تعیین منشأ سیالات کانه‌ساز با استفاده از مطالعه ریز کاوش الکترونی و ایزوتوپ‌های پایدار گوگرد در کانسار چندفلزی ماهور (شرق بلوک لوت، ایران مرکزی)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1 گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان،‌ ایران

2 دانشکده زمین‌شناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران، تهران،‌ ایران

چکیده

کانسار چندفلزی ماهور واقع در شرق بلوک لوت در رگه‌ای به طول 3 کیلومتر و عرض 5/0 تا 2 متر و در سنگ‌های اسیدی نیمه‌عمیق تشکیل شده است. از سطح به عمق مناطق فروشست (تشکیل مالاکیت، آزوریت، هماتیت،گوتیت و آتاکامیت)، برین‌زاد یا سوپرژن (تشکیل بورنیت، کوولیت، کالکوسیت، آنگلزیت، گرینوکیت و هاولئیت) و ژرف‌زاد یا هیپوژن (تشکیل مگنتیت، کالکوپیریت، پیریت، گالن و اسفالریت) در کانسار مشاهده می‌شوند. نتایج حاصل از آنالیز ریز کاوش الکترونی، حضور مقادیر متغیری از عناصر Ag، As، Sb، In، Cd، Zn، Fe و Cu در کانی‌های سولفیدی کانسار ماهور را نشان می‌دهد. سه کانی کمیاب گرینوکیت، هاولئیت و آتاکامیت در منطقه سوپرژن و فروشست کانسار ماهور توسط آنالیز ریز کاوش الکترونی شناسایی شد. دگرسانی‌های موجود در کانسار از انواع سیلیسی، سریسیتی، پروپیلیتیک، آرژیلیک و پتاسیک هستند. مقادیر d34SCDT برای 8 نمونه از کانی‌های سولفیدی (پیریت، کالکوپیریت، گالن، اسفالریت و بورنیت) در کانسار ماهور، بین 2/0 درصد تا 07/4 درصد با میانگین 96/2 درصد است. دمای برآورد شده از محاسبات ترمودینامیکی بر اساس ترکیب زوج‌های سولفیدی در حال تعادل، نشانگر دامنه تغییرات تقریبی بین 215 تا 380 درجه سانتیگراد است. بنابراین، چنین استنباط شده که گوگرد لازم برای تشکیل کانی‌های سولفیدی در کانسار چندفلزی ماهور توسط سیالات هیدروترمال و یا سنگ‌های آذرین منطقه تأمین شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The origin of ore-forming fluids in the Mahour polymetal ore deposit, using electron microprobe data and sulfur isotopes (East of Lut block, Central Iran)

نویسندگان [English]

  • Rezvan Mirzaei Rayeni 1
  • Ali Ahmadi 1
  • Hassan Mirnejad 2
چکیده [English]

The Mahour polymetal deposit, located east of the Lut block, is a three-km-long and 0.5-2m wide vein formed in hypabyssal acid rocks. Downward, three leached zones (malachite, azurite, hematite, goethite and atacamite), supergene (bornite, covellite, chalcocite, anglesite, greenockite and hawleyite), and hypogene (magnetite, chalcopyrite, pyrite, galena and sphalerite) are observed in the deposit. The results of electron microprobe analyses show the presence of varying amounts of Ag, As, Sb, In, Cd, Zn, Fe and Cu, in the sulfide minerals of Mahour deposit. Three rare mineral phases, namely atacamite, greenockite and hawleyite in the leached and supergene zones, were identified by the electron microprobe analyses. The types of alteration present in the deposit are silicic, sericitic, propylitic, argillic, and potassic. The 34SCDT values for eight sulfide samples (pyrite, chalcopyrite, galena, sphalerite and bornite) in Mahour deposit vary between 0.2 to 4.07%, with a mean value of 2.96%. Inferred temperature from thermometric calculations, based on the sulfur isotope compositions of sulfide pairs in equilibrium, indicate temperatures of 215-380 ºC. Therefore, it is concluded that sulfur needed for the generation of sulfide minerals in the Mahour polymetal deposit was supplied by either ore-forming fluids or igneous rocks in the region.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mahour polymetal deposit
  • Alteration
  • Sulfur isotope
  • Electron microprobe

