پیدایش و شیمی‌‌کانی‌های سولفیدی و اکسیدی برون‌زاد در کانسار پلی‌متال ماهور غرب نهبندان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

2 علوم زمین و محیط‌زیست، دانشکده علوم، دانشگاه یاماگاتا، یاماگاتا، ژاپن

چکیده

کانسار پلی‌متال ماهور در 130 کیلومتری غرب نهبندان در حاشیه شرقی بلوک لوت واقع شده است. کانه‌زایی برون‌زاد در امتداد شمالی-جنوبی در سنگ‌های آتشفشانی ترشیاری دگرسان شده دیده می‌شود. کانی‌های برون‌زاد بیشتر به صورت هیدروکسید آهن، کربنات مس، سولفات‌های مس و سرب و سولفید‌های مس تشکیل شده است. گوتیت، مالاکیت، آزوریت، کالکوسیت، کوولیت، لیناریت و آتاکامیت کانی‌های رایج در کانسار ماهور هستند که بر اثر اکسایش سولفیدهای درون‌زاد به وسیله فرآیندهای برون‌زاد تشکیل شده‌اند. تعدادی از این کانی‌ها به وسیله ریزپردازشگر الکترونی تجزیه شدند. مقدار نقره در بیشتر این کانی‌ها در خور توجه است. کوولیت در کانسار ماهور دارای سرب، روی و نقره بالایی است. شیمی‌کانی‌های برون‌زاد و نحوه زایش آنها در این پژوهش بحث می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Occurrence and chemistry of supergene sulfide and oxide minerals in Mahour polymetal ore deposit, west of Nehbandan

نویسندگان [English]

  • Mohammad Boomeri 1
  • Habib Biabangard 1
  • Kazuo Nakashima 2
  • Morteza Esform 1
چکیده [English]

Mahour polymetal ore deposit is located in the eastern margin of Lut block, 130 Km west of Nehbandan. The supergene mineralization mainly occurs as a north-south trend in the Tertiary altered volcanic rocks. The supergene minerals mainly occur as iron hydroxide, Cu-carbonates, Cu and Pb sulfates and Cu sulfides. Goethite, malachite, azurite, chalcosite, covellite, linarite and atacamite are common supergene minerals in the Mahour ore deposit that were formed by oxidation of the hypogene sulfides. Some of these minerals were analyzed by electron probe microanalyses (EPMA). Ag content is considerable in most of these minerals. Covellite from the Mahour has high Pb, Zn and Ag contents. The chemistry of the supergene minerals and the way of their formation will be discussed in this paper.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Oxidation
  • Hypogene Cu mineralization
  • Mahour
  • Lut block

مقدمه

کانسار پلی‌متال ماهور در 130 کیلومتری غرب نهبندان در حاشیه شرقی بلوک لوت واقع شده است. نفوذ آب‌های سطحی در رگه‌های معدنی باعث انحلال و اکسایش سولفید‌ها و ایجاد بخش‌های غنی‌شده‌ای از ترکیبات مس، سرب و روی می‌شوند Hitzman et al., 2003)؛ (Sillitoe, 2005. آب‌های غنی از اکسیژن و گاز کربنیک ضمن انحلال سولفید‌ها، آب اسیدی قوی ایجاد می‌کند که باعث شستشوی و انحلال عناصر فراوانی می‌شود. به ویژه سولفید‌هایی مثل: کالکوپیریت، اسفالریت و پیریت حل می‌شوند و به جای آنها هیدروکسید‌های آهن مانند: لیمونیت و سولفوریک اسید تولید می‌شود Guilbert and Park, 1986)؛ (Evans, 1993 معمولاً، شستشوی عناصر، تا بالای سطح آب‌های زیرزمینی صورت می‌گیرد و بسیاری از عناصر محلول از منطقه بالای سطح آب زیرزمینی به مرور زمان خارج می‌شوند. در این منطقه که به منطقه اکسایش یا اکسیدان معروف است، هیدروکسید‌های آهن مثل گوتیت و لیمونیت به مقدار زیادی باقی می‌مانند و تشکیل یک کلاهک آهنی یا گوسان را می‌دهند و کانی‌های مالاکیت و آزوریت، کربنات‌ها و سولفات‌های روی و سرب معمولاً در زیر این کلاهک آهنی در بخش زیرین پهنه اکسیدان و در بالای سطح آب زیرزمینی تشکیل می‌شوند (Evans, 1993) و مادامی که آب‌ها و ترکیب آنها هنوز کربناته، سولفاته و دارای ویژگی‌های اکساینده هستند، کربنات‌ها و سولفات‌های مس، روی و سرب تشکیل می‌شوند. یادآوری می‌شود در چنین محیط‌هایی فلزات محلول در آب‌های اسیدی تا زمانی که به سطح آب زیرزمینی که معمولاً در زیر آن شرایط کاهنده برقرار است، نرسیده‌اند، پایدار باقی می‌مانند. برخورد محلول‌های فلزدار با سطح آب در محیط‌های احیایی، واکنش‌های گوناگونی را به دنبال دارد که به رسوب فازهای حل شده و جایگزینی سولفیدهای درون‌زاد به وسیله سولفید‌های برون‌زاد منجر می‌شود (Putter et al., 2010).

با توجه به شدت و گسترش کلاهک آهنی و فراوانی کربنات‌ها و سولفات‌های مس، سرب و روی در این منطقه، عملیات اکتشافی برای رسیدن به ذخایر ارزشمند در عمق توسط بخش خصوصی در حال انجام است. ویژگی‌های کانی‌شناسی، ژئوشیمی و توالی پاراژنزی کانی‌های موجود در این منطقه توسط Esform (2011) بررسی شده است. هدف از این پژوهش، بررسی شیمی‌کانی‌ها و نحوه کانه‌زایی برون‌زاد درکانسار ماهور است.

