بخشی از مقاله
مقدمه
ایزوتوپهای پایدار غیر رادیوژنیک C)، H، O، (S اطلاعات بسیار مفیدی در زمینه ژنز و برخی خصوصیات فیزیکوشیمیایی سیالات هیدروترمال کانه ساز، و منشا و تکامل برخی متشکله های کانه ساز (مانند S و (C در اختیار ما قرار می دهند .(Calagari, 2003) مطالعات پیشین ایزوتوپهای پایدار بر روی بسیاری از کانسارهای مس پورفیری نشان می دهد که مرحله اولیه دگرسانی (مانند پتاسیک) بواسطه سیالات ماگمایی حاصل می شود حال آنکه مرحله بعدی دگرسانی (مانند فیلیک)، اساسا بواسطه سیالات جوی که در اطراف استوک پورفیری می چرخند، بوجود می آید .(Dilles et al., 1992; Zaluski et al., 1994)
اولین مطالعات سیستماتیک و کامل در کهنگ توسط ( Asadi Haroni (and Tabatabai, 2006 صورت گرفت. پس از آن نیز محققین مختلف این منطقه و یا مناطق همجوار را از منظرهای مختلف مورد بررسی قرار دادهاند .
(فرمهینی فراهانی، 1386؛ .(Afzal et al., 2010 زمانی که این تحقیق را آغاز شد هیچگونه داده های ایزوتوپ پایدار در کهنگ وجود نداشت. با در اختیار داشتن امکانات مغزه گیری در این کانسار، دسترسی به زونهای دگرسانی هیپوژن و نمونه برداری برای انجام آنالیزهای ایزوتوپ پایدار امکان پذیر شد. هدف اولیه از این تحقیق، شناسایی منشا گوگرد و تشریح منشا سیالاتی است که در فرایندهای دگرسانی فیلیک و پتاسیک-فیلیک و کانه زایی سولفیدی مرتبط آن دخالت دارند.
بررسی نسبتهای ایزوتوپی گوگرد کانسار کهنگ نشان می دهند که دماهای بدست آمده از ژئوترمومتری ایزوتوپ گوگرد با داده های حاصل از سیالات درگیر، همخوانی خوبی دارند. با این وجود، مطالعه حاضر، اطلاعات جامعتری از کار بر روی ایزوتوپ پایدار کانسار مس- مولیبدن پورفیری کهنگ برای توجیه منشا سیالات و منبع گوگرد در اختیار شما قرار می دهد.
0
64
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته
زمین شناسی منطقه
کانسار کهنگ با وسعت 18km2 در شمال شرق اصفهان در ایران مرکزی واقع شده است (شکل .(1 این منطقه در کمربند ماگمایی سنوزوئیک ارومیه-دختر واقع شده است .(Alavi, 1994) همانطوری که در (شکل (1 نشان داده است، میزبان تمام کانسارهای مس پرفیری در ایران مانند سرچشمه، سونگون، میدوک و دره زار بر روی این کمربند واقع شده است ; (Boomeri et al., 2010 .Shafiei and Shahabpour, 2011) کانسار مس- مولیبدن پورفیری کهنگ شامل مجموعه سنگهای نفوذی دیوریت/گرانودیوریت قدیمی و مونزونیت/ کوارتز مونزونیت بعدی است که در اعماق بیش از 2000 متر و دماهای 243-600œC جایگزین شده اند و سنگهای ولکانیک- پیروکلاستیک که توسط کوارتز مونزونیت، مونزودیوریت تا دیوریت در سنگهای الیگومیوسن تزریق شده اند که سیستم دگرسانی آن محدوده 3×6km را پوشش می دهد (Afshooni and .Esmaeily 2010)
مطالعات صحرایی و پتروگرافی
به منظور انجام مطالعات صحرایی از نمونه های سطحی و مغزه ها بیش از 400 مقطع نازک میکروسکوپی تهیه شد، همچنین از 55 نمونه آنالیز شیمی سنگ کل به روش ICP_MS و ICP-AES در آزمایشگاه SGS کشور کانادا بهره گرفته شده است.
