دانلود مقاله زمین شیمی ایزوتوپ های پایدار گوگرد و اکسیژن کانی های سولفیدی و سولفاتی کانسار مس پورفیری پرکام شهر بابک ، استان کرمان

بخشی از مقاله

مقدمه

تلاش های زیادی برای مطالعه ایزوتوپ های پایدار مانند کربن، اکسیژن، هیدروژن و گوگرد در سال های اخیر صورت پذیرفته است. هدف از این مطالعات، شناسایی منبع و ترکیب سیالات کانه دار، تعیین منبع سازنده های کانسنگ، تعیین دما و دیگر شرایط نهشت کانه ها بوده است. تغییرات توزیع زمین شناختی ایزوتوپ های پایدار به تفاوت اندک آنها در رفتار فیزیکی و شیمیایی در محیط های طبیعی وابسته است. به طور کلی پیوندهایی که توسط یون های سبکتر تشکیل شده اند، ضعیف ترند. از این رو یون های ایزوتوپی سبک تر نسبت به واحدهای سنگین ایزوتوپ معادل، پویاتر و واکنشگرتر هستند (علیرضایی، ٌََْ).

ایزوتوپ های پایدار در حال حاضر بخش مهمی از مطالعه کانسارها را به خود اختصاص می دهند، این ایزوتوپ ها اطلاعاتی را در چهار حوضه زیر فراهم می کنند:

ٌ- دمای نهشت کانی ها ٍ- منشاءهای سیالات گرمابی َ- منشاءهای گوگرد، کربن و اکسیژن و به تبع آن منشاء فلزات ُ- اندرکنش های آب با سنگ دیواره
ایزوتوپهای پایدار که عموماً در کانی زایی پورفیری گرمابی به کار می روند شامل اکسیژن، هیدروژن، گوگرد و کربن می باشند. از مهمترین ویژگی های ایزوتوپ های پایدار، تفکیک ایزوتوپی می باشد. تفکیک ایزوتوپی جدایش ایزوتوپ های سنگین و سبک در اثر فرآیندهای ژئوشیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی در محیط های مختلف زمین شناسی می باشد. تفکیک ایزوتوپی بین دو کانی نسبت به دما باعث می شود که از جفت کانی ها به عنوان دماسنج استفاده شود که به دلیل حساسیت بسیار کم نسبت به فشار، بهتر از انواع دیگر

است. جفت کانی که برای دماسنجی مورد استفاده است، می بایست دارای دو خصوصیت زیر باشد.

ٌ- این جفت کانی به طور همزمان و در تعادل با هم نهشته شده باشند. یعنی از یک سیال و در یک دما تشکیل شده باشند. ٍ- ترکیب ایزوتوپی آنها می بایست ثابت بماند و تحت تأثیر دگرسانی ها یا تعادل مجدد تغییر نکند.

زمین شناسی کانسار پرکام

کانسار مس پورفیری پرکام در استان کرمان و در َْ کیلومتری شمال غرب معدن مس سرچشمه و نیز دو کیلومتری شمال غرب معدن مس پورفیری میدوک قرار دارد. این کانسار بر روی کمربند آتشفشانی ـ نفوذی سهند ـ بزمان (شکل ٌ) و بر اساس تقسیم بندی زمین شناسی و ساختمانی استان کرمان بر روی کمربند دهج ـ ساردوئیه قرار دارد .(Dimitrijevic, 1973) بخش اعظم کانی زایی مس پورفیری ایران مربوط به این کمربند آتشفشانی ـ نفوذی می باشد که به علت فرورانش صفحه عربستان به زیر ایران مرکزی در امتداد گسل رورانده زاگرس بوجود آمده است (Berberian and King, 1981; .Hassanzadeh, 1993)