 

زمین‌شناسی منطقه

گستره مورد بررسی از نظر زمین‌شناسی در بلوک لوت واقع شده است. این بلوک از شرق با گسل نهبندان، از پهنه فلیش شرق ایران و از غرب، توسط گسل نایبند از بلوک طبس جدا می‌شود و مرز شمالی آن گسل درونه و مرز جنوبی آن ادامه پهنه ماگمایی ایران مرکزی است (شکل 1) که با گرانیتوئیدهای بزمان مشخص می‌شود (Pourhosseini, 1981). بلوک لوت دارای روند شمالی-جنوبی به طول حدود ٩٠٠ کیلومتر و عرض حدود ١۵٠ تا ٢٠٠ کیلومتر است (Stocklin, 1968). از ویژگی‌های بلوک لوت می‌توان وجود انواع سنگ‌های رسوبی، آذرین و دگرگونی را ذکر کرد. در این بلوک، سنگ‌های قدیمی‌تر از تریاس میانی تحت تأثیر فاز کوه‌زایی کیمرین پیشین واقع شده‌اند. اگرچه فعالیت آتشفشانی و پلوتونیسم از ژوراسیک میانی (سیمرین میانی) به ویژه در نواحی دهسلم و چهار‌فرسخ وجود داشته (Aghanabati, 2004) ولی بخش زیادی از بلوک لوت به وسیله سنگ‌های آتشفشانی ترشیاری که اوج آن در ائوسن بوده است (با ضخامت 2000 تا 3000 متر) اشغال شده (Berberian and King, 1981). سنگ‌های آذرین یاد شده کالک‌آلکالن هستند. سنگ‌های آتشفشانی نئوژن و کواترنر که کم‌و‌بیش بازیک و بیشتر از نوع بازالتی‌اند، محدود به گسل‌ها و شکستگی‌های محدود کننده بلوک لوت هستند. در منتهی الیه جنوبی گسل نایبند و سایر گسل‌های شمالی-جنوبی، فوران‌های آلکالن از میوسن تا کواترنری صورت گرفته است که بیشتر از نوع هاوائیت و موگااریت و مقدار اندکی بازانیت، آندزیت بازالتی و تفریت است Emami, 2000)؛ Pang et al., 2012). نهشته‌های دریاچه‌ای تقریباً افقی پلیوسن-پلیستوسن، به نام سازند لوت که نشانگر یک رخداد چین‌خوردگی جوان است، یکی دیگر از ویژگی‌های بلوک لوت به شمار می‌رود (Aghanabati, 2004). کانسار مورد بررسی در محدوده نقشه زمین‌شناسی 250000/1 دهسلم قرار می‌گیرد (Hossini et al., 1992). شکل 2 که گسترش پهنه معدنی روی آن مشخص شده بخشی از این نقشه است.

 

   

شکل 1- موقعیت بلوک لوت و محل کانسار ماهور که با l مشخص شده است Stocklin, 1968)؛ (Aghanabati, 2004.

شکل 2- نقشه زمین‌شناسی ساده شده کانسار ماهور که گسترش رگه ماده معدنی با خط منقطع ضخیم مشخص است.

 

 

 

کانسار ماهور در میان سنگ‌های آتشفشانی ترشیاری از قبیل داسیت‌ها، آندزیت‌ها، ایگنمبریت‌ها و توف‌های وابسته، واقع شده است. داسیت و ریوداسیت قسمت اعظم شرق، جنوب و جنوب‌شرق محدوده را تشکیل می‌دهند در حالی که آندزیت بازالت، در غرب آن گسترش دارد. توف‌ها (لیتیک توف) اکثراً با ترکیب متوسط تا اسید به رنگ سبز و خاکستری، درشمال و مرکز محدوده مشاهده می‌شوند. رسوبات کواترنری شامل ماسه، سیلت و رس در جنوب‌غربی منطقه پهنه‌های وسیعی از زمین‌های با ارتفاع کم را پوشانده است. سنگ میزبان معدن مس ماهور، بیشتر سنگ‌های داسیتی‌اند. سنگ‌های آتشفشانی در محدوده مورد بررسی از ماگمای کالک‌آلکالن حاصل و ویژگی‌های ژئوشیمیایی مشابه با سنگ‌های کمان آتشفشانی حاشیه قاره‌ای دارند (Esform, 2011). معدن ماهور در حال حاضر فعال و تعدادی ترانشه در آن ایجاد شده که بیشتر در پهنه اکسیدان است و حجم قابل ملاحظه‌ای از کربنات‌های مس و اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن این پهنه را ذخیره کرده‌اند. همچنین، کارهای ژئوفیزیکی و مغزه‌گیری در نقاط مختلف معدن تا اعماق 150 متری صورت گرفته است.

 

روش انجام پژوهش

بیش از 50 نمونه از سنگ‌های دربرگیرنده و از رگه و پهنه‌های کانه‌دار و دگرسان شده کانسار ماهور برداشت شده است. نمونه‌ها نه تنها از سطح زمین بلکه تا اعماق 150 متری برداشت و به طور ماکروسکپی بررسی و سپس از آنها مقاطع نازک و صیقلی تهیه و با میکروسکوپ پلاریزان عبوری-انعکاسی بررسی شدند. تعدادی از نمونه‌ها نیز با پراش پرتو ایکس (XRD) آزمایش شدند. ترکیب شیمیایی کانی‌های برون‌زاد موجود در اندیس معدنی ماهور با روش WDS به وسیله یک ریزپردازشگر الکترونی (EMPA) خودکار مدل JEOL.JXA-8600 در دانشگاه یاماگاتا در کشور ژاپن با ولتاژ 20 کیلو وات و جریان 8-10×2 آمپر تعیین شده است. قطر پرتوی الکترونی 5 میکرون و غلظت داده‌ها بر اساس برنامه کامپیوتری ZAF محاسبه شده است. عناصری چون: Ag، As، Au، Bi، Cd، Cu، Fe، Hg، Mn، Pb، S، Sb، Te و Zn به طور کمّی اندازه‌گیری شدند.

