کانهزایی اورانیوم در کانسار چشمه شتری منطقه آیرکان شمال شرق اصفهان
استاد راهنما:
دکتر رضا شمسی پور دهکردی
استادان مشاور:
دکتر هاشم باقری
کاوه پازند
دی ماه 1390
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: كلیات
1-1- مقدمه. 1
1-2- ویژگیهای جغرافیایی منطقه مورد مطالعه. 3
1-2-1- موقعیت جغرافیائی. 3
1-2-2- جغرافیا و ژئومورفولوژی. 4
1-3- پیشینه پژوهش… 5
1-4- اهداف پژوهش… 6
1-5- روش تحقیق. 7
1-6- توزیع جهانی ذخایر اورانیوم 9
1-6-1- متالوژنی اورانیوم در آسیا و ایران. 9
1-7- انواع کانسارهای اورانیوم 12
فصل دوم: زمین شناسی عمومی
2-1- ماگماتیسم و چینهشناسی منطقه. 14
2-1-1- منطقه چشمهشتری. 14
2-1-1-1- مشاهدات صحرایی در منطقه چشمه شتری. 15
2-1-2- توده گرانیت آیرکان. 18
2-1-2-1- مشاهدات صحرایی در گرانیت آیرکان. 19
2-2- تکتونیک منطقه. 24
فصل سوم: سنگ نگاری و کانه نگاری
3-1- مقدمه. 26
3-2- سنگ شناسی. 27
3-3- ماهیت ماگمای مولد سنگها 28
3-4- سنگ نگاری. 30
3-4-1- آلکالی فلدسپار 30
3-4-2- کوارتز 31
عنوان صفحه
3-4-3- بیوتیت.. 31
3-4-4- مسکویت.. 32
3-4-5- پلاژیوکلاز 32
3-4-6- زیرکن. 32
3-4-7- آپاتیت.. 33
3-4-8- گارنت.. 33
3-5- کانه نگاری. 34
3-5-1- گوئتیت.. 34
3-5-2- مگنتیت.. 39
3-5-3- هماتیت.. 43
3-5-4- کالکوپیریت.. 45
فصل چهارم: رادیومتری
4-1 مقدمه. 48
4-2 رادیومتری دستی. 49
4-2-1- سری دگرگونی. 51
4-2-2- كنگلومرا و ماسه سنگهای ژوراسیک.. 51
4-2-3- ماسهسنگها و مارنهای گچدار میوسن. 51
4-2-4- دشت كویر 51
4-2-5- منطقه چشمه شتری. 51
4-2-5-1- محل نموداری برداری شماره 1. 52
4-2-5-2- محل نموداری برداری شماره 2. 54
4-2-5-3- محل نموداری برداری شماره 3. 55
4-2-5-4- محل نموداری برداری شماره 4. 57
4-2-5-5- محل نموداری برداری شماره 5. 57
4-2-5-6- محل نموداری برداری شماره 6. 59
4-2-5-7- محل نموداری برداری شماره 7 و 8. 60
4-2-5-8- محل نموداری برداری شماره 9. 61
4-2-5-9- محل نموداری برداری شماره 10. 61
عنوان صفحه
4-2-5-10- محل نموداری برداری شماره 11. 62
4-2-5-11- محل نموداری برداری شماره 12. 63
4-2-5-12- محل نموداری برداری شماره 13. 64
4-2-5-13- محل نموداری برداری شماره 14. 64
4-2-5-14- محل نموداری برداری شماره 15. 65
4-2-6- گرانیت آیرکان. 66
4-2-6-1- محل نموداری برداری شماره 16. 67
4-2-6-2- محل نموداری برداری شماره 17. 67
4-2-6-3- محل نموداری برداری شماره 18. 68
4-2-6-4- محل نموداری برداری شماره 19. 69
4-2-6-5- محل نموداری برداری شماره 20. 69
فصل پنجم: ژئوشیمی
5-1- مقدمه. 70
5-2- فاکتورهای کنترل کننده توزیع عناصر در رسوبات منطقه چشمه شتری. 75
5-3- ضرایب همبستگی. 80
5-4- آنالیز خوشهای. 82
5-5- تشخیص و تعیین میزان هسته پرتوزا 83
فصل ششم: هیدروژئوشیمی