در محدوده کانسار مس پورفیری پرکام، توده های نفوذی توسط سنگهای آتشفشانی و آتشفشانی ـ رسوبی در شمال و جنوب احاطه شده اند (شکل ٍ) و شامل سنگ های آندزیت تا تراکی آندزیت، توف و سنگ های پیروکلاستیک آندزیتی می باشند. در قسمت جنوب منطقه، مجموعه آتشفشانی بصورت سنگ های آندزیتی با بافت پورفیریتیک و گاه همراه با توف و پیروکلاستیک ظاهر می شود. بخش بزرگی از محدوده مورد مطالعه توسط توده ساب ولکانیک دیوریتی تا میکرودیوریتی احاطه شده است. این توده همان توده پرکام پورفیری می

ٌّ

مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته

باشد کهمتحمل دگرسانی نسبتاً شدیدی شده است و در واقع با کانی سازی

علاوه بر این یک توده، چند برونزد کوچکتر از توده کوارتز دیوریت در این

محدوده مشاهده می شود (شکل ٍ). بر اساس مشاهدات صحرایی مجموعه
آتشفشانی-رسوبی و توده پرکام پورفیری توسط توده کوارتز دیوریت قطع شده
است. در نقاطی که این توده نفوذ نموده ، باعث تشکیل استوک ورک های

×تابستان ٍُ، شماره َ

پورفیری ارتباط مستقیمی نشان م ی دهد (کان ایران، ٌََْ).

کوارتزی شدیدتر و کانی سازی مس بیشتر گردیده است. آخرین فاز نفوذی در این منطقه دایک های تأخیری با ترکیب کوارتز دیوریت می باشد. این دایک ها اغلب روند شمال شرقی ـ جنوب غربی دارند و دگرسانی و کانی زایی ضعیفی را متحمل شده اند (کان ایران، ٌََْ).

شکلٌ. موقعیت کانسار پرکام در کمربند آتشفشانی ـ نفوذی سهند ـ بزمان (با تغییرات از .(Taghipour et al., 2008

ٍّ

مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته ×تابستان ٍُ، شماره َ

شکلٍ. نقشه زمین شناسی کانسار پرکام (با تغییرات از کان ایران، ٌََْ). دایره های توپر نشاندهنده گمانه هایی هستند که نمونه برداری از آنها صورت گرفته است.

روش کار

کانسار مس پورفیری پرکام دارای تنوع رگه ای زیادی از کانی های فلزی و سیلیکاتی مختلف می باشد. رخداد همزمان کانی های سولفیدی-سولفاتی و سولفیدی- سولفیدی در کانسار پرکام باعث شده تا برای بررسی وضعیت جفت های ایزوتوپی، مطالعه ای بر روی ایزوتوپ های پایدار این کانی ها صورت پذیرد. در این مطالعه تعداد ََ نمونه از رگه های حاوی پیریت - انیدریت، کالکوپیریت، انیدریت و پیریت-کالکوپیریت از قسمت های مختلف کانسار پرکام و از گمانه های مختلف انتخاب شد (شکل َ). ابتدا بر اساس مطالعه مقاطع نازک و نازک-صیقلی، ترکیب کانی شناسی این رگه ها و هاله های دگرسانی در برگیرنده آنها مشخص شد. سپس برای خالص سازی و جدایش کانی های سولفیدی و سولفاتی ابتدا نمونه ها را خرد کرده و با الک کردن، قطعات درشت

را جدا کرده سپس با روش دست چینی در زیر میکروسکوپ، نمونه های خالص را جدا شدند. درصد خالص سازی نمونه ها با این روش بیش از َُ درصد بوده است. بعد از جداسازی، نمونه ها را پودر کرده و در حدود یک گرم از آنها در دانشگاه آریزونای آمریکا مورد آنالیز قرار گرفتند. نمونه های ارسالی شامل ٌُ نمونه پیریت، ِ نمونه کالکوپیریت و ُ نمونه انیدریت بوده است. علاوه بر آنالیز ایزوتوپی گوگرد بر روی این نمونه ها، مقادیر ایزوتوپ اکسیژن نیز در نمونه های انیدریت اندازه گیری شده است.

