Document Type : Original Article
Authors
Research Center for Ore Deposit of Eastern Iran, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
Abstract
Keywords
Main Subjects
منطقه اکتشافی زبرکوه در 75 کیلومتری جنوب‌باختری شهرستان بردسکن، 5 کیلومتری جنوب‌خاوری روستای زبرکوه (استان خراسان جنوبی) و در طول‌های جغرافیایی ''03'29o57 تا ''41'29o57 خاوری و عرض‌های جغرافیایی ''42'51o34 تا ''11'52o34 شمالی جای دارد. این منطقه، بخشی باختریِ محدوده‌ای است که به‌نام کوه سرهنگی شناخته می‌شود و در لبة شمال‌باختری بلوک لوت جای دارد (شکل‌های 1 و 2).
برپایه رده‌بندی‌های نوین زمین‌شناسی ساختاریِ Ramezani و Tucker (2003)، این گستره در شمالخاوری پهنه زمین‌ساختی کاشمر- کرمان بوده و دارای روند شمالی- جنوبی با تحدب به‌سوی باختر است (شکل 1). کوه سرهنگی با درازای نزدیک به 75 کیلومتر و پهنای 10 تا 20 کیلومتر، به شکل گوه‌ای کشیده بوده و از سنگ‌های آذرین، دگرگونی و رسوبی ساخته شده است. در پی فرایندهای کوهزایی گوناگون، این سنگ‌ها به‌شدت دستخوش دگرریختی شده‌اند و با آرایش نواری به شکل دوپلکسهای راستالغز دیده می‌شوند (Nazaem et al., 2015).
این منطقه از مناطق آهنخیز در شمالخاوری ایران است و توان بالایی برای کانیسازیهای گوناگون آهن (با سن‌های متفاوت) دارد. این منطقه، معدنی متروکه و قدیمی است و در آن در بخش‌هایی، بهرهبرداری به تازگی پایان داده شده است؛ اما مناطق اکتشافی نیز دیده می‌شوند. برای نمونه، آهن دهزمان، دلکن، کمرکاسه، زبرکوه، پده‌بید و چندین منطقه دیگر نام برده می‌شوند (شکل 2). افزون‌بر آهن، کانیسازهای رگهای کوچکی از سرب و روی و مس (مانند: بخش‌های اکتشافی بیدو و یخاب) نیز در آن گزارش شده‌اند.
شکل 1- جایگاه جغرافیایی منطقه کوه سرهنگی در شمالخاوری ایران و پهنه زمین‌ساختی کاشمر- کرمان (برگرفته از Ramezani و Tucker (2003)، با تغییرات) (جایگاه منطقه اکتشافی زبرکوه (نقشه شکل 2) با چهارگوش نمایش داده شده است)
شکل 2- نقشه ساده‌شده زمین‌شناسی منطقه کوه سرهنگی (برگرفته از Nozaem و همکاران (2015)، با تغییرات)، همراه با جایگاه کانسارها و مناطق اکتشافی آهنی که تاکنون شناخته شده‌اند (مانند: منطقه زبرکوه)
تا اکنون بررسی علمی دقیق و تفصیلی بر روی منطقه اکتشافی زبرکوه انجام نشده است و تنها دو مورد بررسی‌های نخستینِ و ناحیهای به‌دست Sahandi و همکاران (1983) و Momenzadeh و Wauschkuhn (1983) گزارش شده است که در آنها از کانیسازی این منطقه نام برده شده است. همچنین، در گزارش اکتشافی نخستینِ شرکت East Mining Investment and Development Co. در سال 2014، با نگاه اجمالی، از زمین‌شناسی و کانیسازی منطقه گفته شده است. هدفِ این پژوهش تهیه نقشه زمین‌شناسی- کانیسازی با مقیاس مناسب و با تاکید بر شناسایی تودههای آذرین درونی و وابستگی آنها با کانیسازی، کانیشناسی ماده معدنی و زمین‌شیمی آنها، شناسایی نوع کانیسازی و بررسی‌های زمین‌شیمیایی، سنگ‌زایی و شناسایی جایگاه زمین‌ساختی توده آذرین درونیِ میزبان کانیسازی است. بیگمان، شناسایی جایگاه زمین‌ساختیِ ماگمایِ سازندة تودههای آذرین درونیِ منطقة کوه سرهنگی و وابستگی آنها با کانیسازیهای این منطقه در اکتشاف هرچه بیشتر مواد معدنی این محدوده آهنخیز کمک بسزایی خواهد کرد.
روش انجام پژوهش
در راستای تهیه نقشه زمین‌شناسی- کانیسازی منطقه اکتشافی زبرکوه و بررسی‌های سنگ‌شناسی و کانیشناسی ماده معدنی، نخست برداشت‌های صحرایی و نمونهبرداری از واحدهای سنگی و پهنه کانیسازی انجام شد. شمار 120 نمونه از سطح منطقه برداشت شد و از میان آنها، 88 مقطع نازک، نازک صیقلی و بلوک صیقلی ساخته و بررسی شدند. نقشه زمین‌شناسی- کانیسازی منطقه در نرمافزار ArcGIS رسم شد. برای بررسی شیمی کانسنگ، شمار 10 نمونه خردهسنگی از پهنه کانیسازی برداشت و فراوانی مس، سرب، روی و عنصرهای دیگرِ آنها، با روش ICP-OES در آزمایشگاه زرآزما و با روش Fire Assay برای عنصر طلا بررسی شد. عیار آهن در 4 نمونه به روش شیمیِ تر اندازه‌گیری شد. همچنین، شمار 15 نقطه از کانی مگنتیت به روش ریزکاو الکترونی با دستگاه Horiba-XGT-7200 (ولتاژ 50 کیلو ولت، قطر پرتوی X برابر با 10 و 100 میکرون) در کانساران بینالود تهران بررسی شدند.
پس از بررسی‌های دقیق سنگ‌نگاری، شمار 9 نمونه از توده آذرین درونیِ میزبانِ کانیسازی که دارای کمترین دگرسانی بودند، برای بررسی‌های سنگ‌شناسی برگزیده شدند. پس از خردایش و آمادهسازی نمونه‌ها، فراوانی اکسیدهای اصلی آنها (با روش XRF) و نیز مقدار L.O.I. آنها در شرکت تجزیهکنندگان کانسارهای بلورین آمتیس شرق، اندازه‌گیری شد. همچنین، نمونه‌ها برای تجزیه عنصرهای فرعی و خاکی نادر به آزمایشگاه ACME کانادا فرستاده شده و با روش MS-ICP تجزیه شدند. آمادهسازی نمونه‌ها به روش ذوب قلیایی با کد 4B03 بوده است. داده‌های تجزیه‌ای به‌دست‌آمده با نرمافزار GCDkit پردازش شده و از نمودارهای سنگ‌شناسی برای تعبیر و تفسیرها بهره گرفته شده است.