کانه‌زایی

کانه‌زایی به صورت رخنمون‌های تپه مانند و ناپیوسته از هیدروکسیدهای آهن، مس، سرب و روی در محدوده بررسی شده دیده می‌شود که تقریباً امتداد آنها شمال‌شرق-جنوب‌شرق است. بر اساس برداشت‌های ژئوفیزیکی، کانه‌زایی در این امتداد تا بیش از 4 کیلومتر نیز وجود دارد (Esform, 2011). در بعضی از نقاط، کانه‌زایی در دو رگه موازی تقریباً عمودی رخ داده است. ضخامت بخش پُر عیار رگه‌ها، به بیش از یک متر نیز می‌رسد ولی ضخامت پهنه شدیداً دگرسان شده و برشی شده حاوی پیریت حدود 100 متر است. تپه‌های غنی از هیدروکسید آهن یا کلاهک آهنی گسترش عمقی در خور توجهی دارند به طوری که آثار آن تا اعماق بیش از 50 متر نیز دیده می‌شود. این کلاهک آهنی دارای رنگ‌های قرمز، قهوای، زرد و سفید است و کانی‌های مس‌دار به رنگ سبز و آبی نیز در آن به فراوانی وجود دارد. پیریت تنها کانی سولفیدی است که در سطح مشاهده می‌شود، ولی با افزایش عمق نسبت سولفیدها افزایش می‌یابد. به طوری که در اعماق بیش از 100 متر هیدروکسیدهای آهن کمیاب و فقط رگچه‌هایی از مالاکیت مشاهده می‌شود. کانه‌زایی در کانسار ماهور را می‌توان به دو نوع درون‌زاد یا هیپوژن و برون‌زاد یا سوپرژن تقسیم‌بندی کرد. بر اساس درجه اکسایش، کانه‌زایی در کانسار ماهور را می‌توان از سطح به عمق به شرح زیر تقسیم‌بندی کرد:

1- پهنه برون‌زاد اکسیدی که در سطح رخنمون داشته و بیشتر از هماتیت، گوتیت، لیمونیت، ژاروسیت، مالاکیت، آزوریت، کربنات‌ها و سولفات‌های سرب و روی تشکیل شده است (شکل 3). پیریت و گالن از سولفیدهایی است که در این پهنه حضور دارند.

2- پهنه برون‌زاد اکسیدی-سولفیدی، تفاوت این پهنه با پهنه برون‌زاد اکسیدی، حضور کانی‌های سولفیدی چون کالکوسیت است.

3- پهنه برون‌زاد سولفیدی، این پهنه بیشتر از کالکوسیت، دیژینیت و کوولیت تشکیل شده است.

4- پهنه تدریجی یا انتقالی برون‌زاد به درون‌زاد که سولفیدهای اولیه‌ای مانند کالکوپیریت، گالن و اسفالریت با سولفیدهای ثانویه چون: کوولیت و کالکوسیت مشاهده می‌شود.

5- پهنه درون‌زاد، این پهنه بیشتر از سولفیدهای اولیه چون: کالکوپیریت، گالن، اسفالریت و سولفیدهای نقره‌دار تشکیل شده است.

پیریت در تمام پهنه‌های مذکور یکی از کانی‌های فراوان است و رگچه‌های مالاکیت و آزوریت تا اعماق بیش از 100 متر از سطح زمین مشاهده می‌شوند.

 

شکل 3- تصاویری از کانه‌زایی برون‌زاد در کانسار ماهور. الف) تشکیل رگچه‌های گالن در یک پهنه اکسیدان،
ب) رگه حاوی گالن در زیر ماسه‌ها، ج) کانی‌زایی آهن و مس، د) کانه‌زایی آهن و مس

 

دگرسانی

دگرسانی‌های گرمابی در اطراف رگه‌های معدنی در کانسار ماهور گسترش زیادی دارند. انواع دگرسانی از مرکز رگه به اطراف شامل آرژیلیک، سریسیتیک و پروپیلیتیک است. دگرسانی سیلیسی و کربناتی نیز در همه این دگرسانی‌ها دیده می‌شود. رگه معدنی بیشتر دچار دگرسانی شدید شده که گسترش کلاهک آهنی نتیجه آن است و شاید دگرسانی آرژیلیک در این مرحله تشکیل شده است. بر اساس بررسی‌های پتروگرافی و با پراش پرتو ایکس (XRD) کانی‌هایی چون: کوارتز، فلدسپار‌‌ها، کائولینیت، سریسیت، آلونیت، ناتروآلونیت، بیدلیت، هالیت، کلسیت، کلریت و اپیدوت در مناطق دگرسان شده شناسایی شدند (Esform, 2011). دگرسانی آرژیلیک بیشتر محدود به رگه معدنی است و به صورت مناطق سفید رنگ دیده می‌شود. بخشی از دگرسانی آرژیلیک بر اثر فرآیندهای سطحی تشکیل شده است. دگرسانی سریسیتی پس از دگرسانی سیلیسی، مهم‌‌ترین و اصلی‌ترین دگرسانی اولیه در منطقه ماهور است که از سریسیت، کوارتز و پیریت تشکیل شده است. سنگ‌های آتشفشانی که ماهیت اولیه آنها به داسیت نسبت داده شده (Esform, 2011) دچار دگرسانی سریسیتی شده‌اند و کانی‌های اولیه مثل پلاژیوکلاز در آنها به سختی قابل تشخیص هستند. پیریت در این پهنه، دگرسانی بیشتر به صورت دانه‌های پراکنده شکل‌دار دیده می‌شود. دگرسانی پروپیلیتیک، در فاصله دورتری از رگه معدنی ماهور و در سنگ‌های آندزیتی و بازالتی اتفاق افتاده است. در این پهنه، کانی‌های اولیه همچون: پلاژیوکلاز، آمفیبول، بیوتیت و پیروکسن بیشتر به کلریت و تا حدی نیز به اپیدوت و کلسیت دگرسان شده‌اند. رگچه‌های کلسیتی و سیلیسی نیز در این پهنه مشاهده می‌شود. دگرسانی سیلیسی در کانسار ماهور به شکل‌های مختلف تشکیل است شده به طوری که در زمینه سنگ‌ها به صورت جانشینی، رگچه‌ای و در فضاهای خالی گسترش دارد.