6-1- مقدمه. 89
6-2- هیدروشیمی. 92
6-3- ضرایب همبستگی. 93
6-4- آنالیز خوشهای. 95
6-5- هیدروژئوشیمی اورانیوم 96
6-5-1- کمپلکسهای اورانیوم در محیطهای آبی دما پایین. 98
6-5-1-1- کمپلکسهای کربناته اورانیوم 99
6-5-2- نقشههای هم عیار اورانیوم و توریوم 101
6-6- جذب سطحی. 103
6-7- شاخصهای اشباع کانههای اورانیوم (SI) 106
عنوان صفحه
فصل هفتم: ژنز احتمالی، نتیجهگیری و پیشنهادات
7-1- بررسی قابلیتهای اکتشافی اورانیوم ایران. 112
7-1-1- بر اساس خاستگاه کانسارهای اورانیوم 112
7-1-2- بر اساس کانهزایی اورانیوم در دورههای مختلف زمین شناسی. 115
7-2- تعیین منشاء و ژنز اورانیوم 116
7-2-1- الگوی عناصر خاکی نادر 116
7-2-2- خصوصیات عناصر خاکی نادر 117
7-3- نتیجهگیری. 121
7-4- پیشنهادات.. 123
منابع و مآخذ. 133
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل 1-1 A) ظرفیت تولید انرژی برق راکتورهای نصب شده جهان، B) تقاضای جهانی اورانیوم جهت راکتورهای تولید برق (سازمان همکاری اقتصادی و توسعه آژانس انرژی اتمی و آژانس بین المللی انرژی اتمی، 2010) 2
شکل 1-2 نمودار تولید وتقاضای سالیانه اورانیوم جهان (سازمان همکاری اقتصادی و توسعه آژانس انرژی اتمی و آژانس بین المللی انرژی اتمی، 2010) 2
شکل 1-3 موقعیت برگه 1:100000 عروسان در برگه 1:250000 جندق. 3
شكل 1-4 نقشه موقعیت و راههای دسترسی به منطقه مورد مطالعه در نقشه ایران و شهرستان خور و بیابانک.. 4
شکل 1-5 نقشه ارتفاعی منطقه مورد مطالعه از سطح دریا 5
شکل 1-6 نحوه جمع آوری نمونههای آب.. 8
شکل 1-7 اندازهگیری فاکتورهای صحرایی توسط دستگاه قابل حملHACH multimeter 8
شکل 1-8 توزیع جهانی ذخایر کشف شده اورانیوم جهان (سازمان همکاری اقتصادی و توسعه آژانس انرژی اتمی و آژانس بین المللی انرژی اتمی، 2010) 10
شکل 1-9 نقشه ژئوتکتونیکی ساده شده آسیا و موقعیت قرارگیری مناطق اورانیوم دار (دالکمپ، 2009) 11
شکل 1-10 دیاگرام میزان ذخیره انواع مختلف کانسارهای اورانیوم بر حسب درصد (کنی و بریسبین، 2010) 13
شکل 2-1 نمای کلی از منطقه چشمه شتری، کوه آیرکان در سمت راست تصویر مشاهده میشود (دید به شمال) 15
شکل 2-2 تپههای با حالت کلاهک آهنی در منطقه چشمه شتری. 16
شکل 2-3 انتقال هیدروکسیدهای آهن توسط چشمههای منطقه به سطح. 16
شکل 2-4 نمای کلی آپوفیز گرانیت آیرکان در جنوب شرق منطقه چشمه شتری. 17
شکل 2-5 نمای ترانشه 100 متری حفر شده در منطقه چشمه شتری. 17
شکل 2-6 نمای یکی از چاهکهای حفر شده در منطقه چشمه شتری. 18
شکل 2-7 نمای کلی از کوه آیرکان (نگاه به شمال) 21
شکل 2-8 نفوذ دایک آپلیتی به توده نفوذی. 21
شکل 2-9 وجود آنکلاوها در توده نفوذی که دارای مرز مشخص (شارپ) میباشند. 22
شکل 2-10 تصویر ماهوارهای گوگل منطقه مورد مطالعه. 22