مقدمه

اغلب کانسارهای مهم ایران در شش منطقه ساختمانی (ارومیه- دختر، البرز غربی، کویر سبزه‌وار، سبلان، لوت و مکران) واقع شده‌اند (Khoei et al., 1999). هر چند کمربند ماگمایی (ارومیه- دختر) مهم‌ترین پهنه کانسارسازی مس و میزبان بزرگ‌ترین کانسارهای مس پورفیری از جمله میدوک و سرچشمه است، اما با توجه به حجم عظیم فعالیت‌های ماگمایی و شرایط زمین‌ساختی خاص بلوک لوت به‌عنوان شرقی‌ترین بخش خرد قاره ایران مرکزی، می‌توان انتظار ذخایر متنوعی از کانی‌سازی‌های مختلف فلزی و غیرفلزی را به‌ویژه در بخش‌های شرقی تکتونیزه آن داشت (شکل 1). اکتشافات اخیر و مطالعات پترولوژی پهنه‌های آتشفشانی- نفوذی بلوک لوت، این منطقه را به‌عنوان محیطی مناسب جهت کانی‌سازی اپی‌ترمال و پورفیری طلا، مس و مولیبدن معرفی کرده است (Arjmandzadeh et al., 2010). محدوده اکتشافی ماهور که موضوع این نوشتار است در شرق بلوک لوت و 145 کیلومتری غرب شهرستان نهبندان واقع شده است. بر اساس مطالعات صحرایی و حفاری‌های انجام شده در این منطقه، کانه‌سازی در امتداد یک رگه نیمه‌عمیق آپلیتی- گرانوفیری با روند شمالی- جنوبی و شیب حدود 80 درجه به سمت شرق اتفاق افتاده است. طول رگه 3 کیلومتر و عرض آن از 5/0 تا 2 متر متغیر است. مجموعه‌ای از اکسیدها و هیدروکسیدهای ثانویه آهن در اثر هوازدگی بر روی سطح کانسنگ تشکیل شده و راهنمای مناسبی جهت اکتشاف کانسار به‌وجود آورده است. کانه‌سازی چندفلزی از عناصر مس، سرب و روی در امتداد رگه مشاهده می‌شود.

با توجه به اینکه کانسار ماهور اخیراً اکتشاف شده و فعالیت‌های اکتشافی بر روی این کانسار پایان نیافته است، بنابراین هدف این پژوهش، بررسی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی، شرایط دمایی و منشأ سیال کانه‌ساز است که با استفاده از شواهد کانی‌شناسی، بافت و ایزوتوپ‌های گوگرد برای اولین بار در این منطقه انجام شده است.

 

 

شکل 1- (a موقعیت منطقه معدنی ماهور در مجموعه ماگمایی شرق ایران (با تغییرات از Alavi (1994)؛ (b پراکندگی کانسارها و نشانه‌های معدنی چندفلزی رگه‌ای و پورفیری در کمربند ماگمایی ناحیه مرکزی لوت (با تغییرات از Jung و همکاران (1983))

 


زمین‌شناسی منطقه

سنگ‌های آتشفشانی دوران سوم که به‌طور عمده ترکیب آندزیتی- داسیتی دارند، قسمت بیشتر بلوک لوت را می پوشانند. واحدهای آذرین موجود در منطقه مورد مطالعه شامل سه واحد بازالت، داسیت و توف به سن ائوسن هستند که توسط رسوبات کواترنر پوشیده شده‌اند (شکل2). مجموعه آتشفشانی بازالتی (EOba) شامل آندزیت‌بازالت و بازالت به‌رنگ خاکستری تیره تا سیاه در قسمت غربی محدوده گسترش دارد. واحد سنگی داسیت (EOd) دارای بافت پورفیری بوده و با داشتن رنگ خاکستری روشن در صحرا قسمت‌های وسیعی از شرق، جنوب و جنوب‌شرق محدوده را فرا گرفته که مهم‌ترین بخش کانه‌سازی در این واحد رخ داده است. واحد توف به‌رنگ سبز و خاکستری و با ترکیب متوسط تا اسیدی، با میان‌لایه‌هایی از گدازه‌های داسیتی، آندزیتی در قسمت‌های شمالی و بخش‌هایی از مرکز محدوده دارای رخنمون محدود است. توف یاد شده عمدتاً لیتیک است و در سطح به‌صورت برشی‌شده، سیلیسی‌شده و پیریتی‌شده مشاهده می‌شود. جوان‌ترین واحد سنگی موجود در منطقه، نهشته‌های آبرفتی ((Q، شامل ماسه، سیلت و رس است که بیش‌ترین گسترش را در قسمت جنوب‌غربی محدوده دارد و سن آن در نقشه زمین‌شناسی 250000/1 چاه‌وک (حسینی و همکاران، 1371)، کواترنر گزارش شده است (شکل 2).

 

 

 

شکل 2- نقشه زمین‌شناسی منطقه مورد مطالعه، برگرفته از نقشه 250000/1 ده‌سلم (چاه‌وک) (حسینی و همکاران، 1371)

 

 


