فهرست مطالب

نشریه علوم زمین خوارزمی
سال نهم شماره 2 (پاییز و زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/11/12
  • تعداد عناوین: 5
|
  • زهرا شاکری، گیتی فرقانی تهرانی* صفحات 1-25

    هدف از انجام این پژوهش، بررسی ژیوشیمی زیست محیطی، منشا و خطر سلامتی عناصر بالقوه سمی در خاک های شهری شاهرود، استان سمنان است. به این منظور غلظت عناصر اصلی و جزیی در 26 نمونه خاک سطحی توسط دستگاه ICP-MS اندازه گیری شد. میانگین غلظت کل عناصر آرسنیک، کادمیم، کبالت، کروم، مس، منگنز، مولیبدن، نیکل، سرب، و روی به ترتیب 9/7، 1/0، 4/7، 5/77، 8/59، 9/448، 8/0، 5/31، 7/35، و 1/104 میلی گرم بر کیلوگرم است. نتایج حاصل از محاسبه ضرایب ژیوشیمیایی (ضریب غنی شدگی، ضریب زمین انباشت، شاخص تک عاملی، شاخص آلودگی یکپارچه نمرو و شاخص خطر اکولوژیکی بالقوه) نشان می دهد که نمونه های خاک نسبت به عناصر بالقوه سمی به ویژه آرسنیک، سرب و مس آلوده اند و بیشترین آلودگی در مناطق شمالی شهر مشاهده می شود. تحلیل خوشه ای و تحلیل مولفه اصلی نشان می دهد که منشا احتمالی عناصر کبالت و منگنز طبیعی می باشد در حالی که عناصر کروم، مولیبدن، نیکل، روی، مس، آرسنیک، کادمیم و سرب از منشا انسانی (به ویژه فعالیت های صنعتی و ترافیک) وارد خاک شده اند. ارزیابی خطر سلامتی نشان می دهد که بلع سرب برای کودکان با خطر غیرسرطان زایی همراه است. خطر سرطان زایی عناصر آرسنیک، نیکل و کروم از طریق مسیر بلع برای کودکان بیشتر از مقدار استاندارد (4-10×1) است. با توجه به نتایج به دست آمده، آلودگی خاک منطقه به عناصر سرب، آرسنیک، مس، کروم و نیکل باید مورد توجه قرار گیرد.

    کلیدواژگان: عناصر بالقوه سمی، خاک شهری، آلودگی، شاهرود
  • زهرا یافتیان، عطا شاکری، مهرداد هادی پور دهشال، میثم رستگاری مهر* صفحات 26-46

    استخراج معادن یک فعالیت ضروری برای توسعه کشورهاست، اما تاثیرات مستقیم و غیرمستقیم بر مناطق مورد بهره برداری و اطراف آن ها دارد. معدن سنگ آهن سنگان یکی از بزرگ ترین معادن سنگ آهن در خاورمیانه است که به صورت روباز استخراج می شود. هدف از انجام این مطالعه بررسی آلودگی خاک به فلزات سنگین در محدوده معدنی سنگان است. در این پژوهش تعداد 44 نمونه از خاک های منطقه معدنی سنگان (خاک سطحی و عمقی) برداشته شده و آلودگی خاک پس از تجزیه با دستگاه ICP-MS، با استفاده از ضرایب زمین شیمیایی و تحلیل های آماری ارزیابی شد. توصیف آماری نتایج نشان داد که سرب با میانگین 4/138میلی گرم بر کیلوگرم بیشترین و کادمیم با میانگین 2/0 میلی گرم بر کیلوگرم کمترین غلظت را در خاک های سطحی دارند. همچنین کروم با میانگین 2/102 میلی گرم بر کیلوگرم بیشترین وکادمیم با میانگین 2/0 میلی گرم بر کیلوگرم کمترین غلظت را در خاک های عمقی، در میان عناصر مورد مطالعه داشتند. میانگین غلظت عناصر آرسنیک، کروم و آهن در منطقه، بیشتر از غلظت آنها در ترکیب خاک میانگین جهانی است. در بین عناصر، سرب در دو ایستگاه با ضریب غنی شدگی  149 و 8/23 دارای غنی شدگی خیلی زیاد و شدید است. نتایج نشان داد که ازنظر شدت آلودگی بجز به صورت نقطه ای و در مناطق خاص، آلودگی و خطر اکولوژیکی زیادی خاک منطقه را تهدید نمی کند. مهم ترین این نقاط شامل واحدهای برداشت پلاسر و حوضچه باطله شرکت احیاسپاهان، و نیز محل انباشت ضایعات شرکت صنعتی و معدنی توسعه فراگیر سناباد است

