1-17- مطالعه گنبدهای نمکی استان فارس.. 40

بر پژوهش های گذشته. 44

فصل دوم: منطقه مورد مطالعه

2-1- موقعیت جغرافیایی گنبد نمکی کرسیا 47

2-2- زمین شناسی منطقه. 48

2-3- زمین شناسی عمومی دشت داراب 53

2-4- ریختار دشت داراب… 54

2-5- قسمت های مختلف دشت داراب 56

2-6- چشمه های پیرامون دشت داراب 56

2-7- ساختار دشت داراب 57

2-8- پایانه دارابدشت و خروجی آن.. 58

2-9- چینه شناسی منطقه مورد مطالعه 58

2-9-1- سری هرمز. 58

2-9-2- سازند سروک (SV) 65

2-9-3- واحد رادیولاریتی (Rd) 65

2-9-4- سازند تربور (Kt) 66

2-9-5- سازند ساچون 66

2-9-6- سازند جهرم 66

2-9-7- سازند آسماری 67

2-9-8- سازند رازک 67

2-9-9- سازند آغا جاری 67

2-9-10- کنگلومرای بختیاری 68

2-10- بارندگی در ایستگاه هایهواشناسیدر محدوده داراب بارندگی ماهانه. 69

2-11- نمودار بارندگی-ارتفاع. 71

فصل سوم: روش مطالعه

3-1- تهیه نقشه زمین شناسی از طریق سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) 73

3- 2- محل های نمونه برداری و پارامترهای هیدروشیمیایی اندازه گیری شده 74

3 – 3 – روش نمونه برداری.. 77

3 – 4 – اندازه گیری پارامترهای هیدروشیمیایی.. 79

3 – 4 – 1 – اندازه گیری هدایت الکتریکی (EC) و درجه حرارت (T) 79

3 – 4 – 2 – اندازه گیری آنیون ها 80

) 80

) 80

) 80

) 80

3 – 4 – 3 – اندازه گیری کاتیون ها 81

3 – 4 – 3 – 1 – اندازه گیری یون کلسیم (Ca+2) 81

) 81

) 81

3 – 5 – محاسبه درصد خطای آزمایش…. 82

فصل چهارم: نتایج و بحث

4-1- گنبد نمکی کرسیا 84

4-2- موقعیت چشمه های شورابه و چشمه های کارستی منطقه مورد مطالعه. 86

4-3- آنالیز یون های اصلی. 87

4-4- آنالیز عناصر فرعی و کمیاب.. 91

4-5- آنالیز ایزوتوپی. 98

4-6- آبخوان های مجاور گنبد نمکی کرسیا 100

4-6-1- آبخوان آهکی میلک…. 100

4-6-1-1- محل تخلیه آبخوان.. 101

4-6-1-2- تاثیر گنبد نمکی کرسیا بر آهک میلک…. 102

4-6-1-3- توزیع شوری در شرق گنبد نمکی.. 103

4-6-1-4- نسبت های یونی.. 105

4-6-1-5- بررسی نتایج ایزوتوپی در تعیین منشا شوری.. 110

4-6-1-6- بررسی تبادل کاتیونی در چاه w2.. 111

4-6-1-8- بررسی پدیده اختلاط در چاههای w2,ww67,ww68.. 112

4-6-1-9- نحوهی تاثیرگذاری گنبد نمکی کرسیا بر آبخوان آهکی میلک…. 115

4-6-1-10- مدل پیشنهادی جریان در کوه میلک…. 118

4-6-1- آبخوان آهکی شاه نشین.. 123

4-6-2-1- محل تخلیه آبخوان آهکی شاه نشین.. 124

4-6-2-2- تاثیر گنبد نمکی کرسیا بر آهک شاه نشین.. 125

4-6-2-3- مدل عمومی جریان در آبخوان شاه نشین.. 126

4-6-1- آبرفت دشت داراب… 133

4-6-3-1- بررسی چاه های موجود در آبرفت دشت داراب… 135

4-6-3-2- بررسی نقشه هم تراز آب زیرزمینی در دشت داراب : 138

4-6-3-3- عمق سطح ایستابی در دشت داراب… 140

4-6-3-4- تیپ آب در دشت داراب نمودار پایپر مربوط به نمونه های

آنالیز شده در آلمان.. 143

4-6-3-5- توزیع شوری در آبهای زیرزمینی آبرفت دشت داراب… 144

4-6-3-6- تاثیر گنبد نمکی کرسیا بر آبرفت دشت داراب… 148

4-6-3-7- بررسی نسبت های یونی.. 152

4-6-3-10- بررسی ایزوتوپی در نمونه ی w 19 و w 24 در آبرفت دشت

داراب… 155

4-6-3-11- تاثیر گنبد نمکی کرسیا بر آبخوان آبرفتی در شرق.. 156

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1-نتیجه گیری.. 160

5-2- پیشنهادات… 162

منابع

منابع فارسی …….. 161

منابع انگلیسی …. 163

مقدمه

امروزه استفاده از آب­های زیرزمینی در نقاط مختلف دنیا به خصوص در کشور ما به دلیل کم بودن ذخائر سطحی توسعه­ی زیادی یافته­است و برای مصارف مختلف کشاورزی، صنعتی، شرب و غیره مورد استفاده قرار میگیرد، به همین دلیل لازم است که منابع آب زیرزمینی در هر ناحیه به دقت مورد مطالعه و بررسی کمی و کیفی قرارگیرند تا بتوان از آن­ها استفاده­ی بهینه را به عمل آورد (سنگدهی و همکاران 1387) عواملی چون بهره برداری نادرست از منابع آب ز یرزمینی ، وجودعوامل طبیعی همچون گنبدهای نمکی و سازندهای زمین شناسی آلاینده، هم گاها موجب کاهش کیفیت آب چاه­ها وسفره­های زیرزمینی می­شوند(زمردیان،1383) گنبدهای نمکی می­توانند به صورت­های مختلف منابع آب سطحی و زیرزمینی راآلوده نمایند .آلوده کنندگی گنبدهای نمکی درحد حجم­ها و دبی­های بسیار زیاد می­باشد.در مناطق خشک و نیمه خشکی مانند ایران که منابع آب از اهمیت زیادی برخوردار هستند بررسی شدت و نحوه آلودگی توسط گنبد های نمکی کمک زیادی در مدیریت کیفی این منابع خواهد نمود. نظر به­اینکه تعداد گنبد های نمکی در ایران زیاد است، ارائه راهکار مناسب برای تعیین مقادیر و نحوه آلودگی منابع آب توسط گنبد های­ نمکی راهکارهای مناسبی را برای سایر نقاط ارائه خواهد داد. احمدزاده و همکاران 115 گنبد نمکی را در جنوب ایران نام برده­اند که 101 گنبد محدوده بین بندرعباس- سروستان و 14 گنبد در جنوب کازرون قرار دارند. با توجه به نوپا بودن مطالعات صورت گرفته در زمینه گنبدهای نمکی در ایران بسیاری از مطالعات اولیه توسط زمین شناسان غیر ایرانی و در زمینه تکتونیک نمک انجام پذیرفته­است و پس از آن با گسترش مطالعات صورت گرفته، بررسی­های مربوط به هیدروژئولوژی گنبدهای نمکی نیز آغاز گردید.

