فنون معدن‌کاری در ایران باستان

منصور قربانی- فرانک پروین‌‌پور اگر به طور خیلی ساده بگوییم فنون معدن‌کاری عبارت است از اکتشاف، استخراج کانه‌ها، فرآوری مواد معدنی و فلزگدازی (متالوژی)، می‌توان گفت که ایران آغازگر این گونه فنون بوده است. اکتشاف: از چگونگی اصول و روش‌های اکتشاف کانه‌ها در ایران باستان اطلاعات چندانی نداریم اما وقتی به مناطق اکتشافی، چاه‌ها و تونل‌های اکتشافی معادن باستانی برخورد می‌کنیم آنچنان دقیق و منظم اکتشاف انجام می‌شده است که هم اکنون مهم‌ترین الگوی اکتشاف در مناطقی می‌باشند که در آن مناطق معادن باستان و سایت‌های معدنی قدیم یا به اصطلاح کارهای شدادی دیده می‌شوند. در زیر به اکتشاف شدادی و فلزگدازی و فرآوری که در ایران باستان رواج داشته اشاره‌ای می‌کنیم. اکتشاف شدادی (اکتشاف در ایران قدیم) اصطلاح شدادی برای معدن‌کاری و معادن قدیمی رها شده در ایران به کار می‌رود. معادن شدادی دارای ویژگی‌های زیر است: - در معدن کاری و معدن‌جویی، از دانش غربی بهره گرفته نشده و تمام دانش معدن‌کاری و معدن‌جویی، توسط ایرانیان انجام گرفته است. - در معدن کاری، از هیچ گونه مواد انفجاری و ماشین‌آلات که دارای نیرو محرکه بوده است، استفاده نمی‌شد. کانسارهای بزرگ طلای ایران، همان‌هایی هستند که صدها و هزاران سال پیش، برای نیاکان ما شناخته شده بودند و آثار معدن‌کاری در کنار آنها وجود دارد. جای شگفتی است که تاکنون، کمتر کانسار فلزی شناخته‌ایم که جای پای گذشتگانمان را در آنجا ندیده باشیم. محله‌ای در مسجد سلیمان پیش از حفاری و کشف نفت در آنجا نفتون نام داشت. معدن زره‌شوران پیش از اینکه به عنوان طلا معرفی شود، هزاران سال پیش به خاطر زر (طلا) در آن منطقه، زره‌شوران نام گرفت. از این نام‌ها بسیار است از جمله: کوه زر دامغان که اکنون اکتشاف طلا در آنجا مراحل تکمیلی را پشت سر می‌گذارد، زرین در منطقه اردکان یزد و...، فولاد محله ساری (به دلیل معدن آهن شمال سمنان)، آهنگران ملایر به دلیل وجود معدن سرب و روی و آهن، آسن‌آباد مریوان (کلمه آسن در زبان کردی به معنی آهن است). فلزگدازی و فرآوری پاره‌ای از پژوهشگران، مردم تمدن‌های اولیه دره‌های مصر، بابل، سند و جیحون را نخستین گدازندگان فلزها می‌دانند. چنان که در توصیف به کارگیری فلزها و مواد معدنی گفته شد کاوش‌های اخیر نشان داده است که فعالیت‌های فلزگدازی در این تمدن‌ها نسبت به ایران دیرتر صورت گرفته است. کوره‌های ذوب قدیم و سرباره‌های باقیمانده از آنها در مناطق یزد، کرمان، قم، کاشان، اراک، خراسان، همچنین در دامنه رشته کوه‌های بلوچستان مانند سرباره‌های معدنی مس چهل کوره و معادن متروکه سرب و روی بین ناحیه خارستان و بیدستر تفتان حاکی از مهارت‌ نیاکان ما در امر استحصال فلزها از مواد معدنی است و نشان از آن دارد که از هزاران سال پیش، مردم ایران با این فلز آشنا بوده‌اند. همچنین برای جدا کردن طلا و نقره، از استخوان حیوانات استفاده می‌کرده‌اند. در اینجا جهت آشنایی صنعت فلزکاری و فرآوری معدنی در ایران باستان به روش فرآوری تهیه توتیا و غال‌گدازی طلا از سنگ معدن که در ایران باستان وجود داشته و هنوز مرسوم است، اشاره می‌کنیم. توتیا و فرآوری توتیا ماده شیمیایی اکسید روی (ZNO) است. این ماده در ایران باستان به خصوص زمان ساسانیان تولید