روش انجام پژوهش

بررسی‌های ایزوتوپی گوگرد بر روی 8 نمونه از کانی‌های سولفیدی در آزمایشگاه تحقیقات ایزوتوپی Hatch دانشگاه اتاوا انجام شد. نمونه‌های ارسالی توسط طیف‌سنج جرمی Finnigan-MAT 252 تجزیه شدند. در این روش، پودر کانی‌های سولفیدی به همراه تقریباً دو برابر مقدار اکسید تنگستن (WO3) در درون کپسول‌های قلع‌اندود ریخته و سپس تا 1800 درجه‌سانتیگراد حرارت داده شده است. برای تمام نمونه‌های یاد شده نسبت ایزوتوپی گوگرد (d34S) بر حسب قسمت در هزار (%) نسبت به استاندارد مرجع ترویلیت (FeS) شخانه آهنی کانون دیابلو (CDT) محاسبه شده است. خطای اندازه‌گیری توسط دستگاه برابر با 002/0± درصد است. از نمونه‌های اسفالریت موجود در مغزه‌های حفاری نیز به‌منظور مطالعه میا‌ن‌بارهای سیال تعداد سه عدد مقطع دو بر صیقل تهیه شد و 38 ادخال در شرکت مطالعات و پژوهش آذین زمین‌پویا توسط میکروسکوپ تحقیقاتی Linkham مدل TMS 94 با قابلیت اندازه‌گیری محدوده دمایی 196 تا 600 درجه‌سانتیگراد و دقت در دماهای مرجع استاندارد، 2/0 ± درجه‌سانتیگراد در 6/56- درجه‌سانتیگراد (نقطه سه‌گانه CO2)، 1/0 ± درجه‌سانتیگراد در صفر درجه‌سانتیگراد (نقطه ذوب یخ)، 2/0 ± درجه‌سانتیگراد در 1/374 درجه‌سانتیگراد (همگن‌شدگی بحرانی H2O)، و 9/0 ± درجه‌سانتیگراد در 573 درجه‌سانتیگراد (تبدیل کوارتز آلفا به بتا) بوده است. تجزیه کانی‌ها بر روی مقاطع نازک صیقلی تهیه شده از کانسار چندفلزی ماهور در دانشگاه نیوبرانزویک کانادا، توسط یک دستگاه ریزکاوش الکترونی چهار اسپکترومتری JEOL مدل JXA-733 (سوپرپروب) به روش اسپکترومتری طول موج بازیافتی WDS (Wavelength Dispersive Spectrometry) انجام شده است. ولتاژ شتاب‌دهنده باریکه الکترون (electron beem) برابر ده کیلو الکترون ولت (10 Kev) و قطر باریکه برابر یک میکرون (1µ) بوده و داده‌ها به روش CITZAF (Armstrong, 1988) تصحیح شده‌اند .(reduced) جریان باریکه الکترون ده نانو آمپر (10nA) و زمان شمارش (counting time) 40 ثانیه بوده است. از این نقاط، تصاویر میکروسکوپ الکترونی توسط یک دستگاه میکروسکوپ الکترونی SEM (Scanning Electron Microscope) مدل JSM-6400 تهیه شده است. درستی (accuracy) آنالیز‌های حاصل از ریزکاوش الکترونی که بر اساس رابطه درستی (نمونه - استاندارد/ استاندارد) و بر اساس تجزیه هم‌زمان استانداردهای معروف CHR (کرومیت)، ILM (ایلمنیت)، KKHBD (کوکونویی هورنبلند) و OR1 (فلدسپات آلکالن) به‌دست آمده برای عناصر مختلف (به درصد) از این قرار است: Si (35/0)، Al (31/0)، Na (42/0)، Ca (37/0)، K (48/0)، Ba (1/2)، Fe (24/0)، Cu (1/1)، Zn (4/2)، Cd (7/1)، In (2/3)، Ag (6/4)، Sb (2/2)، As (3/4)، S (39/0) و Cl (17/0).

 

دگرسانی‌ها

پنج نوع دگرسانی سریسیتیک، آرژیلیک، سیلیسیک، پروپیلیتیک و پتاسیک به ترتیب فراوانی در منطقه مطالعاتی ماهور تشخیص داده شده است. سریسیتی‌شدن با جانشینی اکثر سیلیکات‌های سنگ‌ساز مانند پلاژیوکلازها و فلدسپات‌های آلکالن توسط سریسیت و کوارتز به‌همراه مقادیر متغیری از پیریت (2 تا 4 درصد حجم سنگ) مشخص می‌شود. در این نوع دگرسانی، پلاژیوکلاز و فلدسپات آلکالن موجود در سنگ میزبان به سریسیت و کانی‌های کربناته تبدیل شده‌اند. دگرسانی آرژیلیک با تبدیل پلاژیوکلاز به کائولینیت در آندزیت‌های منطقه تشخیص داده می‌شود. سیلیسی‌شدن به‌طور گسترده و غالباً به‌صورت انتشاری سنگ‌ها را تحت تأثیر قرار داده است که در این فرآیند سیلیس به‌صورت دانه‌ریز فضای بین کانی‌ها را پر کرده است. نوع دیگر سیلیسی‌شدن در سنگ‌ها به‌صورت رگچه‌ای است که رگه‌ها و رگچه‌های سیلیس زمینه سنگ را قطع کرده اند. مهم‌ترین کانی‌های دگرسانی پروپیلیتیک، آلبیت و اپیدوت هستند که در آندزیت‌های منطقه مشاهده می‌شوند. دگرسانی پتاسیک نسبت به دگرسانی‌های دیگر از گسترش کمتری برخوردار است و کانی‌های شاخص این نوع دگرسانی در کانسار چندفلزی ماهور، فلدسپات پتاسیم‌دار و بیوتیت ثانویه است.

