گوهرشناسی فلوریت‌های معدن کمرمهدی طبس

رسول شیخی قشلاقی، بهمن رحیم‌زاده و منصور قربانی

دانشکده علوم‌زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

در این مطالعه، با هدف شناسایی پتانسیل جواهری یکی از زیباترین کانی‌های رنگین ایران، ویژگی‌های گوهرشناسی فلوریت استخراج‌شده از دو معدن مهم کشور – معدن کمرمهدی در حوالی طبس و معدن قراوا در منطقه سقز – به‌طور همسان و مقایسه‌ای بررسی شد. ضرورت این بررسی از آنجا ناشی می‌شود که هر چند مقدار زیادی از مطالعات پیشین بر جنبه‌های زمین‌شناسی و کانی‌شناسی فلوریت تمرکز داشته‌اند، اما ارزیابی ظرفیت تراش و جواهرسازی این کانی‌ها در منابع ملی کمتر مورد توجه قرار گرفته بود؛ موضوعی که با توجه به رشد صنعت گوهردرمانی و بازارهای جواهری داخلی و بین‌المللی از اهمیت چشمگیری برخوردار است.

کار در سه بخش اصلی طراحی شد: مرحله نخست نمونه‌برداری صحرایی و انتخاب نمونه‌های گوهرگونه، مرحله دوم آنالیزهای آزمایشگاهی شامل اندازه‌گیری خواص اپتیکی و فیزیکی و درجه پاکی، و مرحله سوم آزمایش روش‌های مختلف تراش و پولیش به منظور معرفی پروتکل بهینه برای تولید نمونه‌های جواهری با کیفیت بالا.

نمونه‌برداری و انتخاب اولیه

در فصل مناسب، بازدید میدانی از هر دو معدن با حضور تیمی شامل زمین‌شناسان و گوهرشناسان انجام شد. از معدن قراوا در سقز، عمدتاً نمونه‌هایی با طیف رنگ آبی جذاب گزینش شد که این رنگ ناشی از ناخالصی‌های ریز مس و کبالت در ساختار کریستالی فلوریت است. در معدن کمرمهدی، تنوع رنگی بیشتری مشاهده شد؛ از فلوریت‌های بنفش تا صورتی کمرنگ و حتی نمونه‌های سبز کم‌رنگ، که هر کدام به لحاظ ناخالصی‌ها و درون‌گیرها تفاوت‌های منحصربه‌فردی داشتند. در مجموع بیش از ۱۰ کیلوگرم ماده خام مناسب برای آنالیزهای آزمایشگاهی و تراش اولیه جمع‌آوری شد.

شکل 1 نمونه‌های بلوری معادن کمر مهدی و قارئاوا (الف) ساخت نواری و رنگ ارغوانی فلوریت‌های کمر مهدی (ب) ساخت توده ای و رنگ سبز فلوریت‌های کمر مهدی طبس (پ) نمونه بلوری با فرم تترائدرال آبی با شفافیت بالا (ت) نمونه بلوری با فرم اکتائدر و رنگ آبی آسمانی (ث) نمونه هگزائدر سفید رنگ مایل بصورتی کمر مهدی.

خواص اپتیکی و فیزیکی

نمونه‌ها پس از انتقال به آزمایشگاه، تحت مجموعه‌ای از آزمون‌های استاندارد گوهرشناسی قرار گرفتند:

 ضریب شکست (RI): با استفاده از عدسکاه رمینگزون محاسبه شد. نتایج نشان داد که فلوریت قراوا ضریب شکست یکنواخت ۱٫۴۳ دارد، در حالی که نمونه‌های کمرمهدی کمی نوسان از ۱٫۴۲ تا ۱٫۴۴ را نشان دادند. این دامنه کوچک نوسان در همان نقطه‌خوانی همخوانی زیادی با مقادیر خبرگان گوهرشناسی دارد و نشانه ثبات ترکیب شیمیایی در هر دو منبع است.