زمین‌شناسی
کهن‌ترین سنگ‌های در منطقه کوه سرهنگی، اسلیت و فیلیتهای سری مراد هستند که بخش بزرگی از خاور تا باختر این گستره را در بر می‌گیرند. این سنگ‌ها (میکاشیستهای گارنت‌دار و استارولیتدار) در نزدیکیِ تودههای گرانیتی دیده می‌شوند (شکل 2). سازند دگرگون‌شدة سلطانیه (دولومیت با تبلور دوباره و اسلیت) به سن پرکامبرین بالایی و سری زبرکوه (دولومیت با تبلور دوباره ، مرمر و کوارتزیت) به سن کامبرین زیرین- میانی در نیمه باختری محدوده کوه سرهنگی بر روی سری مراد جای گرفتهاند. هنگام فرایند کوهزایی کاتانگایی، این مجموعه دچار دگرگونی و دگرریختی شده است (Nazaem et al., 2015). گرانیتهای دگرگونشده منطقه مهم‌ترین و نخستین رخداد ماگماتیسم در این گستره هستند و برپایه Sahandi (2009)، سن 5 ±624 میلیون سال پیش برای آنها گزارش شده است؛ اما Nozaem (2013) برپایه روش اورانیم- سرب در کانی زیرکن، سن 30± 530 میلیون سال پیش را برای آنها به‌دست آورده است (شکل 2). رخنمون کوچکی از سنگ‌های آذرآواری سیلورین در منطقه دهزمان (خاور منطقه) دیده می‌شود که در پی رخدادهای کوهزایی جوان‌تر، سری زبرکوه و سازند سلطانیه روی آنها رانده شده‌اند. در جنوب‌باختری دهزمان، واحدهای سیلورین بالایی تا پرمین بسیار دگرریخت شده و دچار دگرگونی ناحیهای ضعیفی شده‌اند. این واحدها بر روی شیل و ماسهسنگ قرمز سری گردو با سن ژوراسیک میانی رانده شده‌اند و مارن و آهک‌های کرتاسه نیز بسیار دگرریخت شده‌اند. این پدیده‌ها نشان‌دهنده رخداد کوهزایی لارامین (کرتاسه بالایی- پالئوسن) هستند. نبود واحدهای سنگی تریاس تا ژوراسیک زیرین گویای رخداد کوهزایی سیمرین آغازین است. همچنین، نبود رسوب‌های پالئوژن نشان‌دهنده رویداد کوهزایی لارامین در منطقه کوه سرهنگی است (Nazaem et al., 2015). تودههای آذرین درونیِ دیوریتی- گابرویی نیز در جنوب منطقه و در میان رباط زنگیچه و انجیره و همچنین، جنوب‌خاوری روستای زبرکوه در توده گرانیتی و یا سنگ‌های دگرگونی سری زبرکوه نفوذ کردهاند، اما سن آنها ناشناخته است (شکل 2). کنگلومرا، سنگ‌های تبخیری، مارن قرمز و ماسهسنگ نئوژن جوان‌ترین سنگ‌های منطقه کوه سرهنگی هستند. این سنگ‌ها بیشتر در جنوب و جنوب‌باختری این محدوده رخنمون دارند و به‌سوی شمال، در زیر رسوب‌های کواترنری دفن شده‌اند (شکل 2).
منطقه اکتشافی زبرکوه در شمالخاوری نقشه 1:100000 ازبک‌کوه (Ruttner et al., 1978) است. کهن‌ترین سنگ‌های این گستره، سنگ‌های رسوبی دگرگون‌شدة سازندهای ریزو (اینفراکامبرین) و سلطانیه (پرکامبرین بالایی) هستند. آهک و دولومیت‌هایِ سازند ریزو که تبلور دوباره یافته‌اند، گستردهترین سنگ‌های منطقه هستند و بخش بزرگی از نیمه جنوبی و بخش‌هایی از مرکز و شمال این گستره را میپوشانند. در شمال‌باختری نقشه، این سنگ‌ها با میان لایههایی از اسلیت همراه هستند. سنگ‌های کربناته دگرگون‌شدة سازند سلطانیه در شمال منطقه اکتشافی دیده می‌شوند. سختی این سازندها در برابر پدیده‌های فرسایشی، بلندی‌های شمال منطقه زبرکوه را پدید آورده است (شکل 3).
برپایه نقشه زمین‌شناسی ازبک‌کوه، هیچ توده آذرین درونی در گسترة منطقه اکتشافی زبرکوه دیده نمی‌شود؛ اما بررسی‌های صحرایی این پژوهش نشان می‌دهند که دو نوع توده نفوذی در این منطقه رخنمون دارند. برپایه بررسی‌های سنگ‌نگاری، تودههای آذرین درونی منطقه زبرکوه به سینوگرانیت پورفیری و بیوتیت سینودیوریت رده‌بندی می‌شوند (شکل 3). این تودهها به شکل استوک در سنگ‌های کهن‌تر نفوذ کردهاند؛ اما سن دقیق آنها شناخته‌شده نیست. در باختر منطقه، توده سینوگرانیت پورفیری رخنمون گسترده‌ای دارد و برپایه روابط قطعشدگی صحرایی، گویا این توده پیش از توده سینودیوریتی نفوذ کرده است. دگرسانی شدید سیلیسی- سرسیتیک با سرسیتهای جهتیافته در این سنگ‌ها نشان می‌دهد که این توده پیش از رخداد دگرگونی ناحیهای (شاید در پایان پالئوزوییک) بوده است. همچنین، دگرسانی آن به فعالیت‌های گرمابی کهن منطقه وابسته بوده و به کانیسازی آهن منطقه زبرکوه وابستگی ندارد. این یافته نشان می‌دهد که توده سینوگرانیت پورفیری از توده سینودیوریتی کهن‌تر بوده است.
شکل 3- نقشه زمین‌شناسی- کانیسازی منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن، استان خراسان جنوبی)
همچنین، پدیده اسکارنیشدن در مرز این توده با سنگ‌های کربناتة دگرگونشده دیده نمی‌شود و تنها نشانه‌هایی از دمای نفوذ توده آذرین شناسایی می‌شوند. در نیمة شمالی منطقه، توده بیوتیت سینودیوریت رخنمون گسترده‌ای دارد و نشانه‌ای از دگرگونی ناحیهای در کانی‌های آن دیده نمی‌شود. از نکته‌های درخور بررسی، پیدایش این اسکارن‌های کم‌دما در کنارة این توده با سنگ‌های کربناتة دگرگون‌شدة سازندهای ریزو و سلطانیه است که در برخی بخش‌ها با کانیسازی آهن همراه است (شکل 3).
نبود اسکارن دمابالا (گارنت اسکارن یا پیروکسن اسکارن) و پدیدنیامدن کانی‌های کالک‌سیلیکاتة بی‌آب (مانند: گارنت و پیروکسن در مرز این توده و پدیدنیامدن پهنه اندواسکارن نشان می‌دهند که توده آذرین درونیِ سینودیوریتی، خاستگاه کانیسازی منطقه نیست و یافته‌ها نشان می‌دهند که باید توده آذرین درونیِ دیگری در ژرفای این منطقه بوده باشد. محلول کانهدار از راه پهنههای گسلی و یا مرزهای سنگ‌شناسی (میان توده و واحد کربناته) به بالا مهاجرت کرده و پیدایش اسکارن کم‌دما، همراه با کانیسازی آهن در برخی بخش‌ها را در پی داشته است. توده سینودیوریتی میزبان، دچار این محلول شده و دگرسانی پروپلیتیک (کلریت، اپیدوت و کلسیت) گسترده‌ای، همراه با کانیسازی آهن، در مرز آن دیده می‌شود. به‌گونه‌ای‌که مقدار این کانی‌ها با دورشدن از مرز توده کاهش مییابد. بخش اسکارن کم‌دما با رویداد کلریت (تا 10 درصد حجمی)، اپیدوت (تا 8 درصد حجمی)، کلسیت (تا 5 درصد حجمی) و کوارتز (تا 15 درصد حجمی) همراه با کانیسازی پراکنده پیریت و مگنتیت (کمتر از 20 درصد حجمی) شناخته می‌شود.