دگرسانی و کانی زایی در کانسار پرکام

در کانسار سارا دگرسانی در توده های نفوذی و نیز سنگ های آتشفشانی و آتشفشانی ـ رسوبی میزبان گسترش یافته، ولی عمده ی دگرسانی در توده های نفوذی رخ داده است. شش نوع دگرسانی در این کانسار شناسایی شده است که

َّ

مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته

شامل پتاسیک، بیوتیتیک، پتاسیک ـ فیلیک، فیلیک، آرژیلیک و پروپلیتیک می باشند (محمدی لقب و همکاران، ٌٌَُ). دگرسانی پتاسیک اغلب در بخش مرکزی و ژرف ترین قسمت کانسار مشاهده می شود و بوسیله ی بیوتیت ثانویه و فلدسپار پتاسیم ثانویه مشخص می شود. بیش ترین گسترش این دگرسانی در توده های نفوذی سارا پورفیری و کوارتز دیوریت پورفیری دیده می شود. دگرسانی بیوتیتیک همانند دگرسانی پتاسیک بوده اما بیوتیت ثانویه در آن غالب می باشد و بیشتر در سنگ های آتشفشانی دیواره گسترش دارد (محمدی لقب و همکاران، ٌٌَُ).

دگرسانی پتاسیک ـ فیلیک با متأثر شدن دگرسانی پتاسیک از دگرسانی فیلیک حاصل آمده است که با حضور کانی های فلدسپار پتاسیم ثانویه، بیوتیت ثانویه، سرسیت، کوارتز و انیدریت مشخص می شود. گسترش دگرسانی فیلیک در کانسار سارا زیاد بوده و بخش اعظم این دگرسانی در توده سارا پورفیری رخ داده است (محمدی لقب و تقی پور، ًٌَُ). اجتماع کانیایی این دگرسانی شامل کوارتز، سریسیت و پیریت می باشد. دگرسانی آرژیلیک، با حضور کانی های رسی (کائولینیت، مونتموریلونیت و ایلیت)، اندکی سرسیت و کوارتز مشخص می شود که اصولاٌ در سنگ های آتشفشانی و حاشیه ی جنوبی کانسار گسترش یافته است. در دگرسانی پروپلیتیک کانی های کلریت، اپیدوت، کلسیت، سرسیت و کوارتز قابل تشخیص است. کانی اپیدوت گسترش کمی

دارد و به نظر می رسد دگرسانی پروپلیتیک با شدت قوی در منطقه حضور ندارد. این دگرسانی عمدتاً در سنگ های آتشفشانی منطقه گسترش دارد (محمدی لقب و تقی پور، ًٌَُ).

کانی زایی رگه ای و استوک ورک در کانسار سارا گسترش خوبی دارد و اصولاً در قسمت مرکزی و عمقی کانسار و همراه با دگرسانی های پتاسیک،

پتاسیک ـ فیلیک و فیلیک تمرکز یافته است. بر اساس بررسی نمونه های دستی ّ نوع رگه با ترکیب کانی شناسی زیر در این کانسار شناسایی شده

است: (I کوارتز + مگنتیت+ کالکوپیریت+ پیریت + انیدریت ، (II کوارتز+
مگنتیت + کالکوپیریت + هماتیت + پیریت، (III کواتز+ کالکوپیریت+ انیدریت
پیریت، (IV کواتز + پیریت + انیدریت (ژیپس) کالکوپیریت، (V پیریت
کوارتز، (VI انیدریت.