    کلیدواژگان: آلودگی، فلزات سنگین، خاک، معدن کاری، سنگان
  • پویا بشارتی، علی کنعانیان*، فاطمه سپیدبر صفحات 47-76

    سنگ های آتشفشانی اولتراپتاسیک شبه جزیره اسلامی (آتشفشان سارای) در شمال غرب کمربند ماگمایی ارومیه- دختر واقع شده اند. گدازه های فونولیتی حاوی زینولیت، بخش قابل ملاحظه ای از سنگ های آتشفشانی ناحیه را دربرمی گیرند. انواع زینولیت در این سنگ ها به دو گروه زینولیت هایی با ترکیب معادل بازالت و تراکی آندزیت قابل تقسیم اند. فنولیت ها و هر دو نوع زینولیت، غنی شدگیLREE  و الگوی کمابیش مسطحHREE  در کنار بی هنجاری منفی Nb، Ta، Eu و Ti و بی هنجاری مثبت Rb، Ba، Th و  K نشان می دهند. این نمونه ها همگی ماهیت کالک آلکالن پتاسیم بالا دارند و در یک محیط کمان آتشفشانی پس از برخورد شکل گرفته اند. کلینوپیروکسن های فنولیت های میزبان در فشار متوسط تا بالا (6 تا 15 کیلوبار) و دمای 1200 تا 1300 درجه سانتی گراد متبلور شده اند در حالی که کلینوپیروکسن ها در زینولیت های بازالتی در فشار 2 تا 5 کیلوبار، دمای 1100 تا 1150 درجه سانتی گراد و در زینولیت های تراکی آندزیتی در فشار 6 تا 10 کیلوبار و دمای 1150 تا 1200 درجه سانتی گراد متبلور شده اند. به عبارتی دما و فشار تبلور دیوپسید در زینولیت ها کمتر از سنگ میزبان فنولیتی آنها است و لذا با توجه به عدم وجود شواهدی چون ذوب شدگی، انحلال، حضور زینوکریست و یا تجمع ریزبلور ها در مرز کانی ها و محل تماس زینولیت و ماگمای میزبان، به نظر می رسد که زینولیت ها در مسیر صعود ماگما، از دیواره ها جدا و توسط ماگما به سطح منتقل شده باشند.

    کلیدواژگان: کالک آلکالن پتاسیم بالا، زینولیت، شیمی پیروکسن، پس از برخورد، شبه جزیره اسلامی
  • سید علی مظهری*، کوان، نانگ پانگ صفحات 77-105

