سولفور و ذخایر معدنی
نام گوگرد Sulphurاز واژه لاتین (Sulphur) گرفته شده است. این عنصر تنها شبه فلزی است که از دیرباز به دلیل شکل طبیعی آن شناخته شده و آن را در زبان انگلیسی بریم استون (Brimstone) می نامیدند. به علاوه گوگرد طبیعی که در گذشته کبریت می نامند. گوگرد سیزدهمین عنصر فراوان در پوسته زمین است که در حدود% ۰۵۲ /۰ پوسته زمین را می سازد. همچنین گوگرد عنصری غیرفلزی از گروه ششم جدول تناوبی است که از نظر شیمیایی بسیار فعال است.
گوگرد غیرفلزی است نادر به رنگ زرد گوگردی یا زرد متمایل به قهوه‌ای، خاکستری مایل به زرد گاهی مایل به قرمز یا سبز با نماد S، عدد اتمی ۱۶، وزن اتمی ۰۶۶/۳۲، وزن مخصوص ۰۷/۲ گرم بر سانتی متر مکعب، خط اثر سفید و رنگ خاکه آن سفید متمایل به زرد و یا زرد گوگردی، شفاف تا نیمه شفاف، جلای رزینی، صمغی تا الماسی، سطح شکستگی صدفی، سختی ۵/۱-۲ در مقیاس موس، نقطه جوش ۷۵/۴۴۴ درجه سانتیگراد درجه سانتی گراد و نقطه ذوب ۳۶/۱۱۵ درجه سانتی گراد. گوگرد در گروه ۱۶(VIA) جدول تناوبی به عنوان غیرفلزmetal -Non بوده و در دوره ۳ قرار دارد.
گوگرد یک عنصر اساسی برای تمام زندگی است، اما تقریبا همیشه به شکل ترکیبات گوگرد ارگانیک یا سولفیدهای فلزی است. سه اسید آمینه (سیستئین، سیستین و متیونین) و دو ویتامین (بیوتین و تیامین) از ترکیبات گوگرد ارگانیک هستند. بسیاری از کوفاکتورها حاوی گوگرد از جمله گلوتاتیون، تیوردوکسین و پروتئین های آهن و گوگرد هستند. دی سولفیدها، پیوندهای S-S، قدرت مکانیکی و غیرقابل حل شدن پروتئین کراتین را در پوست، مو و پرهای خارجی ایجاد می کنند. گوگرد یکی از عناصر شیمیایی اصلی است که برای عملکرد بیوشیمیایی مورد نیاز است و از عناصر مغذی درشت برای تمام موجودات زنده است.
سولفور عنصری است که همراه با ژیپس و انیدریت در گنبدهای نمکی و رسوبات تبخیری لایه‌ای شکل وجود دارد. همچنین این عنصر بطور معمول در ولکانیک‌های مخصوصا سولفاتریک و در چشمه‌های معدنی و چشمه‌های آب گرم وجود دارد. سولفور در ترکیبات سولفات‌ها از قبیل ژیپس و انیدریت و در سولفیدها به هر دو شکل آهندار (پیریتها) و غیر آهندار (سولفیدهای مس، سرب، روی، نیکل …) یافت می‌شود. وزن انمی سولفور دارای سختی ۵/۱ تا ۵/۲ و چگالی ۰۵/۲ تا ۰۹/۲ است. سولفور سرد و خالص زرد می‌باشد ولی اغلب اوقات بواسطه درجه حرارت‌های بالا یا ناخالصیها مخصوصاً مواد نفتی یا رس تغییر رنگ میدهد.
اشکال گوناگون گوگرد
- گوگرد آلفا:
که بصورت رومبیک یا اکتاهدرال و در زیر ۵/۹۵ درجه حرارت پایدار می‌باشد. وزن مخصوص آنg/cm۳ ۰۷/۲است و اغلب گوگرد به این شکل یافت می‌شود.
- گوگرد بتا:
که مونوکلینیک یا منشوری است بین ۵/۹۴ تا ۲/۱۱۹ درجه پایدار و وزن مخصوص آن g/cm۳ ۹۶/۱ است.