شکل 2-11 A) موقعیت منطقه مورد مطالعه در نقشه ساختاری ایران (نقشه پایه از رمضانی و تاکر، 2003) و B) نقشه زمین شناسی منطقه مورد مطالعه (نقشه پایه از باباخانی و همکاران، 1987)، (نقشه زمین شناسی 1:250000 جندق) 23
شکل 2-12 نقشه تکتونیکی بخشی از ایران مرکزی و موقیت گسلهای منطقه مورد مطالعه (زانچی و همکاران، 2009) 25
عنوان صفحه
شکل 3-1 نمودار مجموع اکسید آلکالی در برابر سیلیس (میدل موست، 1991) 27
شکل 3-2 ردهبندی سنگهای منطقه بر اساس (کاکس و همکاران، 1976) 28
شکل 3-3 ماگمای سازنده نمونههای منطقه مورد مطالعه طبق (ایروین و باراگار 1971) 29
شکل 3-4 نمودارAFM (ایروین و باراگار 1971) 29
شکل 3-5 نمودار Na2O- K2O، مانیار و پیکولی (1989) 30
شکل 3-6 آلکالی فلدسپار (نور XPL)،A ) پرتیت، B) پلاژیوکلاز در بر گرفته شده توسط ارتوکلاز 31
شکل 3-7 کوارتز (نور XPL)، A) کوارتز همراه با جهت گیری، B) کوارتز با خاموشی موجی. 31
شکل 3-8 بیوتیت (نور XPL)، A) بیوتیت و مسکویت ،B) بیوتیت با بافت نماتوبلاست.. 32
شکل 3-9 A) و B) زیرکن با هاله پلئوکروئیک (نور XPL) 32
شکل 3-10 A) آپاتیت (نور XPL)، B) همان شکل با نور PPL. 33
شکل 3-11 A) گارنت (نور XPL)، B) همان شکل با نور PPL. 33
شکل 3-12 A) گوئتیت (نور RPPL)، B) همان شکل با نور RXPL. 35
شکل 3-13 A) گوئتیت با بافت کلوفرم، (نور RPPL)، B) همان شکلها با نور RXPL. 36
شکل 3-14 A) گوئتیت با بافت باتریوئیدال (نور RPPL)، B) همان شکلها با نور RXPL. 37
شکل 3-15 A) گوئتیت به صورت ماتریکس بین دانهای (نور RPPL)، B) همان شکل با نور RXPL. 38
شکل 3-16 A) مگنتیت (نور RPPL)، B) همان شکل با نور RXPL. 39
شکل 3-17 A) مگنتیت کوبیک (نور RPPL)، B) همان شکل با نور RXPL. 40
شکل 3-18 A و C) مگنتیت همراه با مارتیت با حالت زونهای (نور RPPL)، B و D) همان شکلها با نور RXPL. 42
شکل 3-19 A) مگنتیت مارتیتی شده (نور RPPL)، B) همان شکلها با نور RXPL. 43
شکل 3-20 A) هماتیت (نور RPPL) ، B) همان شکل با نور RXPL. 44
شکل 3-21 A) هماتیت و مگنتیت (نور RPPL)، B) همان شکل با نور RXPL. 45
شکل 3-22 A و C) کالکوپیریت (نور RPPL)، B و D) همان شکلها با نور RXPL. 46
شکل 4-1 نقشه رادیومتری هوائی برگه 1:100000 عروسان. 49
شکل 4-2 نقاط برداشت شده از بخش چشمه شتری به انضمام مسیرهای پیمایش شده در نقشه زمین شناسی 1:100000 عروسان. 52
شکل 4-3 دهانه چشمه شتری. 53
شکل 4-4 میزان پرتوزائی cps 150 در محل نموداری برداری شماره 1. 53
شکل 4-5 نمای نزدیک محل نموداری برداری شماره 2. 54
شکل 4-6 نمای دور محل نموداری برداری شماره 2. 54
عنوان صفحه
شکل 4-7 اکسیداسیون آهن در محل نموداری برداری شماره 2. 55
شکل 4-8 نمای محل نموداری برداری شماره 3. 55
شکل 4-9 اکسیداسیون شدید آهن در محل نموداری برداری شماره 3. 56
