مطالعات ژئوشیمیایی، کانی‌شناسی و سیالات درگیر کانسار مس، نیکل، کبالت و اورانیم مسکنی، انارک (ایران مرکزی)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

کانسار مسکنی در ایران مرکزی و ناحیه دگرگونه انارک – خور قرار دارد. مطالعات میکروسکوپی برروی مقاطع صیقلی، نازک صیقلی و نازک دو بر صیقل تهیه شده از نمونه‌های کوارتز و کلسیت موجود در رگه‌های کانه‌دار انجام گرفت. کانه‌های مشاهده شده در مقاطع صیقلی، شامل: کالکوسیت، نیکلین، کالکوپیریت، راملزبرژیت و مالاکیت است که کانه راملزبرژیت در اطراف نیکلین قابل مشاهده و نشان‌دهندة ته نشست نیکل و افزایش میزان آرسنیک در محلول‌های کانه‌دار است. بیشتر سیالات درگیر مطالعه شده از نوع دو فازی غنی از مایع (L + V) هستند. از نظر ژنتیکی، انواع مطالعه شده به‌صورت اولیه هستند. در این مطالعات بر اساس آزمایش انجماد، دمای ذوب آخرین یخ سیالات درگیر (Tlm) از 6/1- تا 5/18- درجه سانتی‌گراد و شوری آن‌ها 5/22 - 2 درصد وزنی معادل نمک طعام محاسبه شد. در آزمایش گرم کردن، دمای همگن شدن اکثر سیالات درگیر در محدوده 160– 130 درجه سانتی‌گراد به‌دست آمد. نمودار دمای همگن شدن – شوری سیالات درگیر، نشان می‌دهد که سیالات کانه‌ساز دارای دو ﻣﻨﺸﺄ کاملاً متفاوت هستند که این امر می‌تواند بیانگر کانه‌زایی در دو مرحله جداگانه یا سیالات کانه‌زا با دو ﻣﻨﺸﺄ کاملاً متفاوت باشد. احتمالاً یکی از آن‌ها ﻣﻨﺸﺄ ولکانیکی و دیگری ﻣﻨﺸﺄ شورابه‌های حوضه‌ای را نشان می‌دهد. در تجزیه‌های ژئوشیمیایی نمونه‌های جمع‌آوری شده از مناطق مختلف کانسار مسکنی عناصر کبالت، نیکل، مس، روی، سرب، توریم، اورانیم، زیرکونیم و استرانسیم اندازه‌گیری شدند که از این میان، کبالت، نیکل، مس و اورانیم اهمیت بیشتری دارند. نمودارهای پراکندگی این عناصر ترسیم و همبستگی آن‌ها نسبت به هم تعیین شد. نتایج این تجزیه‌ها نشان داد که میانگین عناصر اورانیم، توریم، نیکل و مس به ترتیب 269، 26، 452 و 10786 ppm است. ویژگی جالب دیگر، همبستگی معکوس بین میزان اورانیم و نسبت Th/U است. این ویژگی نشان می‌دهد که میزان بالای اورانیم در این سنگ‌ها در ارتباط با تفریق ماگمایی نیست. برخلاف نمونه‌های رگه‌ای، همبستگی بین تغییرات اورانیم، مس و نیکل در نمونه‌های سنگ میزبان وجود ندارد. این مشخصه یکی از ویژگی‌های شاخص شوشونیت‌ها و آندزیت‌های سنگ میزبان کانه‌زایی در این منطقه است که نشان می‌دهد این عناصر از سنگ میزبان ﻣﻨﺸﺄ نگرفته‌اند. مطالعات ژئوشیمیایی و پتروگرافی وجود سنگ میزبان با ماهیت ماگمای شوشونیتی را نشان داده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Geochemical, mineralogical and fluid inclusion studies of Cu, Ni, Co and U of Meskani ore deposit, Anarak (Central Iran)

نویسندگان [English]

  • Bahman Mokhtarzadeh Mohammadi
  • Hashem Bagheri
چکیده [English]

The Meskani ore deposit is located in the Central Iran and Anarak-Khur metamorphic area. Microscopic studies were conducted on polished, thin polished and double polished thin sections of quartz and calcite minerals from ore bearing veins. Chalcocite, Nickeline, Chalcopyrite, Rammelsbergite and Malachite were recognized which Nickeline is surrounded by Rammelsbergite representing deposition of nickel and increasing of arsenide in ore bearing solutions. Most of the studied fluid inclusions are from liquid rich two phases (L + V) type. Genetically, primary types were selected for this study. Based on freezing studies, calculated temperature of last melting point (Tlm) is from -1.6 to -18.5 °C that is equal to 2-22.5 % wt eq. NaCl. Heating studies, have revealed a homogenization temperature (TH) range of 130-160 °C. Homogenization temperature - salinity binary plots show two distinct fluids that can represent two different phases of mineralization or two distinct different sources of ore bearing fluids. Probably one of them represents volcanogenic ore bearing fluid and the other represents basinal brine ore bearing solution. The geochemical analysis of collected samples from different parts of Meskani ore deposit, elements including Co, Ni, Cu, Zn, Pb, Th, U, Zr and Sr were determined among of them Co, Cu, Ni and U are the most important. Scatter diagrams of these elements were plotted and their correlations determined. Results of these analyses revealed that the average of U, Th, Ni, Cu are 269, 26, 452, 10786 ppm, respectively. Another interesting feature is the inverse correlation between U content and Th/U ratio. This feature represents that high U content in these rocks is not related to magmatic differentiation. In contrast of vein samples, there is not any correlation between U, Cu and Ni changes in country rock samples. This is one of the specific characteristics of shoshonites and andesites that represent these elements have not been originated from country rocks. The geochemical and petrographical studies have shown that country rocks are mainly shoshonitic in composition.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Anarak-Khur metamorphic area
  • Meskani ore deposit
  • Fluid inclusion
  • Anarak
  • Khur metamorphic area
  • Geochemistry

