ذوب کانسنگهای فلزی و به ویژه کانسنگهای سولفیدی, از منابع مهم آلاینده بوم سامانه های خشکی و آبی به شمار می آید. گسیل آلاینده های گازی همچون nox و sox و ریزذرات معلق عامل آلودگی مناطق مجاور و گاهی دوردست این گونه واحدهای ذوب هستند. در این مطالعه آثار زیست محیطی ذوب کانسنگ مس در مجتمع مس سرچشمه که بزرگترین واحد ذوب و فراوری کانسنگ مس در ایران است, به عنوان مطالعه موردی انتخاب شد. از غبار کوره های ذوب, خاکهای برجا (سطحی و زیرسطحی), خاک کشاورزی, نمونه های گیاهی ( درمنه و یونجه) نمونه برداری شد تا ضمن شناسایی عناصر آلاینده در نمونه غبار کوره ها, روند توزیع و پراکنش آنها در خاک و گیاه بررسی شود. علاوه بر اندازه گیری غلظت کل عناصر آلاینده در خاک, غلظت زیست دسترس پذیر آنها, و همچنین نحوه توزیع عناصر بالقوه سمناک در فازهای مختلف خاک توسط استخراج ترتیبی تعیین شد. روش پراش پرتو ایکس (xrd) برای شناسایی فازهای کانیایی در نمونه های کانسنگ, خوراک کوره ذوب, غبار کوره ها, و خاک به کار گرفته شد. تجزیه شیمیایی نمونه های خاک, آلودگی شدید به فلزهای بالقوه سمی (cu, pb, mo, sb, cd, as, zn)در نمونه های خاک سطحی نزدیک کوره ها, و در جهت وزش باد غالب را نشان داد. مقدار آلودگی با افزایش فاصله از کوره ها و افزایش عمق خاک به شدت کاهش می یابد. محاسبه ضرایب زمین انباشت و آلودگی خاک برای خاکهای سطحی نیز همین نتایج را تایید می کند. به رغم تحرک نسبتا محدود عناصر آلاینده در خاک و غلظت نه چندان قابل توجه زیست دسترس پذیر آنها, نمونه های درمنه به ویژه در نزدیکی کوره ها غلظت به نسبت بالایی از عناصر بالقوه سمی را در اندامهای خود انباشته اند. این مطلب به ویژه در مورد عنصر مس به وضوح دیده می شود. محاسبه درصد گیاه دسترس پذیری عناصر نشان می دهد که عناصر سرب, روی, و کادمیم از زیست دسترس پذیری بالاتری برخوردارند. به رغم این واقعیت, آلودگی گیاه درمنه به عناصر مس, آرسنیک و کادمیم مشهودتر است. تجزیه ذرات شسته شده از روی برگ درمنه ها نیز غلظت بالای عناصر بالقوه سمی رانشان می دهد. محاسبات آماری نشان داد که گیاه درمنه بخش قابل ملاحظه ای ار عناصر را از خاک بالایی دریافت می کند. برخلاف خاکهای برجا, خاکهای کشاورزی آلودگی کمی نشان می دهند. بدین ترتیب آلودگی کمی نیز در نمونه های یونجه ملاحظه گردید. این نمونه ها تنها به مس و در برخی موارد آرسنیک آلوده هستند. نتایج تجزیه xrd شباهتهای فازهای کانیایی بین نمونه های مختلف را آشکار کرد. کاربرد داده های ماهواره ای در بررسی اثر آلودگی هوا بر پوشش گیاهی منطقه نیز تاثیر بیشتر آلودگی در مناطق نزدیک کوره ها و در جهت وزش باد غالب را نشان می دهد. اگرچه نتایج این مطالعه حکایت از وجود آلودگی بیشتر در منطق مجاور مجتمع مس سرچشمه دارد, اما آلودگی گرچه با شدت کمتر, در تمام جهات ملاحظه می شود. این مسئله در بلندمدت می تواند تهدیدی زیست محیطی برای ساکنان منطقه به شمار آید. به رغم تشخیص نقش موثر ذوب مس در آلودگی خاک و گیاه, نقش فرایندهای طبیعی زیست زمین شیمیایی در غنی شدن نمونه های خاک سطحی نیز نباید نادیده گرفته شود.