 

کانی‌شناسی

حجم اصلی کانی‌سازی در رخنمون‌های کانسار ماهور بر اثر فرآیندهای برون‌زاد تشکیل شده است. کانی‌هایی که بر اثر این فرآیند تشکیل شده‌اند متعدد و شناسایی آنها نیاز به بررسی جامع و گسترده‌ای دارد. بر اساس بررسی‌های پتروگرافی، پراش پرتو ایکس و ریزپردازش الکترونی تعدادی از این کانی‌ها شناسایی شده‌اند که می‌توان به انواع اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن، کربنات‌های مس، سرب و روی، سولفات‌های سرب و روی و غیره اشاره کرد که بعضی از آنها در این پژوهش توصیف می‌شوند.

 

هیدروکسیدها و اکسیدهای آهن

هیدروکسیدهای آهن، تمام رخنمون‌ها را در محدوده کانه‌زایی شده به شدت آغشته کرده‌اند (شکل 4-الف و ب). هماتیت و مارتیت از اکسایش سولفیدهای اولیه و مگنتیت حاصل شده‌اند. گوتیت در زیر میکروسکوپ انعکاسی، دارای رنگ سفید و دارای بیرفلکتانس و انیزوتروپی است و بافت‌های ثانویه مختلفی را از خود نشان می‌دهد که بیشتر به صورت جانشینی، رگچه‌ای، کلوفرمی و دانه‌های پراکنده است. گوتیت با رنگ خاکستری و انعکاس داخلی قرمز رنگ، قابل تشخیص و کاملاً جانشین پیریت‌های شکل‌دار شده و دارای شکل کاذب (پسودو مورف) است (شکل 4-ج). بافت‌های کلوفرمی، لایه‌لایه و جعبه مانند و اشکال متنوعی که نشانه بافت‌های ثانویه و حرکت محلول‌های کم دما در محیط‌های سطحی است (Guilbert and park, 1986) از ویژگی‌های آن در کانسار ماهور است. رنگ‌های متنوعی که در نور منعکسه دیده می‌شود و دارای انعکاس پایینی هستند بیانگر همراهی دیگر کانی‌های این گروه به ویژه لیمونیت و ژاروسیت است (شکل 4-د).

 

مالاکیت

مالاکیت از فراوان‌ترین کانی‌ها در بخش‌های سطحی است و در امتداد شکستگی‌ها تا مناطق عمیق مشاهده می‌شود. این کانی بیشتر به صورت رگچه‌ای تشکیل شده است (شکل 5-الف و ب). مالاکیت در زیر میکروسکوپ همانند نمونه‌های ماکروسکوپی، رنگ سبز تیره دارد. هرچند مالاکیت بیشتر دارای بافت کلوفرمی است اما نمونه‌های کانسار ماهور بیشتر دارای بافت توده‌ای و رگچه‌ای هستند. آزوریت، یکی دیگر از کربنات‌های مس است که معمولاً با مالاکیت مشاهده می‌شود. مقدار آزوریت در کانسار ماهور کمتر از مالاکیت است.

 

آتاکامیت

آتاکامیت در کانسار ماهور سبز روشن تا تیره و شبیه مالاکیت است و تفاوت آنها حالت دانه دانه بودن آتاکامیت است. تشخیص این کانی در نمونه دستی و زیر میکروسکوپ از مالاکیت مشکل است. بررسی‌های XRD وجود این کانی را در کانسار ماهور مشخص نمود (شکل 6).

کالکوسیت

کالکوسیت مشاهده شده در کانسار ماهور در زیر میکروسکوپ دارای رنگ خاکستری، بیرفلکتانس و انیزوتروپی است (شکل 7). این کانی دارای بافت جانشینی و شکل کاذب است که از تجزیه کالکوپیریت حاصل شده است. در قسمت‌های سطحی بقایای کالکوپیریت دیده نمی‌شود ولی به دلیل وجود کالکوپیریت در اعماق و نبود کالکوسیت یا کاهش درصد آن در نمونه‌های گرفته شده از عمق، می‌توان نتیجه گرفت که کالکوسیت از تجزیه کالکوپیریت حاصل شده است. دیژینیت نیز معمولاً همراه کالکوسیت وجود دارد.