آندزیت و آندزیت پورفیری از رایج ترین واحدهای سنگی کانسار کهنگ هستند که دارای بافت اینترگرانولار تا پورفیری اند (شکل -2الف). کانی اصلی تشکیل دهنده این واحد، پلاژیوکلاز شکل دار تا نیمه شکل دار ( % (>50vol. است که متحمل درجات مختلفی از دگرسانی سریسیتی شده است. همچنین میتوان به فلدسپارهای آلکالن (% (7-10vol. و کوارتز های بی شکل ( vol. (3-5% اشاره کرد. در این واحد سنگی آمفیبول (% (3-5vol. به کلریت و اپیدوت دگرسان شده اند. بیوتیتها (% (8-10vol. فراوانترین کانیهای مافیک اند که عمدتا به کلریت، مسکویت و کانیهای اپاک تجزیه شده اند همچنین آپاتیت و زیرکن کانیهای کمیاب در این واحد سنگی اند. داسیت ریوداسیتها و دایکهای مرتبط با آنها، بصورت فراگیر دگرسان شده و دارای بافت میکروگرانولار پورفیری و گلومروپورفیری و محتوی فنوکریستهای فلدسپار و آمفیبول در زمینه آفانیتیک خود هستند (شکل -2ب). در این واحد سنگی، فنوکریستهای پلاژیوکلاز ( vol. (25-30% به کلسیت، کلریت و اپیدوت تحزیه شده اند. فنوکریستهای آمفیبول نیز به سریسیت، کلریت و کلسیت و گاها اپیدوت، تیتانیت و کانی اپاک دگرسان شده اند. اپیدوت، کلریت، سریسیت، کلسیت، هیدرکسید های آهن، تورمالین (شورل) از کانیهای ثانویه موجود در این واحد سنگی در کانسار کهنگ هستند. ریولیت ها بصورت فراگیر سریسیتی شده (شکل -2ج) و دارای بافت میکروگرانولار
و پورفیری هستند. این واحد سنگی محتوی پلاژیوکلاز (% (30-40vol.، کوارتز (25 -30vol. %)، فلدسپار آلکالن ( % (>20vol. و بیوتیت (% (10-18vol. می باشند. از جمله کانیهای ثانویه موجود در این واحد میتوان به اپیدوت، کلریت، سریسیت، کلسیت، هیدروکسیدهای آهن، تورمالین (شورل) اشاره کرد.دایکهای بازالتی-آندزی بازالتی با بافت پورفیری و اینترسرتال واحد آندزیتی را قطع کرده و بصورت دستجاتی در شمال کهنگ مشاهده میشوند و محتوی فنوکریستهای پلاژیوکلاز ( % (>50vol.، آمفیبول ( % (7vol.، الیوین ( % (10vol. و پیروکسن ( % (7vol. می باشند. آمفیبولها در درجات مختلف به کلریت، کلسیت
و کانی اپاک دگرسان شده اند (شکل -2د). از کانیهای ثانویه موجود در این دایکها
×بهار 92، شماره 7
میتوان سریسیت، کلریت، اپیدوت، کربنات، اکسید-هیدروکسیدهای آهن و پیریت را برشمرد. تراکی آندزیتها در درون آندزیتها رخنمون یافته و دارای مرز تدریجی با آنها هستند. این واحد سنگی دارای بافت تراکیتی و اینترسرتال پورفیری، و محتوی پلاژیوکلاز ( % (>60vol. و آمفیبول ( % (7vol. بعنوان کانیهای اصلی هستند. فنوکریستها و میکرولیتهای پلاژیوکلاز بی شکل تا نیمه شکل دار به سریسیت، اپیدوت و کلریت تجزیه شده اند. بیوتیتها به کلریت و آمفیبولهای شکل دار سبز رنگ به بیوتیت، کلریت و کانیهای اپاک دگرسان شده اند. زیرکن و آپاتیت از جمله کانیهای کمیاب در این واحد سنگی اند. دیوریتها دارای بافت پورفیریتیک، از نمونه های ریزدانه در شمالشرق کهنگ که در گرانیت-گرانودیوریتها نفوذ کرده اند تا نمونه های درشت دانه در بخش مرکزی کانسار کهنگ گسترده شده اند. فنوکریستها ( % (50vol. عمدتا شامل پلاژیوکلاز ( % (30vol.، فلدسپار آلکالن ( % (10vol.