بررسی رفتار زمین‏‏‌شیمیایی عنصر‏‏‌های کمیاب در سیستم گرانیت- پگماتیت مشیرآباد (جنوب‏‏‌باختری قروه، کردستان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی اکتشاف معدن، دانشگاه یزد

2 دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد

3 دانشیار، گروه زمین شناسی، دانشگاه پیام نور، ایران

10.22108/ijp.2020.121318.1159

چکیده

پگماتیت‏‏‏‌های بارور، مهم‏‏‌ترین خاستگاه عنصر‏‏‌های کمیاب و راهبردی به‌شمار می‏‏روند. این واحد‏‏‌های گرانیتی درشت‏‏‏‌دانه با توده‏‏‏‏‌های گرانیتی پتانسیل‏‏‏‌دار ارتباط زایشی دارند و نخستین گام برای اکتشاف آنها، شناسایی و اکتشاف توده‏‏‏‏‌های گرانیتی مادر است. در این مقاله، سیستم گرانیت- پگماتیت مشیرآباد در جنوب‏‏‌باختری قروه، با هدف بررسی رفتار و محتوای عنصر‏‏‌های کمیاب، با به‌کارگیری داده‏‏‏‌های سنگ کل و اطلاعات زمین‏‏‌شناسی موجود بررسی شده است. بررسی‏‏‏‏‌ها نشان می‏‏‏‌دهند سنگ‏‏‌های آذرین تودة مشیرآباد در پی یک فرایند جدایش بلوری پدید نیامده‏‏‏‌اند، بلکه پیدایش آنها به‏‏‌صورت جداگانه و موازی هم رخ داده‏‏‏‌ است. در پی تزریق‏‏‏‏‌های متوالی و پیشرفت فرایند سنگ‏‏‏‌ساز جدایش ماگما که با افزایش Rb و کاهش K/Rb همراه است، محتوای فلزهایی مانند Sr، Zn، Ba، REEs، Th، Zr و Hf در ماگمای مادر کم شده است؛ اما محتوای فلزهایی مانند Nb، Ta، Be و Ga افزایش یافته است. همچنین، شواهد نشان می‌دهند فعالیت‏‏‏‌های گرمابی نیز در تمرکز یا رقیق‌شدن عنصرها دخیل بوده‏‏‏‌اند

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of geochemical behavior of rare elements in Moshirabad granite- pegmatite system (southwest of Qorveh, Kordestan)

نویسندگان [English]

  • Maryam Mohamadizadeh 1
  • Seyed Hossein Mojtahedzadeh 2
  • farimah Ayati 3
1 Ph.D student at Mining and Metallurgical Engineering Department, Yazd University,
2 Mining and Metallurgical Engineering Faculty, Yazd University
3 Department of Geology, Payame Noor University,.
چکیده [English]

The Fertile pegmatites are known as the most important source of strategic and rare elements. These coarse-grained granitic units are related to potentially granitic intrusions and the identification of the parental intrusion is the first step of their exploration and recognition. In the present paper, the Moshirabad granite-pegmatite system located in southwest of Qorveh has been studied using bulk-rock data and available geological information in order to consider rare elements behavior and their contents. The investigations show that the studied igneous units did not formed in a unique fractionation succession, but rather happened separately in parallel differentiation processes. During sequential injections and development of fractionation (Rb increase and K/Rb decrease), the metals such as Sr, Zn, Ba, REEs, Th, Zr, and Hf were depleted whereas, the elements including Nb, Ta, Be, and Ga were enriched. In addition, the evidences imply that hydrothermal activities, also, involved in the concentration and depletion of the elements.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rare elements
  • Geochemical indicators
  • LCT granite- pegmatite system
  • Moshirabad intrusive body
  • Ebrahim Attar pegmatite

فلزهای استراتژیک برای اقتصاد یک کشور بسیار با اهمیت هستند. لیست این فلزها برای هر کشور متفاوت است؛ اما عموماً شامل اورانیم، تانتالیم، نیوبیم، زیرکونیم، بریلیم، آنتیموان، تنگستن، کبالت، طلا و عنصر‏‏‌های خاکی کمیاب هستند (Linnen et al., 2012). این فلزها در صنعت و تکنولوژی، کاربرد‏‏‌های مهمی دارند و برای برخی از آنها در صنعت، جایگزینی وجود ندارد (Gunn, 2014). سیستم گرانیت- پگماتیت بارور، مهم‏‏‌ترین منبع عنصرهای ناسازگار به‌شمار می‏رود. بسیاری از این عنصرها از فلزهای استراتژیک نیز هستند (Linnen et al., 2012).

به باور پژوهشگران باید ویژگی‏‏‏‏‌های سنگ‌زمین‏‏‌شیمیاییِ محیط‏‏‏‏‌های زمین‏‏‏‌شناسی میزبان کانه‏‏‏‌زایی، با دیدگاه شناسایی فرایند‏‏‌های زمین‏‏‌شیمیایی حاکم بر کانه‏‏‏‌زایی بررسی شوند تا نتایج به‌دست‌آمده در مقیاس ناحیه‌ای (پی‏‏‏‌جویی و اکتشاف مقدماتی) برای تفکیک پهنه‏‏‏‏‌های پتانسیل‏‏‏‌دار به‌کار برده شوند. از این‏‏‏‌رو، زمین‏‏‌شیمی توده‏‏‏‏‌های سنگی بارور و تفکیک سنگ‏‏‏‏‌های بارور و عقیم را مسیر پژوهشی مهمی در چشم‏‏‏‌انداز آتی علم زمین‏‏‌شیمی برای پی‏‏‏‌جویی و اکتشاف مقدماتی دانسته‏‏‏‌اند (Cohen et al., 2010). پگماتیت‏‏‏‌های بارور از عنصر‏‏‌های کمیاب، اقتصادی‏‏‏‌ترین منبع فلزهای ناسازگار و استراتژیک هستند (Cerny et al., 2012; Gunn, 2014). این واحد‏‏‌های گرانیتی درشت‏‏‏‌دانه با توده‏‏‏‏‌های گرانیتی بارور وابستگی زایشی دارند و بسته به محتوای عنصر‏‏‌های کمیاب و ترکیب‌های فرار، معمولاً در فاصلة تا ده کیلومتری تودة گرانیتی مادر پدید می‏آیند. ازاین‏‏‌رو، نخستین گام برای اکتشاف پگماتیت‏‏‏‌هایِ با عنصر‏‏‌های کمیاب بررسی گرانیت‏‏‏‌های خاستگاه آنهاست (Breaks et al., 2003, 2005). مسئلة اصلی در اکتشاف این گرانیت‏‏‏‌ها، تفکیک گرانیت‏‏‏‌های بارور و عقیم است.

گرانیتویید‏‏‌ها برپایة محتوای عنصر‏‏‌های کمیاب به دو گروهِ لیتیم - سزیم – تانتالیم‌دار (LCT) و نیوبیم – ایتریم – فلوئو‌ردار (NYF) رده‌بندی می‏‏‌شوند (Cerny, 1989). گرانیتویید‏‏‌های نوع LCT از نوع S یا I و پرآلومین هستند. این گرانیت‌ها، میزبان کانی‏‏‏‌سازی عنصر‏‏‌های کمیابی مانند لیتیم، سزیم، تانتالیم، روبیدیم، بریلیم و نیوبیم هستند و پگماتیت‏‏‏‌های نوع LCT را پدید می‌آورند. گرانیت‏‏‏‌های نوع NYF بیشتر از نوع A و پرآلکالن هستند و پگماتیت‏‏‏‌های نوع NYF را پدید می‏‏‏آورند. این گرانیت‌ها میزبان کانی‏‏‌سازی‏‏‏‌های نیوبیم، ایتریم، فلوئور، زیرکونیم، اورانیم، توریم، تیتانیم و عنصر‏‏‌های خاکی کمیاب هستند (Cerny, 1989; Ercit, 2005).

