بخشی از مقاله
چکیده
منطقهی مورد مطالعه در محدودهی شمالی کانسار مس چهارگنبد واقع در جنوبشرقی ایران، در شهرستان سیرجان و در حدود 110 کیلومتری جنوبغربی کرمان، دارای مختصات 560:05 / و560:25/ طولشرقی،29 0:50/ و 290:65/ عرض-شمالی میباشد. این ناحیه در جنوبشرقی کمربند ماگمایی ارومیه- دختر قرار دارد و بخشی از نوار ماگمایی دهج-ساردوئیه از تقسیمات زمینشناسی کرمان میباشد. قسمتی از سنگهای ماگمایی محدوده شمالشرق سیرجان تحت تأثیر نفوذ سیالات گرمابی قرار گرفته و دگرسانی در آنها رخ داده است. سنگها بیشتر ترکیب اسیدی تا حدواسط داشته و شامل آندزیتبازالت، تراکیآندزیت، داسیت به همراه تودههای نفوذی گرانیتوییدی و کوارتزدیوردیتپورفیری میباشند.
کانیهای اصلی تشکیلدهنده سنگها، پلاژیوکلاز، کوارتز، آلکالیفلدسپار، پیروکسن و آمفیبول هستند. وجود بافت غربالی و منطقهبندی نوسانی در فنوکریستهای پلاژیوکلاز، اپاسیتهشدن برخی کانیها در سنگها، حاکی از عدم تعادل ترمودینامیکی و یا اختلاط در ماگمای تشکیلدهنده میباشد ماهیت ماگمای تشکیلدهنده این سنگها کالکوآلکالن بوده که از لحاظ درجه اشباع از آلومینیوم - ASI - متا آلومین تا کمی پرآلومین بوده است. با توجه به ژئودینامیک منطقه، سنگهای ماگمایی این ناحیه که عمدتا سنگهای نفوذی و خروجی با ترکیب متنوع بوده ، حاصل فررورانش صفحه اقیانوسی نئوتتیس به زیر پلیت قارهای ایران مرکزی میباشند.
در محدوده معدنی چهارگنبد سنگ-های ولکانیکی متعلق به ائوسن و توالی رسوبی الیگوسن در اثر سیالات گرمابی حاصل از نفوذ توده کوارتزدیوریت پورفیری با سن میوسن زیرین در زون گسلی چهارگنبد و واکنش با سنگهای مجاور دچار دگرسانی و تغییر شده است که این تغییرات با توجه به زونهای دگرسانی آرژیلیک، فیلیک و پروپیلیتیک شاخص بوده به نحوی که سبب غنیشدگی عناصر LREE و تهیشدگی عناصر HREE در سنگهای مجاور و میزبان توده معدنی گردیده است.
رفتار REEs بوسیله pH ، فراوانی کمپلکسهایی مانند SO42- و حضور کانیهای رسی که میتوانند میزبان REEs باشند کنترل میشود. در پهنه دگرسانی آرژیلیک تمامی عناصر REE غنیشدگی نشان میدهند زیرا این پهنه سیستم قلیایی داشته و تحرک عناصر در چنین سامانهای به حداقل مقدار خود رسیده است. ولی در زون سیلیسی با توجه به نسبت بالای آب به سنگ و فعالیت بالای یون سولفات - - SO42- تهیشدگی REE دیده میشود.
مقدمه
در گذشته برخی زمینشناسان و شیمیدانان عقیده داشتند که REEs عناصر غیر متحرکی هستند که فرآیند شستشو و دگرسانی گرمابی برروی آنها بی تأثیر میباشد[1] ولی برخی از مطالعات دیگر برروی REEs در محلولهای گرمابی و سنگهای دگرسان شده در نهشتههای اپیترمال نشان داده که این عناصر در بعضی شرایط مانند pH پایین، نسبت آب به سنگ بالا و فراوانی کمپلکسهایی از قبیل F-,CO32-, SO42-, PO43- و Cl- به صورت متحرک رفتار میکنند[2] معمولا REE در شرایط اسیدی بیشتر با SO42- و Cl- تشکیل کمپلکس داده و متحرک میشوند. از طرفی این عناصر ممکن است در شرایط pH پائین از کانیهای اولیه آزاد شده و در شرایط قلیایی به صورت هیدروکسید، کربنات و یا به صورت جذب سطحی کانیهای رسی نهنشین شوند.