 

کانی‌شناسی رگه و توالی پاراژنزی

در محدوده اطراف کانسار، دایک‌ها و توده‌های کوچک با ترکیب گرانیتی به فراوانی رخنمون دارند. بافت این سنگ‌ها آپلیتی و پورفیری است. به‌نظر می‌رسد که این دایک‌ها، بخش نیمه‌عمیق یک توده نفوذی بوده که به دلایل مورفولوژی از دید پنهان مانده است. دایکی که کانسار ماهور در آن تشکیل شده به این نوع از سنگ‌ها تعلق دارد. این دایک در رده‌بندی IUGS از Le Maitre (2002) یک گرانیت فلدسپات آلکالن نام است که دارای بافت آپلیتی و گاه گرانوفیری بوده و لوکوکرات است. این سنگ اساساً از ارتوکلاز (An0.1: Ab4.3: Or94.8) و آلبیت (An1.8: Ab96.9 :Or1.4) تشکیل شده و کانی‌های فلزی به فراوانی در بعضی نمونه‌ها پراکنده‌اند.

از سطح به عمق، سه منطقه متمایز فروشست (شامل مالاکیت، آزوریت، هماتیت، گوتیت و آتاکامیت)، برین‌زاد یا سوپرژن (شامل بورنیت، کوولیت، کالکوسیت، آنگلزیت، گرینوکیت و هاولئیت)، و ژرف‌زاد یا هیپوژن (شامل مگنتیت، کالکوپیریت، پیریت، گالن و اسفالریت) مشاهده شده است (شکل 3).

پیریت، فراوان‌ترین کانی سولفیدی در کانسار چندفلزی ماهور، به‌صورت پراکنده در سنگ میزبان حضور دارد (شکل 4- a) و اگر به شکل مجتمع مشاهده شود، تنها مربوط به برخی از رگچه‌هاست. در برخی نقاط، این کانی به اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن، شامل هماتیت و گوتیت تبدیل شده است. کالکوپیریت در مقاطع، فاقد شکل بلورین مشخص است.

 

شکل 3- توالی پاراژنزی کانسار چندفلزی ماهور

 

دگرسانی کالکوپیریت و حمل مس توسط محلول‌های فرورو، مؤثرترین عامل در تأمین کانی‌های ثانویه مس مانند آزوریت و مالاکیت بوده است. کالکوپیریت در بخش هیپوژن کانسار، به‌همراه سایر کانی‌ها مانند پیریت، گالن و اسفالریت دیده می‌شود در حالی که در زون سوپرژن، بورنیت و کوولیت به‌صورت یک حلقه واکنشی اطراف کالکوپیریت را احاطه کرده‌اند (شکل 4- b). گالن در زیر میکروسکوپ با رنگ سفید و گاهی با ته‌رنگ صورتی شناخته می‌شود. از ویژگی‌های خاص این کانی وجود رخ‌های مثلثی‌شکل و تجزیه‌شدگی آن به آنگلزیت در امتداد سطوح رخ است (شکل‌های 4- c و 5- a). متوسط ترکیب شیمیایی کانی‌ها که توسط ریزکاوش الکترونی اندازه‌گیری شده‌اند در جدول 1 آمده است. کانی اسفالریت (شکل 4- d)، حاوی 81/62 درصد روی، 57/33 درصد گوگرد، 8/3 درصد آهن، 38/0 درصد کادمیوم و 59/0 درصد ایندیوم است (جدول 1).

 

 

شکل 4- تصاویر حاصل از الکترون برگشتی BSE (BackScattered Electron Image) از کانه‌های کانسار ماهور توسط میکروسکوپ الکترونی (SEM)؛ (a بلورهای شکل‌دار پیریت ،(Py) (b جانشینی کالکوپیریت (Ccp) توسط کوولیت به همراه پیریت (Py)، (c تجزیه گالن (بخش روشن) در امتداد رخ‌ها و تبدیل آن به آنگلزیت (قسمت‌های خاکستری رنگ)، (d کالکوسیت (Cc) و اسفالریت (Sp)، (e سولفید کادمیوم (گرینوکیت)، (f آتاکامیت رشته‌ای؛ علائم اختصاری نام کانی‌ها از Kretz (1983) است.