مقدمه

کانسارها و نشانه‌های معدنی مس در ایران، وابستگی تنگاتنگی با سیستم ماگمایی جوانتر از کرتاسه دارند (خویی و همکاران 1387). از میان هفت کانسار عمدتاً کوچک برای مس، نیکل و کبالت منطقه انارک، تالمسی و مسکنی دو کانسار مهم و تنها کانسارهایی هستند که مس، نیکل و کبالت را با هم تولید کرده‌اند. هیچ‌گونه گزارشی دربارة شروع معدن‌کاری در منطقه وجود ندارد، اما معدن‌کاری در این منطقه در سال 1960 متوقف شده، معادن هم اکنون تحت مراقبت و محافظت هستند. اخیراً کانه‌زایی اورانیم در این کانسارها کشف شد (Sarcia and Sarcia, 1960) و این امر فعالیت‌های اکتشافی مجددی را توسط سازمان انرژی اتمی ایران برانگیخت. کانسارهای معدنی منطقه، همچنین دارای غنی شدگی آرسنیک و به میزان کم سرب، روی، طلا و نقره هستند. ساختمان درونی افیولیت‌های انارک با افیولیت‌هایی که در مراکز گسترش بستر اقیانوس‌ها شکل گرفته‌اند متفاوت است؛ هرچند که وقایع بعدی این ساختمان را به هم ریخته‌اند. اجزای سازنده این افیولیت‌ها به عناصری محدود می‌شود که در درون هارزبورژیت­های میزبان واقع شده‌اند (باقری، 1372). بیشتر کانه‌زایی‌های مس انارک در مناطق ولکانیکی ائوسن، همزمان هستند. همه اندیس‌های مس شناسایی شده با ﻣﻨﺸﺄ ولکانیکی بین منطقه ولکانیکی کوه دم و اطراف آن واقع شده است. این کانه‌زایی‌ها در مناطق گسله و یا در مناطق ضعیف تکتونیکی مشاهده می‌شوند.

از مهمترین نهشته‌های موجود در منطقه مورد مطالعه، نهشته‌های گرمابی مس – نیکل – کبالت با ترکیبی بسیار پیچیده است. ترکیب کانیایی و جایگاه زمین‌شناسی این نهشته‌ها مشابه با تشکیلات پنج عنصری است (Bagheri et al., 2007). همچنین، بر طبق نظر بعضی از محققان نهشته‌های تالمسی و مسکنی با کمپلکس‌های ولکانیکی ائوسن (شوشونیت‌های عشین) ارتباط تنگاتنگی دارند و از انواع ولکانوژنیک هستند (احمدی، 1381). علی‌رغم اهمیت اقتصادی و مطالعات فشرده، هنوز هم مطالعات برروی ژنز آن‌ها ادامه دارد.

کانسار مس، نیکل، کبالت و اورانیم مسکنی در 22 کیلومتری غرب انارک و 18 کیلومتری جنوب روستای عشین و در مختصات جغرافیایی ˚53 و ́́27 و ˝00 طول شرقی و ˚33 و ́19 و ˝30 عرض شمالی واقع است (شکل‌ 1). برای دسترسی به کانسار می‌توان از جاده آسفالته نایین – انارک استفاده نمود که در 9 کیلومتری انارک، راه شنی به طرف غرب جدا می‌شود و پس از طی مسیر 25 کیلومتری به روستای تالمسی می‌رسد و معدن مسکنی در 6 کیلومتری شرق روستای تالمسی قرار دارد (شکل‌ 1).

 

زمین‌شناسی منطقه

کانه‌زایی مس، نیکل، کبالت، آرسنیک و اورانیم در منطقه انارک در محل تقاطع کمربند ماگمایی ارومیه – دختر با گسل بزرگ کویر – درونه رخ داده است (شکل‌های 1 و 2). مطالعات ژئوشیمیایی نشان می‌دهد که این ماگماتیسم در این منطقه وابسته به فرورانش بوده است (Bagheri et al., 2007).

منطقه‌بندی مشخصی از کانسارها در منطقه انارک وجود دارد. از غرب به شرق، سه نوع کانسار مس قابل تشخیص است: 1- کانه‌زایی مس در ارتباط با ولکانیک‌های ائوسن؛ 2- کانه‌زایی مس، نیکل، کبالت، اورانیم با نسبت Cu/(Ni + Co) که از 2 تا 50 همراه با سنگ‌های ولکانیک تغییر می‌کند؛ 3- کانی‌زایی مس، نیکل، کبالت و آرسنیک با نسبت متغیر Cu/(Ni + Co)، 02/0 که در 5 تا 20 کیلومتری شرق از ولکانیک‌های ائوسن توزیع شده‌اند (Bagheri et al., 2007).

 

 

(b)

(a)

   

(c)

 

شکل 1-a) و b) موقعیت منطقه از لحاظ زون‌بندی، راه‌های دسترسی به منطقه و نمایش تصویر ماهواره‌ای آن،

c) حفر ترانشه به‌منظور نمونه‌برداری

 

 

شکل 2- ساختارهای مهم زمین‌شناسی، تکتونیکی و موقعیت کانسارهای مسکنی و تالمسی در منطقه مورد مطالعه (Bagheri et al., 2007)

 

 


محدوده کانسار تاقدیس نامتقارنی با امتداد شمال‌غرب – شمال‌شرق را به نمایش می‌گذارد که توسط گسله‌های شمال‌غرب – شمال‌شرقی، شمال‌شرق – جنوب‌غربی و شرق – شمال‌شرقی به هم ریخته شده و جا به‌جایی در آن صورت گرفته است (Romanko et al., 1984). در هسته تاقدیس دگرگونه‌های سازند درختک رخنمون داشته، شامل سه واحد به شرح زیر هستند:

- بخش زیرین شامل مجموعه مسکوویت، اپیدوت، کلریت، شیست، پایین لایه‌های آهک مرمری شده است؛

- بخش میانی شامل مجموعه کلریت، مسکوویت، اپیدوت، شیست، پایین لایه‌های کوارتزیت است؛

- بخش فوقانی شامل مجموعه مسکوویت، کلریت، اپیدوت، اکتینولیت شیست است.