برپایة اهمیت اقتصادی گرانیت‏‏‏‌های بارور، بررسی زمین‏‏‌شیمیاییِ گرانیتویید‏‏‌ها در ایران، با نگاه ویژه به رفتار عنصر‏‏‌های کمیاب، یک ضرورت است. گرانیت‏‏‏‌های بارور شناسایی‌شده، اهداف خوبی برای کار‏‏‌های اکتشاف تفصیلی برای اکتشاف فلزهای استراتژیک خواهند بود. از جملة این بررسی‌ها می‏‏‏‌توان به پژوهش‏‏‏‏‌های Arjmandzadeh و همکاران (2013) و Didar و همکاران (2014) دربارة پتانسیل عنصر‏‏‌های کمیاب در گرانیتویید‏‏‌های  جنوب مشهد و بلوک لوت اشاره کرد. همچنین، کار‏‏‌های Breaks و همکاران (2005) در زمینة بررسی پگماتیت‏‏‏‌های بارور نوع پرآلومینِ ایالت سوپریور واقع در آنتاریو، کانادا، و Melcher و همکاران (2015) دربارة پگماتیت‏‏‏‌های نیوبیم- تانتالیم- قلع‌دار در آفریقا از کار‏‏‌های اکتشافی برای شناسایی پتانسیل‏‏‏‏‌های عنصر‏‏‌های کمیاب هستند.

مجموعة گرانیت- پگماتیت مشیرآباد در جنوب‏‏‏‌باختر شهرستان قروه جای گرفته است و بخشی از پهنة ساختاری سنندج – سیرجان است. این پهنه میزبان توده‏‏‏‏‌های گرانیتوییدی گوناگون است. با وجود اطلاعات زمین‏‏‏‌شناسی جامع از این پهنه، بررسی‌های سنگ‏‏‏‌شناسی فراوان و وجود داده‏‏‏‏‌های سنگ کل از گرانیتویید‏‏‌های آن، زمین‏‏‌شیمی گرانیتویید‏‏‌ها با محوریت شناسایی توده‏‏‏‏‌های پتانسیل‏‏‏‌دار محجور مانده است. بهره‌گیری از پتانسیل‏‏‏‏‌های اطلاعاتی و داده‏‏‏‏‌های موجود یک تدبیر خردمندانه است و باعث کاهش هزینه مطالعات اکتشافی و سرعت بخشیدن به انجام این نوع بررسی‌ها می‏‏‏‌شود.

در این مقاله، سیستم گرانیت- پگماتیت مشیرآباد با هدف بررسی رفتار و محتوای عنصر‏‏‌های کمیاب با استفاده از داده‏‏‏‌های سنگ کل و اطلاعات زمین‏‏‌شناسی در دسترس بررسی شده است.

Gardideh (a2010)، ترکیب سنگ‏‏‏‌شناسی و سنگ‌زایی تودة آذرین درونی مشیرآباد را بررسی کردند و دریافتند این توده دربردارندة واحد‏‏‌های سنگی آذرینِ دیوریت، مونزودیوریت، کوارتزدیوریت، کوارتزمونزودیوریت، تونالیت، گرانودیوریت و مونزوگرانیت تا سینوگرانیت است. همچنین، این توده سرشت متاآلومین تا کمی پرآلومین دارد و در پی تبلوربخشی ماگمای نوع I به‏‏‌دست‏‏‌آمده‏‏‌ از ذوب‏‏‌بخشی مواد پوسته‏‏‌ای پدید آمده است.

Sepahi و همکاران (2012) زمین‏‏‌شیمی عنصر‏‏‌های اصلی در کل سنگ و کانی‏‏‏‏‌های پلاژیوکلاز، پتاسیم‏‏‌فلدسپار و آمفیبول و دما و فشار پیدایش توده را بررسی کردند و دریافتند تودة مشیرآباد در پی تزریق‏‏‏‏‌های متوالی ماگما در دمای 556 تا 716 درجة سانتیگراد، فشار 3/2 تا 6 کیلوبار و ژرفای 7 تا 20 کیلومتر پدید آمده است.

Salami و همکاران (2014) دایک‏‏‏‏‌های پگماتیتی رخنمون‌یافته در نزدیکی توده را بررسی کرده‌اند. شناسایی پهنه‏‏‏‌بندی در ترکیب کانی‏‏‏‌شناسی این واحد‏‏‌های درشت‌دانه از نتایج این پژوهش بوده است.

سیستم گرانیت- پگماتیت پرآلومین نوع S

گرانیتویید‏‏‌های پرآلومین نوع S به شکل پلوتون‏‏‏‏‌ها یا باتولیت‏‏‏‌های بزرگ با رخنمون‏‏‏‌هایی با گستردگی بزرگ‏‏‏‌تر از ده کیلومتر مربع تشکیل می‏‏‏‌شوند. دایک‏‏‏‏‌های پگماتیتی از تودة گرانیتی خاستگاه می‏‏‏‌گیرند و در شعاع تا نزدیک به ده کیلومتری از تودة مادر، در راستای شکستگی‏‏‏‏‌ها و در منطقه‌ای به گستردگی 20- 10 کیلومتر مربع توزیع می‏‏‏‌شوند (Breaks and Tindle, 1997). توالی سنگی پدیدآمده در تودة گرانیتی مادر از کف به سقف دربردارندة بیوتیت‌گرانیت، دو میکا لوکوگرانیت، مسکوویت‌گرانیت درشت دانه، لوکوگرانیت پگماتیتی و دایک‏‏‏‏‌های پگماتیتی است. واحد‏‏‌های سنگی مراحل پایانی تبلور ماگمای مادر (پگماتیت‏‏‏‌ها)، در سقف و سطوح بالاتر از سقف باتولیت جای می‏‏‏‌گیرند (شکل 1) (Sinclair, 1996; Breaks and Tindle, 1997).

هر واحد سنگی در تودة گرانیتی نوع S بارور از چند مجموعه کانی مانند کانی‏‏‏‏‌های اصلی، فرعی، ثانویه و اقتصادی (میزبان عنصر‏‏‌های کمیاب) پدید آمده است. کوارتز، پتاسیم‏‏‌فلدسپار، به مقدار کمتری پلاژیوکلاز و بیوتیت از کانی‏‏‏‏‌های سازندة گرانیت‏‏‏‌ها هستند. مسکوویت، کردیریت، تورمالین، گارنت، آپاتیت، زیرکن و به مقدار بسیار کمتر، مونازیت، ایلمنیت و آلانیت از کانی‏‏‏‏‌های فرعی به‌شمار می‏‏‏‌روند. به‌ترتیب پهنه‏‏‏‌بندی کانیایی، بریل، کانی‏‏‏‏‌های نیوبیم- تانتالیم‏‏‏‌دار (تانتالیت، کلمبیت، پیروکلر، میکرولیت)، کانی‏‏‏‏‌های لیتیم‏‏‏‌دار (اسپودمن و پتالیت) و پلوسیت (حاوی سزیم) از جمله کانی‏‏‏‏‌های اقتصادی در توده هستند (شکل 1) (Selway et al., 2005).


 

 

شکل 1- پهنه‌‏‏‏‌بندی سنگ‏‏‏‏‌ها و عنصر‏‏‌های کمیاب در سیستم گرانیت- پگماتیت نوع LCT (Sinclair, 1996; Selway et al., 2005)

 

 

 

 

