بخشی از مقاله
مطالعات کانی شناسی و توزیع ژئوشیمیایی عناصر نادر خاکی در کانسنگ آهن-آپاتیت اسفوردی، ایالت فلززایی بافق
چکیده
کانسار آهن-آپاتیت اسفوردی در ایالت فلززایی بافق در محدوده ایران مرکزی و محور کاشمر-کرمان قرار گرفته است. قدیمیترین سنگهای منطقه شامل مجموعههای دگرگونه بنهشورو و پشتبادام بوده که توسط سازند تاشک ادامه یافته است. سازند تاشک شامل مجموعهای از قطعات آواری شیل و ماسهسنگ است که تحت تأثیر دگرگونی تا مرز رخساره شیستسبز دگرگون شده است. سنگ میزبان کانیسازی در این کانسار متعلق به عضو چهارم سازند ساغند بوده که تحت تأثیر دو سیستم گسلی یکی با روند شمالغرب-جنوبشرق و دیگری شمال-جنوب قرار داشته است. طبق شواهد پتروگرافی، کانهزایی آپاتیت در چهار نسل شامل، آپاتیتهای ریز تا متوسط بلور (نسل اول)، آپاتیتهای درشتبلور جانشین شده توسط کلسیت (نسل دوم)، آپاتیتهای درشت بلور قطع شده توسط رگههای کلسیت (نسل سوم) و آپاتیتهای ادخال (نسل چهارم)، است. طبق شواهد توزیع عناصر نادر خاکی در میزبان آپاتیت و سنگ درونگیر نوعی تهیشدگی در موقعیت Eu مشاهده میشود که گویای وجود شرایط اکسیدان و حضور Eu3+ در محیط و ورود آن به شبکه بلوری آپاتیت در کانسار اسفوردی است. میتوان گفت وجود این شرایط اکسیدان در زمان تشکیل آپاتیت ناشی از وجود مقادیر بالای اکسیدآهن Fe2+ و Fe3+ در محیط و رخداد مقادیر بالای هماتیت و مگنتیت در کانسنگ آپاتیت است.
واژههای کلیدی: کانسنگ آهن-آپاتیت، ژئوشیمی عناصر نادر خاکی، ایالت فلززایی بافق، کانسار اسفوردی
مقدمه
عناصر نادر خاکی (Rare Earth Elements) در دستیابی به خصوصیات پتروژنتیکی سنگهای آذرین و کانساهای گرمابی مرتبط با آنها و همچنین بازسازی شرایط زمینشناسی-تکتونیکی تشکیل ذخیره از اهمیت بالایی برخوردار است. کانسار اسفوردی با محتوای عنصری 14 درصد P2O5، 30 درصد FeOtotal و 1/5 درصد REE، از مستعدترین ذخایر معدنی در ایران است که بصورت فعال به منظور برداشت فسفر و آهن مورد بهرهبرداری قرار میگیرد. مطالعات متعددی بر روی این ذخیره انجام شده که برخی از آنها شامل فورستر و جعفرزاده (1994)، حقیپور (1977)، شریفی (1376)، Jami et al. (2006; 2007)، Torab (2008) و بومری (1390)، است. کانسار اسفوردی با مختصات جغرافیایی 55˚38´ طولشرقی و 31˚47´ عرضشمالی در فاصله 35 کیلومتری شمالشرق منطقه بافق و در زون ساختاری کاشمر-کرمان قرار دارد ( شکل.(1 کانهزایی منطقه عموماً به صورت مجموعه کانههای آپاتیت، مگنتیت و هماتیت بوده و شکل ذخیره بصورت عدسی با راستای شمالغرب-جنوبشرق کشیده شده است. این عدسی میزبان %16 کانسنگ P2O5 به همراه کانههای آهن به شکل تودهای است که ارتفاع آن از 1755 متر آغاز و تا افق 1635 متر از سطح دریا ادامه دارد. در حال حاضر 55 متر از این عدسی استخراج و کف پیت در ارتفاع 1700 متر از سطح دریا قرار دارد. توالیهای
سنگی منطقه اسفوردی اغلب از نوع آتشفشانی-رسوبی و متعلق به نئوپروتروزوئیک است که تأثیر پدیدههای
دگرسانی، مهاجرت سیال و متاسوماتیزم موجب رخداد نسلهای مختلف کانهزایی در منطقه شده است. این موضوع موجب شده تا نحوه رخداد کانهزایی و ژنز کانسار آهن-آپاتیت اسفوردی تا حدی مبهم جلوه داده و نظرات مختلفی پیرامون آن عنوان شده است. در این پژوهش ضمن بررسی کانی آپاتیت بعنوان مهمترین میزبان و کنترلکننده REE در کانسار اسفوردی، ارتباط ژنتیکی کانسنگ آهن-آپاتیت با سایر لیتولوژیهای منطقه مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. برای دستیابی به این هدف از نسبتهای (La/Yb)n، ٭Eu/Eu، (Gd/Yb)n و (La/Sm)n در کانی آپاتیت، کانسنگ آهن، دگرسانی متاسوماتیزم و سنگ میزبان کانسار اسفوردی بهره گرفته شده است.