زمین شناسی زیست محیطی یکی از رشته های علوم پایه است که نقش مهمی در حل مشکلات مرتبط با کشاورزی، بهره برداری از منابع معدنی، حفاظت از محیط زیست، خاک، آب، انرژی و دیگر منابع، و همچنین حفظ سلامت انسان و دیگر جانوران دارد. در این مطالعه غلظت برخی از فلزات سنگین در آب و رسوبات رودخانه زاینده رود بررسی شد. در مسیر رودخانه زاینده رود سه تیپ اصلی آب وجود دارد که به ترتیب شامل کلسیم – سولفات و بیکربنات، سدیم – کلر و سولفات، و سدیم – بیکربنات می شود. نتایج تجزیه شیمیایی نشان داد که غلظت بالای برخی فلزات در نمونه های آب رودخانه، محدود به نواحی مجاور تخلیه پساب واحدهای صنعتی به رودخانه است. در مورد نمونه های پساب چند مورد ازجمله آلودگی آلومینیم در پساب تصفیه خانه آب و غلظت بالای وانادیم در پساب نیروگاه برق مشاهده شد. به طور کلی غلظت بیشتر فلزات مورد مطالعه به رغم افزودگی ناچیز نسبت به زمینها آلودگی شدیدیرا نشان نمی دهند. نتایج تعیین بافت رسوبات نشان دهنده درشت دانه بودن رسوبات زاینده رود است به طوری که چهار نوع بافت عمده در محدوده مورد مطالعه دیده می شود شامل گل ماسه ای، گل سیلتی، ماسه گلی، و گل. در ایستگاه پل چوم آلودگی بسیار شدیدی از مس و روی در رسوب رودخانه مشاهده شد که دلیل آن احتمالاً تخلیه غیرقانونی پساب برخی صنایع در این نقطه در حاشیه رودخانه است. جیوه در نمونه ایستگاه هایی که اندازه گیری غلظت جیوه در آنها صورت گرفته است غنی شدگی بسیار شدیدی در رسوبات نشان می دهد. نتایج محاسبه شاخص بار آلودگی نشان می دهد که تمام نمونه های پایین دست تصفیه خانه جنوب اصفهان pli بیشتر از 1 داشته و بنابراین تحت تاثیر غلظت های غیرطبیعی قرار گرفته اند. نتایج محاسبه ضریب توزیع نشان می دهد که آنتیموان بیشترین تحرک و آلومینیم کمترین تحرک را در رودخانه زاینده رود دارد.

کانسار مس بوانات در لبه شرقی زون دگرگونی سنندج-سیرجان در جنوب غرب ایران (195 کیلومتری شمال شرق شیراز) و در مجموعه سنگهای آتشفشانی-رسوبی دگرگون شده سوریان به سن پرمو تریاس قرار گرفته است. رخداد فعالیت دگرگونی-گرمابی در این منطقه باعث تشکیل دو گروه رگه های کوارتزی کانه دار و رگه های کوارتزی بی کانه شده است. رگه های کوارتزی کانه دار همراه با نهشت کلکوپیریت، پیریت، اسفالریت و گالن مشخص می گردد. این رگه ها در ارتباط با وافشارش ناگهانی و شکستگی های هیدرولیکی تشکیل شده اند. تشکیل رگه های کوارتز کانه دار در شرایط رخساره شیست سبز تا آمفیبولیت زیرین و در اثر جدایش سیالی که احتمالا همزمان با آبگیری سنگهای عمیق پوسته مشتق شده، باعث شستشوی متابازیت های سرشار از فلزات پایه در کمپلکس سوریان شده است. این رگه ها مشابه رگه های مزوترمال در کمربندهای دگرگونی فانروزوئیک می باشند. رگه های کوارتزی بی کانه با کانی نشانگر روتیل مشخص شده و در شرایط دما و فشار پایین