توده‏‏‏‏‌های گرانیتی مرتبط با پگماتیت‏‏‏‌های نوع LCT سرشار از سیلیس (wt% 70 SiO2>) هستند. شاخص اشباع‌شدگی از آلومین آنها از یک بزرگ‏‏‏‌تر است؛ یعنی سرشار از کانی‏‏‏‏‌های آلومینیوم‏‏‏‌دار (مانند: گارنت، مسکوویت و تورمالین) هستند. شاخص اشباع‌شدگی از آلومین پگماتیت‏‏‏‌ها معمولاً از گرانیت‏‏‏‌های مادر بزرگ‏‏‏‌تر است. همچنین، گرانیت‏‏‏‌ها مقدار کلسیم، آهن و منیزیم کمی دارند. نسبت K2O/Na2O آنها متغیر است. پگماتیت‏‏‏‌ها پتاسیم بیشتر و آپلیت‏‏‏‌ها سدیم بیشتر دارند (Cerny and Meintzer, 1988). مقدار عنصر‏‏‌های کمیاب شاخص خوبی برای شناسایی توده‏‏‏‏‌های آذرین درونی مرتبط با پگماتیت‏‏‏‌های حاوی عنصر‏‏‌های کمیاب است. گرانیت پرآلومینی که مقدار میانگین عنصر‏‏‌های کمیاب (مانند: Be، Cs، Ga، Li، Nb، Rb، Sn و Ta در داده‏‏‏‏‌های سنگ کل آن دست‌کم سه برابر میانگین مقدار آن عنصرها در پوستة بالایی باشد هدف خوبی برای اکتشاف دایک‏‏‏‏‌های پگماتیتی بارور است (Selway et al., 2005). با افزایش درجة جدایش بلوری (تفریق)، محتوای عنصرهای یادشده در گرانیت‏‏‏‌ها افزایش و محتوای Ti, Ba, Sr و Zr کاهش می‏‏‏‌یابد (Cerny and Meintzer, 1988; Cerny, 1989). نسبت‏‏‏‌های عنصری K/Rb، Zr/Hf، Nb/Ta و Fe/Mn نیز شاخص‏‏‏‏‌های خوبی برای تعیین درجة جدایش بلوری در واحد‏‏‌های آذرین درونی و شناسایی توده‏‏‏‏‌های بارور و عقیم هستند. میانگین مقدار این نسبت‏‏‏‌ها در گرانیت‏‏‏‌های پرآلومین بارور به‏‏گونة چشم‏‏‏‌گیری از میانگین مقدار آنها در پوستة بالایی کمتر است (Selway et al., 2005). پژوهش‏‏‏‏‌ها نشان داده‌اند گرانیت‏‏‏‌های پرآلومین بارور، نسبت Nb/Ta کوچک‏‏‏‌تر از 5، K/Rb کمتر از 150 و Zr/Hf کمتر از 18 دارند (Ballouard et al., 2016). نسبت Fe/Mn نیز کمتر از 15 است. از آنجایی که عنصر‏‏‌های اصلی تحت‏‏‌تأثیر دگرسانی‏‏‏‏‌ها قرار می‏‏‏‌گیرند، نسبت‏‏‏‌هایی مانند Fe/Mn دربرابر نسبت‏‏‏‌های عنصر‏‏‌های کمیاب کمتر قابل اعتماد هستند (Selway et al., 2005).

 

زمین‏‏‏‌شناسی منطقة مشیرآباد

تودة آذرین درونی مشیرآباد در پهنة ساختاری سنندج- سیرجان و باختر شهرستان قروه، در استان کردستان، رخنمون دارد. سن زمین‏‏‏‌شناسی پیدایش این توده تا کنون به‌دست نیامده است. سن‏‏‏‌سنجی‌های U-Pb برای گابرو و مونزونیت در نزدیکی روستای میهم، در جنوب قروه، به‌ترتیب سن 2/0± 149 و 2/0± 151 میلیون سال پیش و برای لوکوگرانیت صوفی‏‏‏‌آباد سنندج، در 45 کیلومتری شمال‏‏‏‌باختری قروه، سن 6/0± 5/156 میلیون سال پیش را نشان می‌دهند (Mahmoudi et al., 2011; Sepahi et al., 2012). از این رو، پیدایش تودة مشیرآباد چه‌بسا در دورة ژوراسیک پایانی روی داده است.

به باور Gardideh و همکاران (b2010)، تودة آذرین درونی مشیرآباد در پی ماگماتیسم متاآلومین تا کمی پرآلومین نوع I کمان‏‏‏‏‌های آتشفشانی (VAG) مرز فعال قاره‏‏‌ای پدید آمده است و خاستگاه سنگ‌مادر‏ آن پوستة زیرین بوده است. گرمای لازم برای ذوب‏‏‌بخشی مواد پوسته‏‏‌ای را گدازه‏‏‏‏‌های ‏‏‌گوشته‏‏‌ای پدیدآمده از فرورانش فراهم کرده‌اند. افزون‌بر این، توالی سنگی این توده در پی تبلوربخشی پدید آمده‏ است. به باور Sepahi و همکاران (2012)، برپایة وابستگی که میان ترکیب شیمیایی و کانی‏‏‏‌شناسی سنگ‏‏‏‏‌های گوناگون در سری سنگی توده دیده می‌شود، چه‌بسا واحد‏‏‌های حد واسط و فلسیک خاستگاه یکسانی داشته باشند. از سوی دیگر، حجم کوچک سنگ‏‏‏‏‌های دیوریتی دربرابر حجم بزرگ سنگ‏‏‏‏‌های گرانیتوییدی گواه آنست که این سنگ‏‏‏‏‌های کم حجم نمی‌توانسته‌اند ماگمای مادر واحد‏‏‌های گرانیتوییدی باشند. شاید پلوتون مشیرآباد در پی تزریق‏‏‏‏‌های پی‌درپی ماگما پدید آمده باشد. دما، فشار و ژرفای پیدایش این توده به‌ترتیب 716- 556 درجة سانتیگراد، 6- 3/2 کیلوبار و 20- 7 کیلومتر به‌دست آمده است (Sepahi et al., 2012).

سنگ‏‏‏‏‌های حد واسط (مانند دیوریت، مونزودیوریت، کوارتزدیوریت، کوارتزمونزودیوریت و دایک‏‏‏‏‌های میکرودیوریتی)، گرانودیوریت- تونالیت (بخش حجیم توده) و گرانیت از واحد‏‏‌های آذرین سازندة این توده به‌شمار می‌روند (Aliani, et al., 2018). در پی انجماد سریع ماگمای مادر، میانبارهایی با سرشت میکروتونالیت- میکروگرانودیوریت در بخش حاشیة توده و درون واحد تونالیتی- گرانودیوریتی پدید آمده‌اند (جدول 1؛ شکل 2). همچنین، دایک‏‏‏‏‌های آپلیتی و پگماتیت‏‏‏‌های ابراهیم‌عطار در فاصلة دورتری از تودة آذرین درونی و در باختر آن پدید آمده‏‏‌اند (Sepahi et al., 2012) (شکل 2). این دایک‏‏‏‏‌ها منطقه‏‏‏‌بندی کانی‏‏‏‌شناسی دارند (جدول 2) و در مرز آنها با واحد‏‏‌های آهکی و شیستی تریاس- ژوراسیک میزبان، اسکارن‏‏‏‏‌های قلع- تنگستن پدید آمده‏‏‏‌اند (Salami et al., 2014).

 

جدول 1- ترکیب کانی‏‏‏‌شناسی سنگ‏‏‏‏‌های تشکیل‏‏‏‌دهنده مجموعة نفوذی مشیرآباد (Sepahi et al., 2012)

واحدهای سنگی

کانی‌های اصلی

کانی‌های فرعی

کانی‌های ثانویه

حد واسط

پلاژیوکلاز (45-60 درصدحجمی)، آمفیبول (هورنبلند،30-20 درصدحجمی)، کوارتز (10-15 درصدحجمی) آلکالی‌فلدسپار (ارتوکلاز: 8-15 درصدحجمی)، بیوتیت (تا 7 درصدحجمی)

تیتانیت، زیرکن و آپاتیت

سریسیت، زوییزیت و کلینوزوییزیت، کلریت، اپیدوت، کلسیت و کانی‏‌های رسی

تونالیت-گرانودیوریت

پلاژیوکلاز (35-45 درصدحجمی)، کوارتز (30-15 درصدحجمی)، هورنبلند (15-20 درصدحجمی)، بیوتیت (15-10 درصدحجمی)

سریسیت، اپیدوت، کلریت، کلسیت، کانی‌های رسی و اکسیدهای آهن

گرانیت (بیشتر مونزوگرانیت)

کوارتز (30-40 درصدحجمی)، پلاژیوکلاز (25-30 درصدحجمی)، آلکالی‌فلدسپار (20-30 درصدحجمی)، بیوتیت (10-15 درصدحجمی)،

سریسیت، اپیدوت، کلریت

آپلیت

آلکالی‌فلدسپار (45%، شامل ارتوکلاز و میکروکلین)، کوارتز (40-25 درصدحجمی) و پلاژیوکلاز (12-10 درصدحجمی)

بیوتیت، تیتانیت، زیرکن، آپاتیت

-

 

جدول 2- منطقه‏‏‏‌بندی کانیایی دایک‏‏‏‏‌های پگماتیتی کوه ابراهیم‌عطار (Salami et al., 2014)

پهنه

ترکیب کانی‏‏‏‌شناسی

حاشیه‏‏‏‌ای

فلدسپار (45 درصدحجمی)، کوارتز (35 درصدحجمی)، مسکوویت (10 درصدحجمی)، بیوتیت (9 درصدحجمی)، تیتانیت (1 درصدحجمی)

دیواره‏‏‏‌ای

فلدسپار (40 درصدحجمی)، کوارتز (40 درصدحجمی)، مسکوویت (15 درصدحجمی)، بیوتیت (3 درصدحجمی)، گارنت (2 درصدحجمی)