 

جدول 1- درصد داده‌های آنالیز نقطه‌ای کانی‌های مختلف (n: تعداد نقاط آنالیز شده و :n.d مقادیر ثبت نشده)

Elements

کوولیت (CuS)

(n=6)

اسفالریت (ZnS)

(n=1)

کالکوپیریت (CuFeS2)

(n=2)

کالکوسیت (Cu2S)

(n=1)

گرینوکیت یا هاولئیت (CdS)

(n=2)

آتاکامیت (Cu2Cl(OH)3)

(n=3)

Cu

59.61

n.d

32.65

78.33

2.59

n.d

Fe

1.05

3.8

32.74

1.56

11.35

n.d

Ag

0.54

n.d

n.d

0.6

n.d

n.d

Sb

2.79

n.d

n.d

n.d

n.d

n.d

As

1.32

n.d

n.d

n.d

n.d

n.d

Zn

3.67

62.81

n.d

n.d

7.52

n.d

Cd

0.27

0.38

n.d

n.d

32.59

n.d

In

n.d

0.59

n.d

n.d

n.d

n.d

S

30.85

33.57

35.3

20.43

46.44

n.d

FeO

n.d

n.d

n.d

n.d

n.d

17.94

ClO

n.d

n.d

n.d

n.d

n.d

0.85

CuO

n.d

n.d

n.d

n.d

n.d

55.31

Total

100.1

101.15

100.69

100.92

100.49

74.1

 

 

به‌نظر می‌رسد تشکیل اسفالریت در منطقه در دمای بالا انجام شده که وجود مقادیر بالای Fe در ترکیب شیمیایی آن، شاهدی بر این ادعاست (Ramdohr, 1980). کالکوسیت موجود در کانسار چندفلزی ماهور در زون برین‌زاد و به‌صورت ثانویه تشکیل شده است (شکل 5- d). در فرمول ساختاری این کانی (جدول 1) مقادیر متغیری از عناصر مس (33/78 درصد)، آهن (56/1 درصد)، نقره (6/0 درصد) و گوگرد (43/20 درصد) وجود دارد. کانی‌های کوولیت و بورنیت در منطقه برین‌زاد تشکیل شده‌اند. کانی کوولیت به‌رنگ آبی نفتی دیده می‌شود و چندرنگی قوی و ناهمسانگردی بالا دارد (شکل 5- b). تشکیل کوولیت در کانسار چندفلزی ماهور را می‌توان در نتیجه اضافه‌شدن گوگرد به کالکوپیریت و تشکیل پیریت و کوولیت دانست:

CuFeS2 + SÞFeS2 + CuS

 

این کانی به‌طور متوسط 61/59 درصد مس، 05/1 درصد آهن، 54/0 درصد نقره، 79/2 درصد آنتیموان، 32/1 درصد ارسنیک، 67/3 درصد روی، 27/0 درصد کادمیم و 85/30 درصد گوگرد دارد (جدول 1). مگنتیت در نمونه‌های مطالعه‌شده از فراوانی اندکی برخوردار است. این کانی در برخی مقاطع به‌صورت ادخال درون کانی‌های پیریت و گاهی نیز به‌صورت افشان در متن سنگ حضور دارد که تحت تأثیر شرایط اکسیداسیون به هماتیت و گوتیت تبدیل شده است (شکل 5- c). مطالعه ریزکاوش الکترونی، وجود سه کانی کمیاب گرینوکیت، هاولئیت و آتاکامیت را در منطقه سوپرژن و فروشست کانسار ماهور نشان می‌دهد (جدول 1). هاولئیت (سولفید کادمیم) یک کانی نادر از خانواده اسفالریت است که پیش از این در کانسار ماهور دیده نشده است. شباهت بسیار زیاد این کانی با گرینوکیت تشخیص آن دو را از یکدیگر دشوار ساخته است. مقادیر بسیار کم این کانی در کانسار ماهور موجب شد تا تنها در مطالعات انجام شده توسط ریزکاوش الکترونی شناسایی شود. این کانی در کانسارهایی که به‌صورت تجمعی یافت می‌شود، رنگ زرد روشن دارد. این کانی عمدتاً در اثر نفوذ آب‌های جوی رسوب می‌کند. کانی گرینوکیت از خانواده ورتزیت بوده و اغلب با دیگر کانی‌های سولفیدی از قبیل اسفالریت و گالن یافت می‌شود (شکل 4- e). فرمول شیمیایی آن مانند هاولئیت بوده اما سیستم تبلور این دو کانی، متفاوت است. هاولئیت دارای سیستم کوبیک و گرینوکیت در سیستم هگزاگونال تبلور می‌یابد. کانی گرینوکیت نیز در کانسارهایی که به‌صورت تجمعی یافت می‌شود به رنگ‌های زرد عسلی تا قرمز و قهوه‌ای مشخص می‌شود. گرینوکیت و هاولئیت علاوه بر کادمیم و گوگرد، عناصر دیگری همچون مس (59/2 درصد)، آهن (35/11 درصد) و روی (52/7 درصد) را در ساختار خود جای داده‌اند. از دیگر کانی‌های کمیاب در منطقه فروشست کانسار چندفلزی ماهور، آتاکامیت است (شکل‌های 4- f و 5- d). این کانی سبزرنگ بوده و تشخیص آن از مالاکیت دشوار است، تنها تفاوت آن با مالاکیت حالت دانه‌ای بودن آن است. آتاکامیت حاوی 94/17 درصد اکسید آهن، 85/0 درصد اکسید کلر و 31/55 درصد اکسید مس است (جدول 1).