بر روی مجموعه دگرگونه سازند درختک واحد معادل کنگلومرای کرمان به سن پالئوسن به‌صورت دگرشیب قرار گرفته که خود یک کنگلومرای پلی ژنتیک با قطعات ریز و درشت گرد شده شامل سنگ‌های دگرگونه و سنگ آهک خاکستری کرتاسه زیرین اوربیتولین‌دار با یک قاعده مارن و ماسه سنگ قرمز به‌طور ناهمساز قرار می‌گیرد. برروی کنگلومرای پالئوسن کرمان، ابتدا گدازه‌های تراکی آندزیت – آندزیت پورفیری مربوط به بخش زیرین سازند گرگاب و سپس واحد آندزیت – پورفیری مربوط به بخش فوقانی سازند گرگاب قرار می‌گیرد.

محدوده کانسار مسکنی در داخل واحد تراکی‌آندزیت – آندزیت زیرین قرار دارد که با مرز گسلیده شمال‌غرب – شمال‌شرق برروی مجموعه دگرگونه درختک قرار داشته، خود با دو گسله تقریباً شرقی – غربی و شمال‌غرب – شمال‌شرق به‌صورت یک بلوک مثلثی شکل رخنمون دارد. در یال جنوب‌غربی تاقدیس، نهشته‌های ماسه سنگ، مارن، سنگ آهک و کنگلومرای سازند سهلاب به‌صورت هم‌شیب برروی مجموعه آتشفشانی سازند گرگاب قرار گرفته، خود به‌طور ناهمساز توسط کنگلومرا و مارن قرمز رنگ الیگوسن معادل سازند قرمز زیرین پوشیده می‌شود. در یال شمال‌شرقی تاقدیس نهشته‌های سازند سهلاب رخنمون نداشته، مجموعه ماسه سنگ، کنگلومرا و مارن و بین لایه‌های توف و گدازه‌های آندزیتی ائوسن بالا – الیگوسن با مرز گسلیده برروی سنگ‌های قدیمی‌تر قرار دارد، که به طرف بالا به‌صورت ناهمساز توسط مجموعه سازند قرمز زیرین که دارای رخساره عمدتاً مارنی و ماسه سنگی و کمتر کنگلومرایی است، پوشیده می‌شود.

نهشته‌های کواترنری شامل پادگانه‌ها و مخروط افکنه‌های قدیمی و بلند دشت، پادگانه‌ها و مخروط افکنه‌های جوان دشت میانی و نهشته‌های دلتایی و پست دشت است. نهشته‌های بلند دشت، شامل: کنگلومرا با قطعات درشت در زمینه رسی و سیلتی، نهشته‌های جوان دشت میانی شامل کنگلومرا با قطعات متوسط و ریز در زمینه رسی و سیلیسی و نهشته‌های دلتایی و پست دشت شامل عمدتاً رس، سیلت و ماسه است.

همان‌طور که در بالا به آن اشاره شد، نقش خطواره‌ها و تکتونیک در کانه‌زایی در منطقه انارک شایان توجه است. مناطق کانه‌زایی در محل برخورد دو خطواره مشاهده می‌شود، زیرا در این نواحی صعود ماگما و سیالات گرمابی تسهیل می‌شود. دو خطواره‌ای که در منطقه انارک یکدیگر را قطع می‌کنند، هردو در زمان ماگماتیسم و کانه‌زایی بسیار فعال بوده‌اند. بنابراین، احتمالاً حوضه‌های کششی ایجاد شده در محل برخورد برای مدت زمان طولانی قادر به بقا نبوده‌اند و مجاری بزرگ‌تر و منفرد که به انتقال ماگما و سیالات گرمابی همراه با یکدیگر منجر شده، به مجاری کوچک‌تر تبدیل می‌شوند. این مجاری کوچک تنها به عنوان مجرایی برای به گردش در آوردن سیالات جوی عمل کرده که ماگما در آن تنها نقش یک موتور حرارتی را ایفا می‌کند. این پدیده به شکل‌گیری منطقه کانه‌زایی با چندین کانسار کوچک مشابه در محل برخورد دو خطواره در منطقه انارک منجر شده است.

یکی از مهم‌ترین ذخایر این منطقه تالمسی است که بررسی‌های Bagheri و همکاران (2007) نشان داد که کانه‌زایی در آن، در دو مرحله اصلی رخ داده است: اولین مرحله شامل کانه‌زایی سولفیدی شکافه پرکن و مربوط به ولکانیسم ائوسن است. در مرحله دوم با فاصله نسبتاً زیاد میوسن نسبت به مرحله اول، کانه‌های چند فازی آرسنیکی نیکل، کبالت و اکسیدهای اورانیم تشکیل شده‌اند.

 

روش انجام پژوهش

پس از نمونه‌برداری، برای انجام مطالعات میکروسکوپی، مینرالوگرافی کانه‌ها و سیالات درگیر، مقاطع دوبرصیقل، صیقلی، نازک صیقلی و نازک تهیه شد. مطالعات میکروترمومتری سیالات درگیر شامل دو بخش گرم کردن برای پی بردن به دمای همگن شدن یا دمای کانه‌سازی و سرد کردن برای پی بردن به درصد شوری و به این ترتیب پی بردن به خصوصیات فیزیکوشیمیایی سیالات کانه‌ساز است. در پایان، با استفاده از نتایج تجزیه‌های ژئوشیمیایی نمونه‌های با سنگ میزبان شوشونیتی به روش XRF و اندازه‌گیری مقادیر عناصر Co، Ni، Cu، Zn، Pb، Th، U، Zr و Sr نمودارهای همبستگی این عناصر نسبت به هم ترسیم شده و نتایج آن تجزیه و تحلیل شد.

