معرفی و دانلود کتاب ژئوشیمی معادن: ترمودینامیک فرآیندهای ژئوشیمیایی

معرفی کتاب ژئوشیمی معادن: ترمودینامیک فرآیندهای ژئوشیمیایی

کتاب ژئوشیمی معادن: ترمودینامیک فرآیندهای ژئوشیمیایی به قلم منصور ضیایی، فرآیندهای ژئوشیمیایی را از لحظه تشکیل عناصر تشکیل دهنده کانی‌ها تا آخرین لحظه تمرکز، توزیع یا مهاجرت آن‌ها (محیط ثانویه) مورد مطالعه و بررسی قرار می‌دهد.

همانطور که تاریخچه علم ژئوشیمی نشان می‌دهد، اصول ترمودینامیک فرآیندهای ژئوشیمیایی مهمترین بخش شاخه ژئوشیمی معادن محسوب می‌گردد. بررسی مفاهیم اولیه تئوری منطقه‌بندی ژئوشیمیایی هاله‌های اطراف ماده معدنی، نیازمند ابزار مدل‌سازی است که علاوه بر فایل‌های ریاضی، ژئوشیمی و زمین‌شناسی، به فایل داده‌های ترمودینامیک فرآیندها نیاز است.

کاربرد ژئوشیمی معادن در کشور چین برای اکتشاف ذخایر فلزی طی سال‌های 1988 تا 1996 میلادی اجرا شد و برای اکتشاف بیش از 580 معدن طلا نقش مهمی داشت. در ایران، سال 1995، با یک حفاری در عمق 250 متری (چاه شماره (66) سونگون (2)) ذخایر جدید مس پورفیری اکتشاف شد و توسعه حفاری‌ها، ذخیره معدن مس سونگون را به یک میلیارد تن افزایش داد، در حالی که سونگون شماره (2) به عنوان محل دپوی باطله در نظر گرفته شده بود.

بنابراین در کتاب ژئوشیمی معادن (Mining geochemistry) ترمودینامیک فرآیندهای ژئوشیمیایی تعادلی در مسائل کاربردی مورد توجه قرار گرفته است. روش‌های بررسی واکنش‌های یک‌طرفه و تعادلی اجازه بررسی مسائل مهمی از قبیل فرم قرارگیری عناصر، شرایط تشکیل کانی‌ها، تشکیل هاله‌های ژئوشیمیایی و بسیاری از مسائل دیگر را می‌دهد. این درس، مورد نیاز دروس اصلی رشته مهندسی معدن در مقاطع کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری، گرایش‌های اکتشاف، استخراج، فرآوری، محیط زیست و همچنین گرایش‌های ژئوشیمی و زمین‌شناسی اقتصادی مقطع کارشناسی ارشد رشته زمین‌شناسی است.

برای بار نخست، کتاب ژئوشیمی معادن در دو بخش اکتشافی و زیست محیطی در سال 1992 میلادی توسط پروفسور گریگوریان در مسکو به چاپ رسید. طی سه دهه کاربرد این شاخه در معادن مختلف ایران توسط نویسنده و همچنین چاپ اولین مقالات مرتبط با ژئوشیمی معادن در مجلات علمی - پژوهشی انجام گرفت و الگوهای مدرن مدلسازی آن توسعه یافت.

در بخشی از کتاب ژئوشیمی معادن می‌خوانیم:

ژئوشیمی تا حد زیادی با تغییر شکل ماده از یک حالت به حالت دیگر سر و کار دارد، برای نمونه می‌توان به تبلور ماگماها، هوازدگی سنگ‌ها، رسوب نمک‌ها از محلول و به طور کلی تشکیل کانی‌ها در طیف وسیعی از دما و فشار و محیط‌های شیمیایی اشاره کرد. این فرآیندها دربردارنده تغییر حالتی در تمام بخش‌های مواد هستند. طبق تئوری اتمی، حالت ماده از یک بی نظمی کامل اتمی در گازها تا نظم کامل در بلورها متغیر است.

به هر حال نظم کامل، طبق قانون سوم ترمودینامیک مفهومی مجرد است و تنها در بلورهای کامل در صفر مطلق وجود دارد. نقطه ذوب یک محدوده دمایی معین که به طور تجربی مشاهده شده است، اگر تقسیم کردن ماده به سه حالت جامد، مایع و گاز اختیار شود. البته مطالعه حالت کلوئیدها باعث شد که در ابتدای قرن بیستم شاخه مجزا در شیمی فیزیک به نام شیمی کلوئیدی شروع شود. اگرچه بسیاری از پدیده‌های قبل از آن، توسط دانشمندانی از قبیل لومونسوف (1751)، سلمى؟ (1846)، فارادی و لاوازیه، گراهام (1861) و برخی دیگر کشف و بر روی آن کار شده بود.

به گفته گراهام، مواد طبیعی را به دو دسته می‌توان تقسیم کرد: الف) دنیای کریستال‌ها و ب) دنیای کلوئیدها. کریستالوگرافی مورفولوژیک یا به عبارتی، مطالعه روابط هندسی سطوح بلوری نشان می‌دهد که هر بلور را می‌توان بر اساس تقارن آن طبقه بندی کرد. نظم و ترتیب اتمی تا حدود زیادی خواص شیمیایی و فیزیکی یک ترکیب بلوری و سیماهای اصلی آن را تعیین می‌کند. اصل کریستال شیمی کانی‌ها شرایط مورد نیاز برای انرژی پتانسیل پایین و پایداری بالا را بیان می‌کند.

فهرست مطالب کتاب

پیشگفتار
فصل اول
مقدمه
کاربرد روش‌های ترمودینامیک در حل مسائل زمین‌شناسی
محدودیت‌های روش‌های ترمودینامیک در مسائل زمین‌شناسی
حالات ماده
مفاهیم اولیه ترمودینامیکی
فصل دوم
ترمودینامیک فرآیند مهاجرت ژئوشیمیایی عناصر در سیستم طبیعی
پتانسیل‌های ترمودینامیکی
پتانسیل شیمیایی
انرژی آزاد گیبس و ثابت تعادل
بررسی فرآیند ترمودینامیکی هوازدگی سیلیکات‌ها
روشهای محاسبه آنتروپی استاندارد سیلیکات‌ها
بررسی فرآیند جذب سطحی و کشش سطحی در ژئوشیمی معادن
فصل سوم
مقدمه
ارتباط بین درجه حرارت و ثابت تعادل ترمودینامیکی
روش‌های محاسبه پتانسیل‌های ترمودینامیکی در دمای بالا
فصل چهارم
مقدمه
بررسی واکنش‌های محیط با فاز جامد و گاز
واکنش همراه با مواد محلول
ثابت تفکیک آب‌ها
محاسبه ثابت تفکیک
فصل پنجم
مقدمه
محاسبه ضریب فعالیت یونها در محلول‌های آبی
تأثیر نیروی یونی بر ثابت تعادل
فصل ششم
مقدمه
نمودار فشار جزئی (گازی)
نمودار Eh − pH
فصل هفتم
مقدمه
روش مدل‌سازی و مسائل آن
محاسبه ترکیب تعادل سیستم‌های ژئوشیمیایی با روش کمینه‌سازی انرژی آزاد گیبس
پیوست