تری نسبت به رگه های کوارتز کانه دار تشکیل شده اند. مطالعه میانبارهای سیال و ایزوتوپ های پایدار اکسیژن و هیدروژن نیز تکامل سیال دگرگونی-گرمابی را طی دو مرحله نشان می دهد. مرحله نخست از کانه زایی در ارتباط با یک سیال دما بالا (بیش از 303 درجه سانتیگراد)، نسبتا شور (میانگین 10 درصد وزنی معادل nacl) و با غلظت بالای co2 (بیش از 7/2 درصد وزنی) بوده است. این سیال در ادامه با کاهش دما (میانگین 183 درجه سانتیگراد) و شوری ( میانگین 4/5 درصد وزنی معادل nacl) در محیط های سطحی با نهشت روتیل همراه بوده است. این رگه ها تاریخچه برهمکنش سیال-سنگ را در سنگ میزبان دگرگونی کمپلکس سوریان، طی سرد شدگی، بالا آمدگی و کشش نهایی، ثبت کرده اند. همچنین، وجود توالی پاراژنزی تورمالین+ ترمولیت-اکتینولیت+ بیوتیت+ تیتانیت نشانگر توسعه دگرسانی سدیمی-کلسیمی در شرایط مزوترمال حاکم در زمان کانه زایی سولفیدی در منطقه می باشد.

باتوجه به رخداد عوارض سمناکی آرسنیک در ساکنین کمربند دگرگونی – ماگمایی سنندج – سیرجان شمالی (غرب ایران)، غلظت این عنصر در محیط های مختلف چرخه زیست زمین شیمیایی در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از سنگ، خاک، آب، گیاه، پشم و موی دام، ادرار و موی انسان، نمونه-برداری صورت گرفت و نمونه ها مورد تجزیه قرارگرفتند. غلظت آرسنیک از 23 تا 2500 mg/kg در نمونه های سنگ، 7 تا 061/1 g/lµ در نمونه های آب، 12 تا 232 mg/kg در مو و پشم دام و 64/0 تا 82/5 mg/kg در نمونه موی انسان متغیر است. مطالعه زمین شناسی پزشکی این کمربند از سنگ تا موی انسان، نشان می دهد که آرسنیک به تمام اجزای چرخه زیست زمین شیمیایی از راه های مستقیم و غیرمستقیم راه پیدا کرده است. باتوجه به داده های آب زمین شیمی آب های زیرزمینی، زمین شناسی منطقه و رخداد چشمه های تراورتن ساز می توان گفت که غلظت بالای آرسنیک در آب های زیرزمینی کمربند دگرگونی – ماگمایی سنندج – سیرجان شمالی با سیالات عمیق با تمایل ماگمایی در ارتباط است. نسبت br/cl و b/cl تایید می کند که چشمه-های تراورتن ساز بخشی از سامانه گرمابی و شرایط پسین یک فعالیت آتش فشانی است. نتایج شاخص اشباع-شدگی نشان می دهد که تقریباً تمام نمونه های آب از کانی های کلسیت، دولومیت و آراگونیت اشباع و نسبت به کانی های ژیپس، هالیت و کانی های آرسنیک دار تحت اشباع هستند. مقایسه غلظت آرسنیک در نمونه های خاک و گیاه منطقه موردمطالعه با بیشینه غلظت مجاز آرسنیک در کشورهای مختلف نشان می دهد که غلظت این عنصر در بیشتر نمونه های روستاهای موردمطالعه از تمام این استانداردها بالاتر می باشد. علیرغم تلاش های اخیر برای جایگزینی منابع آب آلوده، عوارض سمناکی آرسنیک در ساکنین این مناطق مشاهده می شود. دلیل این موضوع می تواند خشکسالی، مدیریت نادرست منابع آب، و ورود غیرمستقیم آرسنیک از طریق چرخه غذایی باشد.