شکل 4-10 میزان پرتوزائی cps750 در محل نموداری برداری شماره 3. 56
شکل 4-11 نمای نزدیک محل نموداری برداری شماره 4. 57
شکل 4-12 نمای دور محل نموداری برداری شماره 5. 58
شکل 4-13 میزان پرتوزائی بالاتر از cps 15000 در محل نموداری برداری شماره 5. 58
شکل 4-14 نمای نزدیک محل نموداری برداری شماره 5. 59
شکل 4-15 نمای چاهک حفر شده در محل نموداری برداری شماره 6. 59
شکل 4-16 نمای ترانشه 100 متری حفر شده توسط سازمان انرژی اتمی. 60
شکل 4-17 لیتولوژی محل نموداری برداری شماره 7. 60
شکل 4-18 لیتولوژی محل نموداری برداری شماره 8. 60
شکل 4-19 لیتولوژی محل نمونه برداری شماره 9. 61
شکل 4-20 نمای نزدیک محل نموداری برداری شماره 10. 62
شکل 4-21 نمای نزدیک محل نموداری برداری شماره 11. 62
شکل 4-22 نمای نزدیک محل نموداری برداری شماره 12. 63
شکل 4-23 نمای دور محل نموداری برداری شماره 12. 63
شکل 4-24 محل برداشت نمونه آب SP3. 64
شکل 4-25 برداشت پارامترهای فیزیکی نمونه آب SP2. 64
شکل 4-26 میزان پرتوزائی cps4000 نمونه آب SP2. 65
شکل 4-27 محل برداشت نمونه آب SP2. 65
شکل 4-28 محل برداشت نمونه آب SP1. 65
شکل 4-29 نقاط برداشت شده از بخش توده آیرکان به انضمام مسیرهای پیمایش شده در نقشه زمین شناسی 1:100000 عروسان. 66
شکل 4-30 نمای نزدیک محل نموداری برداری شماره 16. 67
شکل 4-31 نمای نزدیک محل نموداری برداری شماره 17. 67
شکل 4-32 نمای دور محل نموداری برداری شماره 17. 68
شکل 4-33 نمای رخنمون گرانیت مشاهده شده در محل نموداری برداری شماره 18. 68
شکل 4-34 نمای نزدیک محل نموداری برداری شماره 19. 69
شکل 4-35 نمای دور محل نموداری برداری شماره 19. 69
عنوان صفحه
شکل 4-36 نمای دور محل نموداری برداری شماره 20. 69
شکل 5-1 محل نمونههای رسوب منطقه چشمه شتری بر روی نقشه 1:250000 جندق. 72
شکل 5-2 محل نمونههای سنگی گرانیت آیرکان بر روی نقشه 1:250000 جندق. 72
شکل 5-3 نقشه تغییرات عیار اورانیوم نمونههای رسوب برداشت شده در منطقه چشمه شتری. 75
شکل 5-4 توالی تکرار شونده رسوبات قرمز رنگ (گوئتیتدار) و تیره رنگ (نمونههای A-1 و A-3) 76
شکل 5-5 الگوی پراش اشعه X رسوب تیره رنگ (نمونه A-3) 77
شکل 5-6 الگوی پراش اشعه X رسوب قرمز رنگ (نمونه A-1) 77
شکل 5-7 الگوی بهنجار شده REE نسبت به کندریت.. 80
شکل 5-8 نمودارهای همبستگی اورانیوم با A) مولیبدن، B) روی و C) آهن. 81
شکل 5-9 دندوگرام آنالیز خوشهای نمونههای رسوب منطقه چشمه شتری. 82
شکل 5-10زنجبره واپاشی 238U (پاشل و نلت، 2007) 84
شکل 5-11 نمایی از ظرف مارینلی مورد استفاده 85
شکل 5-12 نمودار طیف گرفته شده از رسوب (A-1)، محور قائم نشاندهنده شمارش در هر انرژی است.. 85
