسنادى که در مورد اين معدن وجود دارد کتابهاى “عرايس الجواهر ” و ” نفايس الاطايب ” نوشته ” ابوالقاسم عبدالله کاشى ” و تنسوق نامه ايلخانى” منتسب به خواجه نصيرالدين طوسى مى باشد براساس اين کتب بيش از چهار هزار سال است که از معدن فيروزه نيشابور بهره بردارى مى گردد. فيروزه سنگ ملى ايرانيان به شمار مى رود . هزار ان سال است که بهترين نوع فيروزه ، در اين منطقه يافت مى شود و رنگ فيروزه نيشابورى مترادف با بهترين رنگ فيروزه اى در دنياست . در سال 1381 اين معدن به بخش خصوصى واگذار گرديد و شرکت تعاونى توسعه معدن فيروزه ،عهده دار اين مهم گرديد . با توجه به بى سوادى اکثر مسئولين شرکت تعاونى و ضرورت حفظ ايمنى کارگران معدن ،صنايع و معادن خراسان رضوى سال 1384 ،ادامه فعاليت معدن را منوط به به راه اندازى معاونت معدنى در اين معدن دانست .متاسفانه ذخاير فيروزه قابل استحصال در تونل هاى موجود ،به اتمام رسيده است .براى حفظ اين يادگار ارزشمند شهر نيشابور و ايران عزيز که ضرورت انجام مطالعات اصولى و عمليات اکتشاف در اين محدوده ،کاملا” ملموس است .براى زنده کردن دوباره اين معدن نيمه متروکه ،موارد زير بايد مورد توجه قرار گيرد :

– جمع آورى مطالعات انجام شده ،در گذشته که اسامى آنها در پيوست آورده خواهد شد ؛

– همراهى با استاد کاران قديمى براى ثبت و جمع آورى اطلاعاتا از کارگاه هاى متروکه قديمى که اين اطلاعات براى دانستن زون هاى فيروزه دار قديمى دار قديمى الزامى است ؛

– مطالعه تمام گسل هاى منطقه و رسم رز دياگرام تنش کلى منطقه .

– رسم گسل هاى هر منطقه به صورت خطوط کانتورى براى ارزيابى دقيقتر ارتباط گسل ها و درزه ها با نقاط فيروزه دار؛

– انجام بررسى ها ى زمين شناسى ،تعيين جنس سنگ ها و ساختار ها و واحد هاى زمين شناسى مولد ،ميزبان در کانه سازى ؛

– برداشت نمونه سنگ از تمام نقاط فيروزه دار براى يافتن ارتباط ميان ليتولوژى و ژنز فيروزه؛

– انجام آزمايش هاى (XRF) بر روى نمونه ها براى تعيين عناصر ردياب و پاراژنز ؛

– تهيه مقطع نازک و صيقلى براى مطالعات دقيق ليتولوژى ؛

– انجام آزمايش هاى (XRD ) براى تشخيص دقيق کانى هاى اصلى ؛

– تهيه نقشه زمين شناسى 1:5000 از محدوده ماده معدنى ؛

– تهيه نقشه زمين شناسى 1:5000 از تونل ها؛

– تهيه نقشه توپوگراويميترى 1:5000 از محدوده ماده معدنى ؛

– تعيين محدوده هاى مستعد کانى سازى .

بحث

1. زمين شناسى

منطقه معدن ،در واقع ،قسمتى از پهنه بينالود است . قديمى ترين سنگ ها در منطقه معدن ،مربوط به ائوسن و شامل آندزيت ،تراکيت ،تراکى آندزيت و ريو تراکيت با رنگ هاى خاکسترى ،قرمز مايل به قهوه اى (به علت وجود ترکيبات آهن ) مى باشد .

در شرق معدن ،سرى رسوبات اليگوسن و ميوسن ملاحظه مى گردد که رسوبات آبرفتى بختيارى قسمت اعظم آن را پوشانيده است .

ائوسن زيرين ،کلا” شامل گدازه ها ومواد پيروکلاستيک مى باشد .گسلهاى اصلى ناحيه در اثر فشار هاى تکتونيکى ،بعد از ائوسن به وجود آمده و بزرگترين آن گسل مشگان است که سرى ائوسن و گدازه ها را جابه جا کرده است .

علاوه بر گسل هاى اصلى تعدادى گسل و شکستگى،با جهت شمال و شمال شرقى وجود دارند که گسل هاى اصلى را قطع کرده اند .