 

کوولیت

رنگ کوولیت در زیر میکروسکوپ آبی و دارای بیرفلکتانس، چند رنگی و انیزوتروپی شدیدی است (شکل 8). این کانی نه تنها در مناطق سطحی، بلکه در عمق نیز مشاهده می‌شود و به ویژه در مناطق برشی شده گسترش بیشتری دارد. این کانی نیز جانشین کالکوپیریت شده است و حالت برشی دانه‌های آن ارثی است. تعداد زیادی کانی با رنگ و ویژگی‌های کوولیت در کانسار ماهور هستند که ترکیباتی از مس، روی و سرب دارند. تفکیک آنها در میکروسکوپ مشکل است.

 

 

   

شکل 4- نمونه‌هایی از بخش کلاهک آهنی در کانسار ماهور، الف) لکه‌های لیمونیت در فضاهای خالی و ساخت کلوفرمی که در درون فضاها دیده می‌شود. ب) لکه‌های قرمز از هیدروکسید آهن و حضور مالاکیت همراه آنها، ج) گوتیت در زیر میکروسکوپ که کاملاً جانشین پیریت شده است. د) لیمونیت نیز به جای پیریت قرار گرفته است.

 

   

شکل 5- الف) اطراف گالن را مالاکیت و لیناریت فرا گرفته‌اند. ب) رگچه‌های مالاکیت، سنگ دگرسان شده را قطع کرده‌اند.

شکل 6- تصاویری از آتاکامیت. الف) در نمونه دستی،
ب) در زیر میکروسکوپ

   

شکل 7- تصاویر میکروسکوپی، الف) کالکوسیت در بزرگ‌نمایی بالا همراه با گالن و کوولیت، ب) کالکوسیت با شکستگی‌های فراوان و رنگ نسبتاً سفید

شکل 8- تصاویر میکروسکوپی کوولیت، الف) بلورهای تیغه‌ای و سوزنی کوولیت که دارای چند رنگی است. Ga= گالن،
ب) کوولیت جانشین کالکوپیریت شده است.

 

 

لیناریت

لیناریت در زیر میکروسکوپ مشابه کوولیت است ولی معمولاً در اطراف گالن دیده می‌شود و شاید از تجزیه گالن در محیط‌های مس‌دار حاصل می‌شود. بلورهای آن معمولاً شکل مشخصی ندارد. دیگر سولفات‌ها و کربنات‌های سرب و روی نیز به وفور در کانسار ماهور وجود دارد که تفکیک آنها در مقاطع انعکاسی مشکل است. این کانی‌ها که از اکسایش سولفیدها حاصل شده‌اند، اطراف رگچه‌ها و دانه‌های سولفیدها را فرا‌گرفته و دارای رنگ‌های متنوعی نیز هستند. آنگلزیت و سروسیت، از جمله این کانی‌ها هستند که شکل مشخصی ندارند و ترکیب شیمیایی آنها در ادامه توصیف می‌شود. سولفات روی نیز در این منطقه تشکیل شده است که یا دارای بلورهای سوزنی و تیغه مانند تقریباً کوچک و یا دارای شکل کاذب هستند که بیانگر جانشینی آن در سولفید‌های اولیه است. سروسیت همراه و کنار گالن وجود دارد ولی شناسایی آن در زیر میکروسکوپ منعکسه مشکل است. سروسیت ببیشتر بی‌شکل و ترکیب شیمیایی آن در ادامه توصیف می‌شود. سیدریت نیز از کربنات‌های تشکیل شده در پهنه اکسیدی است که به صورت رشد درهم با دیگر کربنات‌ها دیده می‌شود. این کانی به صورت رگچه‌ای و بی‌شکل و گاهی دانه‌ای تشکیل شده است.

 

پاراژنز

کانه‌زایی در کانسار ماهور شامل دو مرحله مشخص درون‌زاد (اولیه) و برون‌زاد (ثانویه) است. در مرحله درون‌زاد فازهای تشکیل شده بیشتر سولفید‌های اولیه‌ای چون کالکوپیریت، اسفالریت و گالن هستند. در مرحله برون‌زاد، این سولفیدهای اولیه تجزیه شده و به جای آنها هماتیت، هیدروکسیدهای آهن و انواع کانی‌های ثانویه مس، سرب و روی تشکیل شده ‌است (جدول 1). دگرسانی آرژیلیک و انواع رگچه‌های کربناته نیز در مرحله برون‌زاد تشکیل شده‌اند.


جدول 1- نمودار پاراژنز تعدادی از کانی‌های موجود در کانسار ماهور

 

شیمی‌کانی‌ها

شیمی بعضی سولفیدها، کربنات‌ها و سولفات‌های ثانویه در کانسار ماهور که جمع کل عناصر تشکیل‌دهنده آنها بیش از 2 درصد وزنی از 100 فاصله دارد از نظر استوکیومتری ایده‌آل به نظر نمی‌رسد که ممکن است به چند علت باشد: 1) خیلی از این فازها در ترکیب خود حاوی عناصر فرار مانند دی ‌اکسید‌ کربن، اکسیژن و آب هستند که یا تجزیه آنها با EMPA مشکل است، یا ممکن است آن عنصر جزو عناصر انتخاب شده برای تجزیه‌ نباشد. 2) این کانی‌ها جانشین کانی‌های اولیه شده‌اند و ممکن است ذرات ریز زیر میکروسکوپی و شکستگی‌های مخفی باعث خطا شده باشد. هرچند، همانطور که در شکل 9 مشاهده می‌شود، سطح تجزیه هم بزرگ و هم کاملاً صاف است و کانی‌های تجزیه شده ظاهراً از یک فاز تشکیل شده‌اند. فرمول‌های به دست آمده برای کانی‌هایی که جمع عناصر آنها از 98 تا102 درصد وزنی هست، واقعی و از نظر استوکیومتری صحیح است. فرمول‌های به دست آمده برای تمام کانی‌ها، بر حسب اتم در فرمول، در بخش پایین جدول‌ها ذکر شده است.