شکل 6-1 موقعیت محلهای نمونه برداری از گمانههای منطقه آیرکان و چشمههای منطقه چشمه شتری بر روی نقشه 1:250000 جندق. 90
شکل 6-2 نمودار پایپر نمونههای آب گمانههای منطقه آیرکان و چشمههای منطقه چشمه شتری. 93
شکل 6-3 نمودارهای همبستگی اورانیوم با A)تنگستن، B) بیکربنات.. 93
شکل 6-4 دندوگرام آنالیز خوشهای نمونههای آب گمانههای منطقه آیرکان و چشمههای منطقه چشمه شتری. 95
شکل 6-5 دیاگرام Eh/pH نشان دهنده مرز بین U(IV) و U(VI)، با حضور CO2 bar 1/0 و بدون حضورCO2 (سیمون و همکاران، 2003). 97
شکل 6-6 کمپلکسهای اورانیوم در محیطهای آبی تحت شرایط اکسیدان با حضور = 150 ppm HCO3–
(آرتور و همکاران، 2006) 99
شکل 6-7 دیاگرام Eh/pH گونههای محلول در آب و فازهای جامد سیستم U–O2–C–H2O در دمای (°C)25 وM 3-10×2.3=M, C 8-10×1.3U= (گمز و همکاران، 2006) 100
شکل 6-8 نقشه هم عیار اورانیوم 101
شکل 6-9 نقشه هم عیار توریوم 102
شکل 6-10 کمپلکسهای توریوم در محیطهای هیدروزئوشیمیایی دما پایین (لانگمویر، 1997) 103
شکل 6-11 نمودار اندیسهای اشباع کانههای پیچبلند، اورانینیت، اورانوفان، کوفینیت و اسشوپیت.. 103
شکل 6-12 نمودار اندیس اشباع در مقابل Eh برای کانههای پیچبلند، اورانینیت، اورانوفان، کوفینیت
و اسشوپیت.. 110
عنوان صفحه
شکل 7-1 موقعیت کانسارهای اورانیوم رسوبی در دنیا و در نواحی نواحی مجاور کشور 116
شکل 7-2 موقعیت کانسارهای اورانیوم رسوبی در کشورهای اطراف.. 116
شکل 7-3 الگوی بهنجار شده REE نسبت به کندریت A) آنکلاو، دایکهای آپلیتی و گرانیتهای توده نفوذی آیرکان، B) رسوبات منطقه چشمه شتری. 118
شکل 7-4 الگوی بهنجار شده REE نسبت به کندریت A) گرانیتهای توده نفوذی آیرکان، B) رسوبات منطقه چشمه شتری. 118
شکل 7-5 کانسارهای اورانیوم نوع ماسه سنگی (دالکمپ، 2009) 118
شکل 7-6 مدل ساده شده انحلال، انتقال اورانیوم در آبهای زیرزمینی منطقه چشمه شتری. 120
فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول 1-4 معادن اورانیوم ایران و خصوصیات مربوط به هر معدن (سازمان همکاری اقتصادی و توسعه آژانس انرژی اتمی و آژانس بین المللی انرژی اتمی، 2010) 11
جدول 3-1 نشانههای سنگهای منطقه مورد مطالعه. 27
جدول 4-1 مشخصات نقاط پیمایش رادیومتری در منطقه چشمه شتری و گرانیت آیرکان. 50
جدول 5-1 مشخصات نمونههای ژئوشیمیایی و محل نمونه برداری. 71
جدول 5-2 نتایج تجزیه شیمیایی عناصر اصلی، عناصر فرعی، نادر و ردیاب نمونههای رسوب منطقه چشمه شتری (ppm) 73
جدول 5-3 نتایج تجزیه شیمیایی عناصر اصلی، عناصر فرعی، نادر و ردیاب نمونههای سنگی گرانیت آیرکان، آپوفیز گرانیت آیرکان و دگرگونیهای کمپلکس جندق (ppm). 74
جدول 5-4 نتایج مطالعه XRD لایههای تیره و قرمز رنگ (نمونههای A-1 وA-3) 76
جدول 5-5 نتایج تجزیه شیمیایی عناصر خاکی نادر رسوبات منطقه چشمه شتری. 78