میانی

فلدسپار (40 درصدحجمی)، کوارتز (30 درصدحجمی)، مسکوویت (8 درصدحجمی)، بیوتیت (2 درصدحجمی)، بریل (20 درصدحجمی)

مرکزی

کوارتز دودی (70 درصدحجمی)، پتاسیم‏‏‌فلدسپار (30 درصدحجمی)، بریل

 

شکل 2- نقشة زمین‏‏‏‌شناسی تودة آذرین درونی مشیرآباد در باختر قروه (Sepahi et al., 2012)

 

 

 

 


گردآوری داده و روش تجزیه

داده‏‏‏‏‌های به‌کاربرده‌شده دربردارندة داده‌های به‏‏‌دست‏‏‌آمده‏‏‌ از تجزیة 35 نمونة سنگی هستند. داده‏‏‏‏‌های پنج نمونه‏ در فرایند نمونه‏‏‏‌برداری از پگماتیت ابراهیم‌عطار به‌دست آمده‌اند (جدول‏‏‏‌های 3 و 4). دیگر داده‏‏‏‏‌ها از مقالة منتشرشدة Sepahi و همکاران (2012) برگرفته شده‌اند (جدول 4). نمونه‏‏‏‏‌های برداشت‌شده از منطقه در آزمایشگاه زرآزما و به روش پلاسمای القایی به‌همراه طیف‏‏‏‌سنج جرمی (ICP-MS) برای 58 عنصر (عنصر‏‏‌های اصلی، کمیاب و خاکی کمیاب) تجزیة شده‏‏‏‌اند؛ اگرچه فلزهای کمیاب و عنصر‏‏‌های خاکی کمیاب بیشتر مورد نظر بوده‏‏‏‌اند. گفتنی است روش پلاسمای القایی به‌همراه طیف‏‏‏‌سنج جرمی از پیشرفته‏‏‏‌ترین روش‏‏‏‏‌های طیف‏‏‏‌سنجی نشری و تجزیة چندعنصری است که غلظت عنصرها را از صدم تا هزارم پی‏‏‏‌پی‏‏‏‌بی (ppb) اندازه‏‏‏‌گیری می‌کند. در این روش، نمونه‌ها محلول می‌شوند و سپس عنصرها در دمای بالا به‌صورت پلاسما در می‏‏‏‌آیند و تشعشع بالایی از خود تولید می‏‏‏‌کنند. طیف‏‏‏‌سنج جرمی برپایة جرم، این تشعشع را با دقت بسیار بالا تفکیک می‌کند. هر طیف در آشکارساز برپایة شدت طیف اندازه‏‏‏‌گیری و ثبت می‏‏‏‌شود (Payeh Ghadr and Moghadasi, 2018).

 

جدول 3- مختصات جغرافیایی نمونه‏‏‏‏‌های جدید برداشت‌شده از پگماتیت ابراهیم‌عطار

Sample No.

nPeg-1

nPeg-2

nPeg-3

nPeg-4

nPeg-5

Longitude

47°39’24”

47°39’15”

47°39’30”

47°39’41”

47°39’35”

Latitude

35°08’49”

35°08’43”

35°08’52”

35°09’41”

35°09’36”

 

 

 

جدول 4- داده‌های به‌دست‌آمده از تجزیة شیمیایی عنصرهای اصلی (برپایه درصدوزنی)، کمیاب و خاکی کمیاب (برپایة ppm) درواحد‏‏‌های سنگی تودة آذرین درونی مشیرآباد (nPeg: پگماتیت؛ داده‌های Sepahi و همکاران (2012): Dio: دیوریت، Gro-Ton: گرانودیوریت- تونالیت، Grt: گرانیت، Peg: پگماتیت)

Samples No.

Dio

Dio

Dio

Dio

Dio

Dio

Gro- Ton

Gro- Ton

Gro- Ton

Gro- Ton

Gro- Ton

Gro- Ton

SiO2

51.3

56.3

56.7

53.7

51.6

50.1

60.2

65.5

65.6

63

60.6

60.8

TiO2

0.8

1

1

0.9

0.8

1.1

0.6

0.5

0.5

0.5

0.9

0.8

Al2O3

13.4

15.6

18.9

14

12.6

16.3

18.6

17.3

17.4

18.2

15.8

16.4

Fe2O3

7.2

6.3

6.5

9

6.9

7.4

4.4

3.5

3.4

4

5.3

5.6

MnO

0.1

0.1

0.1

0.2

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

MgO

11.1

6.7

2.2

8.2

15.1

8.2

1.3

1.1

1.2

1.1

3.4

3

CaO

7.5

7.2

7.5

9.6

11.1

10.4

4.6

3.6

3.8

4.1

5

5.8

Na2O

2.5

3.2

3.9

3.3

2.4

2.6

5.1

5.4

5.3

5.1

4.1

3.9

K2O

2.9

1.4

1.3

0.5

1.1

1.1

2.1

1.9

1.9

2

2.2

2

P2O5

0.2

0.3

0.3

0.1

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.3

0.3

Li

                     

 

Cs

2.7

2.8

0.9

0.7

0.8

1.3

1.7

1.9

2.2

1.6

1.4

2.5

Be

                     

 

Rb

133

59

37

17

39

49

70

80

79

62

103

76

Sr

350

441

612

395

296

451

800

577

562

533

432

761

Ba

420

291

457

73

212

517

650

742

494

582

504

489

Zr

120

101

66

77

87

103

350

315

259

295

173

115

Hf

3

2.8

2.5

2.1

2.6

2.5

8

7.5

6.3

7.5

4.2

3.3

Nb

9

11.4

42.2

9.3

9

14.3

21

24.7

37.6

31.6

23.3

18.3

Ta

0.7

0.8

3.5

0.7

0.7

0.8

1.5

2.1

3.2

2.8

1.6

1.2

Pb

                     

 

Zn

62

77

72

80

60

70

49

61

66

53

73

79

Sn

1

1

2

1

1

1

1

2

2

1

1

1

Th

4.6

6.7

8.6

2.1

4.4

2.3

12

19.1

14.6

17.1

11.1

8.5

U

1.2

2.2

2

0.9

1

0.5

2.9

2.4

3.8

2.1

3.1

2

Ga

15

17.5

21.2

15.7

13.1

14.7

22

21.2

22.6

20.3

17.4

20.6

Y

11.7

15.6

34.8

19.2

12.7

18.2

13.5

21.1

28.4

20.9

19.1

17.1

LREE

74.3

82.7

202.3

57.4

79.6

77.5

147.5

262.7

210.6

286.3

127.1

122.2

MREE

7

8

21.6

9.3

8.7

9.7

7.2

15.1

15

14.5

10.4

10.2

HREE

2.9

3.5

8.4

4.6

3.2

4.3

3.9

5.4

6.5

5.8

4.7

4


جدول 4- ادامه

Samples No.

Gro- Ton

Grt

Grt

Grt

Grt

Grt

Grt

Grt

Grt

Grt

Peg

Peg

SiO2

67.9

74.2

71.5

72.1

73.3

73.1

71.3

69.2

72.4

76.3

75.4

74.1

TiO2

0.3

0.1

0.3

0.2

0.1

0.2

0.2

0.3

0.1

0.1

0.1

0

Al2O3

14.5

12.2

14.1

13.7

14.6

13.3

14.4

14.6

12.9

12.3

12.7

14.1

Fe2O3

2.6

0.9

2.3

1.6

1.3

1.7

1.3

2.3

1.3

0.7

0.8

0.2

MnO

0.1

0

0.1

0

0

0

0

0.1

0

0

0

0

MgO

0.7

0.1

0.5

0.4

0.2

0.1

0.4

0.5

0.2

0.1

0

0

CaO

2.3

0.8

1.7

1.4

1.8

2.7

2.5

2.5

0.9

0.7

1

1.4

Na2O

4.3

3.5

4.1

4

4.3

3.9

3.6

4.8

3.6

3.3

4.4

3.8

K2O

3.6

4.9

4

3.8

3.8

3.5

4.9

3.6

5

5

3.4

4.9

P2O5

0.1

0

0.1

0

0.1

0.1

0

0.1

0

 

0

0.1

Li

                   

 

 

Cs

1.5

0.7

0.9

0.8

0.9

0.6

0.7

0.5

0.9

0.8

1.9

2.9

Be

                   