در این پژوهش غلظت و توزیع عناصر بالقوه سمناک در خاک و گیاهان محدوده معدن داشکسن تعیین شد. معدن داشکسن در غرب ایران و 42 کیلومتری شمال شرق شهرستان قروه در استان کردستان قرار دارد، که بخشی از کمربند دگرگونی - ماگمایی سنندج - سیرجان شمالی است. تجزیه شیمیایی و محاسبه شاخص-های رایج در ارزیابی آلودگی خاک مانند ضریب غنی شدگی، ضریب آلودگی، شاخص زمین انباشت و درصد عامل انسان زاد برای عناصر مورد مورد مطالعه انجام گرفت و نتایج نشان داد که عناصر آنتیموان، آرسنیک، جیوه و سرب دارای بالاترین ضریب همبستگی در خاک منطقه مورد مطالعه هستند. نتایج شاخص بار آلودگی محاسبه شده نشان داد که همه نمونه های تجزیه شده محدوده معدن داشکسن، pli بالاتر از یک داشته و بنابراین تحت تاثیر غلظت های غیرطبیعی قرار گرفته اند. ضریب انتقال محاسبه شده برای عناصر از خاک به گیاه در دو گونه ephedra procera و achillea aleppica نشان داد که در گونه ephedra procera بالاترین ضریب انتقال از خاک به اندام های هوایی مربوط به عناصر مولیبدن و جیوه و در گونه achillea aleppica متعلق به عنصر مولیبدن است. مولیبدن به دلیل داشتن رایطه هم کاهنده با مس، در صورتی که توسط دام این گونه های گیاهی وارد بدن آن ها شود، عملکرد بدن دام را در جذب مس مختل کرده و ادامه این روند می-تواند دام را به بیماری هیپوکوپروسیس مبتلا کند که عوارض ناشی از این بیماری می تواند به دام و در نتیجه زنجیره غذایی آسیب جدی برساند.

تری کلرو اتن (tce) آلاینده معمول آبهای زیرزمینی در مناطق صنعتی است. در این تحقیق ابر آلودگی tce در ایالت connecticut و در یک آبخوان ماسه ای که از صنایع قدیمی منشأ گرفته است با شبیه سازی عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. گسترش طولی و عرضی ابر آلودگی از منشأ با بررسی های میدانی و با استفاده از تعداد 57 گمانه های مشاهده ای تهیه گردیده است. ابتدا با استفاده از کد modflow در شرایط پایدار مدل جریان آب زیرزمینی منطقه تدوین و واسنجی گردید. سپس با استفاده از کد mt3d ابر آلودگی tce و نزارش طبیعی آن با در نظر گرفتن فرایند های فرارفت، پراکنش هیدرودینامیکی و جذب شبیه سازی گردید. نتایج نشان می دهد که نشت tce از صنایع قدیمی فوق از سالهای 1980 آغاز شده است و علاوه بر فرایند های فیزیکوشیمیایی فوق برهمکنش آبهای زیرزمینی با آبهای سطحی در رقیق شدن و نزارش ابر آلودگی نقش ایفا می کند.