 

شکل 9- تصاویر BSI از نمونه‌های گرفته شده از کانسار ماهور.
الف) تبدیل گالن به کانی‌های ثانویه سرب و مس، ب) سولفات سرب از حاشیه جانشین گالن شده است، ج) خردشدگی کانه‌هایی مثل لیناریت یا کوولیت که دارای شکل کاذب هستند، د) بخشی از اسفالریت به شدت خرد و برشی شده است.

کوولیت

اگرچه در فرمول نظری کوولیت 66 درصد مس وجود دارد ولی شیمی این کانی در کانسار ماهور تنوع زیادی را ازخود نشان می‌دهد و عناصری چون: روی، سرب و نقره به مقدار در خور توجهی در شبکه آن وارد شده‌اند (جدول 2). به نظر می‌رسد که کوولیت با نقره، اسفالریت و گالن در کانسار ماهور، سری محلول جامدی را تشکیل داده باشند. کوولیت‌هایی که دارای سرب هستند، از نظر مقدار نقره نیز غنی‌اند. رابطه بین سرب و نقره کاملاً مثبت نیست و در کوولیتی که 35/4 درصد نقره دارد، مقدار سرب فقط 3/0 درصد است در حالی که کوولیتی با 11/0 درصد نقره، حدود 8 درصد سرب دارد. در کوولیت‌هایی که مقدار در خور توجهی روی وارد شده‌اند مقدار نقره کم است. فرمول‌های محاسبه شده در بخش پایین جدول 2 ببیشتر با فرمول نظری کوولیت مطابقت زیادی دارند.

در جدول 3 ترکیباتی وجود دارند که فرمول آنها با کوولیت واقعی متفاوت هست. به طوری که به جای مس در شبکه کوولیت، مقدار قابل توجهی روی جانشین و در بعضی از نمونه‌ها علاوه بر روی، آهن نیز جانشین مس شده است. مثلاً ترکیب نمونه‌ شماره‌های 4 و 17 بیشتر مشابه با کوولیتی است که دارای مقدار زیادی آهن و روی است و فرمول آنها را می‌توان به صورت S (Cu, Fe, Zn) معرفی کرد. سایر نمونه‌‌های این جدول نشان‌دهنده یک سولفید مس و روی با فرمول
S (Cu, Zn) ‌هستند.

 

 

جدول 2- شیمی کوولیت بر حسب درصد وزنی در کانسار ماهور

جدول 3- شیمی کوولیت حاوی روی و آهن بر حسب درصد وزنی در کانسار ماهور

   

 

 

کالکوسیت

کالکوسیت با فرمول Cu2S دارای 8/79 درصد مس و 2/20 درصد گوگرد است. ترکیب شیمیایی کالکوسیت در کانسار ماهور تغییرات زیادی نشان می‌دهد (جدول 4).

گروه کالکوسیت متشکل از چندین کانی است که از کالکوسیت شروع شده تا کوولیت ادامه دارند و معمولاً با هم تشکیل می‌شوند. با توجه به اینکه ویژگی‌های نوری اکثر این گروه مشابه است، تشخیص آنها از یکدیگر مشکل هست. معمولاً دیژنیت و کالکوسیت با هم تشکیل می‌شوند. در ترکیب این کانی‌ها نیز مقدار نقره، قابل ملاحظه و در یک نمونه‌ مقدار آن به 83/7درصد وزنی می‌رسد (جدول 4). در بعضی از نمونه‌‌ها جیوه نیز وجود دارد و حداکثر مقدار آن به حدود 22/0 درصد وزنی می‌رسد. مقدار طلا در یک نمونه‌ به 12/0 درصد وزنی یا ppm 1200رسیده که رقم بالایی است.

 

لیناریت

فرمول لیناریت CuPb(OH)2SO4 است. شیمی لیناریت در کانسار ماهور تنوع زیادی دارد (جدول 5). که شاید به علت درهم رشدی با گالن این وضعیت حاصل شده است. مقدار مس و سرب شدیداً در نمونه‌‌ها متغیرند. این کانی نیز حاوی نقره بالا و حداکثر مقدار نقره در نمونه‌‌های انجام شده بر روی این کانی، به 6/1درصد وزنی می‌رسد. مقدار Sb و Bi نیز در بعضی از نمونه‌‌های این کانی نسبتاً بالاست.

 

آنگلزیت

آنگلزیت با فرمول PbSO4 شناخته شده و در ترکیب این کانی 74 درصد سرب، 5/8 درصد گوگرد و 5/17درصد اکسیژن وجود دارد. البته در بعضی مراجع مقدار گوگرد، سرب و اکسیژن آن به ترتیب 57/10، 32/68 و 10/21 درصد وزنی ذکر شده است. ترکیبی که در جدول 6 آمده، نزدیک به ترکیب آنگلزیت، ولی با فرمول ایده‌آل این کانی اندکی فاصله دارد.

سروسیت

سروسیت با فرمول PbCO3 شناخته می‌شود که حدود 5/77درصد وزنی آن را سرب تشکیل می‌دهد. سروسیت نیز در کانسار ماهور خالص نیست و فقط یک نمونه‌ به ترکیب ایده آل سروسیت نزدیک است (جدول 7). وجود مقدار بالای مس و گوگرد در بیشتر نمونه‌‌ها ممکن است بیانگر درهم‌رشدی کانی‌های سولفیدی یا سولفاتی و مس‌دار باشد. مقدار نقره در بعضی از نمونه‌‌های این کانی نیز بالا است. جیوه و کادمیوم نیز در شبکه این کانی وارد شده‌اند. کانی‌های دیگری که در کانسار ماهور با ترکیب شیمیایی شناسایی شدند شامل سیدریت و آرسنوپیریت هستند.