1-1- سنگ نمک

سنگ نمک یا هالیت با ترکیب NaCl در زیر سطح به شکل لایه ای (salt bed) و بر روی زمین به شکل dome، sill، dike و دیاپیر (diapir) وجود دارد. بسته به تاریخ رسوبگذاری،نهشته­های هالیت ممکن است با دیگر نمک­های کلریدی همچون کارنالیت (KM_gCl₃,6H₂O) یا سیلویت (KCl)، سولفات­هاهمچون پولی هالیت (K₂Ca₂Mg[SO₄]₄H₂O)،انیدریت (CaSO₄)،ژیپس (CaSO₄,2H₂O) یا باکربنات­ها همچون دولومیت (CaMg(CO₃)₂) یا کلسیت(CaCO₃) همراه باشند. از مهمترین خواص نمک می­توان به چگالی کم آن که برابر با kg/m3 165/2 می باشد و انحلال پذیری بالای آن که برابر با g/l360 می باشد نام برد. نمک در اعماق زیاد نفوذ ناپذیر می باشد. از دیگر خواص مهم نمک شکل پذیری آن است که به صورت Halokinesis، plastic creepin و deformation under pressure تغییر شکل میدهد.

1 – 2 – انحلال نمک

در بسیاری از حوضه­های رسوبی در جهان لایه­های ضخیمی از سنگ نمک وجود دارد و در بعضی موارد، نمک تغییر شکل داده و به صورت دیاپیرهای نمکی و یا گنبدهای نمکی رخنمون دارند. نمک با توجه به حلالیت ساده­ی آن تحت تاثیر بارش های جوی قرار گرفته و به راحتی انحلال می­یابد. اما در بعضی موارد با وجود قابلیت حلالیت زیاد، این نهشته ها برای چندین هزار سال پایدار بوده و ممکن است یا انحلالی در آن­ها رخ نداده و یا این که پیشرفت انحلال بسیار کند بوده باشد، که این امر بیانگر عدم تماس آن­ها با چرخه­ی آب­های شیرین می­باشد. لایه­های نمک ممکن است در بین سیستم­های جریان آب زیرزمینی ناحیه­ای یا محلی قرار گرفته و دائما از قسمت­های بالایی و حواشی در حال حل شدن بوده و باعث شوری آب­های زیرزمینی گردند. برای مثال در مناطق تگزاس و نیومکزیکو بییش از 200 متر نمک به وسیله­ی آب­های زیرزمینی انحلال یافته­اند.

جانسون و همکارانش (1977) به اختصار عوامل موثر در انحلال نمک را شرح داده­اند:

1– غیر اشباع بودن آب نسبت به نمک

2– وجود نهشته­ی نمکی و آب کافی

3– امکان حرکت آب در داخل یا بر روی نهشته­های نمکی و امکان خروج آب

4- انرژی (مانند بار هیدرواستاتیکی) که باعث جریان آب در سیستم گردد.

با وجود این شرایط، آب­های جوی به داخل زمین نفوذ کرده و انحلال نمک در زیر سطح اتفاق می­افتد و آب راه خود را به نواحی با ارتفاع کمتر ادامه می­دهد. تخلیه­ی چشمه­های شور حاصل از انحلال نمک و تبخیر آب­های شور در سطح زمین می­تواند باعث تولید و توسعه­ی پهنه­های نمکی گردد. چنین پهنه­های نمکی در دشت رولینگ (Rolling) در شمال تگزاس و جنوب غرب اکلاهاما به وسیله یوارد (1961) و ریشتر و کیلر (1986)، Ward,1961 و Richter and Kreitler,1986 توصیف شده­اند. آب­های شور تخلیه شده در این نواحی از چند هزار میلی­گرم بر لیتر تا 150000 میلی گرم بر لیتر کلر را در خود حل کرده که کیفیت آب-های سطحی را تا صدها مایل پایین تر تحت تاثیر قرار می­دهند (Richter,1993).

1 – 3 – حلالیت هالیت

قابلیت حلالیت مولی هالیت در 25 درجه سانتی گراد بسیار زیاد است به طوری که ثابت حلالیت آن طبق معادله 1 -1 برابر با 38 می­باشد.

معادله (1-1) = 38 Ksp = [Na⁺].[Cl^–]

جدول 1- 1- قابلیت انحلال کانی­هایی که به صورت متجانس حل می­شوند

(دمای 25 درجه سانتی گراد و فشار کل یک بار)، (Lioyd et al,1985)

از آنجایی که ماکزیمم حد اشباع آب از کلسیت 500 میلی گرم در لیتر می­باشد بنابراین می­توان دریافت که انحلال هالیت 720 برابر انحلال کلسیت و 170 برابر ژیپس می­باشد که این خود بیانگر سادگی حلالیت هالیت می­باشد. حلالیت هالیت با افزایش درجه حرارت زیاد می­گردد. شکل 1 افزایش حلالیت هالیت را با افزایش درجه حرارت نشان می­دهد.

شکل1 – 1- افزایش حلالیت هالیت با افزایش درجه حرارت بر حسب میلی­گرم بر لیتر

و درصد وزنی(شیمی عمومی هیئت مولفان، 1364)

1-4 – شوری و انواع آن

شورابه آبی است که غلظت کلر آن از غلظت متوسط کلر جهانی در آب اقیانوس بیشتر باشد(Hem,1973). شور شدن که با افزایش میزان مواد جامد حل شده (TDS) تعریف می­شود، شایع­ترین نوع آلوده شدن منابع آب است.

افزایش شوری علاوه بر این که باعث بالا رفتن کل مواد شیمیایی آب می­شود باعث افزایش غلظت تشکیل دهنده­های خاصی نیز می­گردد.

1 – 5 – تعیین منابع شوری

همانگونه که بحث شد منابع شوری گوناگونی وجود دارند. برای تشخیص و تفكیك منابع شوری از یكدیگر، از روش­های مختلفی استفاده می­گردد كه عمدتاً عبارتند از:

1. آنالیز شیمیایی آب

1. روش­های ایزوتوپی

برای نیل به این هدف از پارامترهای گوناگونی هم­چون كاتیون­های اصلی (Na,Mg,Ca) و آنیون­های اصلی (HCO₃,SO₄,Cl) و عناصر فرعی (K,I,Br,Li) و بعضی ایزوتوپ­های محیطی (¹⁴C,³H,²H,¹⁸O)استفاده می­گردد. در سال­های اخیر از این اجزاء شیمیایی و یا نسبت­های آن­ها جهت تفکیک منابع شوری استفاده شده است. جدول 2 نسبت­های به­كار رفته در تعیین منابع شوری را نشان می­دهد.

جدول1-2 – پارامترهای شیمیایی پیشنهاد شده جهت تفکیک منابع شوری (Richter, 1993)

1 – 6- روش­های شیمیایی تعیین انحلال نمک

1 – استفاده از نسبتNa/Cl

Leonard and ward (1962) اولین کسانی بودند که از این نسبت جهت تشخیص انحلال هالیت از شورابه­های میادین نفتی در اکلاهاما استفاده کردند. یک نوع چشمه­های شور در اکلاهامای غربی نسبت وزنی سدیم به کلر را بین 63/0 تا 65/0 نشان داده که بیانگر انحلال هالیت خالص (نسبت وزنی Na/Cl = 0.648 ) به عنوان منبع شوری می­باشد.