کنگلومرا و ژیپس نئوژن جوان‌ترین سنگ‌های منطقه هستند و بخش خاوری منطقه اکتشافی زبرکوه را پوشاندهاند. رسوب‌های کواترنری نیز تنها در آبراههها دیده می‌شوند (شکل 3).
سنگ‌نگاری تودههای آذرین درونی
بیوتیت سینودیوریت: بافت آن هیپ‌ایدیومورف گرانولار است. دارای 60 تا 63 درصد حجمی پلاژیوکلاز (آندزین با اندازه بیشینة 7/0 میلیمتر)، 8 تا 12 درصد حجمی آلکالی‌فلدسپار و 20 تا 25 درصد حجمی بیوتیت تا اندازة بیشینة 5/0 میلیمتر است (شکل 4- A). در برخی بخش‌ها، کانی هورنبلند به مقدار کمتر از 2 درصد حجمی دیده می‌شود. همچنین، فراوانی کانی‌های تیره (کدر) که بیشتر مگنتیت هستند، 2 تا 3 درصد حجمی بوده و شکلدار تا نیمهشکلدار و به‌بزرگی 2/0 میلیمتر هستند. آپاتیت، زیرکن و اسفن از کانی‌های فرعی هستند. در حاشیه این توده با واحدهای کربناته، مقدار فراوانی کلریت (نزدیک به 15 درصد حجمی)، اپیدوت (30 تا 35 درصد حجمی) و کلسیت (تا 5 درصد حجمی)، همراه با کانیسازی پراکنده یا رگچهای مگنتیت (تا 7 درصد) دیده می‌شود (شکل‌های 4- B و 4- C). با دور شدن از این بخش، فراوانی کلریت و اپیدوت و مگنتیت به‌آرامی کاهش مییابد؛ اما دگرسانی پروپلیتیک در همه جای آن دیده می‌شود. کلریت در زمینه سنگ و به شکل جانشینی در بیوتیت (از 20 تا گاه 100 درصد حجمی) و هورنبلند پدید آمده است. اپیدوت‌ها در زمینه سنگ و به‌صورت جانشینی در بیوتیت و پلاژیوکلاز (گاه تا 40 درصد حجمی جانشین شده است) دیده می‌شوند. کلسیت از کانی‌های ثانویه دیگر است که به‌صورت رگچه، جانشینی در پلاژیوکلاز و یا در زمینه سنگ پدید آمده است. کمتر از 2 درصد حجمی فلدسپارها نیز با سرسیت جانشین شده‌اند. گفتنی است که در این توده، هیچ‌گونه نشانه‌ای از رویداد دگرگونی ناحیهای دیده نمی‌شود.
سینوگرانیت پورفیری: بافت آن پورفیری با زمینه دانه‌ریز است. نزدیک به 40 تا 45 درصد حجمی آن درشت بلور است (20 تا 22 درصد حجمی کوارتز، 10 تا 15 درصد حجمی آلکالی‌فلدسپار، 5 تا 8 درصد حجمی پلاژیوکلاز (آلبیت- الیگوکلاز)). کوارتز، فلدسپارها و کانی‌های ثانویه در اندازه کوچک‌تر از 4/0 میلیمتر زمینه سنگ را می‌سازند. کانی‌های تیره (کدر) کمتر از 1 درصد حجمی زمینه سنگ هستند و زیرکن تنها کانی فرعی این سنگ است. این توده نیمهعمیق بسیار دچار دگرسانی سیلیسی- سرسیتیک شده است (شکل 4- D). کوارتز ثانویه با اندازه کمتر از 3/0 میلیمتر در زمینه سنگ دیده می‌شود و مقدار آن از 8 تا 25 درصد حجم سنگ در بخش‌های گوناگون آن متغیر است. فراوانی سرسیت در زمینه سنگ و نیز به‌صورت جانشینی در فلدسپارها، گاه تا 25 درصد حجم سنگ میرسد. 10 تا 100 درصدِ فلدسپارها با سرسیت جانشین شده‌اند. جهتیافتگی در سرسیتهای زمینه سنگ نشان می‌دهد که این توده پیش از زخداد دگرگونی ناحیهای در منطقه نفوذ کرده و دست‌کم بخشی از دگرسانی آن در پی فعالیت محلول‌های گرمابی پیشین در این منطقه رخ داده است و پیامد محلول‌های کانهدار مرتبط با کانیسازی آهن نیست.
شکل 4- تصویرهای میکروسکوپی از تودههای آذرین درونی منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن) در نور XPL (Cross Polarized Light): A) توده آذرین بیوتیت سینودیوریت با بافت هیپ‌ایدیومورف گرانولار و کانی‌های اصلیِ پلاژیوکلاز و بیوتیت؛ B) اپیدوت و مگنتیت‌هایِ پراکنده در کنارة توده بیوتیت سینودیوریت؛ C) اپیدوت، کلریت و کلسیت فراوان در کنارة توده آذرین؛ D) بافت پورفیری با زمینه دانه‌ریز و سرسیتهای جهتیافته در زمینه سنگ در توده سینوگرانیت پورفیری (Pl= پلاژیوکلاز؛ Bt= بیوتیت؛ Mag= مگنتیت، Ep= اپیدوت؛ Chl= کلریت؛ Cal= کلسیت؛ Qz= کوارتز؛ Kfs= آلکالی‌فلدسپار (Whitney and Evans, 2010))
کانیسازی و کانیشناسی کانسنگ
بخش اصلی کانیسازی آهن در منطقه اکتشافی زبرکوه ستبرای 2 تا 3 متر دارد و در مرز توده بیوتیت‌سینودیوریت و سنگ‌های کربناته دگرگون‌شدة سازند ریزو (به سن اینفراکامبرین)، همراه با هالهای از اسکارن کم‌دما (با ستبرای بیشینه 110 متر) در بخش میانی این گستره دیده می‌شود (شکل‌های 3 و 5- A). کانیسازی کنترل گسلی نیز دارد. پهنه کانیسازی اصلی در راستای شمالخاوری- جنوب‌باختری است و شیب متغیر 60 تا 80 درجه به‌سوی جنوب‌خاوری دارد. یافته‌ها نشان می‌دهند که توده نفوذی باید خاستگاه کانیسازی در ژرفا بوده باشد. محلول کانهدار از راه پهنه گسلی و مرزهای سنگ‌شناسی میان توده و سنگ کربناته دگرگونشده به سطح راه پیدا کرده و جانشینی متاسوماتیسم، پیدایش اسکارن کم‌دما، پهنه کانیسازی و دگرسانی توده نفوذی میزبان را در پی داشته است. بخشی از کانیسازی در رگچههای زمین‌ساختی و فضاهای تهیِ پدیدآمده در پیرامون پهنه گسلی روی داده است و با دورشدن از پهنه گسلی مقدار آن کاهش مییابد. شدت دگرسانی پروپلیتیک نیز با دورشدن از مرز توده کم می‌شود.