، کوارتز ( % (7vol. و بیوتیت ( % (>3vol. می باشند (شکل -2 ه). آمفیبولها توسط بیوتیت و کانیهای کربناته (مگنزیت و کلسیت) جایگزین شده اند. بیشتر فنوکریستهای پلاژیوکلاز به سریسیت، کوارتز و کلسیت تجزیه شده اند. کوارتزمونزونیت و کوارتزمونزودیوریت به رنگ خاکستری روشن و محتوی فنوکریستهای فلدسپار آلکالن، پلاژیوکلاز، بیوتیت و هورنبلند در ماتریکس دانه ریز از جنس کوارتز، فلدسپار آلکالن و پلاژیوکلاز هستند (شکل -2 و). این واحد سنگی بواسطه حضور فنوکریستهای پلاژیوکلاز بی شکل تا نیمه شکل دار (
% (25-40vol.، فلدسپار آلکالن شکل دار (% (>15vol.، فنوکریستهای بیوتیت شکل دار تا نیمه شکل دار ( % (>10vol.، فنوکریستهای هورنبلند (
% (>2vol.، و فنوکریستهای کوارتز بی شکل ( % (>20vol. از سایر واحدهای سنگی کانسار کهنگ متمایز میشود.گرانیت-گرانودیوریت متوسط تا ریزدانه دارای بافت میکروگرانولار دارای پلاژیوکلاز بی شکل ( % (>70vol.، آلکالی فلدسپار (
% (10-15vol. بی شکل تا نیمه شکل دار، کوارتز ( % (25-30vol. (شکل -2 ز) و آمفیبول ( % (5-10vol. می باشد. آمفیبولها عمدتا به کلریت، اپیدوت و کانی اپاک تجزیه شده اند. بیوتیت، فراوانترین کانی مافیک ( % (10-18vol.، آپاتیت و زیرکن از کانیهای کمیاب و کلریت، اپیدوت، کلسیت، سریسیت، کانیهای رسی (کائولینیت)، کانیهای اپاک، تورمالین (شورل) و ژاروسیت از جمله کانیهای ثانویه موجود در این واحد سنگی کانسار کهنگ هستند.
دگرسانی گرمابی و کانه زایی
بخش بزرگی از کهنگ توسط سنگهای آذرین با دگرسانی گرمابی پوشیده شده است. زونهای دگرسانی اصلی شامل زون پروپیلیتی، فیلیک، آرژیلیتی و پتاسیک هستند که در ارتباط با رگه- رگچه های کوارتز، کوارتز- منیتیت و هیدروکسیدهای آهن هستند. دگرسانی پروپیلیتی ، گسترده ترین زون دگرسانی در منطقه بوده، که سنگهای تراکیت و تراکی آندزیتها متحمل این نوع دگرسانی شده اند. این زون توسط کلریت و اپیدوت (زوئیزیت و کلینوزوئیزیت)، و مقدار کمی کلسیت، سریسیت، آلبیت، پیریت، اکسیدهای آهن و کانیهای رسی شناسایی میشود. پیروکسن، هورنبلند و پلاژیوکلاز بترتیب توسط کلسیت-کلریت، کلریت -سریسیت-آلبیت-پیریت و اپیدوت -آلبیت جایگزین شده اند (شکل -2 الف). فنوکریستهای بیوتیت گاها به اپیدوت، کلریت و سریسیت تجزیه شده اند. تغییرات کانی شناسی در زون آرژیلیتی در واحد سنگی داسیت-ریوداسیت مشهود است. دگرسانی آرژیلیتی شامل کانیهای رسی است که جایگزین فازهای آلومینوسیلیکاته نظیر فلدسپارهای آلکالن شده است (شکل -2ب). سنگهای دگرسان شده در این زون به رنگ روشن بوده و کائولینیت، متداولترین
65
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته ×بهار 92، شماره 7
فیلوسیلیکات موجود در زون آرژیلیتی کانسار کهنگ است که در ارتباط با هیدروترمال به اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن تبدیل شده که در بیشتر مقاطع
کلینوکلر می باشد. دگرسانی فیلیک بواسطه حضور سریسیت، کوارتز، پیریت و قابل رؤیت است (شکل -4 الف) در صورتی که نسل دوم پیریت ها، به دور از تاثیر
تورمالین (شورل) بعنوان کانیهای اصلی و کلریت بعنون فاز فرعی شناسایی میشود. هوازدگی و شرایط ثانویه بوده و بصورت سالم به چشم می خورد (شکل -4 ب).