علاوه بر نسبت وزنی می­توان از نسبت مولی برابر با یک، برای نسبت سدیم به کلر (چون سدیم و کلر از لحاظ مولی به نسبت یک به یک با یکدیگر ترکیب می­شوند) و هم چنین نسبت سدیم به کلر برابر با یک بر حسب اکی والان در میلیون (epm) (چون ظرفیت Cl و Na هردو برابر یک می­باشد) جهت تشخیص انحلال به عنوان منبع شوری استفاده کرد. Gogel,1981 پیشنهاد کرد که اگر نسبت وزنی سدیم به کلر کمتر از 6/0 (بین 28/0 تا 54/0) باشد، بیانگر منشاء میدان­های نفتی چشمه­های شور می­باشد. وی با استفاده از همین روش و به دست آوردن نسبت وزنی سدیم به کلر بین 65/0 تا 67/0 برای رودخانه Ninnesch، منشا آلودگی سفره­ی Wellington را انحلال نمک تشخیص داد. همان طور که در شکل 2 نشان می­دهد شورابه­های میادین نفتی دارای سدیم کمتری نسبت به شورابه­های حاصل از انحلال نمک می­باشند، بنابراین نسبت سدیم به کلر در میدان­های نفتی کمتر از شورابه­های انحلال نمک می­باشد. با استفاده از این روش می­توان منابع آلوده کننده­ی آب سطحی را نیز مشخص کرد.

1-9-3-6-اسکارن مولیبدن…32

1-9-3-7- اسکارن طلا.32

1-10- پراکندگی کانسارهای اسکارنی ایران.. 34

1-11- موقعیت و راه های دسترسی به منطقه. 37

1-12- آب و هوا 38

1-13- ریخت شناسی.. 38

1-14- مطالعات پیشین.. 39

1-15- روش پژوهش…. 40

1-16- اهداف پژوهش…. 40

1-17- روش مطالعاتی.. 41

فصل دوم: زمین شناسی منطقه مطالعاتی

2-1- مقدمه. 44

2-2- زون های ساختاری ایران.. 44

2-3- زون سنندج – سیرجان.. 45

2-4- چینه شناسی.. 49

2-4-1- سیلورین.. 49

2-4-2- پالئوزوئیک بالایی.. 50

2-4-3- تریاس…. 50

2-4-4- ژوراسیک…. 52

2-4-5- کرتاسه. 52

2-4-6- سنوزوئیک…. 53

2-4-6-1- پالئوسن..53

2-4-6-2- ائوسن..54

2-4-6-3- الیگوسن………….54

2-4-6-4- پلیوسن…55

2-4-6-5- کواترنری…55

2-5- پتانسیل اقتصادی زون سنندج – سیرجان.. 55

2-6- کمپلکس های کوه سفید. 56

2-7- کمپلکس توتک…. 60

2-7-1- ارتوگنایس…. 60

2-7-2- شیست سیاه رنگ…. 61

2-7-3- مرمر. 62

2-8- اندیس کان گوهر. 65

2-9- تشریح واحدهای سنگی اندیس کان گوهر. 67

2-10- گسل های اندیس کان گوهر. 77

فصل سوم: کانی شناسی و کانه زایی

3-1- مقدمه. 82

3-2- پتروگرافی واحدهای سنگی اندیس کان گوهر. 83

3-2-1- گرانیت – گنایس…. 83

3-2-2- شیست… 86

3-2-3- واحد کربناتی.. 89

3-2-4- اسکارن واکنشی.. 91

3-3- کانه نگاری.. 98

3-4- نتایج حاصل از آنالیز XRD.. 104

فصل چهارم: زمین شیمی توده نفوذی و سنگ میزبان کربناته

4-1- مقدمه. 108

4-2- زمین شیمی توده نفوذی.. 109

4-3- سری ماگمایی گرانیت های توتک…. 112

4-4- شاخص اشباع از آلومین.. 114

4-5- منشا و نوع ماگمای گرانیتی.. 115

4-6- جایگاه زمین ساختی.. 119

4-6-1- جایگاه زمین ساختی بر اساس عناصر اصلی.. 119

4-6-2- جایگاه زمین ساختی بر اساس عناصر کمیاب… 121

4-7- آزمایش طیف سنجی جذب اتمی.. 122

4-8- زمین شیمی سنگ های کربناتی.. 123

4-9- دماسنجی کلسیت… 127

فصل پنجم: زمین شیمی گارنت

5-1- مقدمه. 130

5-2- شیمی گارنت… 132

5-3- محل پیدایش گارنت در ایران.. 133

5-4- عناصر نادر خاکی در گارنت… 136

5-4-1- بی هنجاری Eu, Ce. 145

5-5- زونینگ در گارنت… 148

5-5-1- منطقه بندی آشکار (فیزیکی) 148

5-5-2- منطقه بندی پنهان (شیمیایی) 149

5-5-2-1- ساختار منطقه ای رشدی…..149

5-5-2-1-1- ساختار منطقه ای رشدی نوسانی….150

5-5-2-2- ساختار منطقه ای نشری…152

5-5-2-3- ساختار منطقه ای تراوشی..152

5-5-3- زونینگ در گارنت کان گوهر. 153

5-6- مطالعات ایزوتوپ پایدار 158

5-6-1- بررسی تغییرات ایزوتوپی در اسکارن ها 159

5-6-2- ایزوتوپ پایدار اکسیژن.. 161

5-6-2-1- ایزوتوپ پایدار اکسیژن در سنگ های دگرگونی و اسکارن……..161

5-6-2-2-ایزوتوپ اکسیژندر اسکارن واکنشی کان گوهر…….165

5-7- شرایط فیزیکو شیمیایی تشکیل اسکارن واکنشی کان گوهر. 168

فصل ششم: بحث، نتیجه گیری، پیشنهادات

6-1- مقدمه. 172

6-2- نتایج مطالعات پتروگرافی و XRD.. 173

6-3- نتایج مطالعات زمین شیمی.. 177

6-4- مراحل تشکیل اسکارن واکنشی کان گوهر. 181

6-5- پیشنهادات… 183

منابع ……184

پیوست……200

1-1- کلیات

اسکارن به دلیل جذابیت های علمی، همچنین به واسطه­ی ارزش تجاری و اقتصادی مواد معدنی همیشه مورد توجه محققین و پژوهشگران زمین شناسی و معدن بوده است. کانسارهای اسکارنی در سراسر جهان با توجه به مواد معدنی همراه همواره مورد توجه می­باشند. از جمله فلزات و کانی­های صنعتی با ارزشی که امکان دستیابی اقتصادی به آن ها در کانسارهای اسکارنی فراهم است شامل: طلا، آهن، مس، سرب و روی، تنگستن، قلع، گارنت، ولاستونیت، گرافیت، آزبست و منیزیت می­باشد. در ذیل به توصیف این گونه کانسارها پرداخته می­شود:

هنگامی که تغییرات کانیایی و شیمیایی سنگ­ها در اثر برهم کنش با سیالات بیرونی رخ می­دهد، این فرایند را متاسوماتیسم می­گویند. فعالیت متاسوماتیک از جمله سازوکارهایی است که به تشکیل نوعی از ذخایر به نام اسکارن می­انجامد (Edwards et al.,1986). اسکارن­ها شامل سنگ­های آهکی و سیلیکاته آهن و منیزیم داری (فرومینزیم) هستند که به طریق جانشینی در محل برخورد توده­های نفوذی با کربنات­ها و به مقدار اندک با سیلیکات­ها به وجود می­آیند (بابازاده،1383).