مگنتیت و پیریت از کانی‌های نخستین در این منطقه هستند که با کانی‌های باطلة کلسیت، کوارتز، کلریت و اپیدوت همراهی می‌شوند. گوتیت و هماتیت از کانی‌های ثانویه هستند. گفتنی است که در بخش میانی این گستره، رگههایی از کوارتز همراه با مقدار اندکی اکسیدآهن ثانویه (کمتر از 2 درصدحجمی) دیده می‌شوند که در پی اکسیدشدن پیریت پدید آمده‌اند (قالب‌های کانی پیریت دیده می‌شوند)؛ اما بررسی آنها در این مقاله نمی‌گنجد (شکل 3).
مگنتیت: این کانی به شکل‌های رگهای، رگچه و پراکنده دیده می‌شود و اصلیترین کانه کانسنگ منطقه است. در بخش رگهای مقدار مگنتیت از 30 تا 70 درصدِ پهنة کانیسازی متغیر است. رگچههایی از مگنتیت با بیشینه ستبرایِ 2 سانتیمتر در مرز توده آذرین سینودیوریتی و در نزدیکی پهنه گسلی پدید آمده‌اند (شکل 5- B). در مرز توده نفوذی و نیز داخل اسکارن کم‌دما، مگنتیت‌های پراکنده گاه تا 20 درصد حجم سنگ دیده می‌شوند. بیشتر مگنتیتها بیشکل تا نیمهشکلدار هستند و اندازه آنها از 1/0 تا 5/0 میلیمتر است. این کانی در کناره‌ها و در راستای رخ و درز و شکستگی‌ها با هماتیت جانشین شده (بافت مارتیتی) و مقدار آن از 10 تا گاه 70 درصد است (شکل‌های 6- A و 6- B). همچنین، به‌دنبال اکسیداسیون سطحی، هماتیتها دوباره با گوتیت جانشین شده‌اند (شکل 6- B).
پیریت: این کانی تنها کانی سولفیدی کانسنگ است که فراوانی آن نزدیک به 8 تا 10 درصد حجمی است. پیریت همراه با مگنتیتِ رگهای و به‌صورت پراکنده در اسکارن کم‌دما دیده می‌شود. اندازه بلورهای آن از 5/0 تا یک میلیمیتر بوده و بیشتر آنها شکلدار تا نیمهشکلدار هستند. ویژگی‌های بافتی نشان می‌دهند که بخش بزرگی از پیریت هم‌زمان با مگنتیت پدید آمده است. نزدیک به 10 تا 50 درصد دانههای پیریت در بخش رگهای و 80 درصد آن در بخش پراکنده با گوتیت جانشین شده است (شکل‌های 6- C و 6- D).
شکل 5- منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن): (A نمایی از توده نفوذی سینودیوریتی، کانیسازی آهن و اسکارن کم‌دما (دید رو به شمالخاوری)؛ (B رگچههای مگنتیت در مرز توده سینودیوریتی
شکل 6- تصویرهای میکروسکوپی از کانیسازی منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن) در نور PPL (Plane Polarized Light) و نور انعکاسی: A) بلورهای بیشکل مگنتیت؛ B) جانشینی مگنتیت با هماتیت و سپس گوتیت (بافت مارتیتیزاسیون) (بازماندههایی از مگنتیت با رنگ خاکستری نزدیک به قهوهای)؛ C) بهجاماندههایی از بلورهای نیمهشکلدار پیریت و مگنتیت که با گوتیت جانشین شده‌اند؛ D) جانشینی بلورهای نیمهشکلدار پیریت با گوتیت (Mag= مگنتیت؛ Hem= هماتیت؛ Gth= گوتیت؛ Py= پیریت (Whitney and Evans, 2010))
هماتیت و گوتیت: فراوان‌ترین کانی‌های ثانویه منطقه هماتیت و گوتیت هستند. هماتیت در قالب بافت مارتیتیزاسیون از جانشینی مگنتیت پدید آمده است و فراوانی آن از 5 تا 20 درصد حجمی است. بسیاری از هماتیتها در پی فرایند اکسیداسیون با گوتیت جانشین شده‌اند. گوتیت پیامد اکسیدشدن پیریت و هماتیت است و فراوانی آن تا 35 درصد حجم کانسنگ میرسد. بافت کلوفرم در برخی بخش‌ها دیده می‌شود (شکل‌های 6- B و 6- D).
محلول گرمابیِ دارایِ آهن، گوگرد، کلسیم، منیزیم و سیلیسیم از راه پهنه گسلی و مرز میان واحد کربناتة دگرگونشده و توده سینودیوریتی بالا آمده و جانشینی متاسوماتیسم روی داده است. در پی این فرایند، اپیدوت- کلریت اسکارن و کانی‌های کلریت، اپیدوت و کلسیت در توده میزبان پدید آمده‌اند. همچنین، کاهش دما و دورشدن از خاستگاه توده آذرین درونی، تهنشست آهن و گوگرد در قالب کانی‌های مگنتیت و پیریت و پیدایش پهنه کانیسازی را در پی داشته است. هنگام فرایند هوازدگی، اکسیداسیون این کانی‌ها، پیدایش هماتیت و گوتیت را در پی داشته است (شکل 7).
شکل 7- توالی پاراژنز کانی‌های فلزی و نافلزی منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن)
شیمی کانسنگ و کانی مگنتیت
برپایه داده‌های تجزیه‌ای شیمیِ تر کانسنگ زبرکوه، مقدار عیار آهن برابر 28/54 تا 65 درصد وزنی و میزان FeO برابر 9 تا 85/18 درصد وزنی است (جدول 1). عنصرهای معدنی مهم دیگر و یا عنصرهای احتمالی همراه با آهن درون کانسنگ که با روش ICP-OES و Fire Assay تجزیه شده‌اند در جدول 2 آورده شده‌اند.
میزان فسفر کانسنگ آهن برابر 003/0 تا 022/0 درصد بوده و برای کانسنگ آهن مطلوب است. کانی فسفاتداری نیز دیده نشده است؛ اما مقدار گوگرد از 03/0 تا بیش از 3 درصد وزنی است. بالابودن سولفور پیامد همراهیِ پیریت با مگنتیت است. مقدار مس در همه نمونه‌ها کمتر از یک گرم در تن است. ویژگی‌های کانیشناسی نیز نشان می‌دهند که هیچ کانی نخستین یا ثانویه مس‌داری در منطقه پدید نیامده است. فراوانی طلا نیز در بیشتر نمونه‌ها کمتر از 5 میلیگرم در تن بوده و تنها در 2 نمونه، فراوانی 5 و 7 میلیگرم در تن دیده شده است که بسیار ناچیز است. همچنین، نقره کمتر از 46/0 گرم در تن، آرسنیک کمتر از 10 گرم در تن، سرب کمتر از 98 گرم در تن، آنتیموان کمتر از 5/17 گرم در تن و روی کمتر از 77 گرم در تن است که نشان‌دهندة کم‌بودن فراوانی همه عنصرهای معدنی در کانسنگ است (جدول 2).