    سنگ های نفوذی فلسیک در مجموعه نفوذی پیرانشهر شامل سه گروه سیینیت، نفلین سیینیت و آلکالی فلدسپار گرانیت می شوند که در حدود 40 میلیون سال پیش تشکیل شده و هم ژنز هستند. روابط بافتی و ترکیب اکسیدهای اصلی و عناصر کمیاب آپاتیت از نمونه های منتخب انواع سنگ های فلسیک به روش های SEM، EPMA و LA-ICP-MS مورد بررسی قرار گرفت. در نمونه های مورد مطالعه آپاتیت به صورت بلورهای شکل دار تا نیمه شکل دار با فرم های منشوری ظاهر شده و دارای بافت همگن و بدون منطقه بندی می باشد. مقادیر پایین MnO و الگوی REE آپاتیت ها نیز ماهیت ماگمایی آن ها را تایید کرده و بیانگر عدم تاثیر فرایندهای بعد از تبلور بر روی ترکیب آپاتیت هاست. تمام بلورهای آپاتیت در رده فلویوروآپاتیت قرار می گیرند. میزان فلویور و کلر در انواع مختلف سنگ های فلسیک متغیر است و نسبت F/Cl از گرانیت ها به سمت سیینیت ها و نفلین سیینیت ها کاهش می یابد. محاسبه دمای اشباع آپاتیت نشان می دهد که دمای تبلور در آلکالی فلدسپار گرانیت ها  (858-844 درجه سانتی گراد) نسبت به سیینیت ها (818-783 درجه سانتی گراد) و نفلین سیینیت ها (668-610 درجه سانتی گراد) بیشتر است. میزان Mn موجود در آپاتیت ها حاکی از شرایط تقریبا ثابت اکسایش با حداقل نوسانات (8/9- تا 8- = log fO2) در انواع سنگ های فلسیک می باشد. عناصر کمیاب در آپاتیت های مختلف تفاوت بارزی نشان می دهد به طوری که در نمونه های گرانیتی آپاتیت سرشار از عناصر HFSE و عناصر نادر خاکی (REE) است در حالی که آپاتیت های سنگ های نفلین سیینیتی تمرکز بالاتری از اجزایی همچون سیلیس، Cr، Ni و V نشان می دهند. ترکیب عناصر کمیاب با نسبت F/Cl در آپاتیت ها تغییرات هماهنگ و منطبق با ترکیب سنگ میزبان نشان می دهد. نتایج بررسی ترکیب کانی آپاتیت، یافته های پترولوژیکی قبلی در مورد سنگ های فلسیک پیرانشهر مبنی بر تاثیر تفکیک فازهای فرار بر تحول ماگمایی را تایید می کند.

    کلیدواژگان: عناصر کمیاب، آپاتیت، ژئوشیمی، تحول ماگمایی، مجموعه نفوذی پیرانشهر
  • شهناز حاتمی نوی، اکرم علیزاده، معصومه آهنگری* صفحات 106-132

    میکاشیست های رخنمون یافته در منطقه سیلوانا بخشی از مجموعه آمیزه رنگین سیلوانا واقع در جنوب غرب شهرستان ارومیه است. این منطقه از لحاظ تقسیم بندی های ساختاری جزیی از بخش انتهایی کمربند دگرگونی سنندج- سیرجان در نظر گرفته می شود. با توجه به مطالعات سنگ شناسی و کانی شناسی میکاشیست ها را می توان به سه گروه مسکویت شیست، بیوتیت مسکویت شیست و فیبرولیت بیوتیت مسکویت شیست تقسیم نمود. وجود برگوارگی میلونیتی و ریزساختارهایی همچون میکای ماهی، تجدید تبلور دینامیکی کانی ها، پورفیروکلاست های دنباله دار، کینک باند و چین خوردگی نشان از وجود پهنه های میلونیتی و عملکرد نیروهای برشی در این منطقه است. با توجه به روابط بافتی و ریزساختارهای موجود، میلونیت های موجود از نوع میلونیت های درجه پایین تا متوسط هستند. بر اساس روابط ساختاری مشاهده شده در صحرا و ریزساختارهای موجود در سنگ ها به نظر می رسد سه فاز دگرشکلی مهم در منطقه عمل کرده است. فاز اول به صورت دگرریختی فشارشی عمل کرده و منجر به تشکیل برگوارگی S1 شده است. فاز دوم با مولفه اصلی برش ساده راست گرد مشخص شده و پهنه های میلونیتی و برگوارگی S2 را به وجود آورده است. چین ها و ریزچین های متعددی در طی این فاز توسعه پیدا کرده است. فاز سوم به صورت دگرشکلی شکننده عمل کرده و شکستگی ها و ریزگسل های متعددی را به وجود آورده است.