ذخاير فيروزه در داخل گدازه هاى اسيدى حد واسط تراکيت و تراکى آندزيت و آندزيت قرار گرفته است .

سنگ محتوى فيروزه ،يک نوع گدازه متعلق به دوران سوم است که احتمالا” داراى مقدارى آپاتيت بوده و در نتيجه نفوذ محلول هاى گرمابى در اين سنگ مقدارى پيريت و کالکوپيريت به شکل دانه هاى پراکنده در ان تشکيل شده است سپس آبهاى سطحى در شکاف هاى اين سنگ ها وارد شده و در موقع حرکت به پايين موجب تشکيل فيروزه شده اند (گزارش هيئت محقق فرانسوى به سازمان زمين شناسى کشور،در سال 1353).

در بخش شمال غربى معدن در نزديکى روستاى کارجى اين سنگ ها به واسطه يک دگر شيبى زاويه دار در زير اين رسوبات آوارى دريايى کم عمق ائوسن قرار گرفته اند .به اين معنى که با آغاز پيشروى دريايى ائوسن کنگلومراى قائده آن که داراى قلوه سنگ هاى فراوانى از سنگ هاى آذرين بوده و تقريبا”15-10 متر ،ضخامت دارد .به تدريج جاى خود را به رسوبات درياى کم عمق مى دهند که داراى فسيل هاى فراوانى از نوع نوموليت مى باشد .

ادامه رسوب گذارى در زمان ائوسن ،به تدريج با کم شدن عمق حوزه رسوبى همراه است که نتيجه آن تشکيل رسوبات گچى و نمکى مى باشد و قسمتى از آن در حال حاضر در معدن گچ قره قوچى و نمک عمار لو در مسير معدن فيروزه قرار دارد.

گدازه هاى آتشفشانى منطقه معدن به وسيله داى کهايى از آندزيت با امتداد کلى (N-330 ) قطع مى شوند . به سبب وجود سنگ هاى آگلومرايى در جنوب شرقى معدن ،احتمال مى رود که در زير اين بخش سنگ هاى درونى دگر سان شده اى وجود داشته است .

رخنمون سنگ هاى مذکور را عمدتا” به صورت نوارى با روند شمال غرب –جنوب شرق که از محل معدن به سمت شمال غرب کشيده شده مشاهده مى کنيم .

رخنمون هاى پراکنده نيز در جنوب غربى معدن (شمال غرب روستاى مرزن و جنوب شرقى روستاى رباط شاهزاده ) ديده مى شود .

کنتکت اين سنگ هاى رسوبى مجاور که شامل ماسه سنگ ها و کنگلومراهاى ائوسن ،مارنها ،ماسه سنگها ،کنگلومراهاى نئوژن و نيز کنگلومراهاى کوارتز مى باشد به صورت عادى بوده ، يا توسط کنتاکت گسله ،از اين سنگ ها جدا مى شوند .همراهى سنگها ى مذکور با توفها و سنگ هاى ايگنمبريتى حاکى از فعاليت آتشفشان زير دريايى در زمان پالئوسن و ائوسن زيرين مى باشد که در طول شکستگى هاى اصلى منطقه صورت گرفت است .

در معدن فيروزه ،کانى زير ديده مى شود :

آلونيت Kal3(So4)2(OH)6 ؛ ژاروزيت KFe(SO4)2(OH)6 ؛ ليمونيت Fe2O3.2H20؛ کريزوکولاCu2H2Si2O5(OH)4 ؛ کالکوپيريت CuFeS2 ؛ پيريت FeS2؛ هماتيت Fe2O3 تراکيت سنگ مادر فيروزه معادل دانه ريز ولکانيکى و نيمه عميق سينيت مى باشد که از نظر ترکيب شيميايى ،از انواع غنى از کوارتز تا انواع فلدسپاتوئيد تغيير مى کند .

براساس مطالعات انجام شده تراکيت هاى معدن فيروزه نيشابور از نوع تراکيت هاى غنى از سديم يا تراکيت هاى پر آلکالن (peralkaline Trachytes ) مى باشد .