جدول 1- مقدار عیار آهن (برپایه درصد وزنی) به روش شیمیتر در کانسنگ منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن)
|
Sample No. |
Z-36 |
Z-24 |
Z-B |
Z-29 |
|
Fe |
54.28 |
60.52 |
64.98 |
57.18 |
|
FeO |
9.00 |
12.30 |
15.45 |
18.85 |
جدول 2- داده‌های زمین‌شیمیایی عنصرهای مهم کانسنگ آهن برپایه روش ICP-OES و نیز طلا برپایه روش Fire Assay در منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن) (واحد اندازه‌گیری همه عنصرها برپایه گرم در تن است؛ اما برای طلا، میلیگرم در تن است )
|
Sample No. |
Z-15 |
Z-22 |
Z-24 |
Z-26 |
Z-27 |
Z-29 |
Z-36 |
Z-B |
Z-PIS |
Z-T |
|
Ag |
0.46 |
0.4 |
0.41 |
0.7 |
0.46 |
0.44 |
0.5 |
0.42 |
0.3 |
0.44 |
|
Al |
15386 |
3339 |
3835 |
9010 |
4450 |
5566 |
5900 |
4518 |
2552 |
3744 |
|
As |
2.4 |
10.1 |
2.9 |
2.2 |
1.9 |
2.3 |
2.6 |
2.5 |
2.2 |
1.9 |
|
Au |
7 |
<5 |
<5 |
5 |
<5 |
<5 |
<5 |
<5 |
<5 |
<5 |
|
Ca |
5455 |
12898 |
33798 |
56848 |
50967 |
74224 |
36362 |
17134 |
96053 |
3959 |
|
Ce |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
1 |
1 |
1 |
|
Co |
61 |
48 |
18 |
27 |
18 |
19 |
41 |
22 |
16 |
14 |
|
Cr |
4 |
5 |
5 |
3 |
5 |
8 |
23 |
16 |
6 |
4 |
|
Cu |
<1 |
<1 |
<1 |
<1 |
<1 |
<1 |
<1 |
<1 |
<1 |
<1 |
|
La |
2 |
1 |
1 |
1 |
3 |
3 |
5 |
1 |
2 |
4 |
|
Mg |
1130 |
1267 |
4921 |
1742 |
4576 |
1897 |
4221 |
1459 |
>2% |
776 |
|
Mn |
703 |
625 |
486 |
1039 |
658 |
696 |
697 |
351 |
875 |
124 |
|
Ni |
93 |
69 |
64 |
63 |
48 |
54 |
58 |
52 |
31 |
29 |
|
P |
158 |
100 |
30 |
82 |
58 |
225 |
207 |
146 |
219 |
122 |
|
Pb |
90 |
98 |
85 |
84 |
88 |
80 |
76 |
89 |
60 |
86 |
|
S |
3621 |
389 |
9658 |
875 |
1283 |
3396 |
445 |
1278 |
>3% |
1991 |
|
Sb |
15.9 |
15.9 |
2.35 |
2.49 |
17.5 |
2.44 |
2.41 |
2.45 |
2.47 |
17.4 |
|
V |
67 |
304 |
116 |
148 |
181 |
167 |
108 |
114 |
73 |
116 |
|
Zn |
72 |
75 |
72 |
59 |
63 |
58 |
60 |
77 |
44 |
61 |
فراوانی عنصرهای نادرخاکی سبک (La و Ce) کمتر از 5 گرم در تن و کم است. عنصر آلومینیم برابر 4/0 تا 5/1 درصد وزنی، منیزیم برابر 07/0 تا بیش از 2 درصد وزنی و کلسیم برابر 4/0 تا 6/9 درصد وزنی است که مربوط به کانی‌های باطله همراه با ماده معدنی، به‌ویژه کلسیت، دولومیت و کلریت است. کبالت برابر 14 تا 61 گرم در تن، کرم برابر 3 تا 23 گرم در تن، منگنز برابر 01/0 تا 1/0 درصد، نیکل برابر 29 تا 93 گرم در تن و وانادیم برابر 67 تا 304 گرم در تن است (جدول 2).
کانی مگنتیت دارای عنصرهای فرعی در ساختار بلوری خود است؛ اما در ساختار اسپینل مگنتیت، تنها برخی عنصرها (مانند: Mg، Al، Ti، V، Cr، Mn، Co، Ni، Zn و Ga) به آسانی جانشین Fe2+ یا Fe3+ شده و در این کانی غنی می‌شوند (Deer et al., 1992).
در کانسارهای گوناگون، مگنتیت ویژگی‌هایی زمین‌شیمیایی گوناگونی دارد و ازاین‌رو، با به‌کارگیری فراوانی عنصرهای فرعی در این کانی، نوع کانیسازی شناسایی می‌شود (Carew et al., 2006; Singoyi et al., 2006; Rusk et al., 2009; Dupuis and Beaudoin, 2011; Zhang et al., 2011; Nadoll et al., 2012; Xiaowen et al., 2014; Nadoll et al., 2014)؛ هرچند درستیِ آن نیازمند دانستن ویژگی‌های زمین‌شناسی، دگرسانی و بافت و ساخت کانیسازی و نوع کانههاست.
داده‌های تجزیه ریزکاو الکترونی از کانی مگنتیت در منطقه اکتشافی زبرکوه در جدول 3 آورده شده‌اند. در کانی مگنتیت، فراوانی آهن برابر 57/68 تا 23/69 درصد وزنی است. همچنین، فراوانی Ti برابر صفر تا 09/0 درصد وزنی، V برابر صفر تا 19/0 درصد وزنی، Al برابر 2/0 تا 76/0 درصد وزنی و Mn برابر 01/0 تا 07/0 درصد وزنی است. افزون‌براین، میزان Ni برابر 005/0 تا 24/0 درصد وزنی و Cr برابر صفر تا 04/0 درصد وزنی است (جدول 2). برپایه نمودارهای Al+Mn و Ni/Cr+Mn در برابر Ti+V (Dupuis and Beaudoin, 2011)، نمونه‌ها در بخش اسکارن‌ها جای می‌گیرند (شکل 8). این نکته با یافته‌های زمین‌شناسی و کانهزایی منطقه زبرکوه همخوانی دارد.