 

مینرالوگرافی و پتروگرافی

در مطالعات کانی‌شناسی برروی مقاطع صیقلی و نازک صیقلی کانه‌های نیکلین (NiAs)، کالکوسیت (Cu2S)، کالکوپیریت (CuFeS2)، راملزبرژیت (NiAs2) و مالاکیت Cu2Co3(OH)2(شکل 3) مشاهده شد. در این مقاطع، همان‌طور که در شکل دیده می‌شود، کانی کالکوسیت (شکل‌های 3-A و 3-B) تحت هجوم محلول‌های نیکل‌دار قرار گرفته و به این ترتیب در حال جانشین شدن با نیکلین است. کانه راملزبرژیت در اطراف نیکلین (شکل 3- C) به‌صورت حاشیه‌ای است. بنابراین، می‌توان استنباط کرد که در این منطقه دو فاز کانه‌زایی رخ داده است: فاز اول مربوط به ولکانیسم ائوسن و به‌صورت سولفیدی شکافه پرکن و فاز دوم نیز مربوط به محلول‌های حاوی سیالات نیکل و آرسنیک‌دار است. بنابراین، کالکوسیت و کالکوپیریت مربوط به فاز اول کانه‌زایی بوده و نیکلین و راملزبرژیت مربوط به فاز دوم کانه‌زایی هستند (شکل 4). حضور راملزبرژیت به‌صورت کانه حاشیه‌ای در اطراف نیکلین نیز نشان‌دهندة پیشرفت ته‌نشین شدن نیکل و افزایش نسبت آرسنیک در محلول‌های کانه‌دار است.

 

 

ب

 

 

شکل 3- (A کالکوسیت (Cc) که توسط نیکلین (Ni) احاطه شده است، (B کالکوسیت (Cc) که تحت هجوم محلول‌های نیکل‌دار قرار گرفته است. کالکوسیت مربوط به فاز اول و نیکلین مربوط به فاز دوم است، (C راملزبرژیت (Ra) در اطراف نیکلین مشاهده می‌شود که نشان‌دهندة ته‌نشست نیکل و افزایش درصد آرسنیک در محلول‌های کانه‌دار است، (D کالکوپیریت (Cpy) و کالکوسیت در کنار هم دیده می‌شوند، (E مالاکیت (Ma) به فرمول Cu2Co3(OH)2، کربنات آبدار مس و کانی ثانویه معمول در زون اکسیدان است.

 

 

شکل 4- توالی پاراژنتیکی مجموعه کانی‌های مطالعه شده

 


بررسی مقاطع نازک تهیه شده از مغزه‌های موجود در منطقه بیانگر سنگ میزبان آندزیتی است. در زمینه سنگ‌ها بیشتر کانی پلاژیوکلاز قابل مشاهده است. دگرسانی کربناته و سیلیسی شدن به شکل جانشینی و رگچه‌ای قابل مشاهده است. در این مقاطع، برش چند منشایی ولکانیکی کربناته و دگرسان شده دیده می‌شود که قطعات ولکانیک بعضاً کلریتی شده‌اند. بافت غالب موجود در مقاطع نازک بافت آمیگدالوییدال است که در واقع، حفره‌ها با کلسیت و کوارتز پر شده و سنگ اصلی آندزیت تا آندزیت‌بازالت با بافت جریانی (فلوییدال) است که میکرولیت‌ها (پلاژیوکلاز) در زمینه سنگ دارای یک جهت هستند (شکل 5). در این مقاطع کلینوپیروکسن‌ها سالم و الیوین‌ها دگرسان شده‌اند که باز هم گویای سنگ آندزیت تا آندزیت بازالت است. الیوین‌ها توسط کلسیت و کوارتز جایگزین شده‌اند. الیوین‌ها را می‌توان بقایای فاز آتشفشانی اولیه و کلسیت و کوارتز را حاصل دگرسانی الیوین توسط محلول‌های گرمابی دانست که البته، بیشتر قالب دگرسان شده الیوین و حفره‌های ایجاد شده را جانشین نموده‌اند. به‌طور کلی، دو مرحله دگرسانی را می‌توان تشخیص داد؛ به‌طوری که ابتدا سیلیس ته‌نشین شده و بعد کلسیت حفره‌ها را پر کرده است (شکل 6).

 

 

 

شکل 5- A) الیوین که در حال جانشینی با کوارتز و کلسیت است (بدون آنالیزور)، B) با آنالیزور، C) حفره‌ای در میان میکرولیت‌های پلازیوکلاز جهت‌دار که با کلسیت و کوارتز پر شده است (بافت حفره ای) (با آنالیزور)، D) بدون آنالیزور.

 

 

شکل 6- A و B) ولکانیک برشی پلی ژنیک کربناته شده و سیلیسی شده، C) دو نوع دگرسانی سیلیسی و کربناته شدن، ابتدا سیلیس ته‌نشست شده و بعد کلسیت حفره را پر نموده است، D) آندزیت بازالت با بافت جریانی کربناته و سیلیسی شده میکرولیت‌های ریز دارای بافت پورفیری جریانی

 


مطالعه سیالات درگیر

پس از نمونه‌برداری از رگه‌های کانه‌دار با قطر حدود 10 تا 40 سانتی متر و امتداد شمال‌غربی – شمال‌شرقی مقاطع دوبر صیقل به‌منظور مطالعه سیالات درگیر تهیه شد. نوع سیالات درگیر کانسار مسکنی بر اساس دسته‌بندی Shepherd و همکاران (1985) بیشتر جزو سیالات درگیر دو فازی غنی از مایع (L + V) هستند. سیالات درگیر منطقه را از لحاظ شکل ظاهری (مورفولوژیکی) می‌توان به‌صورت زیر تقسیم‌بندی کرد:

1- سیالات درگیر دارای شکل نامنظم؛

2- سیالات درگیر کروی شکل؛

3- سیالات درگیر کشیده و باریک.

سیالات درگیر از نظر اندازه بسیار ریز و بیشتر بین 7-3 میکرون هستند.

 

 

 

شکل 7- سیالات درگیر اولیه با اندازه 7 – 3 میکرون که با فلش نشان داده شده‌اند.

 


(الف) رده‌بندی ژنتیکی سیالات درگیر:

بر مبنای نحوه زایش یا زمان به تله افتادن سیال، سه نوع سیال درگیر از دیدگاه ژنتیکی شناسایی شده‌اند که به رده‌بندی پاراژنتیکی نیز معروف است و شامل سیالات درگیر اولیه، ثانویه و ثانویه کاذب هستند (Shepherd et al., 1985; Pirajno, 2009). سیالات درگیر اولیه در صورتی به‌وجود می‌آیند که بی نظمی همزمان با رشد بلور آغاز و با ادامه رشد آن بسته شود که بیشتر سیالات درگیر انتخاب شده برای مطالعه در این تحقیق از نوع اولیه‌اند (شکل‌های 7-الف و ب).

