بخشی از مقاله
چکیده
زون کائولینیزه منطقه باباجان - استان آذربایجانشرقی،شمال غرب ایران - حاصل دگرسانی سنگهای آتشفشانی - آندزیت و تراکی آندزیت - ائوسن در نتیجه نفوذ تودههای آذرین درونی - گرانیت و گرانودیوریت - الیگوسن میباشد. کائولینیت، کوارتز، مونتموریلونیت، کلریت، ایلیت، آلبیت، اورتوکلاز، روتیل، جاروسیت، ناتروجاروسیت و آلونیت کانیهای این زون دگرسانی میباشند. محاسبات تغییرات جرم عناصر نادر خاکی با فرض Al به عنوان عنصر شاخص کمتحرک نشان می-دهند که REEها در طی کائولینیتی شدن متحمل هر دو فرآیند شستشو تثبیت شدهاند،که عواملی نظیر pH سیال دگرسان کننده، فعالیت بالای لیگاندهای کمپلکس ساز،نسبت بالای سیال به سنگ و شدت دگرسانی در تهیشدگی و غنیشدگی REEها مؤثر میباشند.
الگوی توزیع REEهای به هنجار شده به کندریت،تفریق و غنی شدگی ضعیف LREEها نسبت به HREEها و آنومالیهای منفی Ce وEu را در نمونههای دگرسان نشان میدهد. آنومالی منفی Eu نتیجه تجزیه و تخریب پلاژیوکلازها،فلدسپارهای پتاسیم و هورنبلند سنگ سالم توسط سیالهای هیپوژن میباشد. مطالعات ژئوشیمیایی نشان میدهند که کانیهای رسی،روتیل و فسفاتهای ثانویه میزبان اصلی عناصر نادر خاکی میباشند.
مقدمه
زون کائولینیزه منطقه باباجان،اهر،در 15 کیلومتری شمال شرق شهرستان اهر واقع میباشد. سنگهای آتشفشانی منطقه مورد مطالعه دارای سن ائوسن و شامل آندزیت،تراکی آندزیت،آندزیت - لاتیت میباشند،که جایگیری و نفوذ سنگهای آذرین درونی به درون سنگ های آتشفشانی سبب رخداد دگرسانی کائولینیزه در منطقه مورد مطالعه شده است. در جدول تناوبی عناصر،لانتانیدها از عدد اتمی57 تا 71 به عنوان عناصر نادر خاکی - - REE شناخته می-شوند،Sc و Y نیز به دلیل خواص شیمیایی مشابه با عناصر نادر خاکی همراه میباشند. منشا و منبع REEها گوشته میباشد و بیشترین مقدار عناصر نادر خاکی در کربناتیتها و سنگهای آذرین آلکالن یافت میشود.
عناصر نادر خاکی دارای عدد اتمی زوج پایدار تر و فراوان تر از عناصر نادر خاکی با عدد اتمی فرد هستند،به همین دلیل در نمودار ترکیب-فراوانی،به حالت زیگزاگی ترسیم میشوند. بنابراین برای از بین بردن حالت زیگزاگ و تفسیر بهتر،عناصر نادرخاکی به مرجع مناسب - کندریت - نرمالیز میشوند،و الگوی نرمالیز شده عناصر نادر خاکی،برای تفسیر فرآیندهای ژئوشیمیایی بکار میرود - REE . - Henderson, 1984ها اغلب به دو دسته - La, Ce, pr, Nd, Sm,Eu - LREE و - Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu - HREE تقسیم و مطالعه میشوند،یکی دیگر از عناصر نادر خاکی Pm می باشد که رادیواکتیو بوده و در طبیعت خیلی کمیاب و نادر هست.Y علی رغم اینکه عدد اتمی کمی دارد،در گروه HREEها قرار میگیرد،چون خصوصیات آن به گروه عناصر نادر خاکی سنگین نزدیک تر است.
فراوانیLREEها در طبیعت بیشتر از HREEها است،و LREEها در کانیهای گروه کربناتها،فسفاتها وسیلیکاتها بیشتر یافت می-شوند،ولیHREEها در کانیهای سیلیکاته بیشترین فراوانی را دارند. تمامی عناصر نادر خاکی به جز Eu و Ce درای ظرفیت 3+ میباشند، Eu و Ce برخلاف سایر REEها دارای دو حالت اکسیداسیون - - Ce3⁺ , Ce4⁺ و - - Eu3⁺ ,Eu2 میباشند - . - Madhavaraju and Lee,2009 در مطالعات ژئوشیمیاییEu معرف شرایط اسیدیته و Ce معرف شرایط اکسیداسیون میباشد،در محیط اسیدی و قلیایی به صورت Eu2⁺ و Eu3، و Ce در شرایط احیایی و اکسیدان به ترتیب به صورت Ce3 و Ce4⁺میباشد.
در گذشته تصور براین بود که عناصر نادر خاکی در محیط دگرسانی متحرک نیستند - - Michard and Albarede,1989.Lewis et al.,1998، اما مطالعات اخیر نشان میدهند که این عناصر در دگرسانیها با کاهش pH و نسبت بالای آب/سنگ وحضور لیگندهای کمپلکس ساز نظیر F⁻ ,Co3⁻ ,Cl تحرک مییابند - . - Henderson, 1984 در این پژوهش عوامل ژئوشیمیایی مؤثر در تحرک،توزیع و رفتار عناصر نادر خاکی،الگوی توزیع REEهاو آنومالی EuوCe در زون کائولینیزه منطقه باباجان اهر مورد بررسی قرار گرفته است.