 

 

Rb

100

105

114

90

102

98

133

107

161

132

150

334

Sr

340

70

270

296

226

604

163

293

100

78

118

50

Ba

750

150

670

731

662

502

295

676

280

151

182

49

Zr

200

60

180

125

74

128

134

199

120

62

49

23

Hf

5

3

4

3.4

2.3

3.7

4.1

4.9

4

2.6

2.5

1.8

Nb

24

25

26

19.8

19.7

21.3

38.7

23.4

20

32.6

51.9

102.5

Ta

1.9

2.1

1.8

1.7

1.9

1.6

4.9

2.1

2.2

3.6

6.8

28

Pb

                   

 

 

Zn

40

11

44

35

16

14

18

37

20

8

10

13

Sn

2

<1

2

1

1

1

5

2

2

1

3

1

Th

15.8

19

18.5

19.3

11.1

19

39.1

20.6

21.2

20.7

6.3

6.4

U

2.9

5.2

3.2

3.7

3.3

4.5

5.1

3.4

3.7

6.9

6

12.8

Ga

18

14

17

15.3

14

21.5

19.7

18.5

16

14.9

18.7

24.3

Y

15.3

9.3

13.3

9.1

8.7

11.2

33.3

15

11

13.9

21

13.4

LREE

141.9

40.7

147.1

121.6

80.5

116.4

144.6

177.1

67.8

43.3

45.7

61

MREE

7.3

4.1

6.4

5.7

4.8

5.8

13.2

8.2

4.5

5.3

7.9

4.7

HREE

3.8

2.7

3.9

2.5

2.6

2.8

8.3

4

3

3.7

6.3

3.6

 

جدول 4- ادامه

Samples No.

Peg

Peg

Peg

Peg

Peg

Peg

nPeg- 1

nPeg- 2

nPeg- 3

nPeg- 4

nPeg- 5

SiO2

74.8

71.2

71.2

73.4

71.5

71.2

72.7

70.9

73.4

75

74

TiO2

0

0

0

0

0

0

0.1

0

0.1

0.1

0

Al2O3

14.4

14.8

16.2

13

13.9

14.6

12.5

12

11.8

12.3

13

Fe2O3

0.3

0.3

0.5

0.5

0.4

0.8

0.8

0.6

0.8

0.7

0.6

MnO

0

0

0

   

0

0.1

0.1

0.1

0

0

MgO

0

0

0.1

0

0

0

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

CaO

0.4

0.6

0.8

0.6

0.6

0.4

0.8

2.2

0.8

0.5

0.7

Na2O

4.8

4.3

7.6

3.8

5.1

5.3

3.4

3.6

3.3

3.2

3.5

K2O

4.7

5.9

2.3

5.5

4.4

3.8

4.3

4.3

4

4.4

4.2

P2O5

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0

0

0

0

0.1

Li

           

7

5

7

3

9

Cs

3.4

3.7

1.9

2.9

2

6.3

3.2

4.1

2.9

1.1

4.9

Be

           

4.4

3

4.4

3.4

5.5

Rb

312

383

179

364

303

376

144

191

132

118

240

Sr

15

13

15

10

10

<10

106

11

107

97

51

Ba

7

4

9

<10

<10

<10

333

11

341

311

80

Zr

9

14

13

30

10

20

14

21

16

25

19

Hf

0.6

0.9

1

2

<1

1

0.9

1

0.9

1.3

1.5

Nb

75.3

35

68.1

109

38

61

36.3

60.1

31.5

40.5

70.5

Ta

12.5

6.3

12.8

19.8

7.2

8.8

6

8.3

5.1

7.5

10.5

Pb

           

111

52

70

103

90

Zn

10

5

16

7

8

12

23

22

22

9

19

Sn

1

1

1

1

<1

8

2.2

3.9

2.4

1.3

2

Th

5.5

4.2

3.7

12.9

9.9

4.3

20.4

11.8

20.6

20.1

17.5

U

7.6

5.5

5.4

21.7

5.4

4.5

3.4

5.7

2.6

3.8

6.2

Ga

21.6

22.7

25.3

19

25

33

18.5

20

17.6

17.1

22

Y

13.5

7.1

10.2

14.8

6.3

6.7

20.6

28.6

18.7

19.8

15.6

LREE

21.8

6.9

13.9

38.4

27.5

11.4

89.8

53.8

86.5

85

48

MREE

4.8

2.5

3.8

6.5

2.7

2.8

7.7

7.3

7.5

8

6.2

HREE

3.2

1.8

2.9

4.4

1.7

1.6

5.2

7.4

4.6

5.5

3.7

 


 


برای بررسی رفتار زمین‏‏‌شیمیایی عنصرها از نمودار‏‏‌های هارکر (عنصر‏‏‌های اصلی دربرابر سیلیس)، شاند (اندیس اشباع آلومین) و نیز نمودار‏‏‏‏‌های عنصر‏‏‌های کمیاب دربرابر سیلیس، رفتار عنصر‏‏‌های کمیاب نسبت به هم و آنالیز مؤلفه‏‏‏‏‌های اصلی (PCA) بهره گرفته شد. روش آماری چندمتغیرة PCA با بررسی همبستگی دو به دویِ پارامتر‏‏‌ها و شناسایی مؤلفه‏‏‏‏‌های اصلیِ تغییرپذیری با کاهش شمار پارامتر‏‏‏‌ها و تجمیع‏‏‌کردن آنها در مؤلفه‏‏‏‌های مشابه به درک بهتر و آسان‏‏‏‌تر فضای چندمتغیره کمک می‏‏‏‌کند. در این روش، معمولاً، چند مولفة نخست بخش بزرگی از تغییرپذیری را توجیه می‏‏‏‌کنند. ازاین‏‏‌رو، تحلیل‏‏‏‏‌ها برپایة آنها انجام می‌شوند و دیگر مؤلفه‏‏‏‏‌ها که واریانس بسیار کمتری دارند، نادیده گرفته می‌شوند (Hassani Pak and Sharafaddin, 2012).

 

بحث

در این بخش، برپایة بررسی‏‌های میدانی و تحلیل‏‏‏‏‌های آماری داده‏‏‏‏‌های سنگ کل در نمودار‏‏‌های زمین‏‏‌شیمیایی و آنالیز مؤلفه‏‏‏‏‌های اصلی به تحلیل رفتار زمین‏‏‌شیمیایی عنصر‏‏‌های اصلی و کمیاب در واحد‏‏‌های سنگی سازندة تودة آذرین درونی مشیرآباد پرداخته می‏‏‏‌شود.

سنگ‏‏‏‏‌های سازندة یک تودة آذرین درونی واحد معمولاً به‏‏‌طور متوالی هنگام بالاآمدن ماگما، کاهش دما و فشار و پیشرفت روند جدایش بلوری پدید می‏آیند. نسبت K/Rb شاخص خوبی برای بررسی این توالی جدایش بلوری است. نمودار K/Rb دربرابر Rb نشان می‏‏‏‌دهد واحد‏‏‌های آذرین تودة مشیرآباد در امتداد یک فرایند جدایش بلوری یکسان پدید نیامده‏‏‏‌اند (شکل 3)؛ بلکه سه گروه سنگی دیوریت، تونالیت- گرانودیوریت و گرانیت به‏‏‌صورت جداگانه و موازی یکدیگر پدید آمده‏‏‏‌اند. این نکته با پیشنهاد Sepahi و همکاران (2012) دربارة پیدایش تودة مشیرآباد در پی تزریق‏‏‏‏‌های پی‌در‌پی ماگما به سطوح بالاتر همخوانی دارد. همچنین، دایک‏‏‏‏‌های پگماتیتی با محتوای روبیدیم بیشتر از 210 پی‏‏‏‌پی‏‏‏‌ام و نسبت K/Rb کمتر از 150 در امتداد جدایش بلوری واحد گرانیتی پدیدآمده‏‏‏‌اند و واحد‏‏‌های جدایش‏‏‏‌یافته‏‏‏‌تری هستند.