 

 

شکل 5- تصاویر میکروسکوپ پلاریزان از کانی‌های سولفیدی موجود در کانسار ماهور؛ (a تجزیه گالن در امتداد سطوح رخ و تبدیل آن به آنگلزیت (Anglesite)، (b جایگزینی کالکوپیریت (Ccp) توسط کوولیت (Cv) به‌همراه پیریت‌های شکل‌دار (Py) و اسفالریت ،(Sp) (c هماتیت ،(Hem) (d آتاکامیت رشته‌ای، (نور انعکاسی)، قطر میدان دید سه میلی‌متر است. علائم اختصاری مانند شکل 4

 


سیالات درگیر

به‌منظور تعیین ویژگی‌های سیال کانه‌ساز، آزمایشات میکروترمومتری بر روی سیالات درگیر اولیه و ثانویه کاذب موجود در کانی اسفالریت کانسار چندفلزی ماهور انجام شد. اغلب این میان‌بارها دارای شکل‌های زاویه‌دار، بیضوی، استوانه‌ای، دوکی و بی‌شکل با اندازه متوسط بین 10 تا 50 میکرون بوده و دارای درجه پرشدگی بالایی هستند و هیچ‌گونه فاز جامد در این نمونه‌ها وجود ندارد (میرزایی‌راینی، 1390).

بر اساس مطالعه سیالات درگیر اولیه و ثانویه کاذب، دمای یوتکتیک سیالات درگیر از 32- تا 59- درجه‌سانتیگراد متغیر بوده و دمای ذوب آخرین قطعه یخ ثبت شده (Tmi) 8- تا 20- درجه‌سانتیگراد است. با توجه به شوری محاسبه شده با رابطه Hall و همکاران (1988) درصد نمک طعام بین 7/11 تا 23 و به‌طور متوسط 17 درصد وزنی معادل NaCl به‌دست آمد. در نمونه‌های مطالعه‌شده، درجه‌حرارت همگن‌سازی سیالات درگیر دو فازی با تبدیل بخار به مایع انجام شده است. دمای همگن‌شدن نمونه ها (Th) از 194 تا 292 درجه‌سانتیگراد متغیر بوده و متوسط دمای همگن شدن 253 درجه‌سانتیگراد است. با توجه به دمای همگن‌شدگی سیال و شوری به‌دست آمده، چگالی متوسط بین 85/0 تا 05/1 به‌دست آمد (میرزایی‌راینی، 1390).

با در نظر گرفتن توالی پاراژنزی کانی‌سازی و تغیییرات سیستماتیک دمای همگن شدگی (Th) و دمای ذوب یخ ((Tmi در منطقه ماهور، روند رقیق‌شدگی برای سیال به ثبت می‌رسد که بیانگر آمیختگی یک سیال داغ و شور با یک سیال رقیق‌تر و سردتر است (میرزایی‌راینی، 1390).

 

ژئوشیمی ایزوتوپی گوگرد

اندازه‌گیری نسبت‌های ایزوتوپی گوگرد در کانی‌های پیریت، کالکوپیریت، گالن، اسفالریت و بورنیت کانسار ماهور نشان می‌دهند که d34SCcp>d34SBn<d34SPy>d34SSph. با توجه به غنی‌شدگی ایزوتوپ سبک‌تر در طول تکامل سیستم ایزوتوپی و جایگزنی بورنیت به‌جای کالکوپیریت، چنین نتیجه می‌شود که بورنیت حاوی مقادیر بیش‌تری از 32S است و بنابراین طبیعی است که نسبت 34S/32S در این کانی نسبت به سایر کانی‌های سولفیدی کمتر است. مقادیرd34S برای کانی‌های سولفیدی در کانسار ماهور بین 2/0 درصد تا 07/4 درصد با میانگین 96/2 درصد است. محدوده d34S پیریت 68/3 درصد تا 07/4 درصد است. مقادیر d34S کالکوپیریت 96/2،درصد، اسفالریت 26/3 درصد، بورنیت 79/1 درصد و گالن 2/0 درصد است (جدول 2).

 

جدول 2- مقادیر تغییرات ایزوتوپ گوگرد در نمونه‌های سولفیدی کانسار چندفلزی ماهور

d34Sv-CDT (‰)

Mineral

Sample

4.07+

Pyrite

W2-36

+4.03

Pyrite

W2-110

+2.96

Chalcopyrite

W2-110

+1.79

Bornite

W2-110

+3.68

Pyrite

W3-58

+3.26

Sphalerite

W3-58

+3.69

Pyrite

W4-51

+0.2

Galena

MD1

 

از آنجا که مقدار d34S سولفیدهای ماگمایی حدود 2± درصد (Ohmoto and Rye, 1979; Faure, 1986) و d34S سنگ‌های آذرین 2 - تا 10+ درصد (Brownlow, 1979) گزارش شده‌اند، در نتیجه گوگرد لازم برای تشکیل کانی‌های سولفیدی در کانسار چندفلزی ماهور از منشأ سیالات هیدروترمال و یا سنگ‌های آذرین منطقه تأمین شده است.