سیالات درگیر ثانویه، پس از پایان تبلور کانی میزبان شکل می‌گیرند و زمانی ایجاد می­شوند که پس از رشد بلور، به هر دلیلی در آن شکستگی ایجاد شود و محلول­های بعدی در این شکستگی به دام افتند. این سیالات فقط داده­هایی را در مورد مراحل بعدی فعالیت­های گرمابی به‌دست می­دهند. سیالات درگیر ثانویه کاذب زمانی به‌وجود می­آیند که همزمان با رشد بلور و پیش از کامل شدن رشد بلور در آن شکستگی ایجاد شود (Pirajno, 2009).

 

(ب) میکروترمومتری سیالات درگیر:

مطالعات میکروترمومتری در آزمایشگاه سیالات درگیر دانشگاه اصفهان با استفاده از یک دستگاه میکروسکوپ زایس (ZIESS) و به وسیله دستگاه Linkam مدل THM600 با کنترل کننده حرارتی TMS94 و سرد کننده LNP که برروی میکروسکوپ زایس نصب شده، انجام پذیرفت. همان طور که گفته شد، مطالعات میکروترمومتری شامل دو بخش گرم کردن و سرد کردن است. مرحله اول برای به‌دست آوردن دمای همگن شدن یا دمای کانه‌سازی است که در این مرحله سیال درگیر آن‌قدر حرارت داده می‌شود تا همه فازهای آن به یک فاز اصلی همگن شود که به آن دمای همگن شدن (TH) گفته می‌شود. در آزمایش انجماد، سیال درگیر سرد می‌شود تا فاز مایع آن به فاز جامد تبدیل شود. پس از سرد کردن، دوباره نمونه گرم می‌شود تا جایی که آخرین بلور یخ ذوب شود. دمایی که در آن آخرین بلور یخ ذوب می‌شود، به دمای ذوب آخرین قطعه یخ (TLm) معروف است که این عمل را برای غلبه بر مقاومت ذاتی محلول در مقابل انجماد انجام می‌دهند. مقدار شوری با استفاده از نمودارها و جدول‌هایی که به‌وسیله Shepherd و همکاران (1985) ارائه شده، قابل اندازه‌گیری است. در این آزمایش، نمونه‌ها تا سقف 320 درجه سانتی‌گراد گرم شدند (جدول 1) و همه سیالات مورد مطالعه طی گرم کردن به فاز مایع همگن شدند.

با توجه به همگن شدن همه سیالات درگیر مورد مطالعه به فاز مایع، می‌توان نتیجه گرفت که پدیده جوشش رخ نداده یا حداقل در نمونه‌های مورد مطالعه دیده نشده است. تنها در دو مورد دمای همگن شدن به بیش از 320 درجه سانتی‌گراد رسید (جدول 2) که احتمالاً حاصل پدیده نشت و قابل صرف نظر کردن است.

 

 

جدول 1- مربوط به نمونه کلسیت و کوارتز ایستگاه 1 (نوع فازها = L+V؛ نوع همگن شدن = به مایع؛ نوع میانبار = اولیه)

تعداد

دمای انجماد (Tf)

دمای ذوب نهایی (Tlm)

دمای همگن شدن (TH)

درصد شوری

توضیحات

1

-42

-2.2

243.0

2.5

انجماد با ناپدید شدن حباب همراه بود

1

-

-2.2

146.0

2.5

-

1

-

-2.2

140.0

2.5

-

1

-

-1.6

144.5

2.0

-

1

-

-1.6

144.9

2.0

-

1

-

-2.0

267.0

2.2

کوارتز

1

-

-1.8

267.0

2.1

کوارتز

1

-

-2.0

265.0

2.2

-

 

جدول 2- مربوط به نمونه کلسیت ایستگاه 2 (نوع فازها = L+V؛ نوع همگن شدن = به مایع؛ نوع میانبار = اولیه)

تعداد

دمای انجماد (Tf)

دمای ذوب اولیه (Tfm)

دمای ذوب نهایی (Tlm)

دمای همگن شدن (TH)

درصد شوری

توضیحات

1

-53

-46

-15.3

139.5

20.0

-

1

-55

-47

-15.5

139.0

20.2

-

2

-

-

-15.0

140.2

19.0

-

3

-

-

-16.0

138.0

21.0

-

1

-

-

-14.8

138.5

18.5

-

1

-70

-46

-18.0

178.0

22.0

-

1

-

-

-17.5

140.0

21.8

-

1

-

-

-18.5

220.0

22.5

-

1

-

-

-17.8

221.5

22.2

-

1

-

-

-

135.0

-

-

1

-

-

-

137.0

-

-

1

-

-

-16.0

137.0

21.0

-

1

-

-

-15.5

262.0

20.2

-

2

-

-

-

بیش از 320

-

احتمالاً حاصل پدیده نشت است

 


در شکل 9 نمودار فراوانی دمای همگن شدن نمونه­ها به نمایش در آمده و بیانگر آن است که حدود 70 درصد نمونه­ها در ایستگاه‌ شماره 2 و حدود 50 درصد نمونه­ها در ایستگاه 1 دارای دمای همگن شدن 150 - 130 درجه سانتی‌گراد با میانگین 140 درجه سانتی‌گراد هستند. شکل 10 بیانگر حداقل دو محدوده پراکندگی کاملاً مشخص برای دمای همگن شدن در مقابل درصد شوری سیالات درگیر است که در شکل با عنوان فاز اول و فاز دوم به نمایش در آمده است. نمودار دمای همگن شدن - شوری به همراه خطوط کنتوری با چگالی ثابت، نموداری است که می‌توان توسط آن چگالی سیال را تعیین کرد (Bodnar, 1983). طبق این نمودار چگالی سیالات درگیر در محدوده 1/1-1، 1 - 9/0 و 8/0 - 7/0 قرار می‌گیرد (شکل 11). در صورت در اختیار داشتن شوری سیال و چگالی، می‌توان میزان فشار را محاسبه نمود.