 وزن مخصوص (SG): از طریق روش چگالی‌سنجی هیدرواستاتیک به دست آمد و مقدار ۳٫۰۵±۰٫۰۲ برای هر دو معدن گزارش شد. این عدد برای فلوریت نسبتاً بالاست و دلیل آن را می‌توان در ناخالصی‌های فلزی و درون‌گیرهای سیلیکاتی جست‌وجو کرد.

جلا (Lustre): تمام نمونه‌ها دارای جلا شیشه‌ای یا ویتریوس (vitreous) بودند که بر اثر صیقل سطح صاف کریستال حاصل می‌شود. شدت درخشندگی (splendent) در نمونه‌های تراش‌خورده کابوشن بسیار بالا ارزیابی شد و جلوه نور را به بهترین وجه منعکس می‌کرد.

شکل2. (الف) نمونه ارغوانی کمر مهدی که بصورت قلب تراش داده شده برش عمود بر محور C بلورشناسی غلظت رنگ و شدت جلای مطلوبی ایجاد کرده است. (ب) نمونه صورتی کم رنگ کمر مهدی که دارای ترک است (پ) نمونه فرآوری شده فلوریت با رنگ سبز کم رنگ منطقه کمر مهدی (ت) نمونه تراش داده شده از فلوریت قارئاوا کردستان با رنگ آبی آسمانی (ث) نمونه فلوریت قارئاوا بصورت اشک (ج) نمونه فلوریت قارئاوا که رخ‌ها بعد از تراش و عملیات صیقل زنی نمایان شدند.

شفافیت و درجه پاکی (Clarity Grading): با توجه به استانداردهای گوهرشناسی، نمونه‌های قراوا در رده SI (Slightly Included) تا HI (Highly Included) قرار گرفتند. بسیاری از نمونه‌های آبی سقز اندکی درون‌گیرهای بلوری بسیار ریز داشتند که در نور مسلط، تأثیر منفی بر شفافیت نداشت. در مقابل، نمونه‌های کمرمهدی اغلب ناخالصی‌های ریز شامل ذرات سیلیکاتی و مقادیر کم فلزات سنگین داشتند که درجه پاکی HI را حاصل کرد و شفافیت کلی را کاهش می‌داد.

واکنش به فلورسانس فرابنفش: تحت تابش UV با طول‌موج بلند و کوتاه، هر دو گروه نمونه واکنش ضعیف تا متوسط از خود نشان دادند. چنین داوطلبی حقیقتاً می‌تواند عاملی منحصربه‌فرد در تشخیص منشاء نمونه‌ها باشد اما برای کاربرد جواهری تأثیر منفی ندارد.

شکل3. بررسی خاصیت فلورسانس بوسیله ی دستگاه اولتراویولت (الف) نمونه فلوریت طبس در زیر نور معمولی (ب) در زیر نور فلورسانس با طول موج کوتاه و (پ) در زیر نور فلورسانس با طول موج بلند که رنگ بنفش مایل به آبی نسبت به حالت ب تندتر است.

حساسیت حرارتی و اثربخشی روی تراش

فلوریت از نظر سختی در مقیاس موس در حدود ۴ قرار دارد که نسبت به سنگ‌های رایج جواهری مانند کوارتز (۷) بسیار پایین‌تر است. این ویژگی موجب می‌شود در طول فرآیند برش و پولیش، حرارت و اصطکاک افزایش یابد و خطر شکست یا بی‌رنگی موقت سطحی کریستال وجود داشته باشد. بر این اساس، آزمایش‌های متعددی با ابزار و پارامترهای متفاوت انجام شد تا کمینه دما حفظ شود:

  1. برش اولیه: استفاده از تیغه الماسی با ضخامت تنها ۰٫۳ میلی‌متر پیشنهاد شد تا تلفات ماده کاهش یابد و اصطکاک در لحظه برش کمینه باشد.
  2. خراش‌کاری: (Grinding) صفحه‌ ساینده ۲۴۰ مش انتخاب شد که توانایی حذف سریع ترکه‌ها را دارد، اما اصطکاک کمتری نسبت به صفحات زبرتر ایجاد می‌کند.
  3. صیقل اولیه: (Pre-polishing) پولیشر ذرات ۳۶۰ مش برای هموارسازی سطح و آمادگی برای پولیش نهایی به کار رفت.
  4. پولیش نهایی: (Final polishing) یک توالی سه‌گانه با پولیشرهای ۹۰۰، ۲۰۰۰ و ۵۰۰۰ مش بهترین ترکیب برای دستیابی به جلا و شفافیت بالا بدون افزایش بیش از حد دما بود.

در تمامی مراحل فوق، اسپری مداوم آب و استفاده از پدهای خنک‌کننده به‌منظور جلوگیری از افزایش دمای موضعی و جلوگیری از بی‌رنگی موقتی ضروری تشخیص داده شد.

نتایج تراش کابوشن و فانتزی

پس از تعیین پارامترهای بهینه، بیش از ۵۰ قطعه کابوشن و چند نمونه فانتزی (شامل تراش‌های برش اره‌ای و تاج‌دار) تولید شد. ارزیابی نهایی نشان داد:نمونه‌های سقز (قراوا) با توجه به درجه پاکی بالاتر، شفافیت بیشتر و ضریب شکست قابل پیش‌بینی، جلوه خیره‌کننده‌تری دارند و برای کاربرد در آویز، انگشتر و گردنبند بسیار مناسب‌اند.

نمونه‌های طبس (کمرمهدی) با وجود ناخالصی‌های بیشتر، رنگ‌های متنوع (بنفش، صورتی و سبز کم‌رنگ) را ارائه می‌دهند که در طراحی‌های هنری و زیورآلات فانتزی طرفداران خاص خود را دارند. تراش کابوشن، جلوه رنگ و جلای نمونه را تشدید می‌کند، به‌گونه‌ای که در نور مستقیم فضای نمایشگاهی، بازتاب‌های رنگی جذابی پدیدار می‌شود.

نتیجه‌گیری و چشم‌اندازها

 معدن قراوا در سقز با در اختیار داشتن فلوریت‌های نسبتاً خالص و شفاف، یکی از بهترین منابع فلوریت جواهری در ایران است و می‌تواند جایگزین نمونه‌های وارداتی گردد. از سوی دیگر، معدن کمرمهدی با رنگ‌های منحصربه‌فرد و الگوهای فراوان درون‌گیرها، ظرفیت خلق زیورآلات تخصصی و فانتزی را داراست. پروتکل بهینه تراش و پولیش ارائه‌شده در این مطالعه می‌تواند به‌عنوان راهنمای عملی برای صنعتگران، تراشگران و گوهرشناسان مورد استفاده قرار گیرد.

منابع

آقانباتی ع (۱۳۸۳) زمین شناسی ایران سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور ۵۸۶ ص.

اصغر پور، ح (۱۳۸۵) زمین شناسی کانی شناسی و ژنز کانسار فلوریت کمرپشت پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی ۱۲۲ ص.

پیروزی، م.، قادری ،م ،رشید نژاد ن م. راستاد، ۱ (۱۳۸۸) شواهد تازه ای از کانه زایی درونزادی و شاره های درگیر در کانسار فلوریت چینه کران کمر مهدی جنوب باختری طبس مجله بلورشناسی و کانی شناسی ،ایران سال هفدهم شماره ۸۳-۹۴ ،۱

علیرضایی س (۱۳۶۶) پژوهش در چینه شناسی و چگونگی پیدایش کانسارهای ،فلئور سرب باریم در تریاس شرق البرز مرکزی دانشگاه تهران

قشلاقی، ا. مر، ف (۱۳۸۵) تشخیص نحوه رخداد و مراحل تشکیل معادن فلوریت پیناوند بر اساس داده های زمین دماسنجی و عناصر نادر خاکی مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران دوره ۱۴ شماره ۲، ۳۳۸ ۳۲۵