- گوگرد گاما یا گوگرد پلاستیک:
هرگاه گوگرد را در حدود ۳۵۰ درجه حرارت دهند و حاصل را در آب سرد وارد کنند، جسمی سخت و الاستیک بنام گوگرد پلاستیک بدست می‌آید. وزن مخصوص آن g/cm۳ ۹۲/۱ می باشد.
- گوگرد بیشکل یا کلوئیدی یا گوگرد دلتا:
پس از تهیه و جمع آوری گل گوگرد بوسیله دی‌سولفور کربن، گوگرد سولفیدی باقی می‌ماند که یکی از انواع گوگرد بیشکل است. از تأثیر نور بر گوگرد محلول در دی‌سولفور کربن و نیز از تأثیر آب بر کلرور گوگرد، گوگرد بیشکل بدست می‌آید.
گوگرد معمولاً جامد، بی‌بو، بدون مزه و هدایت کننده ضعیف حرارت است. ولب برای الکتریسیته هادی نمی‌باشد. گوگرد تقریباً‌در آب نامحلول و غیر قابل رویت در آن است و اکثر اسیدها نیز بر آن بی‌اثر هستند. ولی در الکل و اتر کمی محلول و در دی‌سولفور کربن به آسانی حل می‌شود. در برابر هوا با شعله‌ای آبی می‌سوزد و دی‌اکسید گوگرد و کمی تری‌اکسید گوگرد تولید میکند. هرگاه با ترکیبات غنی از اکسیژن (مانند نیترات پتاسیم) خوب مخلوط شود، مخلوط قابل انفجاری بنام باروت بدست می‌آید. خورندگی سولفور خشک صفر می‌باشد ولی وقتی که مرطوب شود به آرامی تولید اسید سولفوریک میکند.
گوگرد در طبیعت به شکلهای مختلف وجود دارد. انواع معدودی از آن برای تولید گوگرد مورد بهره برداری قرار می گیرد و برخی دیگر به عنوان فراورده فرعی محسوب می شود.
- گوگرد طبیعی:
گوگرد طبیعی با فرمول S نشان داده می شود و به رنگ زرد، گاهی متمایل به قهوه ای، نارنجی و سبز به ندرت متمایل به خاکستری و کمپاکت به رنگ کرم تا سفید بوده و جهت تهیه گوگرد عنصری به کار می رود. جلای آن صمغی تا الماسی، سختی ۵/۲ – ۵/۱ و وزن مخصوص ۰۷/۲ می باشد.
گوگرد در فشار اتمسفری و تا حرارت ۹۵ درجه سانتیگراد در سیستم اورتورمبیک و در حرارت های بالاتر ( ۱۱۹ درجه سانتیگراد ) در سیستم منوکلینیک متبلور می شود.
نقطه جوش آن ۴۵۰ درجه است ولی در مقابل هوا در حرارت ۲۷۰ درجه با شعله آبی می سوزد. این عنصر دارای هدایت الکتریکی بسیار کمی است و در اثر سایش بار الکتریکی منفی می گیرد.گوگرد دارای خط اثر سفید و رنگ خاکه سفید متمایل به زرد است. این عنصر در آب حل نمی شود و انولع اسید تقریباً بر روی آن بی اثر است.
- پیریت:
پیریت با فرمول FeS2نشان داده می شود و به صورت بلور مکعبی زرد رنگ بوده و جهت تهیه اسید سولفوریک و آهن استفاده می شود.
- مارکاسیت:
مارکاسیت با فرمول FeS2 به صورت بلورهای اورتورومبیک زرد برنجی رنگ پریده دیده می شود و گوگرد درآن به عنوان محصول فرعی می باشد.
- پیروتیت:
پیروتیت با فرمول FeS نشان داده می شود و به صورت بلورهای هگزا گونال زرد برنزی رنگ بوده و گوگرد در آن به عنوان محصول فرعی است.
- کالکوپیریت:
کالکوپیریت با فرمول CuFeS2 نشان داده می شود و به صورت بلور تتراگونال عموماً زرد رنگ دیده می شود و گوگرد درآن به عنوان محصول فرعی می باشد.