جدول 3- داده‌های تجزیه ریزکاو الکترونی (برپایه درصد وزنی) برای مگنتیت منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن)
|
Sample No. |
S28-1 |
S28-2 |
S28-3 |
S28-4 |
S28-5 |
T1-1 |
T1-2 |
T1-3 |
T1-4 |
T1-5 |
S14-1 |
S14-2 |
S14-3 |
S14-4 |
S14-5 |
|
Si |
0.27 |
0.19 |
0.14 |
0.23 |
0.12 |
0.11 |
0.35 |
0.24 |
0.25 |
0.88 |
0.05 |
0.15 |
0.15 |
0.1 |
0.05 |
|
Ti |
0 |
0.09 |
0.05 |
0.05 |
0.01 |
0.01 |
0.3 |
0.02 |
0.03 |
0.02 |
0 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
|
Al |
0.29 |
0.4 |
0.31 |
0.31 |
0.32 |
0.23 |
0.28 |
0.28 |
0.2 |
0.44 |
0.4 |
0.76 |
0.69 |
0.76 |
0.57 |
|
Fe |
69 |
68.72 |
68.89 |
68.57 |
68.95 |
69.23 |
68.66 |
69.12 |
69.17 |
67.52 |
69.04 |
68.45 |
68.72 |
68.58 |
69.02 |
|
Mn |
0.06 |
0.06 |
0.06 |
0.06 |
0.06 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.07 |
0.02 |
0.07 |
0.07 |
0.07 |
|
Mg |
0.04 |
0.12 |
0.22 |
0.18 |
0.15 |
0.2 |
0.02 |
0 |
0.09 |
0.13 |
0.09 |
0 |
0.06 |
0.13 |
0.06 |
|
Cr |
0.0005 |
0.04 |
0.01 |
0.0008 |
0.0005 |
0.0004 |
0.01 |
0.01 |
0.0004 |
0 |
0.0004 |
0.0004 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
|
V |
0.01 |
0 |
0.01 |
0.04 |
0.001 |
0.02 |
0.011 |
0.02 |
0.011 |
0.19 |
0.01 |
0.0067 |
0.01 |
0.0067 |
0.0069 |
|
Ni |
0.0048 |
0.0054 |
0.0054 |
0.0054 |
0.0048 |
0.002 |
0.002 |
0.05 |
0.0029 |
0.0029 |
0.0093 |
0.24 |
0.0093 |
0.01 |
0.02 |
|
S |
0.17 |
0.16 |
0.13 |
0.34 |
0.28 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.04 |
0 |
0.06 |
0 |
0.05 |
0.02 |
|
O |
30.24 |
30.27 |
30.23 |
30.22 |
30.16 |
30.22 |
30.37 |
30.27 |
30.26 |
30.69 |
30.2 |
30.33 |
30.36 |
30.36 |
30.27 |
|
Total |
100.08 |
100.05 |
100.05 |
100.006 |
100.05 |
100.03 |
100.01 |
100.02 |
100.02 |
99.92 |
99.86 |
100.02 |
100.08 |
100.08 |
100.10 |
شکل 8- ترکیب شیمیایی مگنتیت‌های منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن) در نمودارهای: A) Ti+V در برابر Al+Mn؛ B) Ti+V در برابر Ni/Cr+Mn (Dupuis and Beaudoin, 2011)
زمین‌شیمی توده آذرین درونی سینودیوریتی میزبان
داده‌های تجزیة عنصرهای اصلی، فرعی و خاکی نادر از توده سینودیوریتیِ میزبان کانیسازی منطقه اکتشافی زبرکوه در جدول 4 آورده شده‌اند. مقدار SiO2، Al2O3 و TiO2 توده آذرین درونی این منطقه به‌ترتیب برابر 67/49 تا 32/53 درصد وزنی، 51/14 تا 43/16 درصد وزنی و 59/1 تا 23/2 درصد وزنی است. مجموع عنصرهای آلکالی برابر 28/8 تا 2/9 درصد وزنی است. همچنین، نسبت Na2O/K2O بیشتر از 1/1 است و تا 25/2 میرسد. نمودارهای TAS و نامگذاریِ Cox و همکاران (1979) نشان می‌دهند که نمونه‌ها در بخش سینودیوریت جای می‌گیرند. همچنین، در نمودار جداکنندة گسترة آلکالن از سابآلکالن و توله‌ایتی، نمونه‌های توده آذرین درونی منطقه زبرکوه در بخش آلکالن‌ها هستند (جدول 4؛ شکل 9- A).
جدول 4- داده‌های زمین‌شیمیایی عنصرهای اصلی (برپایه درصد وزنی)، فرعی و خاکی نادر (برپایه ppm) توده نفوذی سینودیوریتی منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن)
|
T'24 |
T'22 |
T'21 |
T'20 |
T'19 |
S48 |
S46 |
S40 |
S39 |
Sample No. |
|
57°29'23.5"E |
57°29'22"E |
57°29'21.3"E |
57°29'20.5"E |
57°29'19.6"E |
57°29'20.20"E |
57°29'20"E |
57°29'19.1"E |
57°29'18.5"E |
Longitude. |
|
34°52'5.5"N |
34°52'22"N |
34°52'6.9"N |
34°52'7"N |
34°52'7.73"N |
34°52'6.2"N |
34°52'6.9"N |
34°52'7.9"N |
34°52'7.5"N |
Latitude |
|
50.61 |
50.26 |
51.21 |
53.32 |
52.13 |
53.22 |
50.78 |
49.67 |
49.91 |
SiO2 |
|
1.9 |
1.9 |
1.96 |
1.64 |
1.92 |
1.59 |
1.88 |
2.01 |
2.23 |
TiO2 |
|
14.99 |
15.29 |
15.47 |
15.33 |
15.48 |
16.43 |
15.46 |
14.51 |
15.54 |
Al2O3 |
|
10.64 |
11.49 |
11.32 |
10.00 |
10.29 |
9.17 |
11.62 |
10.11 |
11.83 |
FeOt |
|
0.09 |
0.1 |
0.1 |
0.07 |
0.06 |
0.09 |
0.09 |
0.07 |
0.06 |
MnO |
|
4.11 |
5.05 |
4.31 |
3.88 |
4.17 |
3.44 |
4.98 |
4.13 |
4.98 |
MgO |
|
5.15 |
3.4 |
3.81 |
3.31 |
3.24 |
3.68 |
3.53 |
5.91 |
3.05 |
CaO |
|
4.62 |
5 |
5.39 |
5.93 |
5.57 |
5.99 |
5.02 |
5.74 |
5.42 |
Na2O |
|
3.86 |
3.56 |
3.19 |
3.27 |
3.33 |
2.91 |
3.67 |
2.54 |
3.48 |
K2O |
|
0.83 |
0.68 |
0.83 |
0.66 |
0.69 |
0.53 |
0.68 |
0.82 |
0.77 |
P2O5 |
|
2.79 |
2.83 |
2.02 |
2.26 |
2.73 |
2.58 |
1.85 |
4.17 |
2.29 |
LOI |
|
99.59 |
99.56 |
99.61 |