جدول 5-6 محاسبه ضرایب همبستگی عناصر مختلف نمونههای رسوب منطقه چشمه شتری. 80
جدول 6-1 مشخصات نمونه آب زیزمینی و محل نمونه برداری. 89
جدول 6-2 نتایج اندازه گیریهای صحرایی نمونههای آب گمانههای حاشیه گرانیت آیرکان و چشمههای منطقه چشمه شتری (Over: خارج از محدوده تشخیص) 90
جدول 6-3 نتایج تجزیه شیمیایی کاتیونها و آنیونهای اصلی نمونههای آب گمانههای حاشیه گرانیت آیرکان و چشمههای منطقه چشمه شتری (mg/l)، (Ld: زیر حد تشخیص و ND: اندازهگیری نشده). 91
جدول 6-4 نتایج تجزیه شیمیایی عناصر اصلی، فلزلت سنگین، عناصر فرعی و نادر نمونههای آب گمانههای حاشیه آیرکان و چشمههای منطقه چشمه شتری (تمامی عناصر µg/l بهجز S، mg/l) 91
جدول 6-5 محاسبه ضرایب همبستگی میان پارامترهای شیمیایی مختلف اندازهگیری شده در نمونههای آب گمانههای منطقه آیرکان و چشمههای منطقه چشمه شتری. 94
جدول 6-6 میزان اورانیوم محلول و اندیسهای اشباع کانههای پیچبلند، اورانینیت، اورانوفان، کوفینیت و اسشوپیت.. 109
فصل اول
کلیات
1-1- مقدمه
امروزه اورانیوم به عنوان یک منبع انرژی پاک توسط دولتها و شرکتهای تامین کننده انرژی در سطح جهان به شدت مورد توجه است که این موضوع پس از احساس خطر نسبت به اتمام ذخایر و منابع سوختهای فسیلی، اهمیت بیشتری یافته است. با توجه به رو به اتمام بودن ذخایر سوختهای فسیلی و نیز به دلیل میزان بالای آلودگی آنها، وجود جایگزینی مناسب در تولید انرژی امری اجتناب ناپذیر است. کشور ایران نیز علیرغم اینکه به عنوان یکی از بزرگترین صادر کنندگان و مصرف کنندگان نفت و گاز در سطح جهان به شمار میرود از این قاعده مستثنی نیست و اکتشاف اورانیوم در اولویت پروژههای ملی کشور قرار گرفته است. به همین دلیل در این پایاننامه سعی شده است که بخش کوچکی از گستره ایران به جهت کانهزایی اورانیوم مورد بررسی قرار گیرد.
از تاریخ اول ژانویه سال 2007 میلادی 343 راکتور فعال در 17 کشور در حدود %83 ظرفیت تولیدی برق هستهای جهان را تشکیل دادهاند (سازمان همکاری اقتصادی و توسعه آژانس انرژی اتمی و آژانس بین المللی انرژی اتمی[1]، 2010). شکل 1-1 نشان دهنده میزان برق تولیدی و تقاضای اورانیوم جهت راکتورهای تولید برق کشورهای اصلی دارای راکتورهای تولید برق هستهای میباشد. بر اساس شکل 1-2 که رابطه بین تقاضای اورانیوم و اورانیوم تولیدی را بر حسب زمان و کشورهای تولید کننده و مصرف کننده نشان میدهد از سال 1991 به بعد میزان عرضه و تقاضای این
ماده معدنی جهت عکس یافته و میزان تولید بسیار کمتر از میزان تقاضای آن است. این مساله بیان کننده لزوم اکتشاف منابع و کانسارهای جدید اورانیوم در جهان میباشد.
[1] OECD Nuclear Energy Agency & the International Atomic Energy Agency (IAEA) (2010)
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)