بحث
بررسی و مطالعه زون کائولینیزه منطقه باباجان،اهر در دو بخش صحرایی و آزمایشگاهی انجام شده است. تعداد10 نمونه مقطع نازک برای مطالعات پتروگرافی تهیه و مطالعه شد. تعداد 6 نمونه برای شناسایی فازهای کانیایی زون کائولینیزه،به روش پراش پرتو ایکس به شرکت کانساران بینالود،و 12نمونه برداشت شده از منطقه باباجان اهر،برای تجزیه شیمیایی به روش های طیف سنجی انتشاری پلاسمای جفت شده القایی - - ICP_ES و طیف سنجی جرمی پلاسمای جفت شده القایی - - ICP_MS به ترتیب برای تعیین مقادیر عناصر اصلی و جزئی - شامل عناصر نادر خاکی - به آزمایشگاه ALS_chemex کشور کانادا ارسال شدند و نتایج حاصل مورد بررسی قرار گرفته اند.
در این پژوهش به منظور بررسی ژئوشیمی تغییرات جرم عناصر نادر خاکی،روش ژئوشیمی عنصر کم تحرک - - Nesbitt, 1979 بکار رفته است. در این محاسبات، Al2O3 به دلیل افزایش کم، نسبت به دیگر عناصر کم تحرک نظیر Ti، Zr، Nb،Th وHf به عنوان عنصر شاخص کم تحرک انتخاب گردیده،و برای تعیین غنی شدگی و تهی شدگی عناصرنادر خاکی در طی کائولینیزه شدن از روش زیراستفاده شده است : - Nesbitt, 1979 - % Change = [ - Element kaolinized sample /Al2O3 Kaolinized sample - / - ElementAndesite / Al2O3Andesite - ] - 1 × - 100 - نتایج حاصل از تغییرات جرم حاکی از این است که تمامی عناصر نادر خاکی طی کائولینیتی شدن متحمل هر دو فرآیند تثبیت-شستشو شدهاند.
عناصر La,Pr,Er,Yb بیشترین غنی شدگی و عناصر Dy,Ce,Tm,Lu,Eu بیشترین تهی شدگی را نشان میدهند. غنی شدگی عناصر نادر خاکی را می توان به فرآیند جذب سطحی کانیهای رسی،شرایط اکسیدان و pH بالای سیالهای دگرسان نسبت داد. تهی شدگی عناصر نادر خاکی نیز به دلیل شرایط احیایی و pH پایین سیال دگرسان میباشد. با توجه به مطالب فوق،مهم ترین عامل مؤثر در توزیع،تحرک و غنی شدگی عناصر کمیاب خاکی زون کائولینیزه منطقه باباجان،تغییرات pH سیالهای دگرسان کننده میباشد. الگوی تغییرات جرم عناصر نادر خاکی در شکل1 نشان داده شده است.
الگوی توزیع عناصر کمیاب خاکی در زونهای کائولینیزه:
الگوی توزیع عناصر نادر خاکی نرمالیز شده به کندریت - اونسن و همکاران - - 1978؛میانگین کندریت های - C1 بیانگر جدایش و غنی شدگی ضعیف LREEs نسبت به HREEs میباشد - شکلLREE . - 2ها نسبت به HREEها تحرک کمتری دارند و تا حدی از HREEها ناسازگرتر میباشند، خود این ویژگی و جذب سطحی توسط کانیهای رسی باعث غنی شدگی و تفریق LREEها نسبت به HREEها میشوند. یکی دیگر از دلایل غنی شدگیLREEها میتواند تثبیت عناصر نادر خاکی سبک توسط کانی آلونیت باشد - . - Karakaya,2009تاکنون کانیهایی نظیر کائولینیت،اکسیدهای آهن و منگنز،فازهای کانیایی تیتانیوم دار و فسفاتهای ثانویه به عنوان میزبان اصلی عناصر نادر خاکی در محصولات دگرسانی شناخته شدهاند.
همبستگی مثبت و قوی REEها با Al - r=0.82 - بیانگر نقش اساسی و مهم کانی های رسی مثل کائولینیت در تثبیت برخی عناصر نادر خاکی در زون کائولینیزه مورد مطالعه میباشد،علاوه براین،همبستگی مثبت و متوسط REEها با - r=0.69 - Fe و - r=0.70 - Ti بیانگر این هست که اکسیدهای آهن و روتیل نیز جزو کانیهای تثبیت کننده عناصر نادر خاکی هستند. ضریب همبستگی مثبت و متوسط بین P و REEها - r=0.61 - نشان میدهد که کانیهای فسفاته ثانویه در توزیع برخی عناصر نادر خاکی دخیل میباشند. Zr با REEها همبستگی منفی - - r=-0.06 نشان میدهد و بیانگر این هست که زیرکن نمی-تواند نقشی در تمرکز REEها داشته باشد. همبستگی منفی بین K وREEها - r=-0.32 - نیز نشان میدهد که کانی ایلیت نقشی در تثبیت و تمرکز REEها ندارند.