 

 

شکل 3- نمودار Rb دربرابر K/Rb (Selway et al., 2005) (ضریب 10000 برای تبدیل درصد محتوای پتاسیم به پی‏‏‏‌پی‏‏‏‌ام اعمال شده است؛ Dio: دیوریت، Gro-Ton: گرانودیوریت- تونالیت، Grt: گرانیت، Peg: پگماتیت و nPeg: پگماتیت (جدید)؛ پیکان‏‏‏‌ها روند جدایش ماگمای مادر را نشان می‌دهند)

 

گفتنی است نمودار‏‏‌های هارکر (شکل 4) نیز نشان‌دهندة پیدایش سه گروه سنگی یادشده هنگام افزایش محتوای سیلیس هستند. ناپیوستگی‏‏‏‏‌های پدیدآمده در توالی پیدایش سنگ‏‏‏‏‌ها در نمودار‏‏‌های هارکر، به‌ویژه نمودار‏‏‌های Al2O3، Na2O و K2O، چه‌بسا گواهی بر پیدایش جداگانة سه واحد سنگی یادشده است. گمان می‏‏‏‌رود در تودة آذرین درونی مشیرآباد، نمودار K/Rb دربرابر Rb آشکارتر از نمودار‏‏‌های هارکر سازوکار پیدایش واحد‏‏‌های آذرین درونی را نمایش داده است.

 

 

 

شکل 4- نمودار‏‏‌های Harker (1909) برای بررسی رفتار عنصر‏‏‌های اصلی دربرابر سیلیس در واحد‏‏‌های سنگی تودة آذرین درونی مشیرآباد

 

 

اگرچه، سنگ‏‏‏‏‌های پدیدآمده در مراحل نخستین تزریق ماگما (دیوریت، تونالیت و گرانودیوریت) سرشت متاآلومین دارند، اما گرانیت و پگماتیت کمی به پرآلومین گرایش نشان می‏‏دهند (شکل 5) و محتوای سیلیس آنها از 70 درصدوزنی بیشتر است.

 

 

 

شکل 5- نمودار شاخص اشباع آلومین Shand (1943) برای بررسی واحد‏‏‌های سنگی تودة آذرین درونی مشیرآباد

 

 

بررسی رفتار اکسید‏‏‌های سنگ‏‏‏‌ساز با افزایش میزان سیلیس نشان می‌دهد محتوای عنصر‏‏‌های اصلی مانند تیتانیم، آهن، منگنز، منیزیم، کلسیم و فسفر به‏‏‌طور معمول کاهش و پتاسیم افزایش یافته‌اند. با وجود این روند منظم، محتوای اکسید‏‏‌های آلومینیم و سدیم در گرانیت و پگماتیت با تغییر روند همراه بوده است (شکل 4)؛ بدین معنی که هنگام پیدایش گرانیت، مقداری از آلومینیم و سدیم از مذاب مادر خارج شده‏‏‏‌اند. ازاین‌رو، آلبیت و کانی‏‏‏‏‌های آلومین‏‏‏‌دار مانند مسکوویت، گارنت و تورمالین در واحد گرانیتی پدید نیامده‏‏‏‌اند. از سوی دیگر، آنالیز مؤلفه‏‏‏‏‌های اصلی (PCA) (جدول 5) گواه آنست که اکسید‏‏‌های آلومینیم و سدیم به‌همراه K/Rb و گالیم سومین مولفة اصلی (PC3) با واریانس تقریبی 13 درصد هستند. در این مؤلفه، اکسید‏‏‌های آلومینیم و سدیم با عنصر گالیم همبستگی مثبت، اما با شاخص درجة جدایش بلوری مذاب، یعنی نسبت K/Rb، همبستگی منفی نشان می‌دهند. PC3 به پدید‏‏‌های اشاره دارد که باعث شده‌اند سرشت گرانیت و پگماتیت چندان به‏‏‌سوی پرآلومین (Highly peraluminous) گرایش نیابد. این پدیده شاید پیامداز آذرین‏‏‌بودن (یا همان نوع I بودن) خاستگاه واحد‏‏‌های گرانیتی منطقه باشد.

مولفة اصلی یک (PC1) مربوط به فرایند‏‏‌های سنگ‏‏‏‌ساز است که با تبلور کانی‏‏‏‏‌های سنگ‏‏‏‌ساز و پیشرفت فرایند جدایش بلوری مذاب مادر همراه است.


 

 

جدول 5- آنالیز مؤلفه‏‏‏‏‌های اصلی دخیل در پیدایش سیستم گرانیت- پگماتیت مشیرآباد (پنج مولفة اصلی: PC1 با واریانس 48 درصد: فرایند‏‏‌های سنگ‏‏‏‌ساز و تمرکز عنصر‏‏‌های کمیاب نوع LCT؛ PC2 با واریانس 5/16 درصد: فرایند‏‏‌های سنگ‏‏‏‌ساز و رقیق‌شدن عنصر‏‏‌های کمیابِ سیستم‏‏‏‏‌های آلکالی؛ PC3 با واریانس 13 درصد: پدیده‏‏‏‌هایی که از پرآلومین‏‏‏‌تر‏‏‌شدن سرشت گرانیت و پگماتیت جلوگیری کرده است؛ PC4 با واریانس 9 درصد: مربوط به عنصر‏‏‌های خاکی کمیاب کمیاب سنگین (Y و HREE)؛ PC5 با وارایانس 4 درصد: فعالیت‏‏‏‌های غیرماگمایی شناسایی شده است)

PC

PC1

PC2

PC3

PC4

PC5

SiO2

0.214

0.238

-0.051

-0.016

-0.073

TiO2

-0.236

-0.172

0.045

0.042

0.086

Al2O3

-0.151

0.056

0.341

-0.164

-0.013

Fe2O3

-0.231

-0.201

0.007

0.039

0.084

MnO

-0.217

-0.188

0.008

0.135

-0.165

MgO

-0.153

-0.303

-0.106

0.058

0.149

CaO

-0.215

-0.229

-0.004

0.094

0.113

Na2O

0.052

0.140

0.306

-0.304

-0.234

K2O

0.221

0.138

-0.115

0.019

0.117

P2O5

-0.199

-0.138

0.214

-0.034

0.075

K/Rb

-0.092

0.249

-0.326

0.091

-0.009

Cs

0.119

-0.166

0.255

-0.044

-0.226

Rb

0.223

-0.083

0.164

-0.084

0.110

Sr

-0.231

0.058

0.098

-0.110

0.071

Ba

-0.178

0.232

-0.069

-0.164

0.058

Zr

-0.182

0.224

0.091

-0.215

0.180

Hf

-0.169

0.252

0.087

-0.185

0.233

Nb

0.187

0.005

0.283

0.151

0.282

Ta

0.189

-0.044

0.236

0.123

0.338

Zn

-0.243

-0.113

0.084

0.018

0.020

Nb/Ta

-0.231

-0.034

-0.107

-0.133

0.112

Zr/Hf

-0.223

0.086

-0.060

-0.201

0.119

Th

0.008

0.371

-0.152

0.140

-0.011

U

0.181

0.030

0.135

0.095

0.604

Ga

0.096

0.003

0.392

-0.170

-0.262

Y

-0.102

0.130

0.170

0.478

-0.140

LREE

-0.184

0.272

0.140

0.018

0.040

MREE

-0.185

0.121

0.197

0.302

-0.039

HREE

-0.085

0.164

0.158

0.483

-0.094

PC

Eigenvalue

Variance

Percentage

PC1

14.36

47.75

47.75

PC2

4.96

16.49

64.25

PC3

3.83

12.73

76.97

PC4

2.60

8.64

85.61

PC5

1.09

3.62

89.24

PC6

0.76

2.53

91.76

PC7

0.49

1.62

93.39

PC8

0.35

1.18

94.56

PC9

0.32

1.08

95.64

PC10

0.25

0.83

96.47

PC11

0.23

0.75

97.22

PC12

0.18

0.61

97.83

PC13

0.16

0.53

98.36

PC14

0.12

0.40

98.76

PC15

0.11

0.37

99.13

 

 

 


 

 