با توجه به سه محدوده چگالی که در بالا ذکر شد، دمای همگن شدن 150 - 130 درجه سانتی‌گراد و همین‌طور، دمای همگن شدن 267 – 243 درجه سانتی‌گراد تقریباً سه محدوده فشاری به‌صورت: دو محدوده کمتر از 50 بار و یک محدوده در حدود 50 بار به‌دست می‌آید (شکل 11).

 

 

 

 

 

شکل 8- فراوانی دمای همگن شدن نمونه‌ها در ایستگاه‌های 1 و 2

 

شکل 9- نمودار پراکندگی دمای همگن شدن در برابر درصد شوری

 

 

 

 

 

 

شکل 10- چگالی میانبارهای مورد مطالعه بر حسب g.cm-3 (نمودار اقتباس از Bodnar، 1983)

 

 

شکل 11- نمودار دما- چگالی برای تعیین مقدار فشار با توجه به شوری

 


ژئوشیمی

نمونه‌های مطالعه شده از سنگ‌های آتشفشانی محدوده تالمسی و مسکنی ماهیت آلکالن داشته، دارای ترکیب شوشونیتی – اولتراپتاسیک هستند (شکل 12). بهترین تعریف برای آن‌ها ماگمای شوشونیتی است که با ولکانیسم حاشیه قاره‌ای و فرایندهای فرورانش مرتبط است (Jung et al., 1976)، اخیراً، آبساروکیت و توسکانیت در 5 کیلومتری شمال معدن تالمسی (احمدی، 1381) تعیین شده‌اند.

سنگ‌های پتاسیک منطقه از لحاظ K2O بیش از 5/6 درصد وزنی، MgO بیش از 4/4 درصد وزنی، Al2O3 بیش از 2/16 درصد وزنی غنی هستند و از نظر میزان TiO2 (بیش از 9/0) فقیر هستند و میزان نسبت K2O/Al2O3 در آن‌ها پایین است (کمتر از 5/0). ترکیب آن‌ها معمولاً از سیلیس غیر اشباع تا مقادیر SiO2متوسط تغییر می‌کند، اما در تعداد کمی از نمونه‌ها SiO2متجاوز از 61 درصد وزنی است.

مقادیر بالای الیوین و همچنین آلبیت و ارتوکلاز نورماتیو در برخی نمونه­ها، بیانگر الیوین – آلکالن بازالت به عنوان ماگمای اولیه است (Muller and Groves, 1997). سنگ‌های کمان ماگمایی همراه با شوشونیت است که از طریق ذوب بخشی پوسته اقیانوسی فلوگوپیت‌دار در عمق 120 کیلومتری تشکیل شده است (Muller and Groves, 1997).

 

 

 

شکل 12- دیاگرام K2O – SiO2 سنگ‌های آتشفشانی منطقه تالمسی و مسکنی (ABS = آبساروکیت، SHO = شوشونیت، BAN = باناکیت). برگرفته از Foley و همکاران (1987) و Le Maitre (1989) (مربع = مطالعات جدید (Bagheri et al., 2007)، دایره = مطالعات Tarkian و همکاران، 1983)

 

 


مقدار مس، نیکل، کبالت و اورانیم جالب توجه است. نیکل (میانگین 42 ppm) در مقادیر مرتبط با آندزیت‌های کالک‌آلکالن منطقه اردستان است (Tarkian, 1972). مقدار ماکزیمم مس حدود 109 ppm و دارای میانگین 31 ppm است. هرچند مقدار ماکزیمم 211 ppm توسط Tarkian و همکاران (1983) در یک باناکیت تازه که حاوی دانه‌های ریز مس خالص است گزارش شده است. مقدار میانگین اورانیم حدود 3/2 ppm بوده و در برخی موارد به بیش از 16 ppm نیز می‌رسد، اما انطباق خاصی بین این مقادیر و K2O و SiO2 سنگ‌ها وجود ندارد. در اکثر نمونه‌ها با میزان بالای اورانیم (بیش از 6 ppm) نسبت Th/U کمتر از 1 است (شکل 13). همان‌طور که توسط (Ruzicka, 1990) مشخص شده، میزان Th/U در شرایط دمای بالا و ماگمایی حدود 1/5 است، ولی فرآیندهای گرمابی و رسوبی باعث جدایش Th از U در سیالات می‌شود که باعث تشکیل کانسارهای رگه‌ای و اپی ژنتیک در دماهای زیر 500 درجه سانتی‌گراد و با نسبت Th/U کمتر از 1 می‌شود. بنابراین، میزان بالای اورانیم در این سنگ‌ها در ارتباط با تفریق ماگمایی نیست. مقداری از اورانیم که احتمالاً به درون سنگ میزبان مهاجرت کرده، می‌تواند در ارتباط با محلول‌های گرمابی اورانیم‌دار باشد. برخلاف نمونه‌های رگه ای، هیچ انطباقی بین تغییرات U، Cu و Ni در نمونه‌های سنگ میزبان وجود ندارد. عدم انطباق، از جمله ویژگی‌های شاخص شوشونیت‌ها و آندزیت‌هاست که نشان می‌دهد این عناصر از سنگ میزبان ﻣﻨﺸﺄ نگرفته‌اند. نمونه‌برداری ژئوشیمیایی به‌منظور بررسی تغییرات عناصر جزیی در کانسار مسکنی در مقیاس 5000/1 و از رگه‌های موجود صورت پذیرفت (نتایج تجزیه نمونه‌ها در جدول 3 ارائه شده است). نتایج حاصل از پردازش داده‌ها بیانگر حضور بی‌هنجاری مس، نیکل، کبالت و اورانیم در محدوده کانسار است ضمن آنکه تغییرات روی، سرب، توریم، اورانیم، زیرکونیم و استرانسیم نیز بررسی شد. منحنی‌های همبستگی کبالت و اورانیم، نیکل و اورانیم، مس و اورانیم، کبالت و نیکل، نیکل و مس و در نهایت کبالت و مس به عنوان عناصر با اهمیت در شکل 14 ترسیم شده‌اند. برای محاسبه مقدار همبستگی این عناصر نسبت به هم، از فرمول همبستگی موجود در بخش محاسبات آماری نرم افزار Excel استفاده شد. همان‌طور که در جدول 4 مشخص است، همبستگی بین کبالت و نیکل، مس و اورانیم بیش از بقیه است. نکته جالب توجه، همبستگی نسبتاً بالای اورانیم و نیکل است. این دو عنصر در سیستم‌های ماگمایی رفتاری کاملاً متفاوت دارند، اما در سیستم‌های گرمابی بدون ارتباط با ماگماتیسم (مثلاً شورابه‌های حوضه‌ای) می‌توانند گاه هر دو از سنگ‌های اطراف شسته، در مناطق مناسب مجدداً نهشته شوند. به‌همین دلیل، همبستگی بالای آن‌ها می‌تواند به‌خاطر ته‌نشست آن‌ها به‌طور تقریباً همزمان در مرحله دوم کانه‌زایی باشد.