اگرچه اکثر اسکارن­ها در سنگ آهک یافت می­شوند، آن ها می­توانند تقریبا در هر نوع سنگی، طی دگرگونی ناحیه­ای یا تماسی، بر اثر نوعی فرایند جانشینی منشا گرفته از سیالات ماگمایی و دگرگونی، سیالات جوی یا سیالات دریایی پدید آیند. سنگ میزبان توده نفوذی در نزدیکی همبری به طور معمول تحت تاثیر تبلور دوباره، دگرسانی و جانشینی قرار می­گیرد و در شماری از آن ها هم کانی سازی رخ می­دهد. این تغییرات تحت تاثیر حرارت و نفوذ سیالات ناشی، از توده­های نفوذی یا دیگر سیالاتی است که توده نفوذی در پویایی آن نقش داشته است. اگر چه اسکارن­ها اغلب نزدیک توده­های نفوذی یافت می­شوند؛ مناطق نزدیک یا همجوار توده­های نفوذی، امتداد گسله­ها و مناطق اصلی برشی، سیستم­های کم­ژرفای زمین­گرمایی، بستر دریا و مناطق ژرف پوسته زیرین یعنی نواحی دگرگونی انباشتی یا تدفینی از مناطق معمول حضور اسکارن­هاست. بنابراین الزاما، نیازی به یک توده نفوذی یا سنگ­آهک برای تشکیل اسکارن نیست (Meinert, 2005).

معمولا اسکارن­های حاوی توده­های معدنی در کنتاکت توده­های نفوذی حدواسط (گرانودیوریت، کوارتزدیوریت، مونزونیت) با سنگ­های کربناته گسترش می­یابند. در اسکارن­های اطراف توده­های اسیدی (گرانیت­ها) به ویژه توده­های نفوذی بازیک، کانسارهای کمی مشاهده می­شوند. توده­های نفوذی اسکارن زا در اعماق متوسط و یا نزدیک سطح زمین جای می­گیرد. به علت متاسوماتیکی بودن پدیده اسکارن­زایی، توده­های معدنی اسکارنی به صورت اشکال مختلف (لایه، عدسی، استوک، رگه­ای) مشاهده می­شوند (بابازاده،1383).

عنوان صفحه

فصل دوم: زمین شناسی منطقه

2-1- مقدمه. 26

2-2- زمین شناسی مجموعه اولترامافیک سرخ بند. 28

2-3- بخش شمالی مجموعه اولترامافیک سرخ بند. 31

2-3-1- دونیت… 31

2-3-2- پریدوتیت ها 34

2-4- بخش جنوبی مجموعه اولترامافیک سرخ بند. 42

2-4-1- هارزبورژیت… 42

2-4-2- دونیت… 43

2-5- مجموعه­های دگرگونی منطقه. 44

2-6- مجموعه آمیزه رنگین.. 48

2-7- سن مجموعه افیولیتی فاریاب.. 52

فصل سوم: مطالعات پتروگرافی

3-1- مقدمه. 54

3-2- سنگ های اولترامافیک مجموعه افیولیتی فاریاب.. 55

3-3- موقعیت و مختصات نقاط نمونه­برداری در مجموعه افیولیتی فاریاب.. 56

3-4- پتروگرافی واحدهای سنگی بخش شمالی.. 57

3-4-1- دونیت… 57

3-4-2- اولیوین کلینوپیروکسنیت… 64

3-4-3- ورلیت… 70

3-4-4- کرومیتیت… 73

3-5- پتروگرافی واحدهای سنگی بخش جنوبی مجموعه افیولیتی فاریاب.. 75

3-5-1- هارزبورژیت… 76

عنوان صفحه

3-5-2- اولیوین کلینوپیروکسنیت… 76

3-5-3- دونیت… 77

3-6- نمونه های حاوی سولفید معدن فطر6. 78

3-6-1- آماده سازی نمونه ها 79

3-7- پتروگرافی کانی های سولفیدی در محدوده معدن فطر 6. 80

فصل چهارم: مطالعات ژئوشیمیایی

4-1- مقدمه. 87

4-2- آماده­سازی نمونه­ها 88

4-3- کالیبراسیون.. 90

4-4- مشخصات دستگاه CAMECA SX 100. 91

4-5- شیمی سیلیکات های میزبان.. 92

4-5-1- اولیوین(Olivine) 92

4-5-2- ترکیب شیمیایی اولیوین.. 94

4-5-3- کلینوپیروکسن (Cpx) و اورتوپیروکسن ( Opx) 99

4-6- ژئوشیمی کرومیتیت­ها 105

4-6-1- اسپینل های کروم دار (chromian spinel) 105

4-6-2- ترکیب شیمیایی بلورهای کرومیت… 106

4-6-3- محیط تشکیل کرومیت­ها 110

4-6-4- تعیین ترکیب شیمیایی ماگمای مادر تشکیل دهنده کرومیتیت­ها 113

4-7- شیمی کانی های سولفیدی.. 116

4-8- بررسی فرآیندهای کانه­زایی در ماگماهای مافیک… 120

4-8-1- انحلال­پذیریسولفید. 120

عنوان صفحه

4-8-2- ضرایب تفکیک سولفید ـ سیلیکات.. 121

4-8-3- فاکتورR و تمرکز عناصر با فراوانی کم.. 122

فصل پنجم: نتیجه­گیری

5-1- مقدمه. 127

5-2- نتایج مطالعات پتروگرافی.. 127

5-3- نتایج ژئوشیمی.. 129

5-3-1- منشاء کرومیتیت­ها 129

5-3-2- ژئوشیمی کانی­های سیلیکاتی میزبان.. 130

5-3-3- ژئوشیمی سولفیدها 130

5-4- ارائه پیشنهاد برای مطالعات آینده. 132

فهرست منابع و مآخذ

منابع فارسی.. 133

منابع انگلیسی……… 134

1- مقدمه

ولفیدی ماگمایی جهان از نوع Ni+Cu و PGE با بخش های زیرین مجموعه های سنگی مافیک و اولترامافیک لایه ای همراه هستند. سنگ های اولترامافیک، خود دارای منشاء ماگمایی بوده و بصورت انواع سنگ های مختلف در بخش های زیرین پوسته و یا در سطح زمین تشکیل شده اند. مطالعه سنگ های اولترامافیک می تواند فرآیندهای مؤثر در تکوین سنگ های ماگمایی و فرآیندهایی که بعد از تشکیل سنگ سبب تغییر ترکیب آن می گردد، نظیر واکنش مذاب ـ پریدوتیت را به خوبی نشان دهد. توده­های افیولیتی علی­رغم اینکه در گروه مجموعه سنگ­های مافیک و اولترامافیک طبقه بندی می شوند و از نظر برخی از ذخایر معدنی نظیر کرومیت مورد توجه بوده اند ولی فاقد این­گونه نهشته ­های بزرگ سولفیدی می باشند. عدم وجود داده های دقیق بر روی ترکیبات سولفیدی، روشن نبودن جایگاه سنگ شناسی واحدهای سنگی میزبان کانی های سولفیدی و پیچیدگی زیاد سنگ شناسی مناطق عمیق افیولیتی موجب شده است که مطالعات علمی و اکتشافی این ترکیبات به شکل هدفمند دارای عمر کمی باشند. با توجه به این­که رسیدن ماگمای سیلیکاتی اولیه به حالت اشباع از سولفید، جدایش مایع سولفیدی از مذاب سیلیکاتی مادر و تجمع عناصر كالكوفیل در آن و سپس تمرکز قطرات مایع سولفیدی لازمه تشکیل كانسارهای سولفیدی ماگمایی است، احتمالاً چنین شرایطی در مجموعه های افیولیتی که از نظر کانسارهای سولفیدی ماگمائی فقیر می باشند کمتر ایجاد می شود (Naldrett, 2004). کانسار سولفید نیکل اکوج در افیولیت های زامبیل[2] فیلیپین (Naldrett, 1989;Evans, 1993) و کانسار کلیفز[3] در افیولیت شتلند[4] اسکاتلند (Naldrett, 1989) به عنوان کانسارهای سولفیدی مرتبط با افیولیت ها این امید را به­وجود آورده است که تحت شرایطی در مجموعه های افیولیتی می­توان انتظار کانه زایی سولفیدی را داشت. مدل های زیادی بر اساس سازوکار تشکیل توده های افیولیتی (محیط شکافت قاره­ای، محیط تیغه­های وسط اقیانوسی، محیط جزایر قوسی و …..) ارائه شده است. ماهیت ماگمای مادر و ترتیب جای­گیری ترکیبات مختلف در سطوح متفاوت ستون چینه­شناسی دارای اهمیّت علمی و اکتشافی فراوانی است. مجموعه افیولیتی فاریاب جزئی از مجموعه های افیولیتی کمربند زاگرس بوده که در منتهی­الیه مرز کمربند زاگرس و منطقه مکران قرار دارد. منطقه فاریاب بزرگ ترین منطقه معدنی کرومیت ایران می باشد و با توجه به این­که کانی های سولفیدی در این منطقه به ویژه در معدن فطر 6 مشاهده شده اند، در این رساله سعی بر آن است که با استفاده از مطالعات صحرایی، پتروگرافی، ژئوشیمی کانی ها و سنگ به بررسی کانه زایی سولفیدی ماگمایی و اسپینل های­کروم دار و سنگ های سیلیکاتی میزبان در این مجموعه افیولیتی پرداخته شود.