99.67 |
99.61 |
99.63 |
99.56 |
99.68 |
99.56 |
Total |
|
518 |
481 |
570 |
561 |
550 |
671 |
504 |
463 |
1060 |
Ba |
|
82.9 |
76.2 |
70 |
79.2 |
77.2 |
70.5 |
84.9 |
53 |
90.6 |
Rb |
|
547.8 |
460.5 |
588.9 |
261.8 |
244.8 |
663.6 |
464.2 |
183.1 |
185.7 |
Sr |
|
330.9 |
318.4 |
342.6 |
433.4 |
349.3 |
381.3 |
344.3 |
310.3 |
286.2 |
Zr |
|
69.7 |
77.9 |
71.6 |
74.2 |
81.5 |
77.6 |
79.7 |
68.2 |
68.2 |
Nb |
|
23.2 |
26.3 |
21.9 |
24.3 |
19.5 |
18.3 |
26.4 |
17.6 |
21.3 |
Co |
|
71.5 |
75.9 |
72.3 |
68.7 |
80.1 |
70 |
71.5 |
78.9 |
113.2 |
La |
|
132.7 |
141.1 |
134.9 |
128.9 |
155.9 |
132.9 |
132.7 |
143.8 |
200.5 |
Ce |
|
15.13 |
16.12 |
15.19 |
13.91 |
17.07 |
14.73 |
15.13 |
16.61 |
21.36 |
Pr |
|
56.8 |
59.2 |
55.2 |
52.5 |
63.8 |
53.7 |
56.6 |
60.4 |
77.9 |
Nd |
|
9.58 |
10.75 |
9.53 |
9.39 |
10.15 |
9.12 |
10.12 |
9.58 |
11.46 |
Sm |
|
2.8 |
3.13 |
2.83 |
2.97 |
3.1 |
2.63 |
2.84 |
3.03 |
3.34 |
Eu |
|
7.12 |
7.64 |
7.39 |
7.11 |
7.81 |
6.79 |
7.7 |
7.57 |
8.38 |
Gd |
|
0.78 |
0.85 |
0.82 |
0.82 |
0.8 |
0.76 |
0.84 |
0.75 |
0.8 |
Tb |
|
3.47 |
3.53 |
3.45 |
3.39 |
3.51 |
3.24 |
3.35 |
3.44 |
3.16 |
Dy |
|
0.39 |
0.43 |
0.38 |
0.44 |
0.39 |
0.39 |
0.38 |
0.38 |
0.38 |
Ho |
|
0.74 |
0.72 |
0.71 |
0.81 |
0.82 |
0.93 |
0.82 |
0.76 |
0.76 |
Er |
|
0.09 |
0.11 |
0.08 |
0.11 |
0.09 |
0.11 |
0.1 |
0.1 |
0.09 |
Tm |
|
0.51 |
0.59 |
0.6 |
0.71 |
0.54 |
0.61 |
0.58 |
0.55 |
0.55 |
Yb |
|
0.07 |
0.09 |
0.07 |
0.09 |
0.08 |
0.07 |
0.07 |
0.11 |
0.09 |
Lu |
|
9.7 |
11.8 |
10.3 |
11.9 |
10.1 |
11.3 |
11.5 |
10.4 |
11.7 |
Y |
|
1.6 |
1.8 |
1.7 |
1.3 |
1.3 |
1.5 |
2 |
1.6 |
2.1 |
Cs |
|
4 |
4.3 |
4.2 |
4.6 |
4.4 |
5.2 |
4.6 |
3.8 |
3.7 |
Ta |
|
7.4 |
7.5 |
7.7 |
9.4 |
7.8 |
8.5 |
7.6 |
7.1 |
6.4 |
Hf |
|
62 |
61 |
61 |
53 |
69 |
50 |
65 |
82 |
82 |
V |
|
9.3 |
8.1 |
9.9 |
11.2 |
10 |
11.2 |
9.1 |
9.5 |
8.4 |
Th |
|
24.2 |
23.6 |
24.8 |
23.1 |
25.5 |
25.1 |
25 |
23.2 |
24.4 |
Ga |
|
1.19 |
1.40 |
1.68 |
1.81 |
1.67 |
2.05 |
1.36 |
2.25 |
1.55 |
Na2O/K2O |
|
94.52 |
86.73 |
81.24 |
65.24 |
100.01 |
77.37 |
83.11 |
96.72 |
138.76 |
(La/Yb)N |
|
1.04 |
1.06 |
1.03 |
1.11 |
1.06 |
1.02 |
0.98 |
1.09 |
1.04 |
Eu/Eu* |
شکل 9- جایگاه توده آذرین درونیِ منطقه زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن) در: A) نمودار نامگذاریِ Cox و همکاران (1979)؛ B) نمودار شناساییِ سنگ‌های آلکالن برپایه درصد وزنیِ Na2O در برابر K2O (Middlemost, 1975)
بالابودن مقدار TiO2 و عنصرهای آلکالی نشان‌دهندة سرشت آلکالن این توده است. همچنین، فراوانیِ بالای آپاتیت که مهم‌ترین کانی فرعی نمونه‌های بررسی‌شده است، از ویژگی‌های سنگ‌نگاری است که نشان می‌دهد ماگمای سازنده این سنگ‌ها آلکالن بوده است. شناسایی سنگ‌های آلکالن برپایه مقدار Na2O و K2O نشان می‌دهد که توده سینودیوریتی بیشتر در بخش سنگ‌های آلکالن سری پتاسیم است (شکل 9- B).
نمودار فراوانی عنصرهای خاکی نادر (REE) توده میزبان که در برابر ترکیب کندریت بهنجار شده است، نشان می‌دهد که عنصرهای خاکی نادر سبک (LREE) در برابر عنصرهای خاکی نادر سنگین (HREE) غنیشدگی بسیار بالاتری دارند (شکل 10)؛ به‌گونه‌ای که مقدار (La/Yb)N برابر 24/65 تا 76/138 است (جدول 4). این شیب منفی و تند نشان‌دهندة سزشت آلکالن ماگمای سازندة توده سینودیوریت است (Fitton et al., 1991; Ali and Ntaflos, 2011).
شکل 10- فراوانی عنصرهای خاکی نادر بهنجارشده در برابر ترکیب کندریت (Boynton, 1985) برای توده آذرین درونی سینودیوریتی منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن)
نمودار عنکبوتی عنصرهای فرعی و برخی عنصرهای خاکی نادر بهنجارشده در برابر ترکیب گوشته اولیه برای توده سینودیوریتی میزبان، در شکل 11 نشان داده شده است. در این نمودار، غنیشدگی از عنصرهای LILE (مانند: Rb، Cs، Ba و K)، عنصرهای LREE (مانند: La، Ce، Nd و Sm) و نیز عنصرهای HFSE (مانند: Nb، Zr، Ti) و عنصر P در برابر تهیشدگی از عنصر Sr و عنصرهای HREE (مانند: Y، Yb و Lu) دیده می‌شود (شکل 11). این الگو نیز از ویژگی‌های سازگار با ماگماهای آلکالن است (Weifeng et al., 2005; Beccaluva et al., 2009).
در نمودارهای Y در برابر Nb و Y+Nb در برابر Rb (Pearce et al., 1984) و Ta/Hf در برابر Th/Hf (Schandl and Gorton, 2002)، توده بیوتیت سینودیوریت آلکالن زبرکوه در پهنه درونصفحهای جای میگیرد (شکل 12).