بی هنجاری های آب زمین شیمیایی بعنوان پیش نشانگر های کوتاه مدت زلزله ها محسوب می شوند. در این مطالعه با استفاده از داده های ماهانه تغییرات دبی چشمه ساسان کازرون و بارندگی در سال های 2012-1985 و نوسانات ماهانه سطح آب زیر زمینی 28 چاه واقع در منطقه کازرون در سال های 2011-1995 به همراه زلزله های با بزرگی mb?5 رخ داده در شعاع 100 کیلومتری آن ها در سال های ذکر شده، به بررسی رابطه متقابل بین تغییرات آب شناسی و وقوع زلزله ها پرداخته شده است. با بکارگیری روش های آماری در تجزیه و تحلیل داده ها، رابطه مستقیم و معناداری بین میانگین تغییرات سه ماهه دبی قبل از وقوع زلزله ها و بزرگی زلزله ها ملاحظه گردید ولی این ارتباط قابل توجه نبوده است. انباشته شدن تنش های زمین ساختی قبل از رخداد زلزله ها در پوسته زمین می تواند موجب افزایش فشار منفذی در رسوبات سست، و ریزترک-خوردگی در رسوبات تحکیم یافته شود، که این امر باعث افزایش دبی چشمه و سطح آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه شده است. نباید از نظر دور داشت که بارندگی مهمترین عامل تغییرات دبی و سطح آب زیرزمینی است. به منظور یافتن درصد آب افزوده شده به دبی از منشاهای مختلف، باید مطالعات ایزوتوپی قبل و بعد از وقوع زلزله ها انجام گیرد. علاوه بر این شناسایی لرزه خیزی فصلی ممکن است نشانه ای از تاثیر فرآیندهای آب شناسی بر روی زلزله ها باشد. با استفاده از آزمون های آماری غیرپارامتری رابطه بسیار قوی و معناداری بین مجموع دبی های 5 ساله و تعداد زلزله های 5 ساله در منطقه مشاهده شده است. این هماهنگی می تواند بوسیله افزایش تنش ناشی از بارگذاری سطحی آب یا برف، و یا بوسیله تغییرات فشار منفذی مرتبط با تغذیه آب زیرزمینی تشریح شود. بنابراین می توان گفت که خشکسالی های اخیر با کاهش وقوع زلزله های مخرب در منطقه همراه بوده است.

کانسار مس میدوک در زون ایران مرکزی و در کمربند آتشفشانی-نفوذی ارومیه-دختر، نوار دهج-ساردوئیه و در 42 کیلومتری شمال شهر بابک در استان کرمان قرار گرفته است. سن توده نفوذی 5/12 میلیون سال و جایگزینی آن در کمپلکس آتشفشانی رازک و در بخش شمال غرب نوار دهج-ساردوئیه می باشد. از نظر پترولوژیکی ترکیب توده از گرانودیوریت، دیوریت تا کوارتز دیوریت تغییر می کند. از نظر کانسار سازی میدوک دارای سه زون هیپوژن، سوپرژن و آبشوئیده می باشد. زون هیپوژن دارای کانی های کالکوپیریت، مولیبدنیت، پیریت و بورنیت است. در حالیکه در زون آبشوئیده کانی های کربناته مانند آزوریت و مالاکیت و همچنین اکسیدهای جاروسیت و هماتیت را شامل می شود. از نظر زمین شیمی، مجموعه سنگها از تیپ کالک آلکالن، متا تا پرآلومینیمی و سری مگنتیتی i می باشند. الگوی بی هنجاری عناصر کمیاب خاکی نرمالیز شده با کندریت ها نشان می دهد که این کانسار مانند دیگر پورفیری های مهم دنیا مانند شیلی در شرایط رژیم زمین ساختی مخرب فرورانش حاشیه قاره ای و پس از کوهزایی تشکیل شده است. تشکیل این توده در ارتباط با فرورانش پوسته اقیانوسی نئوتتیس به زیر زیرفاره ایران مرکزی می باشد. میدوک پورفیری دارای 4 زون اصلی دگرسانی می باشد که زون پتاسیک هنوز رخنمون نیافته و بیشترین عیار مس در حال حاضر در دگرسانی فیلیک منطبق با زون سوپرژن یافت می شود.