1-2- افیولیت

افیولیت ها، قطعات باقی مانده لیتوسفر اقیانوسی هستند که در اکثر سلسله کوه­های بزرگ زمین در قاره ها و جزایر جای­گیری شده اند. سن آن­ها بسیار متفاوت است، سن قدیمی­ترین آن ها مربوط به پروتروزوئیک با سن در حدود 800 میلیون سال می­باشند. افیولیت­ها علاوه بر پرکامبرین (پروتروزوئیک) در فانروزوئیک نیز تشکیل شده­اند، قابل ذکر است که تمرکز اصلی افیولیت­ها در محدوده مزوزوئیک-سنوزوئیک است (Moores et al., 2000). سلسله کوه­هایی که در نتیجه تصادم و برخورد به وجود آمده اند مانند آپالاش، اورال یا حتی کوه­های عظیمی که به آن سلسله جبال آلپی می گویند غنی از توده های افیولیتی­اند و می­توان آن­ها را در امتداد نواری پرپیچ و خم و خطی، در طول هزاران کیلومتر تعقیب کرد. واژه افیولیت در سال 1813 توسط برونیار، برای معرفی سنگی با زمینه سرپانتینی که کانی های مختلفی در آن وجود داشته و غالباً با سنگ های آتشفشانی، گابروها و رسوبات سیلیسی یا چرت همراه بوده، به کار رفته است (Brongniart, 1813). در طی قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، اصطلاح افیولیت، معرف تجمعی از سرپانتینیت­ها، گابروها و اسپیلیت­ها با یا بدون رادیولاریت یا چرت­های وابسته بود که در لیگور آپنین و در آلپ غربی داخلی رخنمون داشته­اند. این رخنمون­های افیولیتی آلپی، به شدت تکتونیزه، چین­خورده و دگرگون شده اند. استینمن (1927)، در یک بازنگری، که وی آن را مجموعه سه قسمتی معرفی کرد (متشکل از سرپانتینیت­ها، دیابازها و رادیولاریت­ها) همزادی انواع ماگمایی (سرپانتینیت­ها ـ گابروها، دیابازها و اسپیلیت­ها) را پیشنهاد کرد. به نظر وی، تمام این ها در یک لاکولیت عظیم تفریق یافته و به داخل رسوبات ژئوسنکلینال تزریق شده اند (Steinmann, 1927). درور (1957) در مقاله­ای از منشأ گوشته­ای پریدوتیت های نوع آلپی و جای­گزینی تکتونیکی به حالت جامد قطعات گوشته فوقانی آن، دفاع کرد (De Roever, 1957). در اواخر سال­های 1960، با بررسی­های دقیقی که در یونان، قبرس، ترکیه و عمان انجام شد به این نتیجه رسیدند که استقرار تکتونیکی قطعات لیتوسفر اقیانوسی شامل دو مجموعه کاملاً متفاوت است:

1 ـ تکتونیت­ها: بخش گوشته پریدوتیتی قاعده­ای که با دگرشکلی­های پلاستیک دمای بالا مشخص­اند.

2 ـ کومولاها: توالی ماگمایی پوسته­ای با دگرشکلی کم که یک بخش گابرویی آن از نوع انباشته­ای است.

در اوایل سال­های 1970، کولمن، برای معرفی تکتونیک خاص لیتوسفر اقیانوسی بر روی حاشیه قاره ها، اصلاح فرارانش را به کار برد (Coleman,1970). اختلاف نظر بین زمین شناسان اروپایی و زمین شناسان آمریکایی باعث شد که همه در تعریف اصطلاح مشترک افیولیت به توافق برسند. کنفرانس پن روز در سال (1972) به همین منظور تشکیل شد و نتایج آن به شرح زیر می باشد (Anonymous, 1972):

واژه افیولیت جهت معرفی مجموعه ای خاص از سنگ های مافیک تا الترامافیک به کار می رود، بنابراین این واژه نام یک سنگ خاص نیست، طبق این تعریف، یک مجموعه افیولیتی از قاعده تا بالا شامل (شکل1-1):

1ـ مجموعه الترامافیک، شامل هارزبورژیت، لرزولیت، دونیت با مقادیر متفاوت که معمولاً فابریک­های تکتونیکی از خود نشان می دهند.

2ـ مجموعه گابرویی که بیشتر بافت کومولایی داشته و معمولاً واجد کومولاهای پریدوتیتی و پیروکسنیتی بوده و عموماً دگرشکلی کمتری نسبت به مجموعه الترمافیک قبلی دارند.

3ـ مجموعه دایک­های صفحه­ای که به عنوان مجاری تغذیه کننده واحدهای آتش­فشانی فوقانی عمل کرده­اند.

4ـ مجموعه آتش فشانی بازیک که عموماً به صورت بازالت های بالشی در بخش بالایی توالی افیولیتی و در زیر رسوبات فوقانی گسترش دارند.

5ـ سنگ های همراه افیولیت ها که عبارتند از:

ـ یک بخش رسوبی فوقانی که به طور مشخص از چرت های نواری، شیل های نازک بین لایه ای و کمی سنگ آهک تشکیل شده اند.

ـ توده های پودیفورم کرومیت که معمولاً داخل دونیت ها یافت می شوند.

ـ سنگ های نفوذی و نیمه عمیق فلسیک سدیک (پلاژیوگرانیت).

باید ذکر کرد که محققان نکات کلی زیر را به تعریف فوق اضافه کرده اند:

ـ سطح تماس گسلی بین واحدهای قابل نقشه­برداری بسیار زیاد است و ممکن است، مقاطع کامل وجود نداشته باشد.