ضخامت رگه های گروه I از َ میلی متر تا ًٌسانتی متر در تغییر است و اصولاً شامل کالکوپیریت، پیریت و مگنتیت می باشد که بیشتر در قسمت مرکزی و در بعضی از رگه ها در حاشیه قرار می گیرند. این رگه ها با دگرسانی
های پتاسیک، پتاسیک ـ فیلیک و فیلیک همراه می باشند و در توده پرکام پورفیری و کوارتز دیوریت پورفیری دیده میشوند. رگه گروه II که ضخامت آن ها تا ِسانتی متر هم می رسد و غالباً از پیریت، کالکوپیریت، هماتیت سوزنی شکل و مگنتیت تشکیل شده است. دگرسانی فیلیک این رگه را احاطه می کند (شکل ُ-ب). رگه گروه III دارای ضخامت ٍ میلی متر تا ِ/ٌ سانتی متر می باشنداین. نوع رگه اصولاً از کالکوپیریت و مقدار کمتری پیریت تشکیل یافته که بیشتر در قسمت مرکزی رگه قرار می گیرند (شکل ُ-ج). این رگه ها پیوسته و دارای دیواره منظم هستند و با دگرسانی های پتاسیک و پتاسیک ـ فیلیک همراه می باشند. رگه های گروه IVاصولاً از پیریت و مقدار اندکی از کالکوپیریت تشکیل شده است. دیواره آن ها منظم و گاهی نامنظم و ضخامت آن ها از ٍ میلی متر تا َ سانتی متر در تغییر است. این گروه از رگه ها با دگرسانی پتاسیک، پتاسیک ـ فیلیک و فیلیک همراه میباشند. در سیستم استوک ورک کانسار پرکام بیشترین گسترش را رگه IV دارد (شکل ُ-د). رگه های گروه V از پیریت و مقدار بسیار اندکی از کوارتز تشکیل شده است و بیشتر با دگرسانی فیلیک همراه می باشند. این رگه ها دارای ضخامت ِ/ً سانتی متر تا ٍ سانتی متر و دیواره منظم و پیوسته می باشند که در قسمتهای

×تابستان ٍُ، شماره َ

عمیق تر کانسار، با ضخامت کم و در بخش های سطحی با ضخامت بیشتری ظاهر می شوند (شکل ُ-ه). رگه های گروه VI از انیدریت تشکیل شده اند. این رگه ها ضخامت ٌمیلی متر تا َ سانتی متر داشته و رگه های نوع I، IV، V را قطع می کنند (شکلُ-ی).

ایزوتوپ گوگرد و اکسیژن

مقادیر 34S اندازه گیری شده در نمونه های پیریت کانسار پرکام دارای
دامنه تغییرات نسبتاً وسیعی است. کمترین مقدار اندازه گیری شده در این
پیریت ها ْ/ً- و بیشترین مقدار 34S ُ/ٍ می باشد (جدولٌ). مقدار
متوسط 34S نمونه های پیریت َ/ً در هزار است. کمترین مقدار 34S در
نمونه های کالکوپیریت ّ/ٍ- و بیشترین مقدار َ/ٍ در هزار می باشد. مقدار
متوسط 34S نمونه های کالکوپیریت کانسار پرکام َ/ً می باشد. دامنه
تغییرات 34S نمونه های انیدریت دارای محدوده وسیعتری می باشد. این
نمونه ها دارای دامنه تغییرات ْ/ٌٌ-َ/ٌٍ و با مقدار متوسط ٌ/ٌّ می
باشند (جدول ٌ). هیستوگرام فراوانی مقادیر 34S نمونه های پیریت،
کالکوپیریت (سولفیدها) و انیدریت (سولفات) ترسیم شده است (شکلِ).

به طور کلی نمونه های انیدریت نسبت به نمونه های پیریت و کالکوپیریت از 34S غنی تر هستند و دارای مقادیر بیشتری از 34S می باشند (شکل های ِ و ّ).

دامنه تغییرات ایزوتوپ گوگرد در کانسار مس-مولیبدن پورفیری بیوت در مونتانای آمریکا بین یک تا دو در هزار می باشد که گویای منشاء ماگمایی گوگرد می باشد .(Field , et al., 2005) معانی جو و همکاران ( ٌٌَُ) به بررسی سیستماتیک ایزوتوپ های گوگرد و اکسیژن در کانی های سولفیدی و سولفاتی کانسار مس پورفیری سرچشمه پرداختند و منشاء گوگرد این کانسار را ماگمایی تشخیص دادند.