همان طور که ذکر شد،محدوده کوه رئيش و على ميرزا و کوهاى نزديک به آن از سنگهاى آذرين بيرونى از نوع اسيدى تا حد واسط تشکيل شدهاند . اين مجموعه پس از خروج و سرد شدن ،طى زمان هاى مختلف زمين شناسى بعد از پالئوسن تا فاز پايانى چرخه آلپى (پاسادنين ) تحت تاثير حرکات زمين ساخت قرار گرفته ،به شدت تکتونيزه و دگرسان شده اند .به طورى که به ندرت پهنه اى از اين سنگ ها را مى توان يافت که خرد شده نباشند .به طورى که به ندرت پهنه اى از اين سنگ ها را مى توان يافت که خرد شده نباشند حتى در بعضى از نقاط ميلونيت ديده مى شود مى توان گفت اکثر قريب به اتفاق مناطق فيروزه دار ،در پهنه هاى گسلى مى باشند .

در کل مى توان سنگهايب منطقه معدن را به سه بخش ،کوارتز ،تراکيت و کراتوفير است .اين سنگها از لحاظ درصد اکسيد فسفر (P2O5) ،کمتر از يک درصد بوده ،از نظر فيروزه جالب توجه نمى باشد .

واحد ميانى که به شدت تحت تاثير فرسايش هيدروترمال قرار گرفته و داراى آلونيت فراوان و فيروزه کم به شکل دانه هاى پراکنده و رگچه است .

واحد فوقانى شامل تراکيت است به شدت برشى ،سيليسى و کائولينيزه شده که داراى پيريت ثانويه فراوان به صورت دانه و رگچه با مقدار کمى کالکوپيريت مى باشد و مقدار P2O5 سنگهاى اين واحد بين 1تا3 درصد است بيشترين ذخيره فيروزه که تا کنون استخراج شده از اين واحد بوده و محل تجمع فيروزه بيشتر در محل برخورد گسل هاى اصلى و فرعى ،در بخش هاى خرد شده و به شدت برشى شده است .

براساس اين ويژگى ها و تغييرات ليتولوژيکى ،نقشه زمين شناسى به مقياس 1:5000 تهيه گرديده که از 7 پهنه مختلف ،تنها V3 داراى فيروزه مى باشد . اين واحد در واقع تنها پهنه فيروزه دار اصلى معدن فيروزه نيشابور بوده و کليه غارهاى قديمى و تمام نقاطى که از آ ن فيروزه استخراج مى گردد و تمام غارهاى آبدار ،سبز ،انجيرى ،اردلانى ،رکنى ،اسب کش ،چراغکش،زاک بالا، زاک پائين ،ملکى غاردم ،شهپر دار و …… و همچنين تمام سينه کارهاى فعال در اين پهنه قرار دارند .

از نظر سنگ شناسى سنگ هاى تشکيل دهنده اين پهنه ،به شدت دگرسان شده و در زير ميکروسکوپ کانى هاى اوليه از بين رفته و با توجه به نمونه ماکروسکوپى ،سنگ اوليه احتمالا” تراکيت تا تراکى آندزيت مى باشد .

اين پهنه در سطح ،داراى رنگ قرمز روشن تا قرمز بسيار تيره ديده مى شود .

تشکيل اين کانه را به سه مرحله مى توان تقسيم نمود:

مرحله اول: نفوذ محلولهاى هيدروترمال حاصل از فعاليتهاى ماگمايى در سنگهاى منطقه ،موجب تشکيل پيريت و کالکوپيريت گرديده که به صورت دانه هاى پراکنده در بخش هاى مختلف معدن قابل مشاهده است .

مرحله دوم : در اين مرحله نفوذ آب هاى فرو رو و تغيير شرايط شيميايى محيط ،موجب اکسيد شدن پيريت و کالکوپيريت و در نتيجه کاهش PH محلول و انحلال مس مى گردد.

غلظت مس محلول در آب در زون اکسيدان تابع PH مى باشد بدين صورت که به هر ميزان PH کمتر باشد به حلاليت مس در آب افزوده مى شود .

مرحله سوم : مس از زون اکسيدان توسط آب هاى فرو رو حمل شده و تاثير اين محلول هاى مس دار بر روى آپاتيت و فلدسپات هاى سنگ هاى آتشفشانى منجر به تشکيل فيروزه مى گردد.

آناليز شيميايى فيروزه به شرح زير مى باشد :

اکسيد آلمينيم 84/36% اکسيد فسفر 12/34%

اکسيد مس 27 /9% آب 47/19%

و مقدارى ناخالصى نيکل و منگنزو……

2. تکتونيک

روند چيره گسل هاى منطقه راستاى شمال شرق – جنوب غرب بوده که نزديک به راستاى فشار عربستان به ايران زمين است .