 

دماسنجی سیال کانه‌ساز

دمای سیال کانه‌ساز در کانسار ماهور به کمک نسبت‌های ایزوتوپی گوگرد در زوج گالن- اسفالریت و پیریت- کالکوپیریت تعیین شد. با توجه به مقادیر d34S در کانی‌های اسفالریت (26/3 درصد) و گالن (2/0 درصد) در حال تعادل، مقدار فاکتور تفریق (a) به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:

 

Dsphalerite - galena=dsphalerite-dgalena~1000 lnαsphalerite - galena

Dsphalerite-galena=26/3-2/0=06/3

در نتیجه:

1000 lnα sphalerite-galena=06/3

اکنون به کمک معادله تفکیک ایزوتوپی اسفالریت- گالن (Ohmoto and Rye, 1979)، دمای سیال کانه‌ساز محاسبه می‌شود:

1000 lnα = 0.73 (106/T2)

06/3 = 0.73 (106/T2)

T2 =0915/238562

T=428/488°K; 278/215°C

به همین ترتیب برای زوج پیریت- کالکوپیریت نیز بر اساس معادله زیر (Ohmoto and Rye, 1979)، دمای مربوطه چنین محاسبه می‌شود:

1000 lnα = 0.45 (106/T2)

دمای به‌دست آمده از زوج سولفیدی پیریت- کالکوپیریت 31/376 درجه‌سانتیگراد است. نتایج حاصل گویای دامنه تغییرات دما از 215 تا 380 درجه‌سانتیگراد است. این یافته‌ها نشان می‌دهد که دمای تشکیل کانسار نسبتاً پایین است و دمای اندازه‌گیری شده توسط سیالات درگیر (میرزایی‌راینی، 1390) با دماسنجی ایزوتوپ‌های گوگرد به‌طور قابل قبولی در تطابق است.

 

تعیین نسبت ایزوتوپی گوگرد سیال کانه‌ساز

جهت تعیین نسبت ایزوتوپی گوگرد سیال کانه‌ساز در کانسار ماهور، از ترمومتری سیالات درگیر استفاده شده است. با توجه به میانگین دمای همگن‌شدگی سیالات درگیر (Thaverage=525.95°K) (میرزایی‌راینی، 1390) و قرار دادن این مقدار و میزان d34S کانی مورد نظر در معادلات تفکیک ایزوتوپی (Ohmoto and Rye, 1979)، نسبت ایزوتوپی سیال کانه‌ساز تخمین زده شده است. در نتیجه مقدار d34H2S به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:

1000 lnα Galena – H2S = -0.640 (106/T2)

 

با قرار دادن مقدار d34S گالن (2/0) و دمای همگن‌شدگی در معادله بالا، مقدار d34H2S سیال 51/2 درصد تخمین زده می‌شود.

به همین ترتیب مقدارd34S  اسفالریت (26/3) و دمای همگن‌شدگی را در معادله زیر قرار داده که میزان d34H2S سیال 90/2 به‌دست می‌آید:

 1000 lnα Sphalerite – H2S = 0/1 (106/T2)

با استفاده از این روش میزان d34S سیال کانه‌ساز 51/2 تا 90/2 تخمین زده می‌شود که نشانگر ماگمایی بودن منشأ سیال کانه‌ساز است (شکل 6).

 

 

شکل 6- تغییرات مقادیر d34S در محیط‌های مختلف زمین‌شناسی (Rollinson, 1993)، در مقایسه با کانسار چندفلزی ماهور

 