می‌شد و مصرف طبی و صنعتی داشت و فزون بر مصرف داخلی به اغلب نقاط جهان صادر می‌شده است. اکسید روی در طبیعت به طور نادر وجود دارد؛ ولی بر اثر حرارت در کوره‌های باستانی از سنگ‌های دارای روی تولید می‌گردید. واژه توتیا در اصل معرب کلمه دودها یا دودی‌یای فارسی است که صنعت تولید آن را می‌نمایاند. در کوره‌های تولید توتیا که ساختمانی دوطبقه داشته‌اند سنگ‌های دارای روی را برای حرارت در قسمت پایینی قرار می‌دادند و آن را حرارت می‌دادند (حدود ۹۰۰ درجه) و در قسمت بالای کوره یک صفحه مشبک بوده که در آنها میخ‌های سفالین می‌چیده‌اند. در اثر حرارت بخارهای روی متصاعد می‌شده و روی میخ سفالین می‌نشسته و در نهایت ماده جامد نهایی که از سطح میخ‌های سفالین‌ تراشیده و جدا می‌شود همان توتیا بوده است. فن غال‌گدازی‌ طلا غال‌گدازی (Cupellation Technic) بعد از عمل طلاشویی، از مهم‌ترین و اولین روش‌های استحصال طلا (و سایر فلزات گرانبها) از سنگ معدن از دوره‌های پیش از تاریخ در ایران معمول بوده است. استفاده از این روش در دوره رنسانس هم در اروپا (به خصوص جهت استحصال نقره) متداول بوده است. این شیوه استحصال، حتی امروزه نیز به عنوان بخشی از روش تجزیه حرارتی (Fire assay) در بعضی آزمایشگاه‌های طلا و نقره به کار می‌رود. اساس این روش بر استفاده از خواص شیمیایی (و تا حدودی فیزیکی) سرب، طلا و سایر عناصر استوار است. به این ترتیب که سرب مذاب به علت جاذبه‌ شدید شیمیایی نسبت به فلزات گرانبها به عنوان جمع‌آوری‌کننده آنها به کار می‌رود. خلاصه‌ای از مراحل این فن در دو مرحله عملیاتی به شرح زیر ارائه می‌گردد. الف- عملیات آماده‌سازی و ذوب عملیات آماده‌سازی و ذوب سنگ‌ معدن حاوی فلزات گرانبها، به عنوان مرحله قبل از عملیات غال‌گدازی، طی مراحل زیر انجام می‌شود. ۱- ابتدا سنگ معدن طلا پودر می‌شود، سپس مخلوطی از پودر سنگ معدن اکسید شده سرب (pbo) زغال و مواد کمک ذوب (خاکستر و بوره) کاملا با هم مخلوط گردیده و روی این مخلوط به منظور جلوگیری از اکسید شدن به وسیله قشری از نمک طعام پوشانده می‌شود. ۲- مخلوط فوق را در حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد حرارت می‌دادند (این درجه حرارت توسط آزمایش‌های امروزی مشخص شده است). ۳- در چنین حرارتی یکسری فعل و انفعالات شیمیایی بین مواد کمک ذوب، لیتاژ (PbO) زغال و سنگ معدن صورت گرفته که طی آن لیتاژ به سرب احیا می‌شود. سپس سرب احیاشده از لیتاژ (به علت اختلاف زیاد وزن مخصوص) به صورت ذرات ریز از داخل مواد مذاب و سرباره به طرف پایین سقوط کرده با جمع‌آوری تمام ذرات طلا و نقره در پایین و کف کوره جمع می‌گردد. ۴- در پایان سرب را همراه با فلز گرانبها و سرباره از کوره خارج کرده و پس از خنک شدن، سرب که در قسمت پایین جمع شده به وسیله چکش از سربار جدا می‌گردد و به صورت یک قطعه مجزا شکل داده می‌شود. ب- عملیات غال‌گدازی (Cupellation Technic) در مرحله غال‌گدازی، فلزات گرانبها (طلا و نقره) که طی عملیات ذوب به صورت مخلوط همراه سرب درآمده‌اند، در اثر اکسیده شدن سرب به لیتاژ از آن جدا می‌شوند. فرآیند غال‌گدازی به طور خلاصه طی مراحل زیر انجام می‌پذیرد. سرب حاصل از مرحله ذوب درون یک غال (که شکل امروزی آن کوپل cupell است) که قبلا در حرارت حدود نقطه ذوب لیتاژ درون کوره