کلاگری ( ًًٍَ) به بررسی ایزوتوپ های پایدار گوگرد، اکسیژن، هیدروژن و کربن در زون های دگرسانی فیلیک و پتاسیک- فیلیک کانسار مس پورفیری سونگون پرداخته است و مقادیر ایزوتوپی این کانسار را با کانسارهای مهم مس پورفیری دنیا مقایسه کرده است. منشاء محلول گرمابی و گوگرد کانسار مس پورفیری سونگون بر اساس داده های ایزوتوپی از نوع ماگمایی می باشد .(Calagari, 2003)
مقدار متوسط 34S کانی های سولفیدی پیریت -کالکوپیریت در کانسار
مس پورفیری پرکام ْ/ً+ می باشد که این امر نشان دهنده تشکیل کانی

های سولفیدی از سیالی است که سولفور آن دارای منشاء ماگمایی است .(Ohmoto and Rye, 1979)

شکلَ. مقطع عرضی از کانسار پرکام در امتداد برش A-B با زون های کانی زایی و محل گمانه ها. دایره های توپر محل بعضی از نمونه های برداشت شده در این گمانه ها را مشخص می کند.

ُّ

مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته ×تابستان ٍُ، شماره َ

شکلُ. انواع رگه ها در کانسار پرکام الف) رگه نوع I ب) رگه نوع II ج) رگه نوع III د) رگه نوع IV ه) رگه نوع V ی) رگه و رگچه VI که رگه V را قطع کرده است. مقیاس برای همه تصاویر Cmٌ می باشد. اختصارات: انیدریت Anh:، کالکوپیریت Cpy:، هماتیت He:، مگنتیت Ma:، پیریت : Py، کوارتز Qz:

جدولٌ. نتایج آنالیز ایزوتوپ گوگرد و اکیسژن در کانی های پیریت، کالکوپیریت و انیدریت در کانسار مس پورفیری پرکام
18O 34S Hole
( ' SMOW) , CDT) ) Alteration Halo Vein Mineralogy number- Sample No.
Anhy CpyAnhy Py depth(meter)
9.7 19.9 -0.7 Qrz-Ser Py-Anhy P2-498 10520
9.1 21.3 0.5 Qrz-Ser Py-Anhy P5-517 10521
8.3 14.1 -0.3 Qrz-Ser Py-Anhy P3-513 10523
2.8 13.8 0.7 Kfl-Bi-Qrz-Ser Py-Anhy-Qrz-Mag P2-465 10524
6.4 15.4 2.9 Qrz-Ser Py-Anhy-Qrz-Mag P6-541 10525
5.7 15.3 2.9 Kfl-Bi-Qrz-Ser Py-Anhy-Qrz-Mag-Cpy P6-479 10526
6.8 11.7 Qrz-Ser Py-Anhy. P5-517 10527
7.0 20.1 Qrz-Ser Py-Anhy-Mag P2-532 10528
6.1 13.2 Kfl-Bi-Qrz-Ser Py-Anhy-Mag-Cpy P6-455 10529
-0.1 -0.7 Qrz-Ser Py-Cpy-Mag P5-363 10536
1.6 1.4 Kfl-Bi-Qrz Py-Cpy-Mag-Qrz-Anhy H49-412 10537
2.3 2.0 Kfl-Bi-Qrz Py-Cpy-Mag-Qrz-Anhy P6-488 10538
-0.1 Kfl-Bi-Qrz Py-Cpy-Qrz-Anhy P6-551 10539
-2.6 Qrz-Ser Py-Cpy P11-347 10540
0.4 Qrz-Ser Py-Anhy P5-326 10542
-0.7 Qrz-Ser Py-Anhy-Qrz-Cpy P5-328 10545
1.3 Qrz-Ser Py P5-512 10553
1.0 Qrz-Ser Py-Anhy-Qrz P1-232 10554
0.6 Qrz-Ser Py-Anhy P11-238 10555
1.0 Qrz-Ser Py-Cpy P5-372 10556
1.6 Qrz-Ser Py-Cpy-Mag-Anhy P6-195 10557
0.3 Qrz-Ser Py-Anhy H49-118 10558
1.0 Kfl-Bi-Qrz Py-Cpy-Qrz-Anhy H49-523 10559
1.2 Qrz-Ser Py-Mag P5-367 10560

Cpy = Chalcopyrite, Py = Pyrite, Anhy = Anhydrite, Mag = Magnetite, Kfl = K-feldspar, Bi= Biotite, Ser = Sericite, Qrz = Quartz

ِّ