- کالکوزین:
کالکوزین با فرمول CuS2 نشان داده می شود و به صورت بلورهای اورتورومبیک و آبی رنگ دیده می شود و گوگرد درآن به عنوان محصول فرعی می باشد.
- کوولین:
کوولین با فرمول CuS نشان داده می شود و به صورت بلورهای هگزاگونال و زرد – قهوه ای رنگ دیده می شود و گوگرد درآن به عنوان محصول فرعی است.
- اسفالریت:
اسفالریت با فرمول ZnS نشان داده می شود و به صورت بلورهای مکعبی و معمولاً زرد رنگ دیده می شود و گوگرد درآن به عنوان محصول فرعی می باشد.
- گالن :
گالن با فرمول PbS نشان داده می شود و به صورت بلورهای مکعبی خاکستری سربی دیده می شود و گوگرد درآن به عنوان محصول فرعی است.
- انیدریت :
انیدریت با فرمول CaSO4 نشان داده می شود و به صورت بلورهای اورتورومبیک سفید رنگ بوده که بندرت در تهیه اسیدسولفوریک به کار می رود.
- ژیپس :
ژیپس با فرمول CaSO4 , 2H2O نشان داده می شود و به صورت بلورهای مونوکلینیک بیرنگ تا سفید برخی به رنگ زرد و خاکستری دیده می شود و گوگرد درآن به عنوان محصول فرعی می باشد.
کانسارهای گوگرد عنصری (گوگرد آزاد)
جامع ترین رده بندی را راکمیک و همکاران انجام دادند و کانسارهای گوگرد عنصری (گوگرد آزاد) بر حسب خاستگاه به چهار دسته تقسیم نمودند:
- کانسارهای با خاستگاه زیستی
- کانسارهای با خاستگاه آتشفشانی
- کانسارهای با خاستگاه اکسیداسیون و احیاء
- کانسارهای با خاستگاه گرمابی
سولفوسالت های کانسار سرب و روی فراگرمایی
کانسار فراگرمایی سرب و روی (نقره) آی قلعه سی در شمال غرب ایران و جنوب شرق تکاب واقع است. جایگاه ساختاری آن در برخوردگاه کمربند آتشفشانی ارومیه- دختر با پهنه سنندج- سیرجان است. براساس بررسیهای میکروسکوپی و تجزیه به روش ریزپردازش الکترونی، ترکیب این سولفوسالت ها از سری تنانتیت- تتراهدریت است.
این کانی ها بیشتر در کانی های میزبان جایگزین شدهاند و نتایج ریزپردازش الکترونی نشان میدهد که ترکیب شیمیایی آنها وابسته به ترکیب کانیشناسی کانههای سولفیدی میزبان است. با نفوذ گنبدهای داسیتی نزدیک کانسار، سیالهای گرمابی با گریزندگی بالای گوگرد و آرسنیک و به طور فرعی آنتیموان تشکیل می شوند. فعالیت دوباره گسلها سبب برشی شدن کانههای سولفیدی اولیه شده و زمینه را برای نفوذ سیالهای گرمابی فراهم میکند.
نفوذ و چرخش این سیالها در بخشهای برشی شده کانسار به دلیل گریزندگی بالای گوگرد و آرسنیک، شرایط ترمودینامیکی جدیدی را برای سامانه موجب شده که خود سبب ناپایداری کانی های سولفیدی می شود. در وضعیت جدید، خردههای برشی کانههای اسفالریت، کالکوپیریت و پیریت با این سیالها واکنش کرده و کانههای سولفوسالت سری تنانتیت- تتراهدریت را بوجود می آورند.
زایش کانسار پلی متال محمد آباد
کانسار محمدآباد دلیجان در استان مرکزی و از نظر پهنه های ساختاری ایران، در پهنه ارومیه- دختر قرار دارد .کانه زایی چینه کران آهن- مس به صورت برشی، رگه ای، توده ای، لایه ای و ریزلایه ای و شامل کانه های اصلی هماتیت، پیریت، کالکوپیریت و مگنتیت در واحدهای آتشفشانی- رسوبی ائوسن زیرین دیده می شود.