    کلیدواژگان: دگرشکلی، ریزساختار، میلونیت، میکاشیست، سیلوانا، ارومیه
|
  • Zahra Shakeri, Giti Forghani Tehrani* Pages 1-25

    The present study aims to investigate the environmental geochemistry, source, and health risk of potentially toxic elements in urban soils of Shahrood, Semnan Province. For this purpose, the total concentration of major and trace elements in 26 topsoil samples was determined using an ICP-MS device. The average concentrations of As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Pb and Zn are 7.9, 0.1, 7.4, 77.5, 59.8, 448.9, 0.8, 31.5, 35.7 and 104.1 mg/kg, respectively. On the basis of the geochemical indices (i.e., enrichment factor, geoaccumulation index, single-factor analysis, nemerow integrated pollution index, and potential ecological risk index), the studied soils are polluted with potentially toxic elements, especially As, Pb and Cu, and the most polluted sites are located in the northern parts of the city. Statistical analyses (cluster analysis and principle component analysis) indicate that Co and Mn are mainly from natural sources, while Cr, Mo, Ni, Zn, Cu, As, Cd and Pb are probably from anthropogenic sources (especially industrial inputs and traffic). The health risk assessment shows that there is a non-carcinogenic risk of Pb for children through the ingestion route. The carcinogenic risk of As, Cr and Ni for children through the ingestion route is higher than the reference value (1×10-4). In conclusion, the pollution of the studied soils with As, Pb, Cu, Cr and Ni must be considered as a concern in the study area.

    Keywords: potentially toxic elements, urban soils, pollution, Shahrood
  • Zahra Yaftian, Ata Shakeri, Mehrdad Hadipourdeshal, Meisam Rastegari Mehr* Pages 26-46

    Mining is a necessary activity for the development of countries, but it imposes direct and indirect negative impacts on the exploited areas and their surroundings. Sangan iron mine is one of the largest iron ore deposits in the Middle East, where the ore is extracted by open pit mining. The present study aims to investigate the soil’s concentration of heavy metals and to assess the level of soil’s contamination in the Sangan mining area. For these purposes, 44 samples of the soils (including both topsoils and subsoils) of the Sangan mining area were collected, and were analyzed by an ICP-MS device. The obtained data were analyzed by calculating the geochemical indices and statistical methods. On the basis of descriptive statistics of the analytical data, Pb with an average content of 138.39 mg/kg and Cd with an average concentration of 0.19 mg/kg had the highest and lowest concentrations in top soils, respectively. Moreover, Cr with an average value of 102.19 mg/kg, showed the highest, and Cd with an average of 0.2 mg/kg showed the lowest concentrations in subsoils. The average concentrations of As, Cr and Fe in the study area were higher than their respective values in the World-Soil Average composition. Among the elements, Pb had very high and severe enrichment in two stations with enrichment factor values of 149 and 23.85. The results indicated no severe soil pollution and ecological risk in the study area, except in some sampling sites. The most polluted soils were collected near the placer extraction units and tailing ponds of Ehya-Sepahan Company, as well as the waste rock pile of Sanabad Comprehensive Development Industrial and Mining Company.

    Keywords: Pollution, heavy metals, soil, mining, Sangan
  • Pouya Besharati, Ali Kananian*, Fatemeh Sepidbar Pages 47-76