تبلور کانی‏‏‏‏‌های سنگ‏‏‏‌ساز در پی غلیظ‌شدن یا رقیق‌شدن اکسید‏‏‌های اصلی (مانند: SiO2، TiO2، Fe2O3، MnO، CaO، K2O و P2O5) روی داده است. پیشرفت فرایند جدایش بلوری با افزایش Rb و کاهش Sr، Zn، Nb/Ta و Zr/Hf همراه بوده است. همچنین، این مؤلفه، دربردارندة عنصر‏‏‌های کمیابی مانند Nb ، Ta، U، LREE، MREE و Zr است (جدول 5). ، اگرچه وزن این عنصر‏‏‌های کمیاب از عنصرهای سنگ‏‏‏‌ساز کمتر است و شاخص‏‏‏‏‌های جدایش بلوری مذاب مادر را دارند، اما دارای همبستگی خوبی با یکدیگر هستند؛ به‌گونه‏ای‌که غلیظ‌شدن Nb، Ta و U در راستای رقیق‌شدن LREE، MREE و Zr روی می‏دهد. این غلیظ‌شدن و رقیق‌شدن در واحد‏‏‌های با سرشت متاآلومین تا پرآلومین دور از انتظار نیست. البته فلز U در PC5 وزن بیشتری دارد و در این مؤلفه، همچنان همبستگی مثبت آن (اگرچه ضعیف‏‏‏‌تر) با Nb و Ta دیده می‏‏‏‌شود؛ اما با Ga، Cs و Na وابستگی منفی و ضعیف نشان داده است. قرار گرفتن عنصر‏‏‌های کمیابِ Nb، Ta، U، LREE، MREE و Zr در مولفة سنگ‏‏‏‌ساز (PC1) نشان می‌دهد بودن یا نبودن این فلزها با فرایند‏‏‏‌های ماگمایی سازندة واحد‏‏‌های سنگی توده رابطه دارد. همچنین، رفتار عنصرهایی مانند U، Ta، Nb، Ga، Cs و Na در یک مؤلفه جداگانه و با ارتباط ضعیف‏‏‏‌تر (PC5) شاید گواهی بر تأثیرگذاری عامل دیگری در بودن یا نبودن فلزهای اقتصادی یادشده در واحد‏‏‌های سنگی توده باشد. این عامل شاید فعالیت‏‏‏‌های گرمابی باشد که به بررسی بیشتری نیاز دارد. قرارنگرفتن نسبت K/Rb در PC1 نکتة قابل تأملی است و گواه این نکته است که پدید‏‏‌ه‌ای ارتباط منظم میان پیشرفت جدایش بلوری و فعالیت سنگ‏‏‏‌سازی و کانه‏‏‏‌سازی را مختل کرده است. این عامل شاید تزریق‏‏‏‏‌های پی‌درپی، اما ناپیوسته ماگما، فعالیت‏‏‏‌های غیرماگمایی مانند فرایند‏‏‌های گرمابی یا همان PC5 و یا عاملی که از گرایش سرشت گرانیت و پگماتیت به‏‏‌سوی واحد‏‏‌های بسیار پرآلومین جلوگیری کرده است یا همان PC3 باشد. از سوی دیگر، این نسبت از نسبت‏‏‏‌های Nb/Ta و Zr/Hf مستقل عمل کرده است و با فلزهایی مانند Ba، LREE، Hf و Zr در PC2 ارتباط بهتری نشان داده است (جدول 5).

در حقیقت، هنگام پیشرفت فرایند جدایش که با افزایش Rb و کاهش K/Rb همراه است، فلزهایی مانند Sr، Zn، Ba، LREE، HREE، Zr و Hf رقیق شده‏‏‏‌اند. ازآنجایی‌که فلزهای یادشده معمولاً در سیستم‏‏‏‏‌های گرانیت- پگماتیت نوع NYF متمرکز می‏‏‏‌شوند، رقیق‌شدن آنها در سیستم گرانیت- پگماتیت مشیرآباد (که همانند سیستم‏‏‏‏‌های گرانیت- پگماتیت نوع LCT است) توجیه‌شدنی است (شکل 6).

محتوای نیوبیم و تانتالیم در واحد‏‏‌های منطقه مشیرآباد، به‌ویژه گرانیت‏‏‏‌ها و پگماتیت‏‏‏‌ها، بیشتر از میانگین آنها در پوستة بالایی (به‌ترتیب 5/2 و 21 پی‏‏‏‌پی‏‏‏‌ام) است. شکل‏‏‏‌های 7 و 8 نشان می‏‏‏‌دهند هنگام پیدایش پگماتیت، اگرچه مقدار مطلق Nb بیشتر از Ta است، اما غلیظ‌شدن هر دو تقریباً به یک اندازه و برابربا یک تا چهار برابر میانگین پوسته‏‏‌ای آنها بوده است. همچنین، نسبت Nb/Ta بیشتر از پنج است؛ بدین معنی که میزان جانشینی Ta با Nb چشم‏‏‏‌گیر نبوده است و فعالیت‏‏‏‌های ماگمایی و گرمابی، هر دو، در غلیظ‌شدن یا رقیق‌شدن عنصرها دخیل بوده‏‏‏‌اند (Ballouard et al., 2016).

 


 

شکل 6- محتوای عنصر‏‏‌های کمیاب هنگام تزریق‏‏‏‏‌های متوالی ماگما در منطقه مشیرآباد (L: LREE؛ M: MREE؛ H: HREE)

 

 

نسبت Nb/Ta همبستگی خوبی با Zr/Hf دارد و هر دو در پی پیشرفت فرایند پیدایش واحد‏‏‌های آذرین منطقه کاهش یافته‏‏‏‌اند. این کاهش در پگماتیت‏‏‏‌ها بیشتر بوده است؛ به‏‏گونه‌ای‌که Zr/Hf به کمتر از 18 رسیده است (شکل 10). محتوای Nb و Ta بالا در کنار نسبت Zr/Hf و Nb/Ta کم نشان‌دهندة بارور‏‏‌بودن گرانیت مادر است (Selway et al., 2005; Ballouard et al., 2016). اما میزان این غلیظ‌شدن و جایگزینی‏‏‏‏‌ها در دیگر واحد‏‏‌های توده چندان چشمگیر نبوده است. ازاین‌رو، کانی‏‏‏‏‌های اقتصادی نیوبیم و تانتالیم‌داری مانند تانتالیت، کلمبیت، پیروکلر و میکرولیت و حتی فراوانی مناسب زیرکن در پگماتیت ابراهیم‌عطار دیده نشده‌اند؛ تنها در پهنة مرکزی آن، بریل گزارش شده است. بریل نخستین مرحلة کانی‏‏‏‌سازی در یک سیستم- گرانیت پگماتیت بارور است که در سقف تودة مادر رخ می‏‏‏‌دهد؛ اما در سیستم آذرین درونی مشیرآباد تمرکز آن در دایک‏‏‏‏‌های پگماتیتی روی داده است؛ جایی‌که انتظار تمرکز کانی‏‏‏‏‌های نیوبیم- تانتالیم‏‏‏‌دار می‏‏‏‌رود.

 

 

 

شکل 7- نمودار Nb دربرابر Nb/Ta واحد‏‏‌های آذرین درونی مشیرآباد (میانگین نیوبیم در پوستة بالایی برابر با 21 پی‏‏‏‌پی‏‏‏‌ام است) (Beus and Grigorian, 1977)

 

 

شکل 8- نمودار Ta دربرابر Nb/Ta واحد‏‏‌های آذرین درونی مشیرآباد (میانگین تانتالیم در پوستة‏ بالایی برابر 5/2 پی‏‏‏‌پی‏‏‏‌ام است) (Beus and Grigorian, 1977)

 

شکل 9- نمودار Zr/Hf دربرابر Nb/Ta (Ballouard et al., 2016) برای واحد‏‏‌های تودة آذرین درونی مشیرآباد

 

 

افزون‌بر این، گرانیت‏‏‏‌های تودة مشیرآباد از Sn (میانگین: 3/2 پی‏‏‏‌پی‏‏‏‌ام)، Cs (2/3 پی‏‏‏‌پی‏‏‏‌ام) و Li (2/6 پی‏‏‏‌پی‏‏‏‌ام) تهی هستند و غلیظ‌شدن Be (با متوسط 1/4 پی‏‏‏‌پی‏‏‏‌ام) و Ga (22 پی‏‏‏‌پی‏‏‏‌ام) در آنها ضعیف بوده است. پیدایش اسکارن‏‏‏‏‌های قلع و تنگستن در همبری تودة مشیرآباد با واحد‏‏‌های کربناتی منطقه (Beus and Grigorian, 1977) چه‌بسا عامل خروج عنصرهایی مانند قلع و تنگستن از توده و تجمع آنها در همبری آن باشند.