3-2-2-زیرحوضه­ی آبریز مند…………………………………………………………………………………….16

3-2-2-1- موقعیت حوضه­های آبریز رودخانه­ی مند ………………………………………..17

3-2-3- رودخانه­ی اهرم ……………………………………………………………………………..18

3-3-نمونه برداری از ماهیان………………………………………………………………………………..18

3-3-1-ابزارهای نمونه برداری…………………………………………………………………………………….19

3-3-2-جمع­آوری نمونه………………………………………………………………………………………………20

3-3-3-تثبیت و نگهداری نمونه­ها……………………………………………………………………………….20

3-3-4-كدگذاری نمونه­ها……………………………………………………………………………………………21

3-3-5-شناسایی نمونه­ها ……………………………………………………………………………………………21

3-3-6-تهیه­ی بانك اطلاعات (Data Base) …………………………………………………………..22

3-3-7- وسایل و مواد مورد استفاده……………………………………………………………………………22

فصل چهارم: نتایج

4-1- توصیف گونه­های ماهیان حوضه­ی خلیج فارس………………………………………………………..25

4-2- تنوع زیستی ماهیان حوضه­ی خلیج فارس……………………………………………………………….70

4-3- وضعیت گونه­ها (بومی، بومزاد و غیر بومی) ………………………………………………………………79

4-4- وضعیت حفاظتی ماهیان حوضه­ی خلیج فارس ………………………………………………………81

فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری

5-1- نحوه­ی پراكنش ماهیان حوضه­ی خلیج فارس ………………………………………85

5-2- مقایسه­ی تنوع زیستی ماهیان حوضه­ی آبریز خلیج فارس با حوضه­های آبریز دریای خزر و دجله ………………………………………………………………………………………86

5-3-مقایسه­ی تنوع زیستی زیرحوضه­های مند و هله ………………………………………………………87

5-4-تهدیدهای زیست محیطی حاكم بر حوضه­ی خلیج فارس ……………………………………….88

5-5-نتیجه گیری كلی…………………………………………………..89

5-6-پیشنهادها………………………………………………………………………..90

فهرست منابع ………………………………………………………………………..91

• 1ماهیان از گذشته تا حال

از دیدگاه دیرین شناسی تکاملی ماهی­ها از آغاز دوره­ی اردوویسن نزدیک به 400 میلیون سال پیش زیست می­نمودند. با توجه به تفسیرهای متفاوت از حقایق فسیلی، مسئله­ی منشأ ماهیان آب شیرین و دریایی هنوز حل نشده باقی مانده­است. آنچه که امروزه مورد قبول همگان است این است که منشأ ماهیان آب شیرین از نیا یا نیاهای دریایی بوده­است.Watson(1954) معتقد است که ماهیان از لحاظ منشأ، دریایی هستند درحالیکه Robertson(1957) معتقد است مسئله­ی منشأ ماهیان دریایی و آب شیرین شک برانگیز است. وی نشان داد که ماهیان آب شیرین و دریایی هر دو آثاری از استراکودرم ها را دارند (Moyle & Cech, 2004).

1-2 تنوع ماهیان

ماهیان بزرگترین گروه مهره داران هستند که تقریبا نیمی از مهره داران شناخته شده­ی کنونی را شامل می­شوند به طوریکه تاکنون حدود 32400 گونه ماهی شناسایی و نامگذاری شده­است (www.fishbase.org, 2013). از 515 خانواده ماهی گزارش شده توسط نلسون (2006)، 9 خانواده بیشترین تعداد گونه­ی ماهیان را دارا می­باشند و رویهمرفته 33% گونه­های ماهیان را شامل می­شوند. این خانواده­ها عبارتند از: کپور­ماهیان (Cyprinidae)،تفریخ ماهیان (Cichlidae)، سگ ماهیان جویباری (Balitoridae)، گاو ماهیان (Gobiidae)، هامور ماهیان (Serranidae)، زمرد ماهیان (Labridae)، عقرب ماهیان (Scorpaenidae)، کاراسین­ها (Characidae)، گربه ماهیان زره دار (Loricariidae). حدود 43 درصد از ماهیان در آبهای شیرین زندگی می­کنند.

1-3 اهمیت ماهیان

ماهیها به دلایل مختلف، از گذشته­های دور مورد توجه بشر بوده­اند؛ دلایلی چون ارزش غذایی، ارزش زیبایی شناختی، خاصیت درمانی بعضی از ماهیان و جنبه اکوتوریسم، این انگیزه را در انسان بوجود آورده­است تا در حد توان و به فراخور امکانات، به مطالعه­ی این گروه از جانوران بپردازد. ماهی­ها با استقرار در سطوح مختلف زنجیره­های غذایی و ارتباط با حلقه­های دیگر زنجیره­ی غذایی و شبکه­ی غذایی در یک اکوسیستم و یا با اکوسیستم دیگر، نقش اکولوژیکی ویژه­ای را ایفا می­کنند.

1-4 ماهیهای ایران

ماهیان توصیف شده­ی آبهای شیرین ایران در حدود 220گونه، 104جنس، 28 خانواده،17راسته و 3رده هستند که در 19 حوضه­ی آبریز مختلف وجود دارند. متنوع ترین راسته Cypriniformes با 120گونه­ی توصیف شده و 59.4% می­باشد، راسته­هایPerciformes با 28 گونه و 13.9 % ،Cyprinodontiformes با10 گونه و 5.0% ،Clupeiformes با 9 گونه و 4.5%، Salmoniformes با 7 گونه و 3.5 %، Mugiliformes و Siloriformes هر کدام با 6 گونه و 3 % ، Acipenseriformes با 5 گونه 2.5% ،Gastroformes با 3 گونه و 1.5% و 8 راسته­ی دیگر هر کدام با یک گونه و 5/0 درصد، فون ماهیان آب های شیرین ایران را تشکیل می­دهند. گونه­های جدیدی هم در حال کشف هستند. 39 گونه اندمیک (19.3%) در 6 خانواده و 23 گونه اگزوتیک (11.4%) در 8 خانواده لیست شده­اند.Gambosia holbrookiGirard, 1859 یکی از گونه­های اگزوتیک با گسترش بالاست. ماهیان حوضه­ی خلیج فارس متعلق به 12خانواده، 29 جنس و 40 گونه می­باشند که 6 گونه آن غیربومی (Exotic)و 5 گونه از آنها بومی می­باشند (اسماعیلی و همکاران، 2010).

1-5 شناسایی ماهیان

یکی از جنبه های مهم ماهی شناسی، شناسایی کامل گونه های مختلف ماهی است. شناسایی ماهیان در درجه­ی اول با بررسی مجموعه­ای از خصوصیات ریخت شناسی صورت می­گیرد. اما توجه صرف به شکل ظاهری گاهی باعث اشتباهاتتاکسونومیکیمانند آنچه در مورد گونه های هم ریخت (sibling) رخ می­دهد، شده­است. برای اجتناب از این اشتباهات استفاده از روشهای دیگر همچون بیوشیمیایی، سلولی و مولکولی، کاریوتیپی و … نیز در تشخیص گونه­ها مهم دانسته شده­است. شناسایی ماهیان با توجه به ویژگی­های ظاهری آنها فاکتورهای زیر را شامل می­شود :

الف: توصیف ریختی نمونه، از جمله شکل کلی بدن، وضعیت باله­ها، شکل ظاهری و الگوی فلس، الگوی رنگ بندی بدن، شکل دهان و … . ب: خصوصیات مریستیک (آن دسته از ویژگی­های شمارشی است که در طی دوران رشد تعداد آنها تغییر نکرده و ثابت می­ماند) از جمله تعداد شعاع­های باله­ها (Fin rays)، تعداد فلس­های منفذدار خط جانبی، تعداد دندانهای حلقی، تعداد خارهای آبششی و نیز تعداد مهره­ها. ج: ریخت سنجی، در واقع اندازه­گیری پارامترهای مختلف بدن از جمله طول کل (TL) ، طول استاندارد (SL) ، طول دوشاخه (FL) ، طول سر (HL) و همچنین نسبتهایی که بین قسمتهای مختلف ماهی گرفته می­شود. اما اولین و مهمترین مرحله در تشخیص یک گونه، مورفولوژی یا ریخت شناسی است (تیموری، 1386).