 

 

 

شکل 13- نمودار پراکندگی Th/U نسبت به U

 

جدول 3- نتایج تجزیه نمونه‌های با سنگ میزبان شوشونیتی به روش XRF

 

Co

Ni

Cu

Zn

pb

Th

U

Zr

Sr

10056

350

172

4368

59

33

30

578

221

531

10057

1440

10438

9031

90

36

36

951

211

445

10058

60

170

3803

67

29

23

27

147

402

10059

100

158

7954

70

27

23

1255

221

571

10060

30

55

1687

40

30

30

46

174

279

10061

360

961

8059

69

34

33

578

200

361

10062

60

68

785

67

26

23

8

198

339

10063

70

85

2200

55

29

24

151

211

446

10064

30

52

853

38

26

31

50

196

174

10065

110

129

2246

41

24

28

55

205

228

10066

30

25

244

52

31

25

16

169

486

10067

30

22

944

54

34

32

12

213

603

10068

40

46

5155

53

28

29

28

202

596

10069

50

40

7436

63

29

23

22

173

493

10070

40

39

2138

43

29

28

171

178

467

10071

50

89

7369

66

28

24

1065

180

446

10072

40

48

10716

62

36

23

180

209

330

10073

70

62

21452

143

23

23

19

185

411

10074

80

116

82559

207

32

21

81

148

441

10075

30

46

2405

65

27

30

35

227

561

10076

90

158

38420

156

29

23

71

170

387

10077

40

61

9886

84

27

24

77

179

534

10078

80

114

38328

164

29

30

479

188

422

10079

150

99

6011

49

65

28

98

201

567

10080

60

207

6414

77

30

25

236

191

443

10081

30

62

1672

63

25

28

47

198

310

10082

50

75

2842

70

23

21

27

183

375

10083

60

112

7573

89

24

20

91

131

413

10084

210

483

6364

68

23

24

236

186

307

10085

160

3998

32203

186

22

23

4062

170

823

10086

50

56

1479

83

25

23

12

199

500

10087

1080

1547

11001

139

17

23

999

152

295

10088

70

58

39510

174

15

8

0

163

6493

10089

80

112

72712

238

33

51

176

179

432

10090

60

57

5310

86

15

25

32

175

219

10091

70

58

5284

95

24

27

23

213

401

10092

60

58

468

104

24

21

9

199

471

10093

50

43

256

82

35

23

9

222

634

10094

60

56

13564

104

30

25

16

156

394

10095

40

21

1097

78

58

26

16

218

869

10096

30

14

591

78

39

28

8

228

548

10097

30

16

917

63

35

32

26

216

632

10098

40

25

477

107

39

30

14

218

747

10099

40

16

1046

70

45

29

9

240

932

10100

30

19

549

64

44

26

6

210

994

                   

 

 


(الف)

(ب)

   

(پ)

(ت)

   

(ث)

(ج)

   

شکل 14- منحنی تغییرات عناصر و مقدار شیب بهترین خط عبوری از نقاط برای: الف)کبالت در مقابل اورانیم، ب) نیکل در مقابل اورانیم،
پ) مس در مقابل اورانیم، ت) کبالت در مقابل نیکل، ث) نیکل در مقابل مس، ج) کبالت در مقابل مس

 

جدول 4- مقادیر همبستگی بین عناصر مختلف

 

Sr

Zr

U

Th

Pb

Zn

Cu

Ni

Co

Co

0.06

0.04

0.31

0.17

- 0.04

0.12

0.02

0.82

1

Ni

0.03

0.02

0.49

0.20

0.004

0.14

0.06

1

 

Cu

0.22

-0.44

0.18

0.09

-0.13

0.89

1

 

Zn

0.28

-0.40

0.30

0.01

-0.22

1

 

Pb

-0.13

0.45

-0.17

0.34

1

 

Th

-0.46

0.34

-0.02

1

 

U

-0.02

-0.11

1

 

Zr

-0.09

1

 

Sr

1

 



بحث و نتیجه‌گیری

با توجه به نتایج به‌دست آمده برای دمای همگن شدن و درصد شوری، ﻣﻨﺸﺄ سیالات کانه‌ساز دارای حداقل دو ﻣﻨﺸﺄ متفاوت، یا دو مرحله اصلی کانی‌زایی جداگانه (فاز اول و فاز دوم) است. احتمالاً آن دسته از سیالات که تقریباً دارای دمای بالاتر – شوری پایین‌تر هستند، بیانگر سیال کانه‌ساز با ﻣﻨﺸﺄ ولکانیکی، دسته دیگر که تقریباً دارای دمای پایین‌تر – شوری بالاتر هستند، بیانگر سیال کانه‌ساز با ﻣﻨﺸﺄ شورابه‌های حوضه‌ای است. البته، احتمال اختلاط با آب‌های جوی در هنگام نهشت کانه‌ها را نیز باید مورد توجه قرار داد.

مطالعات مینرالوگرافی حاکی از حداقل دو مرحله کانه‌زایی است که در شکل‌های 3-A و 3-B نیز دیده می‌شود. کالکوسیت به فاز اول کانه‌زایی و شکافه پرکن و به ولکانیسم ائوسن و نیکلین که در این اشکال در حال جانشین کردن کالکوسیت است به محلول‌های نیکل، آرسنیک، کبالت و اورانیم‌دار مربوط مرحله دوم کانه‌زایی مربوط است. مطالعات کانی‌شناسی مقاطع نازک نیز حاکی از سنگ در برگیرنده آندزیتی پتاسیم بالا (شوشونیت) است، کربناتی و سیلیسی شدن نیز به دگرسانی ثانویه و هجوم سیالات مربوط است. با توجه به شکل 9 مشاهده می‌شود که حداقل دو گروه از سیالات درگیر با شوری مجزا قابل تشخیص هستند.