در سنگهای سریسیتی شده، اغلب فلدسپارها به سریسیت یا مسکویت دانه ریز دانه های پیریت نیمه اتومرف تا اتومرف هستند و فراوانی آنها در نمونه ها از کمتر
تبدیل شده اند (شکل -2ز) در حالیکه بیوتیت و آمفیبول به کلریت دگرسان شده از 1% تا 40% است. ابعاد پیریت ها از 20 میکرون الی 5 میلی متر در تغییر است
اند. گاها شدت دگرسانی سریسیتی آنقدر زیاد است که تشخیص فلدسپارهای اولیه و عمدتا بصورت دانه های پراکنده با بافت افشان در نمونه ها حضور دارند و در
ناممکن است. زون فیلیک، با افزایش مقدار کانیهای رسی، بتدریج به زون مواردی دارای بافت شکافه پرکنی می باشند (شکل -4 ج). بعضی از دانه ها که در
آرژیلیتی تبدیل شده است. تغییرات کانی شناسی دگرسانی فیلیک سنگهای کنار شکستگی ها بوده اند به دلیل عملکرد آلتراسیون سوپرژن توسط لیمونیت و
گرانیت-گرانودیوریت را تحت تاثیر خود قرار داده است. در اعماق و بخش مرکزی گوتیت جانشین شده اند و فقط بقایائی از پیریت اولیه مشاهده می شود که
کانسار کهنگ در واحدهای گرانیت-گرانودیوریت، بواسطه شار سیال ماگمایی، نشاندهنده بافت باقیمانده می باشد. در بسیاری از نمونه ها، همیافتی های
مجموعه کانیایی زون دگرسانی پتاسیک مشاهده میشود. در این منطقه دگرسانی پیریتی- کالکوپیریتی پراکنده در متن قرار دارند و دانه های پیریت توسط
پتاسیک بواسطه فلدسپارهای آلکالن و بلورهای نامنظم بیوتیت غنی از Mg کالکوپیریت دربر گرفته شده اند (شکل -4 ب). این مجموعه ها ابعادی در حدود
(بیوتیت ثانویه) در سنگها قابل شناسایی ست. بطور میانگین، سنگهایی که متحمل 1-5 میلی متر دارند. معمولا پیریت ها بجز در موارد معدود و انگشت شمار ارتباط
دگرسانی پتاسیک شده اند محتوی 28% پلاژیوکلاز، 35% ارتوکلاز، 20% خاصی با کالکوپیریت یا سایر پاراژنزهای مس نشان نمی دهند. کالکوپیریت مهم
کوارتز، 15% کانیهای مافیک (عمدتا بیوتیت، و سریسیت و کلریت)، 2% ترین کانی هیپوژن ذخایر مس پورفیری و بعنوان یکی از فراوانترین کانیهای
کالکوپیریت، پیریت، تیتانیت، و زیرکن و مقادیر کمی روتیل هستند. مشاهدات سولفیدی موجود در منطقه کهنگ شناخته شده است و در اکثر مقاطع و حتی
پتروگرافی و آزمایشات میکروپروب انجام شده (افشونی، (1391 نشان می دهند نمونه های سطحی و عمقی دیده میشود. فراوانی کالکوپیریت در نمونه ها از نقطه
که از لحاظ ترکیبی دو گونه بیوتیت در این زون دگرسانی در منطقه قابل نظر حجمی کمتر از 1% تا 25% در تغییر می باشد (شکل -4 ب). دانه های نیمه
شناسایی است: (1 بیوتیتهای اولیه، که غنی از آهن، قهوه ای رنگ و عمدتا شکل شکل دار تا بی شکل کالکوپیریت ابعادی حدود 50 میکرون تا 1 میلی متر دارند
دارند و (2 بیوتیت هیدروترمال (شکل -2ح)، که اساسا قهوه ای رنگ پریده تا اما گاهی لکه های درشت کالکوپیریت در سطح نمونه پراکنده هستند و ابعاد آنها
سبز-قهوه ای و بسیار پاره پاره اند. بیوتیتهای هیدروترمال در ارتباط با فلدسپار و تا 2 سانتی متر هم می رسد گاهی کالکوپیریت ها نیز در فضاهای خالی و بصورت
کوارتز بوده و محلا جایگزین هورنبلند و فنوکریستهای بیوتیت اولیه شده اند رگچه ای استقرار یافته اند و ارتباط خاصی با پیریت ها نشان نمی دهند (شکل
.(Khayrollahi, 2003) در (شکل (3 نیمرخ مغزه های حفر شده در امتداد -4 د) و بطور مستقل و آزاد قرار گرفته اند و گاه در مجموعه های پیریتی-
سطح مقطع AÁ (شکل (1 نشان داده شده است. اکتشافات و بررسیهای انجام کالکوپیریتی پراکنده در متن قرار دارند (شکل -4 ب). از آنجا که کالکوپیریت