کانسار مس جیان (239 کیلومتری شمال شرق شیراز)، در مجموعه آتشفشانی-رسوبی دگرگون شده سوریان به سن پرموتریاس (عمدتا شامل: میکاشیست، کوارتزیت و سنگ های آتشفشانی دگرگون شده) واقع شده است که در قسمت جنوبی زون دگرگونی سنندج- سیرجان قرار می گیرد. کانه زایی عمدتا شامل پیریت، کلکوپیریت و مقادیر کمتری پیروتیت، اسفالریت و مقادیر جزئی از کوبانیت و گالن است. کانی سازی همراه با میکاشیست ها و رگه های کوارتزیتی است که اغلب در امتداد شیستوزیته گسترش یافته اند. رخداد فعالیت دگرگونی-گرمابی در این منطقه باعث تشکیل دو گروه رگه های کوارتزی همراه با کانه زایی شده است که شامل رگه های کوارتزیتی کانه دار و رگه های کوارتزیتی بی بار (عقیم) می باشد. جهت بررسی منشاء و سازوکار کانی سازی مس در این کانسار، مطالعه ها در سه زمینه مختلف صورت گرفت. الف - شواهد سنگ شناختی ب - شواهد میانبارهای سیال ج - شواهد ایزوتوپ های پایدار بر اساس شواهد سنگ شناختی، میانبارهای سیال و ایزوتوپ های پایدار می توان گفت که کانسار مس جیان، یک کانسار دگرگونی با سنگ میزبان آتشفشانی-رسوبی است که از دگرگونی سنگ مادر شیل کانه دار در طی چند مرحله بوجود آمده است. کانه های درون شیل تحت تاثیر همین دگرگونی ها، در جهت برگوارگی شیست ها و داخل عدسی های کوارتزیتی جای گرفته اند.

کانسار آهن چادرملو در 65 کیلومتری شمال شهرستان بافق، 180 کیلومتری شمال شرقی شهرستان یزد و کانسار آهن چغارت نیز در 12 کیلومتری شمال شرق بافق، 130 کیلومتری جنوب شرق شهرستان یزد واقع شده است. هر دو کانسار در زون ایران مرکزی قرار دارند و سن زمین شناسی این ذخایر اینفراکامبرین (پروتروزوییک پسین- پالئوزوییک زیرین) است. مدل زایشی ذخایر آهن بافق بسیار بحث برانگیز است به طوری که در طول صد سال گذشته تا کنون زمین شناسان بسیاری بر روی منطقه کار کرده و مدل های زایشی گوناگونی از جمله خاستگاه ماگمایی، رسوبی، آتشفشانی، دگرگونی، گرمابی و بروندمی را برای این ذخایر پیشنهاد کرده اند. در این پژوهش برای پی بردن به فرایندهای زمین شناختی مرتبط با کانسنگ سازی از زمین شیمی مگنتیت و آپاتیت و ریز دماسنجی میانبارهای سیال در آپاتیت استفاده شد که شواهد حاصل از آن به همراه شواهد صحرایی و سنگ شناسی در چغارت و چادرملو نشان می دهد این کانسارها به ذخایر مگنتیت- آپاتیت تیپ کایرونا و ذخایر ماگمایی- گرمابی مانند کانسار ال لاکو شیلی شبیه هستند. در مطالعات جدید کانسارهای تیپ کایرونا در گروه ذخایر iocg (ذخایر طلا- مس- اکسید آهن) قرار می گیرند. مجموع عناصر کمیاب خاکی در آپاتیت ها و مگنتیت های چغارت و چادرملو بسیار زیاد و ree? بین 16460- 5781 ppmدر آپاتیت و 22-774 ppmدر مگنتیت متغیر است. پراکندگی عناصر کمیاب خاکی و عناصر اصلی و جزیی در آپاتیت و مگنتیت ها نیز بیانگر یکسان بودن فرایندهای زمین شیمیایی در کانسارهای چغارت و چادرملو است، و شباهت مدل زایشی دو کانسار را به ذخایر iocg تیپ کایرونا نشان می دهد، اما شواهد روشنی مبنی بر نقش مهم فرایند های گرمابی و جانشینی های فراوان بین کانی ها و کانه زایی آهن توسط سیالات شور و دما بالا وجود دارد. شوری میانبارهای سیال در آپاتیت ها بین 56-15 درصد وزنی معادل nacl، دمای همگن شدگی میانبارهای سیال مطالعه شده بین 310 تا 475 درجه سانتی گراد و میزان فشار محاسبه شده با نرم افزار baker بین6/2 تا 4/3 کیلوبار متغیر است. شوری و دمای همگن شدگی سیال کانسنگ ساز شبیه آب های ماگمایی و شورابه ها است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که فرایندهای گرمابی و ماگمایی هر دو در کانسنگ سازی در کانسارهای چغارت و چادرملو نقش داشته اند.