مقاله ژئوشیمی عناصر نادرِ خاکیِ ذخیرة بنتونیت ورزقانِ ترکمان چای ، شمالغرب میانه ، استان آذربایجان شرقی ، شمال غرب ایران

بخشی از مقاله

چکیده

ذخیرةبنتونیت ورزقانِ ترکمانچاي در فاصله 37 کیلومتري شمالغرب شهرستان میانه، استان آذربایجانشرقی، شمال غرب ایران واقع میباشد . مشاهدات صحرایی و مطالعات میکروسکوپی نشان میدهند که این ذخیره محصول دگرسانی توفهاي ائوسن بالایی میباشد. با توجه به مطالعات کانیشناسی، کانیهاي سنگساز این ذخیره شامل کانی-هاي؛ مونتموریلونیت، کائولینیت، آلبیت، دولومیت، سانیدین، کریستوبالیت، کلسیت، کوارتز، موسکویت و نانترونیت میباشند. الگوي توزیع REE هاي نرمالیزهو شده به ترکیب کُندریت دلالت بر تفریق و غنیشدگی LREE ها نسبت به HREEها و رخداد آنومالی منفی ضعیف Eu و مثبت ضعیف Ceدر طی بنتونیتزایی دارند. این در حالی است که الگوي توزیع REE هاي نورمالیزه شده به توف، توزیع ناموزون REEها در طی توسعه ذخیره را نمایش میدهند. محاسبات تغییرات جِرم عناصر، با فرض Hf به عنوان عنصر شاخص بیتحرّك نشان از تحرّك و غنیشدگی LREE ها و تحرّك خیلی ضعیف HREEها در طی بنتونیتی شدن دارند.

تلفیق نتایج حاصل از مشاهدات صحرایی، مطالعات کانیشناسی و بررسیهاي ژئوشیمیایی پیشنهاد میکنند که تغییرات در شیمی محلولهاي مسئول دگرسانی نظیر؛ pH و Eh، جذب سطحی، شدت دگرسانی، تثبیت در فازهاي نئومورف و تأثیرات تتراد نقش حیاتی در توزیعو تحرّك عناصر نادر خاکی در ذخیرةبنتونیت ورزقانِ ترکمانچاي داشتهاند. ضرایب همبستگی بین عناصر آشکار میکنند که زیرکن، اکسیدهاي آهن و منگنز، فازهاي تیتانیومدار و فسفاتهايثانویه میزبانان اصلیعناصر نادرِ خاکی در این ذخیره میباشند.

مقّدمه

منطقهورزقانِ ترکمانچاي، به مختصات جغرافیائی"47º 08' 00 الی"47º 30'00 طول شرقی و 37º 24' 50" الی 37º 46' 50" عرض شمالی، در فاصله 37 کیلومتري شمال غرب شهرستان میانه، استان آذربایجانشرقی واقع میباشد. عملکرد فرایند بنتونیتی شدن بر روي توفها و سنگهاي آتشفشانی ائوسن بالایی با توسعه و تشکیل ذخیرة قابل ملاحظهاي از بنتونیت در این منطقه همراه شده است. تاکنون مطالعات انجام شده بر روي سیستم زمینشناسی در این منطقه از دیدگاه زمینشناسی ناحیهاي، رسوب شناسی، و سنگشناسی واحدهاي آذرآواري و آتشفشانی بوده و هیچ بررسی خاصی بر روي ژئوشیمی این ذخیرة معدنی به ویژه ژئوشیمی عناصر نادر خاکی انجام نشده است. در این پژوهش سعی شده است به تفصیل اطلاعات جامع وکاملی از فاکتورهاي کنترل کننده توزیع، تحرّك و غنیشدگی عناصر نادرِ خاکی، کانیهاي میزبانعناصر نادرِ خاکی، ویژگیهاي ژنتیکی ذخیره و دلایل رخداد آنومالیهاي Eu و Ceدر طی بنتونیتزایی ارائه شود.

روش مطالعه

این مطالعه در دو بخش صحرائی و آزمایشگاهی انجام گردیده است. در بخش صحرائی پیمایشهائی به منظور بررسی ساختارها، توالیها، حالت و ضخامت لایهها و سازندهاي زمینشناسی موجود، آشنائی با انواع رنگها و تیپهاي بنتونیتی و انتخاب مکانهاي مناسب براي نمونهگیري انجام گردید. در این مرحله، تعداد 60 نمونه از بنتونیتها و سنگهاي درونگیر آنها برداشت گردیدند.مرحله آزمایشگاهی با تهیه و مطالعه 17 مقطع نازك و صیقلی از نمونههاي معدنی و سنگهاي پیرامونی شروع گردید. متعاقب آن، تعداد 8 نمونه از بنتونیتها با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس - XRD - براي شناسایی فازهاي کانیایی نامشخص انتخاب و مطالعه گردیدند. این کار با استفاده از دیفراکتومتر D-5000 مدل SIMENS - با تشعشع Cu kα مونوکروماتورهاي گرافیک ثابت شده - Fixed graphite monochromators - ، ولتاژ 40kv و جریان 40mA، سرعت اسکن 2 درجه در دقیقه و بازه اسکن 2 تا 70 درجه - در آزمایشگاه طیف کانساران بینالود مشهد صورت گرفت.

در نهایت، براي انجام مطالعات ژئوشیمیائی 8 نمونه - شامل 6 نمونه بنتونیتی و 2 نمونه سنگ والد - با استفاده از روشهاي XRF و ICP-MS به ترتیب براي تعیین مقادیر عناصر اصلی، فرعی، جزئی و نادرِ خاکی به آزمایشگاه سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور - تهران - ارسال و تجزیه گردیدند . ذکر این نکته ضروري به نظر میرسد که در این مطالعه، براي تعبیر و تفسیرهاي ژئوشیمیایی بهتر و بیشتر، مبادرت به محاسبه ضرایب همبستگی رتبهاي اسپیرمن - Rollison, 1993 - بین عناصر مختلف با عناصر نادرِ خاکی و براي تعیین روابط درونی بین عناصر نادرِ خاکی مبادرت به محاسبه این ضرایب در بین خود REE ها در نمونههاي بنتونیتی گردید که نتایج حاصله از این محاسبات در جداول 1 و 2 ارائه شدهاند.

بحث و نَتیجهگیري

بارزترین واحدهاي سنگی منطقه مورد مطالعه به ترتیب از قدیم به جدید شامل؛ ایگنمبرایتهاي ا ئوسن زیرین، بازالتهاي پیروکسندار ائوسن میانی، آندزیتها، تراکیآندزیتها و بازالتهاي ائوسن بالایی، تناوب توف، توف ماسهاي و بازالت آندزیتی ا ئوسن بالایی، سینیتهاي اُلیگوسن، شیلها و سیلتستونهاي میوسن، کنگلومراها و گلسنگهاي پلیوسن و رسوبات عهد حاضر میباشند. عملکرد فرایندهاي دگرسانی بر روي سنگهاي بازالتی-آندزیتی به طور ضعیف و توفهاي ائوسن میانی به طور شدید و گسترده موجبات تشکیل لایهها، عدسیها و تودههاي بنتونیتی را در این منطقه فراهم کرده است. بنتونیتهاي این منطقه از ایران در حالت کلّی داراي تغییرات رنگ شدیدي بوده و رنگهاي متنوعی از قبیل؛ رنگ سفید، قرمز، سبز، زرد و قهوهاي در آنها به چشم میخورد.  این بنتونیتهااز نظر خصوصیات ظاهري نظیر سختی و چگالی اختلافات فاحشی با هم نشان میدهند.