شده نشان می دهند که آنومالیهای Cu و Mo در کهنگ در سه مرکز اصلی یافت کانی سولفیدی اصلی است، احتمالا در افقهای پائینتر علاوه بر افزایش درصد
میشود: کهنگ غربی >200 ppm Cu و 15-182 ppm Mo، کهنگ مرکزی فراوانی کانی کالکوپیریت، غلظت مس نیز افزایش می یابد. نتایج حاصل از بررسی
>290 ppm Cu و 30 ppm Mo تا 100<، و کهنگ شرقی 200 ppm Cu مقاطع میکروسکوپی نشان میدهد که اکثر کالکوپیریتها تقریبا سالم هستند و
> و 30 ppm Mo تا .100 < کانه زایی اصلی کهنگ، مس- مولیبدن پورفیری فاقد آلتراسیون یا هوازدگی می باشند. کانه زایی مس هیپوژن در کانسار کهنگ در
است که در سنگهای نفوذی و سنگهای ولکانیکی اطراف آنها ظاهر میشود. کانه ها طول دگرسانی فیلیک و بقدار کمتر دگرسانی پتاسیک بصورت افشان و یا رگچه
شامل کالکوپیریت، پیریت، مالاکیت، مگنتیت، لیمونیت، ژاروسیت، گوتیت، ای حاصل شده است. در طی دگرسانی پتاسیک، مس بصورت کالکوپیریت و کمی
بورنیت، اسفالریت، گالن، دیژنیت، کوولیت، هماتیت و کالکوسیت می باشند که در بورنیت و پس از آن عمدتا بصورت کالکوپیریت نهشته شده است. پیریت هیپوژن
زونهای شستشو، سوپرژن و هیپوژن پراکنده اند (افشونی و همکاران، 1389؛ نیز در بخشهای عمیقتر استوک و در رابطه با دگرسانی پتاسیک تجمع می یابد
.(Afshooni et al., 2011 اگرچه اکثر کانیهای سولفیدی تحت تاثیر آبهای آنجا که در رگه های کوارتز بهمراه فلدسپار پتاسیک، انیدریت، سریسیت و کمی
زیرزمینی در زون سوپرژن متمرکز شده اند اما داده ها حاصل از حفاریهای انجام کالکوپیریت یافت می شود.کانه زایی سولفید بسمت بیرون از بخش مرکزی
شده در کهنگ نشان می دهند کانه زایی Cu-Mo قابل توجهی نیز در زون استوک افزایش می یابد. نسبت پیریت به کالکوپیریت از 2:1 در بخشهای بیرونی
هیپوژن منطقه مورد مطالعه وجود دارد. پیریت بعنوان یک کانی سولفیدی در اکثر تر زون پتاسیک تا 10:1 در حاشیه استوک افزایش یافته است. اکثر کانیهای
مقاطع صیقلی در منطقه مورد مطالعه مشاهده می شود. این کانی به دو صورت سولفیدی شسته شده و مس بواسطه آبهای زیرزمینی، که بسمت پایین در حال
هوازده و غیر هوازده در مقاطع قابل بررسی است و این مسئله معرف حضور دو چرخش اند، در زیر زون سوپرژن نهشته می شوند. (شکل (5 توالی پاراژنتیکی
نسل پیریت در نمونه ها می باشد. نسل اول پیریت در اثر هوازدگی و تاثیر سیالات مجموعه کانه های کانسار کهنگ را نشان می دهد.
66
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته ×بهار 92، شماره 7
شکل .1 نقشه زمین شناسی 1:10000 کانسار کهنگ و ارومیه-دختر و سایر کانسارهای مس پورفیری شناخته شده در روی این کمربند.
شکل .2 تصاویر میکروسکوپی از مقاطع کانسار کهنگ: (الف) بافت پورفیری در آندزیت و نمایش فنوکریست پلاژیوکلاز((plg در زون دگرسانی پروپیلیتی که توسط کلریت، اپیدوت، و کلسیت جایگزین شده است؛ : (ب) زون دگرسانی آرژیلیتی در واخد داسیتی و جایگزینی فلدسپار آلکالن((kf توسط کانیهای رسی؛ (ج) ریولیت با بافت فلوئیدال؛ (د) جانشینی اپیدوت، کربنات، کوارتز و کانی اپاک (opac) به جای الیوین (ol) در دایک بازالتی-آندزی بازالتی. (ه) دیوریت؛ (و) کوارتز مونزودیوریت با بافت میکروگرانولار پورفیری که در آن سریسیت جانشین پلاژیوکلاز شده است؛ (ز) فنوکرست پلاژیوکلاز که در زون فیلیک در واحد میکروگرانیتی بصورت فراگیر به سریسیت (Ser) تجزیه شده است و اطراف آن توسط کوارتز (qtz)احاطه شده است؛ (ح) مجموعه بیوتیت ثانویه - کلریت (Sec.Biot-chl) در ارتباط با زون دگرسانی پتاسیک در آندزیتهای کهنگ.