تفریق LREE از HREE به کانی-های سنگ دگرسان نشده اولیه نیز بستگی دارد. اکثر REE دارای ظرفیت 3+ هستند و با افزایش عدد اتمی، شعاع یونی آنها کاهش مییابد. این عناصر به دلیل کاهش یکنواخت اندازه یونی با افزایش عدد اتمی اختلافات کوچکی در رفتارهای شیمیایی از خود نشان میدهند و این رفتارها در بین عناصر خاکی نادر سبب میشود که این عناصر توسط برخی فرآیندهای زمینشناسی از جمله دگرسانی از یکدیگر قابل تفکیک باشند. در این مطالعه سعی گردیده است به صورت مختصر و مفید واکنشها و رفتارهای عناصر در مقابل فرآیند دگرسانی در سنگهای ماگمایی ناحیه چهارگنبد سیرجان مورد بررسی قرار گیرد.
روش تحقیق
برای نیل به هدف مطالعه، بالغ بر 80 عدد نمونه از واحدهای مختلف سنگی تهیه گردید، که بعد از انتقال به آزمایشگاه، مقاطع نازک آنها تهیه و در آزمایشگاههای پتروگرافی دانشگاه شهید باهنر و دانشگاه شهید بهشتی مورد مطالعه قرار گرفت. در راستای مطالعات ژئوشیمیایی نیز 10 نمونه از سنگهای منطقه به روش طیفسنج جرمی نشری پلاسمای جفتشده القایی - ICP-MS - در آزمایشگاه Lab West استرالیا مورد آنالیز قرار گرفتند. این روش به علت آشکار-سازی بسیار پایین، صحت و دقت بالا به طور گستردهای جهت تجزیه عناصر کمیاب و ایزوتوپها مورد استفاده قرار میگیرند .[3] همچنین تعداد 10 نمونه در اختیار آزمایشگاه زرآزما جهت انجام آزمایشات XRD و XRF قرار داده شد و از تلفیق این آنالیزها در نمودارهای رسم شده توسط نرم افزار GCDkit استفاده گردید.
بحث
کانسارهای رگهای مس طلادار با سولفید بالا در شرایط اسیدی و اکسیدان شکل میگیرند.[4] برخی معتقدند این کانسارها درون سنگهای با دگرسانی سیلیسی به شکل تودهای و با بافت حفرهای در اثر شستوشوی محلولهای اسیدی ایجاد شدهاند.[5] این نوع کانسارها در مراحل پایانی تفریق ماگمایی یعنی هنگامی که گازها و محلولهای ماگمایی به سمت بالا صعود میکنند، تشکیل میشوند. در این مرحله گازهای صعود کننده جذب آبهای جوی درون سنگ همبر - آبهای زیرزمینی - میشوند و گازهای HCl و SO2 تشکیل یک سیال اسیدی را میدهند، این سیال اسیدی با دمای بین 200-300 درجه سانتیگراد و pH بین 0 تا 2 باعث شستن فلزات از سنگهای همبر شده و در مراحل بعدی باعث تهنشینی کانیهای سولفیدی میشود .
[6] مطالعات بر روی سیالات درگیر در این کانسارها نشان میدهد که این کانسارها در دمای بین 300 تا کمتر از 150 درجه سانتیگراد و در عمقی بین 1 تا 2 کیلومتری تشکیل میشوند[5] کانسارسازی در محل اصلی معدن چهارگنبد در اثر عبور سیالات گرمابی در طول سیستم گسلی چهارگنبد و مضطر و در سنگهای دیواره که بیشتر از نوع آندزیت، آندزیتبازالت و رسوبی هستند رخ داده است. یکی از ویژگیهای کانسارهای اپیترمال، گسترش وسیع پهنههای دگرسانی در اطراف رگههای کانهزاست .[7] در منطقه چهارگنبد نیز انواع مختلف دگرسانیها شامل دگرسانی آرژیلیک، فیلیک و پروپیلیتیک مشاهده میشود.