گرم شده قرار داده می‌شود. غال ظرفی است با سطح فوقانی مقعر جهت قرار دادن سرب که از ۹۰ درصد خاکستر استخوان و مقداری سیمان و آب ساخته می‌شده است. قدرت جذب غال معادل هم‌وزن خود لیتاژ است. پس از قرار دادن سرب، مدتی در کوره را می‌بندند. سپس کمی آن را باز می‌کنند تا شرایط اکسیدکننده درون کوره ایجاد شود (حرارت کوره نزدیک به ۸۷۵ درجه سانتیگراد نگه داشته می‌شود) به این ترتیب سرب مذاب اکسیده شده به صورت لیتاژ به داخل غال نفوذ می‌کند و جذب می‌شود. اغلب فلزات مزاحمی که ممکن است به صورت آلیاژ همراه سرب آمده باشند (مانند FeS,Cu۲S) نیز در این مرحله اکسیدشده همراه لیتاژ به داخل غال نفوذ می‌کنند. از آنجا که اکسید شدن فلزات مزاحم معمولا در آخرین مرحله اکسیدشدن سرب صورت می‌گیرد، در پایان عمل غال‌گدازی، درجه حرارت کوره کمی افزایش داده می‌شود (۹۰۰ درجه سانتیگراد). چون نقطه ذوب طلا و نقره بیشتر از درجه حرارت کوره (و نقطه ذوب لیتاژ ۸۷۵ درجه سانتیگراد) است، پس از جذب کامل لیتاژ در داخل غال گره‌های منجمد شده این فلزات بر سطح غال باقی خواهند ماند. مناطق معدن‌کاری در ایران باستان جهت نشان دادن مناطق معدن‌کاری در ایران با توجه به بررسی‌های صحرایی، پی‌جویی‌های اکتشافی و مطالعه معادن قدیمی سعی شده نقشه مناطق معدن‌کاری در ایران قدیم تهیه شود که به کمک آن می‌توان مناطق معدن‌کاری در ایران قدیم را تشخیص داد. مناطق معدن کاری در ایران قدیم ۱- اهر (مس، طلا، آهن) ۲- اردبیل (مس) ۳- ماسوله (آهن) ۴- تکاب (طلا، آرسنیک، جیوه) ۵- زنجان (آهن، طلا) ۶- طارم (مس، طلا، سرب) ۷- عباس‌آباد (مس) ۸- نیشابور (فیروزه، طلا) ۹- شرق دامغان (طلا، مس، فیروزه) ۱۰- تربت (طلا، آرسنیک) ۱۱- آهنگران- شمس‌آباد (شمال لرستان) (سرب، طلا، نقره، آهن، قلع) ۱۲- قم- کاشان (مس، طلا، آهن) ۱۳- انارک (مس، سرب، جیوه، طلا) ۱۴- داران- نجف‌آباد (سرب، روی) ۱۵- اصفهان (روی، سرب) ۱۶- زرین (اردکان) (طلا) ۱۷- آهنگران (سرب، طلا، نقره، آهن، قلع) ۱۸- بافق- کوهبنان (مس، طلا، آهن) ۱۹- قلعه زری (مس) ۲۰- لار- آساجی (مس، طلا) ۲۱- نی‌ریز (آهن) ۲۲- کرمان (مس، طلا، فیروزه) ۲۳- خارستان (سرب، جیوه، طلا) ۲۴- کوه سرمه (سرب، روی) منابع ۱- اسمیرنوف، ۱۹۸۳، زمین‌شناسی ذخایر معدنی، ترجمه علی‌پور، ۱۳۶۷، مرکز نشر دانشگاهی. ۲- زاوش، م.، ۱۳۴۸، کانی‌شناسی در ایران قدیم (جلد اول و دوم)، پژوهشگاه علوم انسانی و فرهنگی. ۳- علی‌پور، ک. ۱۳۷۲، تاریخ دانش زمین‌شناسی و معدن در ایران، طرح تدوین کتاب، سازمان زمین‌شناسی کشور. ۴- گیرشمن، ایران از آغاز تا اسلام، ترجمه محمد معین، ۱۳۵۵، بنگاه ترجمه و نشر کتاب. ۵- مجیدزاده، ی.، ۱۳۶۷، آغاز شهرنشینی در ایران، مرکز دانشگاهی خواجه نصیرالدین طوسی. ۶- قربانی، م.، در دست انتشار، زمین‌شناسی اقتصادی ایران، سازمان زمین‌شناسی کشور. ۷- بربریان، م.، ۱۳۷۶، جستاری در پیشینه دانش کیهان و زمین در ایران ویج، نشر بلخ. ۸- بهار، م.، ۱۳۷۶، پژوهشی در اساطیر ایران، انتشارات آگاه. ۹- قربانی، م.، ۱۳۷۹، ذخایر سرب و روی در ایران، سازمان زمین‌شناسی کشور. ۱۰- قربانی، م.، ۱۳۷۴، آنتیموان، آرسنیک، جیوه، طرح تدوین کتاب، سازمان زمین‌شناسی کشور. ۱۱- قربانی، م.، ۱۳۸۰، گوهرشناسی و تاریخ گوهر در ایران، جزوه درسی، دانشکده علوم زمین دانشگاه شهید بهشتی.