زمینشناسی
قدیمیترین توالیهای سنگی منطقه اسفوردی که سنگ بستر منطقه را تشکیل میدهند، شامل مجموعههای دگرگونه بنهشورو و پشتبادام بوده که توسط سازند تاشک ادامه یافته است. سازند تاشک مجموعهای از قطعات آواری فلیش نظیر شیل و ماسهسنگ است که تحت تأثیر دگرگونی تا مرز رخساره شیستسبز دگرگون شده است. این سازند با مرز تدریجی و کنگلومرای قاعدهای از واحدهای سنگی کامبرین زیرین تفکیک شده است. واحد بالایی این مجموعه سازند ساغند قرار گرفته که با کنگلومرای قاعدهای آغاز شده و با مجموعه گدازههایی با ترکیب اسیدی تا بازیک ادامه پیدا کرده است (سامانی، .(1993 سازند ساغند متشکل از پنج عضو شامل کنگلومرای قاعدهای 10) تا 40 متر)، گدازههایی اسیدی تا بازیک 200) تا 300 متر)، تناوبی از قطعات آواری 150) تا 200 متر)، سنگهای آتشفشانی آگلومرا و برشی به همراه میانلایههای آهکی و توف حاوی کانیسازی (بیش از 400 متر) و واحدهای کربناته و تبخیری با میانلایههایی از توف و گدازه حاوی کانهزایی آهن 150) تا 200 متر)، است. پس از آن، مجموعه سنگهای معادل با سری ریزو (سازند بنستان) متشکل از سنگهای آتشفشانی پتاسیم بالا، عضو بالایی سازند ساغند را پوشاندهاند. بر اساس مطالعات سنسنجی U-Pb بر روی زیرکن، سن مجموعه ساغند معادل نئوپروتروزوئیک بدست آمده است .(Ramezani and Tucker, 2003) بطور کلی مجموعه سنگهای تشکیل دهنده کانسار اسفوردی متعلق به عضو چهارم سازند ساغند هستند که فعالیتهای ساختاری منطقه اغلب تحت تأثیر دو سیستم گسلی یکی با روند شمالغرب-جنوبشرق و دیگری شمال-جنوب قرار داشته است.
شکل .1 نقشه زمینشناسی ساده شده ایالت فلززایی بافق (با تغییرات از (Torab, 2008، که در آن موقعیت
کانسار اسفوردی (علامت ستاره) و ذخایر آهن (آپاتیت) همجوار در آن نشان داده شده است.
روشها و مواد
به منظور دستیابی به اهداف تعریف شده در این پژوهش، تعداد 24 نمونه سنگی از واحدهای سنگی ریولیت، آهک-دولومیت، دایکهای مافیک، سنگ میزبان دگرسان، واحدهای آندزیت-بازالت و آلکالی سینیت نمونهبرداری به عمل آمد. پس از آن، با تهیه تعداد 20 مقطع نازک و نازک صیقلی، مطالعات پتروگرافی به منظور تعیین میزان دگرسانی نمونهها و انتخاب نمونه برای انجام تجزیه شیمیایی سنگ کل ( whole rock (chemistry انجام شد. از این میان، تعداد 12 نمونه به منظور انجام تجزیه با روش دستگاهی طیفسنج جرمی پلاسمای جفت شده القایی (ICP-MS) و تعیین غلظت عناصر اصلی، کمیاب و نادر خاکی در آزمایشگاه سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور مورد تجزیه قرار گرفت. حد حساسیت تجزیهها 0/1 گرم در تن بوده و مقادیر LOI نیز با استفاده از قرار دادن نمونهها در کوره مورد محاسبه قرار گرفت. همچنین به
منظور بهنجار کردن دادهها، از نتایج استفاده شد.