دگرسانی آرژیلیک با مجموعه کانیایی کائولینیت، مسکوویت، مونتموریلونیت و کلریت مشخص میشود.[8] با توجه به مجموعه کانیایی فوق، در کانسار رگهای چهارگنبد این زون احتمالا در اثر عبور سیالات گرمابی با pH پایین از میان زون گسلی تشکیل شده است و بیشتر سنگهای میزبان با ترکیب آندزیتی و توفها را تحت تاثیر قرار داده است. با دور شدن از زونهای گسلی چهارگنبد دگرسانی فیلیک جایگزین دگرسانی آرژیلیک شده که با مجموعه کانیایی کوارتز، سرسیت، بیوتیت، کلریت و قابل شناسایی است. پیریت مهمترین کانی سولفیدی این زون دگرسانی بوده که به صورت انتشاری و رگهای قابل مشاهده است. جهت بررسی تفریق REE و نرمالیزه کردن دادهها از مقادیر [9] REE Chondrite و [10] استفاده گردید که به طور کلی با توجه به نمودارهای شکل 1 ، غنیشدگی در عناصر LREE و تهیشدگی در HREE قابل مشاهده است.
الف- نمودار عناصر REE سنگهای ماگمایی منطقه چهارگنبد که بر اساس REE Chondrite نرمالیزه شدهاند - Baynton, 1984 -
ب- نمودار عناصر REE سنگهای ماگمایی منطقه چهارگنبد که بر اساس REE Chondrite نرمالیزه شدهاند - Nakamura, 1974 - در منطقه چهارگنبد محلولهای ماگمایی از عمق چندین کیلومتر در زون گسلی شروع به حرکت کرده و در فشارهای کمتر از یک کیلوبار به دو فاز بخار با چگالی کم و مایع با چگالی زیاد تفکیک شدهاند.[11] فاز بخار تحرک بیشتری نسبت به فاز مایع دارد، زیرا چگالی و گرانروی پائینتری داشته و به این دلیل به آسانی از میان درز و شکافهای سنگها و زون گسلی عبور کرده و به سطح نزدیک میشود. هنگامی که این بخارات غنی از گاز با آبهای زیرزمینی برخورد میکنند گاز SO2 طبق واکنش زیر به H2S تبدیل میشود.
این واکنش سبب افزایش اسیدیته محلولها گردیده و این محلولهای اسیدی باعث شستهشدن عناصر سنگ میزبان در دمای کمتر از 300 درجه سانتیگراد میشود .[12] که نتیجه آن دگرسانی سنگهای دیواره و تشکیل زونهای دگرسانی بخصوص سیلیسی و آرژیلیک میباشد. مایع با شوری و چگالی بالا که حاوی فلزاتی نیز میباشد در قسمت عمیق در تماس با توده نفوذی کوارتزدیوریت پورفیری باقی میماند ولی در اثر فشارهای حاصل از عملکرد گسل و یا در ادامه کریستالهشدن و انقباض توده نفوذی در امتداد شکستگی ها حرکت کرده و در ادامه بالا آمدن, تشکیل فاز بخار را میدهد.
سرانجام فاز بخار با نزدیک شدن به سطح و کاهش دما و فشار، به مایع تبدیل شده و در دمای کمتر از 300 درجه سانتیگراد، همراه با واکنش با سنگ دیواره سبب تشکیل کانههای فلزی در امتداد شکستگی میگردد. تشکیل کلریت ثانویه از دگرسانی کانیهای مافیک موجود در سنگ میزبان و یا بواسطه ورود Fe وMg به سنگ توسط محلولهای گرمابی و یا هر دو ناشی میشود. با توجه به شواهد پتروگرافی سنگهای ولکانیکی میزبان احتمالا واکنش زیر در سنگهای آندزیت و کوارتزآندزیتهای منطقه رخ داده است.