نکته‌ای که از این نمونه‌‌ها می‌توان دریافت:
1- حضور فراوان این عنصر در بخش اکسیدان کانسار ماهور و 2- مقدار بالای نقره، بیسموت، جیوه و مس در بعضی از نمونه‌‌های این کانی است.

 

 

جدول 4- شیمی کالکوسیت بر حسب درصد وزنی در کانسار ماهور

جدول 5- شیمی لیناریت بر حسب درصد وزنی در کانسار ماهور

   

 

 

جدول 6- شیمی آنگلزیت بر حسب درصد وزنی در کانسار ماهور

جدول 7- شیمی سروسیت بر حسب درصد وزنی در کانسار ماهور

   

 

 

بحث

کانه‌زایی اولیه در کانسار ماهور، سولفیدی و کانی‌هایی نظیر: پیریت، کالکوپیریت، گالن، اسفالریت و کانی‌های نقره‌دار در امتداد یک سیستم گسله شمالی-جنوبی به وسیله محلول‌های گرمابی در سنگ‌های آذرین سریسیتی و برشی تشکیل شده‌اند. بحث در مورد کانه‌زایی اولیه از اهداف این پژوهش نیست، بلکه تمرکز اصلی، روی کانه‌زایی برون‌زاد است. زیرا در کانسار ماهور نقش فرآیندهای سطحی در ایجاد کانی‌های پهنه اکسیدان و حتی سولفیدهای ثانویه مثل کالکوسیت و کوولیت نمود بیشتری دارد. شرایط تشکیل کانی‌های برون‌زاد در صورت وجود یون‌ها و کاتیون‌های لازم بیشتر تحت تأثیر Eh و pH است (شکل 12). فرآیندهای برون‌زاد با اکسایش پیریت و دیگر سولفیدها شروع شده و در منطقه سطحی، گوتیت، لیمونیت یا هماتیت به جای می‌گذارد و سولفوریک اسید تولید می‌شود. کالکوپیریت و دیگر سولفیدهای مس نیز طی این رویداد به اکسید آهن و سولفات مس‌دار تجزیه می‌شوند. در صورت وجود سنگ آهک و کانی‌های کربناته و آب‌های غنی از ‍CO2، محلول‌های حاوی مس، سرب و روی باعث تشکیل کربنات‌هایی از این عناصر می‌شوند. کربنات‌های آب‌دار مس مثل: مالاکیت و آزوریت و کربنات سرب مثل: سروسیت در چنین شرایطی تشکیل می‌شوند. سرب در گالن می‌تواند در شرایط اکسیدان مستقیماً به آنگلزیت تبدیل شود. بررسی‌های تجربی نشان داده است که در چنین محیط‌هایی، ابتدا آنگلزیت از اکسایش گالن تشکیل و با کاهش واکنش‌پذیری گالن، آنگلزیت ناپایدار و بر اثر افزایش pH به سروسیت تبدیل می‌شود (Leverett et al., 2005) (شکل 12). زیرا اسفالریت در محیط‌های برون‌زاد بسیار محلول است. محصولات ثانویه روی، در شرایط اکسیدان، فقط در صورتی تشکیل می‌شوند که اقلیم منطقه خشک یا نیمه‌خشک باشد (Guilbert and Park, 1986). نقره نیز در چنین محیط‌هایی رفتاری شبیه به مس و سرب و روی دارد. یکی از کانی‌های فراوان در کانسار ماهور مالاکیت است که در دمایی پایین و در شرایط اندکی اسیدی و در فشار CO2 10-1.5 تا 10-2.5 اتمسفر پایدار است (چنین شرایطی از فشار CO2 در آب‌های زیرزمینی معمول است) در حالی که فشار CO2 در آب‌های جوی متعادل با اتمسفر فعلی، کمتر از 10-3.4 است (Rose, 1989) (شکل 12).

 

شکل 12- نمودار pH-Eh نشان‌دهنده محدوده پایداری فازهای مس‌دار (خطوط ممتد) و سرب‌دار (خطوط منقطع) در دمای 25 درجه سانتیگراد و فشار یک اتمسفر (Putter, et al., 2010).

 

بنابراین، مالاکیت یا در محیط‌های اشباع از آب‌های زیرزمینی یا در شرایط گذشته که مقدار فشار CO2 بالاتر بوده، تشکیل شده است (Putter et al., 2010). آتاکامیت نیز در محدوده مالاکیت تشکیل می‌شود به شرط اینکه عناصر تشکیل‌دهنده آن، غلظت کافی را در سیال داشته باشند. با افزایش فعالیت CO2، دامنه پایداری مالاکیت به آزوریت تبدیل می‌شود. بنابراین، مقدار فعالیت CO2 بیشتر در حد شرایط مالاکیت بوده است. برای تشکیل کانی‌های ثانویه در محیط‌های برون‌زاد علاوه بر Eh و pH، نفوذپذیری، حضور کاتیون‌های متحرک و دسترسی به CO2 و S یا به شکل گاز اتمسفری یا محلول در سیالات مشتق شده از سنگ‌ها لازم است.