نتایج و بحث زمینشناسی کانسار
بخش اعظم منطقه از سنگهای آتشفشانی فلسیک تشکیل شده که همراه با انواع توف و میانلایههای کربناته، دولومیتی، شیل، ماسهسنگ و سیلتاستون و عدسیهای کوچکی از ژاسپیلیت، توالی سنگی منطقه را تشکیل دادهاند. این توالی در بخشهای مختلف توسط تودههای نفوذی با ترکیب مافیک (اغلب شامل دولریت و تراکیت) قطع شدهاند. کانهزایی اغلب در میزبان سنگهای آتشفشانی و توفی دگرسان شده رخداده است. در صورتی که بخش کانیزایی را مبنا قرار دهیم، واحدهای سنگی تحتانی آن به عنوان فرودیواره و واحدهای فوقانی نیز با عنوان فرادیواره توصیف خواهد شد (شکل .(2
شکل.2 نقشه زمینشناسی ساده شده کانسار اسفوردی (با تغییرات از Jami (2006) و .(Torab (2008)
واحدهای سنگی فرودیواره: سنگآهک و دولومیت قاعده ستون چینهای منطقه و نیز رأس آن را تشکیل داده و وجود میانلایههای این واحد در کل توالی سنگی منطقه مبین تشکیل آن توأم با ایجاد سنگهای آتشفشانی و آتشفشانی-رسوبی است. بهترین رخنمون از واحدهای سنگی فرودیواره را میتوان در
قسمت جنوب شرق معدن مشاهده کرد که متشکل از سنگآهک و دولومیت بوده و دایکهای مافیک (دولریت و تراکیت) در آنها تزریق شده است. این واحدهای رسوبی در مجاورت ماسهسنگ توفی و انواع توفهای ماسهسنگی، جوشخورده، پورفیری (کریستالین) و خرده سنگی قرار گرفتهاند (شکل .(2 مرز بین ماسهسنگ توفی و توفهای بالایی واضح بوده و با دولومیتهای قاعدهای مرز تدریجی دارند.
واحد کانهزایی: در بخشهای میانی کانسار اسفوردی منطقه کانهزایی قرار گرفته است که بصورت دو نوار اکسیدآهن (حاوی مگنتیت و هماتیت) و آپاتیت درون سنگ میزبان آتشفشانی دگرسان شده قرار گرفته است (شکل .(3 این دو نوار که به پهنه آهندار معروف است، همراه با یکدیگر بوده و بواسطه وجود گسلهای نرمال دچار کجشدگی شده است. در سطح زمین تفکیک دو نوار اکسیدآهن و نوار غنی از آپاتیت غیر ممکن بوده و تنها بواسطه اختلاف در میزان عیار کانهها در دادههای حاصل از حفاری این دو قابل تمایز هستند. در صورت دستهبندی آپاتیتها براساس رخنمون و نمود آنها در نقاط مختلف کانسار، میتوان آنها را از جنوب به شمال در سه دسته زون مگنتیت-آپاتیت (شکل 3الف)، افق اصلی آپاتیت (شکل 3ب)، رگههای آپاتیتی (شکل 3پ) و کانسنگ آمفیبول متاسوماتیزم شده (شامل کانیهای ترمولیت و اکتینولیت) به همراه بلورهای آپاتیت (شکل 3ت) ردهبندی کرد.
شکل .3 تصاویر صحرایی از رخنمون واحد کانه زایی آپاتیت شامل، الف) زون آهن-آپاتیت، ب و پ) بلورهای پراکنده آپاتیت در میزبان آمفیبول دگرسان شده، ت) رگه آپاتیت در میزبان توف
واحد دگرسانی: سنگ میزبان کانسار اسفوردی شامل مجموعه سنگهای آتشفشانی فلسیک شامل ریولیت و توفریولیتی بوده که در بخش میانی کانسار اسفوردی شدیاًدچار دگرسانی شدهاند . در کانسار اسفوردی دگرسانیهای متعددی معرفی شدهاند که از جمله آنها میتوان به دگرسانیهای سدیم-کلسیم، کوارتز-کربنات و دگرسانی سیلیسی اشاره کرد .(Jami, 2005) بر اساس مطالعات تقیپور و همکاران (1392)، مهمترین و تأثیرگذارترین آنها بر سنگ میزبان کانسار اسفوردی، دگرسانی سدیک-کلیسک بوده که مجموعه