 

برداشت

بررسی‏‏‏‏‌های زمین‏‏‌شیمیایی نشان می‏‏‏‌دهند واحد‏‏‌های آذرین تودة مشیرآباد در امتداد یک فرایند جدایش بلوری یکسان پدید نیامده‏‏‏‌اند؛ بلکه به‏‏‌صورت جداگانه و موازی یکدیگر رخ داده‏‏‏‌اند. این نکته با پژوهش‏‏‏‏‌های زمین‏‏‏‌شناسی که برپایة پیدایش تودة مشیرآباد در پی تزریق‏‏‏‏‌های پی‌درپی ماگما به سطوح بالاتر هستند همخوانی دارد. به‌دنبال تزریق‏‏‏‏‌های متوالی و پیشرفت فرایند‏ سنگ‏‏‏‌ساز جدایش بلوری ماگما، با افزایش Rb و کاهش K/Rb، فلزهایی مانند Sr، Zn، Ba، REE ها، Th، Zr و Hf (که معمولاً در سیستم‏‏‏‏‌های گرانیت- پگماتیت نوع NYF متمرکز می‏‏‏‌شوند) رقیق‌ شده‏‏‏‌اند. همچنین، غلظت فلزهایی مانند Nb، Ta، Be و Ga (که در سیستم‏‏‏‏‌های گرانیت- پگماتیت نوع LCT تمرکز می‏‏‏‌یابند) افزایش یافته است. ازآنجایی‌که میزان غلیظ‌شدن کم بوده و جایگزینی عنصرهای ایزومورفی مانند K و Rb، Nb و Ta، Zr، Hf، Al و Ga شدید نبوده است، تنها کانی بریل در پگماتیت‏‏‏‌ها پدید آمده است و کانی‏‏‏‏‌های اقتصادی دیگر مانند کانی‏‏‏‏‌های Nb-Taدار (مانند: کلمبیت و تانتالیت) پدید نیامده‏‏‏‌اند. نسبت Nb/Ta بیشتر از 5 و رفتار برخی عنصرها (مانند: Nb، Ta، U، Cs و Ga) در یک مؤلفة مستقل از مؤلفة سنگ‏‏‏‌ساز و فرایند جدایش بلوری گواه از آن دارد که فعالیت‏‏‏‌های گرمابی نیز در تمرکز یا رقیق‌شدن عنصرها دخیل بوده‏‏‏‌اند.

Aliani, F., Maaniju, M., Sabori, Z., Miri, M. (2018) Petrology and geochemistry of some granitoid and intermediate rocks in southwest of the Qorveh area (Kurdistan). Iranian Journal of Petrology 33: 21- 44 (in Persian).

Arjmandzadeh, R., Karimpour, M. H., Mazaheri, A., Santoz, F. Z., Medina, J. and Homam, M. (2013) Petrogenesis, tectonomagmatic setting and mineralization potential of Dehsalm granitoids, Lut Block, eastern Iran. Geoscience 23(89): 49- 59 (in Persian).

Ballouard, P., Boulvais, C., Poujol, M., Branquet, Y., Tartese, R. and Vigneresse, J. L. (2016) Nb-Ta fractionation in peraluminous granites: A marker of the magmatic-hydrothermal transition. Geological Society of America 44(3): 231- 234.

Beus, A. A. and Grigorian, S. V. (1977) Geochemical exploration methods for mineral deposits. Applied Publication Ltd., Wilmette, Illinois, US.

Breaks, F. W. and Tindle, A. G. (1997) Rare-metal exploration potential of the Separation Lake area: an emerging target for Bikita-type mineralization in the Superior Province of Ontario. In: Summary of Field Work and Other Activities (Eds. Breaks, F. W. and Tindle, A. G.) Miscellaneous Paper 168: 72-88. Ontario Ministry of Northern Development and Mines, Canada.

Breaks, F. W., Selway, J. B. and Tindle, A. G. (2003) Fertile peraluminous granites and related rare element mineralization in pegmatites, Superior province, northwest and northeast Ontario. Operation Treasure Hunt. Ontario Geological Survey, Canada.

Breaks, F. W., Selway, J. B. and Tindle, A. G. (2005) Fertile peraluminous granites and related rare element mineralization in pegmatites, Superior province, northwest and northeast Ontario. Geological Association of Canada, 87- 125.

Cerny, P. (1989) Exploration strategy and methods for pegmatite deposits of tantalum. In Lanthanides, Tantalum, and Niobium. Edited by Moller, Cerny and Saupe, Springer-Verlag, New York, US.

Cerny, P. and Meintzer, R. E. (1988) Fertile granites in the Archean and Proterozoic fields of rare-element pegmatites: crustal environment, geochemistry and petrogenetic relationships. In: Recent advances in the geology of granite-related mineral deposits (Eds. Taylor, R. P. and Strong, D. F.) Special 39: 170-207. Canadian Institute of Mining and Metallurgy, Canada.

Cerny, P. London, D. and Novak, M. (2012) Granitic pegmatites as reflections of their sources. Elements 8: 289- 294.

Cohen, D. R., Kelley, D. L., Anand, R. and Coker, W. B. (2010) Major advances in exploration geochemistry, 1998–2007. Journal of Geochemistry: Exploration, Environment Analysis 10: 3- 16.

Didar, P., Nezafati, N., Emami, M. H. and Solgi, A. (2014) Geology and mineralogy of South Mashhad pegmatites with especial attitude on Li mineralization. Geoscience 94: 209- 218 (in Persian).

Ercit, T. S. (2005) REE-enriched granitic pegmatites. In: Rare element geochemistry and mineral deposits (Eds. Linnen, R. L. and Samson, I. M.) Short Course Notes 17: 175- 199. Geological Association of Canada, Canada.

Gardideh, S. (2010a) Petrology of igneous-metamorphic Moshirababd-Tazehabad area (South of Qorveh-Kordestan). M.Sc. thesis, Bu-Ali Sina University, Science faculty, Geology Group (in Persian).

Gardideh, S., Sepahi, A. A. and Aliani, F. (2010b) Petrology and geochemistry of Moshirabad granitoid (South of Qorveh). Journal of Iranian Crystallography and Mineralogy 17(4): 563- 580 (in Persian).

Gunn, G. (2014) Critical metals handbook. Published in collaboration with the British Geological Survey, A co-publication between the American Geophysical Union and Wiley.

Hassani Pak, A. A. and Sharafaddin, M. (2012) Exploration data analysis. 3rd edition, Tehran University Press, Tehran, Iran (in Persian).

Linnen, R. L., Lichtervelde M. V. and Cern‎y, P. (2012) Granitic pegmatite as sources of strategic metals. Journal of Elements 8: 275-280.

Mahmoudi, S., Corfu, F., Masoudi, F., Mehrabi, B. and Mohajjel, M. (2011) U–Pb dating and emplacement history of granitoid plutons in the northern Sanandaj–Sirjan Zone, Iran. Journal of Asian Earth Sciences 41: 238- 249.

Melcher, F., Graupner, T., Gabler, H. E., Sitnikova, M., Henjes-Kunst, F., Oberthur, T., Gerdes, A. and Dewaele, S. (2015) Tantalum–(niobium–tin) mineralisation in African pegmatites and rare metal granites: Constraints from Ta–Nb oxide mineralogy, geochemistry and U–Pb geochronology. Ore Geology Reviews 64: 667- 719.

Payeh Ghadr, M. and Moghadasi, J. (2018) Instrumental analysis methods. First edition, Payam Noor University Press, Iran (in Persian).

Salami, S., Sepahi, A. A. and Maanijou, M. (2014) Study of Ebrahim-e-Attar pegmatites and related Skarns (Southwest of Qorveh). Iranian of Journal Crystallography and Mineralogy 22(4): 309- 322 (in Persian).

Selway, J. B., Breaks, F. W. and Tindle, A. G. (2005) A review of rare-element (Li-Cs-Ta) pegmatite exploration techniques for the Superior province, Canada, and large worldwide tantalum deposits. Journal of Exploration and Mining Geology 14(1-4): 1- 30.

Sepahi, A. A., Maanijou, M., Salami, S., Gardideh, S. and Khaksar, T. (2012) Mineral chemistry and geothermobarometry of Moshirabad pluton, Qorveh, Kurdistan, western Iran. Island Arc 21: 170- 187.

Sinclair, W. D. (1996) Granitic pegmatites. In: Geology of Canadian Mineral Deposit Types (Eds. Eckstrand, O. R. Sinclair, W. D. and Thorpe, R. I.) 8: 503- 512. Geological Survey of Canada, Canada.

Shand, S.J. (1943) The eruptive rocks: 2nd edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, US.