1-6 گونه­های بومی(Native) ، بومزاد(Endemic) و غیربومی(Exotic)

1-6-1 گونه­های بومی

گونه­ی بومی به گونه­ای گفته می­شود که به تنهایی در یک ناحیه­ی جغرافیایی از زمین وجود دارد و در آنجا تولید مثل و تکثیر می­کند. به عبارت دیگر گونه­ی بومی گونه­ای است که بخشی از فون یا فلور اصلی یک ناحیه­ی جغرافیایی باشد (تیموری، 1386).

1-6-2 گونه­های بومزاد یا اندمیک

کلمه­ی اندمیک موقعی استفاده می­شود که یک تاکسون گیاهی یا جانوری در یک گستره­ی جغرافیایی در یک ناحیه­ی ویژه محدود شده­است. پدیده­ی اندمیسم ممکن است ناشی از چندین پدیده باشد، ولی به طور کلی پایه و اساس همه این جداییها، جدایی جغرافیایی (Geographical isolation) می­باشد. بر اساس این پدیده، گونه­ی اندمیک به یک جمعیت کوچک و جدا شده با تنوع ژنتیکی محدود گفته می­شود. بعد از نسل های زیاد، رانش (Drift) ژنتیکی باعث تشکیل و به وجود آمدن گونه­ها و زیر­گونه­های جدید می­شود. در یک تعریف دیگر گونه­ی اندمیک به یک گونه­ی بومی گفته می­شود که محدود به یک ناحیه­ی باریک شده باشد و یا گونه­ی بومی که منحصراَ متعلق به یک منطقه­ی خاص است.

1-6-3 گونه­های غیر بومی

1-5-7-خوردگی فرسایشی.. 8

1-5-8-خوردگی تنشی.. 9

1-6- عوامل مؤثر بر خوردگی.. 9

1-6-1جنس فلز. 9

1-6-1-1-آلیاژهای اصلی..10

1-6-1-2 فولاد. 11

1-6-1-2-1 فولاد های زنگ نزن.. 11

1-6-1-2-2 فولاد های کربنی و فولاد های با عیار پایین.. 13

1-6-1-3- خوردگی فولاد های کربنی در آب دریا 14

1-6-1-4- فولاد مورد استفاده در این مطالعه. 15

1-6- 2- محیط خورنده 16

1-6-2-1-آب دریا 17

1-6-2-1-1-خوردگی در آب دریا با سرعت های مختلف و پارامترهای موثر بر آن.. 19

1-6-2-1-2- تركیبات آب دریا 19

1-6-3- انواع آلاینده ها 20

فصل دوم-روش های پیشگیری از خوردگی و مروری بر کارهای گذشته. 21

2-1- پیشگیری از خوردگی.. 21

2-1-1- اعمال پوشش…. 22

2-2-آبکاری.. 23

2-2-1- نگاه کلی.. 23

2-2-2- اصول آبکاری.. 23

2-2-3-آبکاری الکتریکی.. 23

2-2-4- موقعیت های استفاده از نانوتکنولوژی صنایع آبکاری.. 24

2-2-5-آبکاری با کروم. 25

2-3- مقاومت اكسیداسیون.. 27

2-4 – مروری بر کارهای گذشته. 28

فصل سوم- بخش تجربی.. 33

3-1 مقدمه. 33

3-2- لوازم و دستگاه های مورد نیاز 33

3-3- مواد شیمیایی.. 34

3-4 تهیه محلولهای مورد نیاز 35

3-4-1- محلول سود 1/0 مولار 35

3-4-2 بافر فسفاتی.. 35

3-4-3 تهیه محلولهای کروم. 35

3-4-4 نمک NaCl 5/3%. 35

3-5-آماده سازی نمونه ی فولاد کورتن.. 36

3-6-چگونگی نشاندن کروم بر روی تیغه فولاد کورتنی.. 36

3-7-چگونگی تبدیل پوشش کروم به کروم اکسید بر روی تیغه فولاد کورتنی.. 38

3-8-چگونگی انجام مطالعات خوردگی به کمک آزمونهای الکتروشیمیایی.. 39

3-8-1- روند عملی پژوهش…. 39

در محلول آبکاری 41

3-8-3- بررسی خوردگی فولاد کورتنی در محیط NaCl 5/3%………42

3-8-3-1- ارزیابی خوردگی فولاد BCS. 42

…. 44

3-8-4- بررسی خوردگی فولاد کورتنی در آب دریا………46

3-8-4-1- ارزیابی خوردگی فولاد BCS. 47

. 48

نتیجه گیری.. 50

منابع.. 51

1-1-مقدمه

خوردگی[1] از مهم ترین مشکلاتی است که در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی مقابله با آن هزینه زیادی را به خود اختصاص می دهد. خوردگی می تواند بر روی عمر تجهیزات، بهره برداری از آن ها، بازگشت سرمایه، کیفیت محصولات تولیدی و . . . مؤثر باشد.

خوردگی به شکل های گوناگون در زندگی روزمره به چشم می خورد. نقاط و حفره های قرمز مایل به نارنجی در تجهیزات نشتی مخازن آب، آب تیره خروجی از داخل شیرها، همچنین میخ­ها، چنگک ها، لوله ها، کانال ها، ظروف آشپزخانه و قوطی­های حلبی خورده شده نمونه های متداولی از خوردگی هستند. خوردگی با دید غیر تخصصی اغلب بر کهنگی تجهیزات دلالت داشته و قابل چشم پوشی است. در صورتی که خوردگی بیانگر کاهشی قابل توجه در ارزش یک جسم جامد است که در معرض یک برخورد شیمیایی مستقیم قرار گرفته است.

خوردگی محدود به فلز نبوده بلکه شامل مواد غیر فلزی مانند پلیمرها، مواد نسوز، مواد مرکب و مواد دیگر نیز می شود. از نظر ترمودینامیکی خوردگی یک فرآیند خود به خودی است که در جهت کاهش انرژی آزاد[2]حرکت می­کند.

مهندسی خوردگی کاربرد دانش و فن یا هنر جلوگیری یا کنترل خسارت ناشی از خوردگی به روش اقتصادی و مطمئن می باشد. برای اینکه مهندس خوردگی به خوبی از عهده وظایف خود برآید بایستی با اصول و عملیات مبارزه با آن، خواص شیمیایی، متالورژیکی، فیزیکی و مکانیکی مواد، آزمایش های خوردگی، ماهیت محیط های خورنده، قیمت مواد اولیه و . . . آشنا باشد. همچنین در حل مسئله خوردگی بایستی روشی را انتخاب نماید که بیشترین بهره را در بر داشته باشد.

• تعریف خوردگی

خوردگی را تخریب یا فاسد شدن یك ماده در اثر واكنش با محیطی كه در آن قرار دارد تعریف می كنند. بعضی ها اصرار دارند كه این تعریف بایستی محدود به فلزات باشد، ولی غالباً مهندس خوردگی بایستی برای حل یك مسئله هم فلزات و هم غیر فلزات را در نظر بگیرد. مثلاً، تخریب رنگ و لاستیك بوسیله نور خورشید یا مواد شیمیایی، خورده شدن جداره كوره فولاد سازی، و خورده شدن یك فلز جامد بوسیله مذاب یك فلز دیگر تماماً خوردگی نامیده می شوند. خوردگی می تواند سریع یا كند صورت گیرد ]1[.