گوهرشناسی فلوریت‌های معدن کمرمهدی طبس

رسول شیخی قشلاقی، بهمن رحیم‌زاده و منصور قربانی

دانشکده علوم‌زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

در این مطالعه، با هدف شناسایی پتانسیل جواهری یکی از زیباترین کانی‌های رنگین ایران، ویژگی‌های گوهرشناسی فلوریت استخراج‌شده از دو معدن مهم کشور – معدن کمرمهدی در حوالی طبس و معدن قراوا در منطقه سقز – به‌طور همسان و مقایسه‌ای بررسی شد. ضرورت این بررسی از آنجا ناشی می‌شود که هر چند مقدار زیادی از مطالعات پیشین بر جنبه‌های زمین‌شناسی و کانی‌شناسی فلوریت تمرکز داشته‌اند، اما ارزیابی ظرفیت تراش و جواهرسازی این کانی‌ها در منابع ملی کمتر مورد توجه قرار گرفته بود؛ موضوعی که با توجه به رشد صنعت گوهردرمانی و بازارهای جواهری داخلی و بین‌المللی از اهمیت چشمگیری برخوردار است.

کار در سه بخش اصلی طراحی شد: مرحله نخست نمونه‌برداری صحرایی و انتخاب نمونه‌های گوهرگونه، مرحله دوم آنالیزهای آزمایشگاهی شامل اندازه‌گیری خواص اپتیکی و فیزیکی و درجه پاکی، و مرحله سوم آزمایش روش‌های مختلف تراش و پولیش به منظور معرفی پروتکل بهینه برای تولید نمونه‌های جواهری با کیفیت بالا.

نمونه‌برداری و انتخاب اولیه

در فصل مناسب، بازدید میدانی از هر دو معدن با حضور تیمی شامل زمین‌شناسان و گوهرشناسان انجام شد. از معدن قراوا در سقز، عمدتاً نمونه‌هایی با طیف رنگ آبی جذاب گزینش شد که این رنگ ناشی از ناخالصی‌های ریز مس و کبالت در ساختار کریستالی فلوریت است. در معدن کمرمهدی، تنوع رنگی بیشتری مشاهده شد؛ از فلوریت‌های بنفش تا صورتی کمرنگ و حتی نمونه‌های سبز کم‌رنگ، که هر کدام به لحاظ ناخالصی‌ها و درون‌گیرها تفاوت‌های منحصربه‌فردی داشتند. در مجموع بیش از ۱۰ کیلوگرم ماده خام مناسب برای آنالیزهای آزمایشگاهی و تراش اولیه جمع‌آوری شد.

شکل 1 نمونه‌های بلوری معادن کمر مهدی و قارئاوا (الف) ساخت نواری و رنگ ارغوانی فلوریت‌های کمر مهدی (ب) ساخت توده ای و رنگ سبز فلوریت‌های کمر مهدی طبس (پ) نمونه بلوری با فرم تترائدرال آبی با شفافیت بالا (ت) نمونه بلوری با فرم اکتائدر و رنگ آبی آسمانی (ث) نمونه هگزائدر سفید رنگ مایل بصورتی کمر مهدی.

خواص اپتیکی و فیزیکی

نمونه‌ها پس از انتقال به آزمایشگاه، تحت مجموعه‌ای از آزمون‌های استاندارد گوهرشناسی قرار گرفتند:

 ضریب شکست (RI): با استفاده از عدسکاه رمینگزون محاسبه شد. نتایج نشان داد که فلوریت قراوا ضریب شکست یکنواخت ۱٫۴۳ دارد، در حالی که نمونه‌های کمرمهدی کمی نوسان از ۱٫۴۲ تا ۱٫۴۴ را نشان دادند. این دامنه کوچک نوسان در همان نقطه‌خوانی همخوانی زیادی با مقادیر خبرگان گوهرشناسی دارد و نشانه ثبات ترکیب شیمیایی در هر دو منبع است.