    The high K-volcanic rocks of the Eslamieh Peninsula (Saray) are exposed in the northwestern Urumieh-Dokhtar magmatic belt. They mainly include phonolitic lavas and related xenoliths. The xenoliths can be subdivided into two types with basaltic and trachyandesitic compositions. ​ The phonolites and related xenoliths are characterized by enrichment in large ion lithophile elements (LILEs: Th, Ba, Rb and K) and light rare earth elements (LREE), depletion in high field strength elements (HFSE: Eu, Ta, Nb and Ti) and flat patterns in heavy rare earth elements (HREE). They have typical high–K and shoshonitic signatures formed in ​ post-collisional arc setting. The studied pyroxenes from phonolitic hosts were crystallized at moderate to high pressures (6-15 kbar) and temperatures of 1200-1300 ̊C, whereas those from trachyandesite and basaltic xenoliths were formed at lower pressures (6-10 kbar and 2-5 kbar) and temperatures (1150-1200 ̊C and 1100-1150 ̊C), respectively. Due to the lack of evidence for melting, dissolution and the presence of accumulated microcrystals at the mineral boundary, it seems that the xenoliths were detached from the walls and been transported to the surface during magma ascent

    Keywords: High-k calc-alkaline, xenolith, chemistry of pyroxene, post-collision, Eslamieh Peninsula
  • Seyed Ali Mazhari*, Kwan-Nang Pang Pages 77-105

    The felsic intrusive rocks in the Piranshahr plutonic complex consist of three groups: syenite, nepheline-syenite, and alkali-feldspar granite. They are co-genetic and formed approximately 40 million years ago. Textural relationships, major oxides, and trace element composition of the selected felsic rock samples were studied using SEM, EPMA, and LA-ICP-MS methods. In the studied samples, apatite appears as euhedral to subhedral crystals with prismatic forms and has a homogeneous texture without zonation. The low amounts of MnO and the REE pattern of apatites confirm their magmatic nature, indicating that post-crystallization processes did not affect the composition of apatites. All apatite crystals fall into the fluorapatite category. The amounts of fluorine and chlorine vary in different felsic rocks, and the F/Cl ratio decreases from granites towards syenites and nepheline-syenites. The determination of the apatite saturation temperature indicates that alkali feldspar granites have a higher crystallization temperature range (858-844°C) than both syenites (818-783°C) and nepheline syenites (668-610°C). Analyzing the manganese levels in the examined apatites suggests a consistent oxidizing setting with minimal fluctuations in fO2 conditions (logfO2= -8 to -9.8). Trace elements in different apatites show significant differences; for instance, apatites in granitic samples are enriched with HFSE and rare earth elements (REE), while apatites in nepheline-syenites have a higher concentration of components such as silica, Cr, Ni, and V. The composition of trace elements and the F/Cl ratios in apatites demonstrate consistent variations and alignment with the host rock composition. The results of the apatite mineral composition confirm previous petrological findings regarding the impact of volatile phases separation on magmatic evolution in the Piranshahr felsic rocks.

    Keywords: trace elements, apatite, geochemistry, magmatic evolution, Piranshahr complex
  • Shahnaz Hatami Noy, Akram Alizadeh, Masoumeh Ahangari * Pages 106-132

    The outcropping mica schists from the Silvana region, which are a component of the Silvana colored mélange complex, are situated southwest of Urmia. This region is located in the northwesternmost part of the Sanandaj-Sirjan metamorphic belt. Mica schists can be classified into three sub-types based on petrographic studies: muscovite schists, biotite-muscovite schists and fibrolite-biotite-muscovite schists. Mylonitic zone can be identified by the presence of mylonitic foliation and microstructures such as mica fish, dynamic recrystallization, asymmetrically tailed porphyroclasts, kink bands, and microfolds. The Silvana mylonites are categorized as low to medium grade mylonites based on textural and microstructural evidence. According to the structural and microstructural relations, the study area appears to have been impacted by three main phases of deformation. The first phase can be characterized by a transpressional deformation regime, leading to the formation of S1 foliation in mica schists. The dextral main simple shear component can be attributed to the second phase. During this phase, S2 foliation, mylonite zones and various folds and microfolds were developed. Ultimately, multiple fractures and microfaults were caused by the third phase of brittle deformation that affected the study area.

    Keywords: deformation, microstructure, mylonite, mica schist, Silvana, Urmia