خوردگی فلزات را همانطور كه در شكل 1-1 نشان داده شده است می توان برعكس متالورژی استخراجی[3] در نظرگرفت. در متالورژی استخراجی، هدف عمدتاً بدست آوردن فلز از سنگ معدن و تصفیه یا آلیاژ سازی آن برای مصارف مختلف می باشد. اكثر سنگ معدن های آهن حاوی اكسیدهای آهن هستند و زنگ زدن فولاد بوسیله آب و اكسیژن منجر به تشكیل اكسید آهن هیدراته[4] می گردد. اگر چه اكثر فلزات موقعی كه خورده می شوند تشكیل اكسیدهایشان را می دهند ولی لغت زنگ زدن فقط در مورد آهن و فولاد بكار برده می شود.

سنگ آهک

کارخانه ذوب آهن احیا ، تصفیه، ریخته گری ، نورد، ساخت تصفیه ریخته گری نورد ساخت

ورق

لوله لوله

بدنه اتومبیل (اتمسفر)

خطوط لوله زیرزمینی

زنگ (اکسید آهن هیدراته)

معدن

شكل 1-1 متالورژی استخراجی و برعكس آن

به طور كلی خوردگی را می توان به سه صورت ذیل تعریف نمود:

• تخریب و انهدام توسط عوامل غیر مكانیكی.[5]

• تخریب و انهدام توسط واكنشهای شیمیایی و الكترو شیمیایی فلز و محیط.

• عكس استخراج.

1-3-هزینه های خوردگی

تخمین­ هزینه­های سالانه خوردگی در ایالات متحده بین 8 میلیارد دلار تا 126 میلیارد دلار می با شد] 1[. مهندسان معتقدند كه 30 میلیارد دلار واقعی ترین رقم باشد. به هر ترتیب، خوردگی از لحاظ اقتصادی بسیار زیان آور است و برای كاهش دادن آن كارهای زیادی می توان انجام داد. اگر این نكته را در نظر بگیریم كه هرجا فلز و مواد دیگر مورد استفاده قرار می گیرند خوردگی با درجه و شدت های متفاوتی واقع می گردد، این رقم های بزرگ دلاری چندان غیر منتظره نخواهند بود. علاوه بر زیان­های مستقیم خوردگی، هزینه های غیر مستقیم خوردگی حاصل از توقف فرآیند[6] تولید صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، پایین آمدن بازده تجهیزات و خارج شدن از شرایط بهره برداری مطابق طراحی، نیز هزینه هایی است که باید در نظر گرفته شود. عدم تولید در هنگام توقف در یك واحد نفت، گاز و پتروشیمی جهت تعمیرات می تواند تا میلیونها دلار در روز زیان وارد سازد. نشتی ها در خطوط لوله و مخازن منجر به عدمتولید بهینهمی گردد. این نشتی ها می تواند باعث بروز آلودگی آب های زیرزمینی شده و مشكلات زیست محیطی را نیز ایجاد نماید كه هزینه های مورد نیاز برای حل چنین مشكلاتی سرسام آوراست. در حقیقت اگر خوردگی وجود نداشت اقتصاد جامعه ما به شدت تغییر می كرد. مثلاً اتومبیل ها، كشتی ها، خطوط لوله های زیرزمینی و وسایل خانگی احتیاج به پوشش نداشتند، صنایع فولاد زنگ نزن[7] از بین می رفتند و مس فقط برای مقاصد الكتریكی بكار می رفت. اكثر كارخانجات و محصولاتی كه از فلز پوشش دار ساخته می شوند از فولاد یا چدن ساخته می شدند] 1[.

اگرچه خوردگی اجتناب ناپذیر است، ولی هزینه آن را به مقدار زیادی می توان كاهش داد. مثلاً یك آند ارزان قیمت منیزیم می تواند عمر تانك آب گرم خانگی را دو برابر كند. شستشوی اتومبیل برای زدودن نمك هایی كه برای یخ بندان روی جاده می پاشند مفید است. انتخاب صحیح مواد و طراحی خوب، هزینه های خوردگی را كاهش می دهد. یك برنامه صحیح تعمیرات و نگهداری وارد صحنه می شود و می تواند موثر باشد و ماموریت اصلی آن مبارزه با خوردگی است.

جدا از مخارج مستقیم دلاری، خوردگی یك مشكل جدی است زیرا بطور روشنی باعث تمام شدن منابع طبیعی ما می گردد. مثلاً فولاد از سنگ آهن بدست می آید و میزان تولید داخلی سنگ آهن پر عیار كه مستقیماً قابل استفاده باشند، به شدت كاهش یافته است. توسعه صنعتی سریع بسیاری از كشورها نشان می دهد كه رقابت برای قیمت منابع فلزی افزایش خواهد یافت.

1-4-خساراتناشیازخوردگی

در این قسمت بعضی اثرات زیان بار خوردگی تشریح خواهد شد ]2[

1-4-1-ظاهر

سطوح زنگ زده خوشایند نیستند. تجهیزات زنگ زده یا به شدت خورده شده در یك كارخانه تاثیر بدی روی بیننده خواهد گذاشت. به همین دلیل بدنه ماشین ها را رنگ کرده و یا در سازه های خارجی ساختمان ها از فولاد زنگ نزن، آلومینیوم، یا مس استفاده می شود.

1-4-2-مخارجتعمیراتونگهداریوبهرهبرداری

بازسازی سطوح خورده شده و تعمیر آن ها بسیار پر هزینه است. به كاربردن مواد مقاوم در برابر خوردگی نیز مخارج زیادی را در بر دارد. بنابراین برای محافظت از این سطوح هزینه هنگفتی صرف می شود

1-4-3-تعطیلیكارخانه

غالباً بخاطر انهدام غیر منتظره ناشی از خوردگی، واحدی را متوقف می سازند یا قسمتی از یك سیستم را می خوابانند. و این خود منجر به توقف تولید و یا کند شدن روند آن شده و در برخی موارد افرادی را بیکار می کند.

1-4-4-آلودهشدنمحصول

در اكثر موارد قیمت یك محصول در بازار به خلوص و كیفیت آن بستگی دارد. عاری بودن از آلودگی های جزئی فاكتور حیاتی در تولید و حمل و نقل پلاستیك های شفاف، رنگ ها، مواد غذایی، داروها و نیمه هادی ها[8]ست. در بعضی موارد مقدار كمی خوردگی كه باعث وارد شدن یون های فلزی به داخل محلول می گردد ممكن است باعث تجزیه كاتالیزوری[9] یك محصول گردد. از جمله این موارد تولید و انتقال پراكسید هیدروژن[10] غلیظ و یا هیدرازین[11] می باشد. درمواردی كه با آلودگی و تجزیه محصول مواجه هستیم عمر قطعه فاكتور مهمی نخواهد بود با وجود اینكه فولاد معمولی ممكن است سال ها دوام بیاورد، ولی فلز گرانتری بكار برده می شود تا از آلودگی محصول به محصولات خوردگی ناشی از فولاد معمولی اجتناب گردد.

1-4-5-نشتیاازبینرفتنمحصولاتباارزش

نشت جزئی سولفوریك اسید به فاضلاب نگرانی حادی ایجاد نمی كند، زیرا سولفوریك اسید ماده ارزان قیمتی است. اما، نشت یا از بین رفتن ماده ای كه گالنی چند صد دلار ارزش دارد بایستی به سرعت متوقف گردد. نشت جزئی تركیبات یا محلول های اورانیم خطرناك است و می تواند خیلی گران تمام شود. در چنین مواردی استفاده از طراحی مناسب تر و مواد بهتر برای ساخت تجهیزات بخوبی قابل توجیه هستند.

1-4-6-اثراتبرامنیتوقابلیتاعتماد