در اين پهنه 1330 درزه در شش جايگاه اندازه گيرى شد که البته در اين دررزه ها روى زمين کانى زايى فيروزه ديده نشده است .

دو گروه بزرگ درزه ها با روند شمال غرب – جنوب شرق در استريونت ها ديده مى شود آنچه روشن است چرخش بولوک ها در اثر گسلش هاى موجود و گروه درزهها با سن کوهزايى گوناگون ،سبب پراکندگى دياگرامها شده است .

درزه هاى اندازه گيرى شده در قسمت غربى کانتين 94 عدد،در قسمت جنوبيب تونل اصلى شامل غارهاى رکنى،انجيرى ،سبز ،اردلانى ،آبدار ،زرد و چماقى که تعداد آنها 281 عدد،در قسمت غربى معدن شامل دهانه تونل غاردم ،جنوب غاردم و غار عبدالکريمى که تعداد آنها 264 عدد،در قسمت شمال غربى تونل اصلى که تعداد آنها 205 عدد،در قسمت شمال تونل اصلى ،شامل غارهاى زاک بالا ،زاک پايين ،ملکى ،ناصرى ،شهپردار و عبدالرزاق (ابواسحاق) که تعداد آنها 244 عدد بود .

همخوانى نزديک ميان روند موجود و گروه درزه ها روى زمين دسده مى شود که در تمام شکل هاى حاصل از استريونت ،قابل تشخيص است .گروه درزه هاى تونلها : اين درزه ها در تونل اصلى برداشت شده که تعدا آنها 405 عدد مى باشد و در دو گروه بدون فيروزه ،درزه هاى فيروزه دار تقسيم شده اند :

درزه هاى اندازه گيرى شده در ورودى اصلى به تعداد 62 عدد،در بخش تونل آبدار از تونل اصلى به تعداد 32 عدد،در بخش ميانى اردلانى و سبز از تونل اصلى به تعداد 80 عدد ،در بخش تونل اردلانى و انجيرى از تونل اصلى به تعداد 37 عدد ،در بخش تونل غار سبز از تونل اصلى به تعداد 115 عدد و در بخش شمال غار سبز از تونل اصلى به تعداد 63 عدد مى باشند .

با مطالعه اين برداشت ها بر روى استريونت و رسم کانتور دياگرام آنها ،همخوانى نزديک ميان روند چيره و درزه هاى روى زمين و دررزه هاى زير زمين ديده مى شود .

درزه هاى اندازه گيرى شده فيروزه دار در بخش تونل آبدار از تونل اصلى به تعداد 5 عدد و درزه هاى اندازه گيرى شده فيروزه دار در بخش غار سبز از تونل اصلى به تعداد 8 عدد و درزه هاى فيروزه دار غار دم 17 عدد بودند که در نقاط گوناگون برداشت شدند .

روش استخراج

روش برش و پر کردن و نيز روش اتاق پايه ،بهترين روش استخراج در اين معدن است . در وسط قطعه فيروزه دار يک دويل به طرف بالا تا سطح لبه فوقانى حفر مى شود .شکل کارگاه ،بستگى به پراکندگى فيروزه دارد .نکته مهم اين است که براى قطعه ابعاد مناسب انتخاب شود تا باربرى و تهويه در کارگاه با اشکالى مواجه نگردد . در مواردى که عرض منطقه فيروزه دار زياد باشد ،ستون هايى از مواد نا مرغوب تر بر جا گذاشته مى شود

يا اين که با سنگچين بين سقف و کف کارگاه استحکام آن حفظ مى گردد. در اين روش لزومى ندارد که باطله ها تماما” از کارگاه خارج شود بلکه در اثر کنده و خرد شدن سنگ فقط 30% اضافه حجمى که بوجود آمده خارج مى گردد.

در اين نوع کارگاه ها ،چال ها به طور مايل در سقف زده مى شود و اضافه حجم سنگ توسط دو مجراى ريزش که با بالا آمدن کارگاه ،استخراج و به طور همزمان با بتون ساخته مى شود ،به تونل پايين ريخته مى شوند .فاصله بونکر ها نيز بسته به وضع و شکل قطعه اى که بايد استخراج گردد،انتخاب مى شود که معمولا” در معدن فيروزه نيشابور اين فاصله حدود 25 متر مى باشد .