 وزن مخصوص (SG): از طریق روش چگالی‌سنجی هیدرواستاتیک به دست آمد و مقدار ۳٫۰۵±۰٫۰۲ برای هر دو معدن گزارش شد. این عدد برای فلوریت نسبتاً بالاست و دلیل آن را می‌توان در ناخالصی‌های فلزی و درون‌گیرهای سیلیکاتی جست‌وجو کرد.

جلا (Lustre): تمام نمونه‌ها دارای جلا شیشه‌ای یا ویتریوس (vitreous) بودند که بر اثر صیقل سطح صاف کریستال حاصل می‌شود. شدت درخشندگی (splendent) در نمونه‌های تراش‌خورده کابوشن بسیار بالا ارزیابی شد و جلوه نور را به بهترین وجه منعکس می‌کرد.

شکل2. (الف) نمونه ارغوانی کمر مهدی که بصورت قلب تراش داده شده برش عمود بر محور C بلورشناسی غلظت رنگ و شدت جلای مطلوبی ایجاد کرده است. (ب) نمونه صورتی کم رنگ کمر مهدی که دارای ترک است (پ) نمونه فرآوری شده فلوریت با رنگ سبز کم رنگ منطقه کمر مهدی (ت) نمونه تراش داده شده از فلوریت قارئاوا کردستان با رنگ آبی آسمانی (ث) نمونه فلوریت قارئاوا بصورت اشک (ج) نمونه فلوریت قارئاوا که رخ‌ها بعد از تراش و عملیات صیقل زنی نمایان شدند.

شفافیت و درجه پاکی (Clarity Grading): با توجه به استانداردهای گوهرشناسی، نمونه‌های قراوا در رده SI (Slightly Included) تا HI (Highly Included) قرار گرفتند. بسیاری از نمونه‌های آبی سقز اندکی درون‌گیرهای بلوری بسیار ریز داشتند که در نور مسلط، تأثیر منفی بر شفافیت نداشت. در مقابل، نمونه‌های کمرمهدی اغلب ناخالصی‌های ریز شامل ذرات سیلیکاتی و مقادیر کم فلزات سنگین داشتند که درجه پاکی HI را حاصل کرد و شفافیت کلی را کاهش می‌داد.

واکنش به فلورسانس فرابنفش: تحت تابش UV با طول‌موج بلند و کوتاه، هر دو گروه نمونه واکنش ضعیف تا متوسط از خود نشان دادند. چنین داوطلبی حقیقتاً می‌تواند عاملی منحصربه‌فرد در تشخیص منشاء نمونه‌ها باشد اما برای کاربرد جواهری تأثیر منفی ندارد.

شکل3. بررسی خاصیت فلورسانس بوسیله ی دستگاه اولتراویولت (الف) نمونه فلوریت طبس در زیر نور معمولی (ب) در زیر نور فلورسانس با طول موج کوتاه و (پ) در زیر نور فلورسانس با طول موج بلند که رنگ بنفش مایل به آبی نسبت به حالت ب تندتر است.

حساسیت حرارتی و اثربخشی روی تراش

فلوریت از نظر سختی در مقیاس موس در حدود ۴ قرار دارد که نسبت به سنگ‌های رایج جواهری مانند کوارتز (۷) بسیار پایین‌تر است. این ویژگی موجب می‌شود در طول فرآیند برش و پولیش، حرارت و اصطکاک افزایش یابد و خطر شکست یا بی‌رنگی موقت سطحی کریستال وجود داشته باشد. بر این اساس، آزمایش‌های متعددی با ابزار و پارامترهای متفاوت انجام شد تا کمینه دما حفظ شود:

  1. برش اولیه: استفاده از تیغه الماسی با ضخامت تنها ۰٫۳ میلی‌متر پیشنهاد شد تا تلفات ماده کاهش یابد و اصطکاک در لحظه برش کمینه باشد.
  2. خراش‌کاری: (Grinding) صفحه‌ ساینده ۲۴۰ مش انتخاب شد که توانایی حذف سریع ترکه‌ها را دارد، اما اصطکاک کمتری نسبت به صفحات زبرتر ایجاد می‌کند.
  3. صیقل اولیه: (Pre-polishing) پولیشر ذرات ۳۶۰ مش برای هموارسازی سطح و آمادگی برای پولیش نهایی به کار رفت.
  4. پولیش نهایی: (Final polishing) یک توالی سه‌گانه با پولیشرهای ۹۰۰، ۲۰۰۰ و ۵۰۰۰ مش بهترین ترکیب برای دستیابی به جلا و شفافیت بالا بدون افزایش بیش از حد دما بود.

در تمامی مراحل فوق، اسپری مداوم آب و استفاده از پدهای خنک‌کننده به‌منظور جلوگیری از افزایش دمای موضعی و جلوگیری از بی‌رنگی موقتی ضروری تشخیص داده شد.

نتایج تراش کابوشن و فانتزی

پس از تعیین پارامترهای بهینه، بیش از ۵۰ قطعه کابوشن و چند نمونه فانتزی (شامل تراش‌های برش اره‌ای و تاج‌دار) تولید شد. ارزیابی نهایی نشان داد:نمونه‌های سقز (قراوا) با توجه به درجه پاکی بالاتر، شفافیت بیشتر و ضریب شکست قابل پیش‌بینی، جلوه خیره‌کننده‌تری دارند و برای کاربرد در آویز، انگشتر و گردنبند بسیار مناسب‌اند.

نمونه‌های طبس (کمرمهدی) با وجود ناخالصی‌های بیشتر، رنگ‌های متنوع (بنفش، صورتی و سبز کم‌رنگ) را ارائه می‌دهند که در طراحی‌های هنری و زیورآلات فانتزی طرفداران خاص خود را دارند. تراش کابوشن، جلوه رنگ و جلای نمونه را تشدید می‌کند، به‌گونه‌ای که در نور مستقیم فضای نمایشگاهی، بازتاب‌های رنگی جذابی پدیدار می‌شود.

نتیجه‌گیری و چشم‌اندازها

 معدن قراوا در سقز با در اختیار داشتن فلوریت‌های نسبتاً خالص و شفاف، یکی از بهترین منابع فلوریت جواهری در ایران است و می‌تواند جایگزین نمونه‌های وارداتی گردد. از سوی دیگر، معدن کمرمهدی با رنگ‌های منحصربه‌فرد و الگوهای فراوان درون‌گیرها، ظرفیت خلق زیورآلات تخصصی و فانتزی را داراست. پروتکل بهینه تراش و پولیش ارائه‌شده در این مطالعه می‌تواند به‌عنوان راهنمای عملی برای صنعتگران، تراشگران و گوهرشناسان مورد استفاده قرار گیرد.

منابع

آقانباتی ع (۱۳۸۳) زمین شناسی ایران سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور ۵۸۶ ص.

اصغر پور، ح (۱۳۸۵) زمین شناسی کانی شناسی و ژنز کانسار فلوریت کمرپشت پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی ۱۲۲ ص.

پیروزی، م.، قادری ،م ،رشید نژاد ن م. راستاد، ۱ (۱۳۸۸) شواهد تازه ای از کانه زایی درونزادی و شاره های درگیر در کانسار فلوریت چینه کران کمر مهدی جنوب باختری طبس مجله بلورشناسی و کانی شناسی ،ایران سال هفدهم شماره ۸۳-۹۴ ،۱

علیرضایی س (۱۳۶۶) پژوهش در چینه شناسی و چگونگی پیدایش کانسارهای ،فلئور سرب باریم در تریاس شرق البرز مرکزی دانشگاه تهران

قشلاقی، ا. مر، ف (۱۳۸۵) تشخیص نحوه رخداد و مراحل تشکیل معادن فلوریت پیناوند بر اساس داده های زمین دماسنجی و عناصر نادر خاکی مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران دوره ۱۴ شماره ۲، ۳۳۸ ۳۲۵