مقادیر، نسبت ها و نمودارهای مختلف عناصر کمیاب و عناصرخاکی کمیاب نشان از کانه زایی گرمابی با غلبه سیالات ماگمایی دارد. مقادیر δ۳۴S کانی های سولفیدی ( ‰ ۵۱/۱+ _ ۷۶/۲-) حاکی از منشاء ماگمایی گوگرد می باشد. مقادیر δ۱۳C (میانگین ‰ ۶۱/۳-)،δ۱۸O ( میانگین ‰ ۹۴۶/۱۲ )، و نمودارهای مربوطه نمایانگر منشاء ماگمایی کربن، گرمابی بودن کلسیت و وجود سیال کانه زای عمدتا ماگمایی می باشد.
با توجه به شواهد بالا و قرارگیری منطقه در یک رژیم کششی منطبق بر جایگاه لبه باختری کمان ماگمایی ارومیه- دختر طی ائوسن زیرین و احتمال زیاد وجود توده ماگمایی در اعماق منطقه که علاوه بر دارا بودن پتانسیل بالای کانه زایی آهن و مس و تامین کننده گوگرد نقش یک موتور گرمایی را برای انتقال سیالات کانه زا به بستر دریا داشته است، یک رخداد بروندمی-گرمابی را برای تشکیل این کانسار در واحدهای رسوبی- آتشفشانی ائوسن منطقه پیشنهاد می شود.
سولفید در محدوده طلا ارغش
محدوده طلای ارغش شامل پنج سامانه رگه ای طلا دار Au-I تا Au-V و یک رگه آنتیموان دار است. سنگ میزبان این رگه ها، سنگ های آتشفشانی اسیدی تا حدواسط، توف، گرانیت و دیوریت است. پیریت کانی سولفیدی اصلی و شامل چهار نسل مختلف Py-Iتا Py-IVاست.
مقادیر δ۳۴S پیریت ها در تجزیه های ماده کل، شامل یک گروه بسیار غنی از۳۴s(از ۹/۳+ تا ۲۱/۸+ در هزار) و یک گروه کمی غنی تا کمی تهی شده از۳۴s (5/1+تا ۴/۳-در هزار) است.
برای تعیین ویژگی ایزوتوپی نسل های مختلف پیریت ها تجزیه های ریز کاو(پروب) لیزری صورت گرفت. پیریت های نسل اول تا سوم گستره به نسبت کوچکی ازs δ۳۴ (از ۵/۸- تا ۰/۱+ در هزار) نشان می دهند که می تواند نشانگر منشا ماگمایی برای گوگرد باشد. پیریت های نسل چهارم بسیار غنی از۳۴s هستند (۸/۹+ تا ۲۳/۷+ در هزار) که حاکی از تامین گوگرد از یک منشا غنی از ۳۴S مانند تبخیری ها است. مقادیر بالای δ ۳۴s در پیریت نسل چهارم مسئول مقادیر مثبت δ۳۴S در تجزیه های ماده کل هستند.
مقادیر δ۳۴S دو نمونه استیبنیت از کانسنگ آنتیموان (۱۴/۴- تا ۱۸/۸- در هزار) می تواند مربوط به منشا متفاوت گوگرد و احتمالا آنتیموان و/یا تغییرات شدید در شرایط فیزیکوشیمیایی سیال در هنگام نهشت کانسنگ باشد. پی سنگ رسوبی- دگرگونی می تواند تامین کننده گوگرد و آنتیموان باشد. مقادیر δ۱۳CPDB حدود ۱ در هزار نمونه های کلسیت، نشان دهنده منشا رسوبی کربن است.
واحدها و میان لایه های کربناتی می توانند منشا مناسبی برای کربن باشند. داده های ایزوتوپ های پایدار نشان می دهد که سیال های گرمابی تاریخچه پیچیده ای از برهم کنش سیال/سنگ را پشت سر گذاشته اند.
چنانچه در حوزه کاری خود به مشکلی برخورد کرده‌اید و در جستجوی فرد و یا شرکت‌های توانمند برای حل مشکلتان هستید می توانید با عضویت در سامانه گلوپ و ثبت مشکل خود با این افراد و شرکت ها ارتباط برقرار کنید.
برای مشاهده مطالب بیشتر به گلوپ پلاس مراجعه فرمایید.