فاصله سقف با کف کارگاه نبايد بيشتر از 2 متر گردد تا در اثر انفجار و ريزش مواد کنده شده فيروزه خرد نشده ،زدن چال راحت صورت بگيرد .

نتيجه گيرى

با بررسى هاى 36 ماهه در منطقه و با توجه به اين که در طول اين مدتت حتى کارگاه هاى بسيار قديمى و متروکه و تمام کارهاى شدادى که به صورت غار نمود پيدا کرده اند .بازديد و نقشه بردارى شد و اين اطلاعات به کمک کامپيوتر،به صورت 3 بعدى درآمد تا دقيقتر مورد تجزيه و تحليل قرار گيرد .همچنين با استفاده از تکنولوژى هاى نوين – همچون XRD وxrf که به طور دقيق جنس کانيهاى اصلى و عناصر را مشخص مى کند – تعدادى از نقاط کور،چگونگى ژنز فيروزه مشخص شد.

1. با وجود اين که سنگهايى که فيروزه در انها تشکيل شده از نظر رنگ ،سختى و عناصر بسيار متفاوتند اما همگى تراکيت و يا توف تراکيتى و يا آگلومراى تراکيتى هستند که دچار آلتراسيون شده اند .

2. 2. ژنز فيروزه در اکثر اوقات ،در ليتولوژى V3 بوده که شايد به علت بالا بودن ميزان P2O5 وCu باشد؛گرچه ميزان به دست آمده در آزمايش XRF بسيار متفاوت بود چرا که در مورد P2O5 از 92/2% تا 4/0% و در مورد CU از 5242 ppm متغير بود .

3. 3. اگر با ديد ميکروسکوپى و محلى به قضيه ژنز فيروزه نگاه کنيم هيچ ارتباط منطقى ميان گسلها و ژنز فيروزه نمى يابيم (همانطور که گروه هاى محقق پيش از اين ،عنوان کرده اند ) اما در ديد صحرايى و بزرگ مقياس نتايج چيز ديگرى است .

4. با بررسى 1330 گسل در سطح زمين ،283 گسل در محل هاى تشکيل فيروزه و 1285 گسل در محل هايى که فيروزه تشکيل نشده ،اين نتيجه به دست آمد که در تمام نقاطى که فيروزه تشکيل يافته ،دو سيستم گسلى حادث شده و وجود يکى از اين سيستم ها به تنهايى ،براى تشکيل فيروزه کفايت نمى کند.

5. سيستم گسلى با امتداد تقريبا” شمالى – جنوبى (az N10 ) و سيستم گسلى با امتداد شمال شرق – جنوب غرب (az N330 ).

در مورد ديد فضايى غارهاى قديمى نيز مى توان با قاطعيت گفت که هر جا در سطح کارهاى شدادى ديده شود ،بدون استثنا در عمق مى توان فيروزه يافت با اين تفاوت که شايد جابه جايى چندين مترى داشته باشد که البته با توجه به گسل ها ى منطقه و جابه جايى بلوک ها ؛ اين تفاوت مکان غير محتمل به نظر نمى رسد .

4.بهترين مارکر براى يافتن فيروزه ،کارهاى شدادى گذشته مى باشد.

5.با جمع بندى اطلاعات مى توانيم به اين نتيجه برسيم که در روى ليتولوژى V3 و در محل غارهاى قديمى اگر بتوانيم دوسيستم گسلى فوق الذکر را بيابيم ،مى توانيم با درصد ريسک پايين ترى به دنبال فيروزه بگرديم .

با بکار گيرى اين نتايج در معدن فيروزه ،نتايج بسيار موفقيت آميزى حاصل گرديد ،به طورى که :

عدد گرد شده توليد سال 82: 29800 کيلوگرم

عدد گرد شده توليد سال 83: 23900 کيلوگرم

عدد گرد شده توليد سال 84: 23700 کيلوگرم

عدد گرد شده توليد سال 85: 31700 کيلوگرم

عدد گرد شده توليد سال 86: 40000 کيلوگرم

عدد گرد شده توليد سال 87: 42500 کيلوگرم
نویسنده مقاله : مهندس آريوبرزن مافى- مهندس زينب ناصريان مطلق
http://www.gsi.ir/