با توجه به اینکه کانه‌زایی در کانسار ماهور در یک گسل اتفاق افتاده و محدود به یک رگه معدنی برشی شده، محیط تشکیل دارای نفوذپذیری کافی بوده است. از طرفی، کاتیون‌های لازم از اکسایش سولفید‌های اولیه در هنگام برخورد با آب‌های زیرزمینی حاصل شده‌اند. کاتیون‌های مس، روی و سرب یا به وسیله آب‌های زیرزمینی یا آب‌های جوی از سطح زمین تا جایی که در رگه امکان نفوذ داشته، چرخش کرده است. رگه‌ها معمولاً مناطق نفوذپذیری هستند و شاید جریان آب در آنها تا اعماق زیاد ادامه پیدا کرده است. این آب‌ها شرایط اکسیدان را تا عمق زیادی حفظ می‌کنند. در مناطق خشک، معمولاً سطح آب زیرزمینی نیز پایین و وجود کالکوسیت به همراه هیدرواکسید‌ها و مالاکیت، حاکی از تغییرات شرایط اکسایش و بالا و پائین رفتن سطح آب زیرزمینی در عمق رگه است. یکی از نکات جالب توجه تأمین CO2 و SO4 است. با توجه به حضور سنگ‌های آندزیتی و بازالتی غنی از پلاژیوکلاز‌های کلسیم‌دار، رگچه‌های متعددی از کلسیت‌های بلوری تشکیل شده است. گستردگی کلسیت‌های ثانویه در منطقه واقعاً زیاد و این حاکی از منابع کافی CO2 در منطقه است. گوگرد نیز از سولفیدهای اولیه تأمین شده است.

 

نتیجه‌گیری

در کانسار پلی‌متال ماهور، اثرات اکسایش تا بیش از 100 متر از سطح زمین دیده می‌شود. وجود کالکوسیت و کوولیت از سطح تا عمق 150 متری نشان‌دهنده تغییر مکرر شرایط تشکیل است که شاید به علت تغییر سطح آب زیرزمینی و شرایط اکسایش-کاهش بوده است.

وجود کانی‌هایی مانند آنگلزیت و سروسیت نشانه اسیدی بودن محیط و بیانگر pH حداقل حدود 6 است. وجود آزوریت، سیدریت و حتی سروسیت، بیانگر فعالیت بالای CO2 است. اگرچه با توجه به فراوانی زیاد مالاکیت در کانسار ماهور فعالیت CO2 متناسب با محدوده پایداری این کانی است. در این کانسار، کانی‌هایی وجود دارند که مشابه با کوولیت هستند و می‌توان از کانی‌های جدید با فرمول S (Cu, Fe, Zn) و ‍S (Cu, Zn) نام برد. علت حضور بعضی از عناصر در کانی‌های تجزیه شده که جمع عناصر آنها بیش از2 درصد وزنی با 100 اختلاف دارند، ممکن است به علت ناخالصی‌های زیر میکروسکوپی باشد. حضور و فراوانی نقره در اکثر کانی‌های برون‌زاد بیانگر پتانسیل بالای این عنصر در منطقه است.

Aghanabati, A. (2004) Iran geology. Geological Survey of Iran, Tehran (in Persian).

Berberian, M. and King, G. C. (1981) Towards a paleogeography and tectonic evolution of Iran. Canadian Journal of Earth Sciences 18: 210-265.

Emami, M. H. (2000) Magmatism in Iran. Geological Survey of Iran, Tehran (in Persian).

Esform, M. (2011) Geology and paragenetic sequence of minerals in Mahoor polymetalic deposit, west of Nehbandan (east of Iran). MSc thesis, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran (in Persian).

Evans, A. M. (1993) Ore geology and industrial minerals-an introduction. Blackwell Scientific Publication, Oxford.

Guilbert, J. M. and Park, C. F. (1986) The geology of ore deposits. Freeman, San Francisco Leverett Puplication, McKinnon.

Hitzman, M. W., Reynolds, N., Sangster, D. F., Allen, C. R. and Carman, C. (2003) Classification, genesis and exploration guides for non-sulfide zinc deposits. Economic Geology 98: 685-714.

Hosseini, Z. (1992) Dehsalm geological quadrangle map 1:250000, Geological Survey of Iran, Tehran.

Leverett, P., McKinnon, A. R. and Williams, P. A. (2005) Supergene geochemistry of the Endeavor ore body, Cobar, NSW, and relationships to other deposits in the Cobar basin. In: regolith 2005: ten years of crc leme (Ed. Roach, I. C.) 191-194. Cooperative Research Centre for Landscape Environments and Mineral Exploration (crc leme), Canberra.

Pang, K. N., Chung, S. L., Zarrinkoub, M. H., Mohammadi, S. S., Yang, H. M., Chu, C. H., Lee, H. Y. and Lo, C. H., (2012) Age, geochemical characteristics and petrogenesis of Late Cenozoic intraplate alkali basalts in the Lut-Sistan region, eastern Iran. Chemical Geology 306-307: 40-53.

Pourhosseini, F. (1981) An investigation on genesis of Iran igneous bodies, investigation of Natans and Bazman intrusive. Geological Survey of Iran, Tehran (in Persian).

Putter, T. D., Mees, F., Decrée, S. and Dewaele, S. (2010) Malachite, an indicator of major Pliocene Cu remobilization in a karstic environment (Katanga, Democratic Republic of Congo). Ore Geology Reviews 38: 90-100.

Rose, R. (1989) Mobility of copper and other heavy metals in sedimentary environments. In: Sediment-Hosted stratiform copper deposits (Eds. Boyle, R. W., Brown, A. C., Jefferson, C. W., Jowett, E. C. and Kirkham, R. V.) Special paper 36: 97-110 Geological association of Canada.

Sillitoe, R. H. (2005) Supergene oxidized and enriched porphyry copper and related deposits. Economic Geology 100: 723-768.

Stocklin, J. (1968) Structural history and tectonics of Iran, a review. American association of Petroleum Geologists Bulletin 52(7): 1229-1258.