همان‌طور که در مقادیر بالا نیز کاملاً مشخص است و با توجه به شکل 14، همبستگی کبالت و اورانیم و نیکل و اورانیم و مس و اورانیم نسبتاً بالاست و با توجه به پایین بودن همبستگی بین نیکل و مس، کبالت و مس و همین‌طور، همبستگی بالای کبالت و نیکل نسبت به یکدیگر می‌توان این طور استنباط کرد که کبالت و نیکل به فاز کانه‌زایی مجزا از مس مربوط هستند (مراجعه شود به داده‌های تجزیه نمونه‌ها به روش XRF در جدول 3).

با توجه به همبستگی نسبی مس با اورانیم می‌توان دو حالت را فرض نمود. با در نظر گرفتن این نکته که اورانیم در حالت اکسیدان محلول و در حالت احیا ته نشست می‌کند، می‌توان نتیجه گرفت که شرایط احیایی به‌وجود آمده توسط سولفیدهای مس باعث ته نشست اورانیم شده است، یا آنکه مس و اورانیم به‌صورت کمپلکس کربناته به محیط حمل شده‌اند (Bagheri, 2009). از طرفی، نسبت Th/U کمتر از 1 بیانگر رفتار متضاد Th و U در سنگ‌های رسوبی و آذرین است و نشان‌دهندة ﻣﻨﺸﺄ جوی و شورابه‌های حوضه‌ای اورانیم است (شکل 13)؛ به این معنا که اورانیم موجود، از سنگ میزبان ﻣﻨﺸﺄ نگرفته است (McLennan and Taylor 1979).

داده‌ها (جدول 3) گویای آن است که کبالت با نیکل بیشترین و با مس کمترین همبستگی را نشان می‌دهد. همبستگی‌های منفی در موارد بالا چشم‌گیر نبوده، در واقع اصلاً وجود ندارد، اما در کل، همبستگی منفی با میزان قابل توجه بین دو عنصر نشان‌دهندة آن است که با ورود یکی از آن دو عنصر به محیط، دیگری از آن خارج می‌شود که این نتیجه با مطالعات صورت گرفته توسط سیالات درگیر و مطالعات مینرالوگرافی توسط نگارنده، مبنی بر عملکرد چندین فاز کانه‌زایی مجزا و با شرایط ژئوشیمیایی متفاوت در کانسار مسکنی همخوانی دارد.

احمدی، م. (1381) مطالعه زمین‌شناسی و پترولوژی مجموعه شوشونیتی شمال معدن تالمسی، غرب انارک (شمال‌شرق استان اصفهان). پایا‌ن‌نامه کارشناسی‌ارشد، دانشگاه اصفهان، ایران.

باقری، س. (1372) زمین‌شناسی و پترولوژی افیولیت منطقه انارک (ایران مرکزی). پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه اصفهان، ایران.

خویی، ن.، قربانی، م. و تاجبخش، پ. (1387) کانسارهای مس در ایران. سازمان زمین‌شناسی کشور، تهران.

Bagheri, H., Moore, F. and Alderton, D.H.M. (2007) Cu–Ni–Co–As (U) mineralization in the Anarak area of Central Iran. Journal of Asian Earth Sciences 29: 651 – 665.

Bagheri, H. (2009) Rare earth and trace element mobility by CO2 bearing fluids in five-element deposits of the Anarak area, Central Iran. Journal of Geochemical Exploration 101:3.

Bodnar, R. (1983) A metod of calculating fluid inclusion volumes based on vapor bubble diameters and P-V-T-X properties of inclusion fluid. Economic Geology 78: 535-542.

Foley, S. F., Venturelli, G., Green, T. H. and Toscani, L. (1987) The ultrapotassic rocks: characteristics, classification and constraints for petrogenetic models. Earth Science Review 24: 81 – 134.

Jung, D. and kursten, M. (1976) Post Mesozoic volcanism in Iran and its relation to the subduction of the Afro – Arabian under the Eurasian plate. In: In: A., Pilger and A., Rosler (Eds.): Afar – between continental and oceanic rifting. Schweizerbartsche Veriagbuchhandlun Stuttgart 16: 175 – 181.

Le Maitre, R.W. (1989) A classification of Igneous Rocks and Glossary of Terms (IUGS): Recommendations of the IUGS subcommission on the systematic of Igneous Rocks. Blackwell, Oxford.

McLennan, S. M. and Taylor, S. R. (1979) Rare earth element mobility associated with uranium mineralization. Research School of Earth Science of Australia 282: 247 – 249.

Muller, D. and Groves, D. L. (1997) Potassic igneous rocks and associated gold – copper mineralization. Lecture Notes Earth Science 56: 238 – 246.

Romanko, E., Kokorin, Yu., Krivyakin, B., Susov, M., Morozov, I. and Sharkovski, M. (1984) Outline of metallogeny of Anarak area (Central Iran). Technoexport Report 19: 187 - 207.

Ruzicka, V. (1990) vein uranium deposits. Ore Geology Review 8: 247 – 276.

Sarcia, J. and Sarcia, J. (1960) Indices uraniféres dans la région d, Anarak (plateau central Iran). compte Rendu Sommaire des séances de la société géologique de France 4: 76 – 78.

Shepherd, T., Rankin, A. H. and Alderton, D. H. M. (1985) A Practical Guide to Fluid Inclusion Studies. Chapman & Hall Publisher, New York.

Tarkian, M. (1972) Geologie, petrography und geochemie der magmatite sudlich von Ardestan (zentral Iran), Dissertation Universität, Hamburg.

Tarkian, M., Bock, W. D. and Numann, M. (1983) Geology and mineralogy of the Cu – Ni – Co – U ore deposits at Talmessi and Meskani, central Iran. Tschermaks Mineralogische und Petrographische Mitteilungen 32: 111 – 133.