نتیجه‌گیری

سنگ میزبان اصلی کانه‌سازی در کانسار ماهور سنگ‌های اسیدی نیمه‌عمیق هستند. کانی‌سازی در این سنگ‌ها به‌صورت یک رگه با روند تقریبی شمالی- جنوبی رخ داده است. از سطح به عمق، مناطق فروشست (تشکیل مالاکیت، آزوریت، هماتیت، گوتیت و آتاکامیت)، برین‌زاد یا سوپرژن (تشکیل بورنیت، کوولیت، کالکوسیت، آنگلزیت، گرینوکیت و هاولئیت) و ژرف‌زاد یا هیپوژن (تشکیل مگنتیت، کالکوپیریت، پیریت، گالن و اسفالریت) در کانسار مشاهده می‌شوند. دگرسانی‌های موجود در کانسار، سیلیسی، سریسیتی، پروپیلیتیک، آرژیلیک و پتاسیک است. مطالعه ریزکاوش الکترونی در کانسار چندفلزی ماهور بیانگر مقادیر متغیری از عناصر مس، آهن، روی، گوگرد، ایندیوم، کادمیوم، نقره، آنتیموان و ارسنیک در کانی‌های سولفیدی این منطقه است. مقادیر بالای آهن موجود در اسفالریت بیانگر تشکیل این کانی در دمای بالا است. به‌علاوه وجود سه کانی کمیاب گرینوکیت، هاولئیت و آتاکامیت در منطقه سوپرژن و فروشست کانسار ماهور نیز توسط مطالعات ریزکاوش الکترونی شناسایی شد. گرینوکیت و هاولئیت هر دو سولفید کادمیوم هستند. گرینوکیت از خانواده ورتزیت و هاولئیت از خانواده اسفالریت است. نسبت ایزوتوپی گوگرد (d34S) کانی‌های سولفیدی کانسار چندفلزی ماهور دارای دامنه محدودی از 2/0 تا 07/4 با میانگین 96/2 در هزار است. این نسبت در کانی‌های مختلف تفاوت اندکی را نشان می‌دهد به طوری‌که بیش‌ترین مقدار d34S مربوط به کانی پیریت و کم‌ترین آن مربوط به کانی گالن است. با استفاده از ترمومتری سیالات درگیر، میزان d34S سیال کانه‌ساز 51/2 تا 90/2 تخمین زده می‌شود. دمای برآورد شده از زوج‌های سولفیدی در حال تعادل نشان داده است که این کانسار در دمای تقریبی بین 215 تا 380 درجه‌سانتیگراد تشکیل شده است. با توجه به داده‌های ژئوشیمی ایزوتوپی که مطالعات سیالات درگیر نیز آن را تأیید می‌کند و با در نظر گرفتن تمام شواهد صحرایی و آزمایشگاهی شامل ترکیب سنگ میزبان، منطقه‌های دگرسانی، عناصر فلزی اصلی مانند مس، سرب و روی و عدم‌حضور کانی‌های حرارت بالا مانند گارنت، تورمالین، توپاز و غیره کانسار چندفلزی ماهور در رده کانسارهای اپی‌ترمال نوع رگه‌ای تا مزوترمال قرار می‌گیرد و گوگرد لازم برای تشکیل کانی‌های سولفیدی در کانسار چندفلزی ماهور از منشأ سیالات هیدروترمال و یا سنگ‌های آذرین منطقه تأمین شده است.

حسینی، ض.، افشاریان‌زاده، م. و چایچی، ز. (1371) نقشه 250000/1 ده‌سلم (چاه‌وک). سازمان زمین‌شناسی و اکتشاف معدنی کشور.

میرزایی‌راینی، ر. (1390) ژئوشیمی کانسار مس ماهور و سنگ‌های میزبان آن، شرق بلوک لوت، ایران مرکزی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه سیستان و بلوچستان، ایران.

Alavi, M. (1994) Tectonics of the Zagros orogenic belt of Iran: new data and interpretations. Tectonophysics 229: 211-238.

Arjmandzadeh, R., Karimpour, M. H., Mazaheri, S. A., Santos, J. F., Medina, J. M. and Homam, S. M. (2010) Two sided asymmetric subduction: new hypothesis for the tectonomoagmatic and metallogenic setting of the Lut Block, Eastern Iran, 1st Conference of the Iranian Society of Economic Geology, Ferdowsi University of Mashhad, Iran.

Armstrong, J. T. (1988) Quantitative analysis of silicate and oxide minerals: j(rZ) procedures. In: Newbury, D. E. (Ed.) Microbeam Analysis. San Francisco Press, San Francisco, 246-293.

Brownlow, A. H. (1979) Geochemistry. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.

Faure, G. (1986) Principles of Isotope Geology. 2nd edition, John Wiley and Sons, New York.

Hall, D. L., Sterner, S. M. and Bodnar, R. J. (1988) Freezing point depression of NaCl-KCl-H2O solutions. Economic Geology 93: 197-202.

Jung, D., Keller, G., Khorasani, R., Marks, K., Buman, A. and Kuren, P. (1983) Petrogenesis of Tertiary magmatic activity in Northern Lut region (East Iran). Geological Survey of Iran, Iran.

Khoei, N., Qorbani, M. and Tajbakhsh, P. (1999) Copper deposits in Iran. Geological Survey of Iran, Iran.

Kretz, R. (1983) Symbols for rock-forming minerals. American Mineralogist 68: 277-279.

Le Maitre, R. W. (2002) Igneous rocks: a classification and glossary of terms. 2nd edition, Cambridge University press, Cambridge.

Ohmoto, H. and Rye, R. O. (1979) Isotopes of sulfur and carbon. In: Barnes, H. L. (Ed.) Geochemistry of hydrothermal ore deposits. John Wiley and Sons, New York.

Ramdohr, P. (1980) The ore minerals and their intergrowth. Pergamon, Oxford.

Rollinson, H. (1993) Using geochemical data: evolution, presentation, interpretation. Longman Scientific and Technical, London.