شکل 11- نمودار بهنجارشده در برابر ترکیب گوشته اولیه (میانگین ترکیب پوسته از Sun و McDonough (1989) است) برای برخی عنصرهای فرعی و خاکی نادر در توده آذرین درونی منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن)
بحث و نتیجهگیری
سنگ‌زایی توده سینودیوریت میزبان: برپایهویژگی‌های سنگ‌شناسی و زمین‌شیمی کل سنگ، ماگمای توده بیوتیت سینودیوریت در منطقه اکتشافی زبرکوه سرشت آلکالن دارد و در پهنه درون صفحهای پدید آمده است. میزان غنیشدگی خاستگاه ماگمایی برپایه نسبت Zr به Nb شناسایی می‌شود. به باور Sun و McDonough (1989)، نسبت Zr/Nb کمتر از 71/15 نشان‌دهندة خاستگاه ماگماییِ غنیشده است. ازآنجایی‌که این نسبت در توده بررسی‌شده برابر 08/4 تا 84/5 است، پس خاستگاه اولیه ماگما غنیشده دانسته می‌شود. همچنین، نسبت عنصرهای HFSE/LREE در ماگماهای آلکالن برای شناسایی خاستگاهِ پدیدآورندة ماگمای سنگ‌ها به‌کار برده می‌شود؛ به‌گونه‌ای‌که نسبت‌های کمتر از یک نشان‌دهندة خاستگاه سنگ‌کره‌ای هستند؛ اما نسبت‌های بزرگ‌تر از یک نشان‌دهندة ماگماهای برخاسته از سست‌کره هستند (Smith et al., 1999). در توده سینودیوریت زبرکوه بیشتر نسبت‌ها بالاتر از یک Nb/La (6/0 تا 1/1)، Nb/Ce (صفر تا 1)، Zr/La (3 تا 6) و Zr/Ce (4/1 تا 3/3) هستند. تنها دو نمونه مقدار Nb/La و Nb/Ce کمتر از یک (به‌ترتیب 6/0 تا 9/0 برای Nb/La و صفر برای Nb/Ce) نشان می‌دهند. در مجموع این نسبت‌ها نشان‌دهندة پدیدآمدن ماگمای سازندة این توده از خاستگاه سست‌کره‌ای یا مرز سست‌کره با سنگ‌کره هستند.
شکل 12- جایگاه توده سینودیوریت میزبان کانیسازی در منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن) در: A و B) نمودارهای رده‌بندی پیشنهادیِ Pearce و همکاران (1984)؛ C) نمودار Ta/Hf در برابر Th/Hf (Schandl and Gorton, 2002) (VAG= گرانیتوییدهای کمان آتشفشانی؛ WPG= گرانیتوییدهای درونصفحهای؛ ORG= گرانیتوییدهای پشته میان‌اقیانوسی؛ syn-COLG= گرانیتوییدهای هم‌زمان با برخورد قارهای)
برای شناسایی میزان آلایش پوستهای و نقش آن در تحول ماگمای سازندة توده زبرکوه، نسبت‌های عنصرهای کمیاب پیشنهادیِ Hart و همکاران (1989) به‌کار برده شد. بر پایه بررسی‌های Hart و همکاران (1989)، نسبت La/Nb بیشتر از 5/1 و La/Ta بیشتر از 22 نشان‌دهنده آلایش ماگما با ترکیب‌های پوستهای است. نسبت‌های La/Nb و La/Ta توده سینودیوریت بررسی‌شده به‌ترتیب برابر 89/0 تا 65/1 و برابر 46/13 تا 59/30 هستند. تنها یکی از نمونه‌ها دارای نسبت La/Nb بیشتر از 5/1 و نسبت La/Ta بیشتر از 22 است. ازاین‌رو، این مقدارها نشان‌دهندة نبود آلایش یا آلایش بسیار ناچیز ماگمای سازندة این توده با ترکیب‌های پوستهای در هنگام بالاآمدن است.
در کل، غنیشدگی LREE پیامد درجه‌ذوب بخشی کمِ (کمتر از 15 درصد) خاستگاه گوشته‌ای و آلایش ماگما با مواد پوستهای دانسته می‌شود. نسبت بسیار بالای LREE/HREE (نسبت (La/Yb)N برابر 24/65 تا 76/138) در توده سینودیوریت زبرکوه نشان می‌دهد که در خاستگاه ماگمایی آنها درجه کمی از ذوب‌بخشی گوشته‌ای روی داده است. سرشت آلکالن توده نیز درستیِ این نکته را نشان می‌دهد. تهیشدگی شدید از HREE نشان‌دهندة خاستگاه ماگماییِ گارنت‌دار است. از سوی دیگر، میزان YbN (بهنجار شده در برابر ترکیب گوشته اولیة Sun و McDonough (1989)) در همه نمونه‌ها کمتر از 2 است. این نکته نشان‌دهندة دارابودن فاز بجای‌ماندة گارنت در خاستگاه گوشته‌ای این سنگ‌هاست (Morata et al., 2005). همچنین، نداشتن آنومالی منفی Eu نشان‌دهنده آنست که تبلور پلاژیوکلاز کلسیک نقش مهمی در تحول ماگما نداشته است (Ying et al., 2007). الگوی بهنجارشدة HREE، در مذاب‌های برخاسته از خاستگاه اسپینل لرزولیتی، کمابیش هموار بوده و شیب بسیار کمی را نشان می‌دهد؛ اما ماگماهای برخاسته از خاستگاه گارنت لرزولیتی دارای شیب تند و مقدار (La/Yb)N بالایی هستند (Blundy et al., 1998; Ali and Ntaflos, 2011). ازاین‌رو، ماگمای مادر توده بیوتیت سینودیوریت منطقه اکتشافی زبرکوه از ذوب‌بخشی درجه کمِ خاستگاه غنیشدة گارنت لرزولیتی و در گوشته سست‌کره‌ای تا مرز سست‌کره- سنگ‌کره پدید آمده است و در هنگام بالاآمدن دچار آلایش با ترکیب‌های پوستهای نشده یا میزان آلایش بسیار ناچیز بوده است.
از آنجایی‌که این توده آذرین درونی با ویژگی‌های سنگ‌شناسی و زمین‌شیمیایی یادشده برای نخستین‌بار در این بخش از منطقه کوه سرهنگی (در شمالخاوری ایران) شناسایی شده است و سن آن نیز ناشناخته است، درباره پهنه ژئودینامیک و زمان پیدایش ریفت و دیگر رویدادهای مربوطه نمیتوان صحبت کرد؛ اما این پژوهش گام مهمی در راستای شناسایی این چنین تودههای آذرین درونی در منطقه مربوطه، سن‌سنجی آنها و بررسی کانیسازیهای احتمالی مرتبط با آنهاست تا در آینده ژئودینامیک ریفت پدیدآمده در این بخش از ایران را بتوان بررسی کرد.
الگوی رخداد کانیسازی: یافته‌های صحرایی و کانیشناسی دربارة ماده معدنی نشان می‌دهد که کانیسازی آهن در منطقه اکتشافی زبرکوه از نوع اسکارن کم‌دماست. از ویژگی‌های آن، کنترل گسلی پهنه اصلی کانهدار و رویداد جانشینی متاسوماتیسم (که با کانی‌های آب‌دار کم‌دما در سنگ کربناته دگرگونشده و همراهی مگنتیت با کلریت، اپیدوت، کلسیت و کوارتز شناخته می‌شود) نام برده می‌شود. شیمی مگنتیت و مقدار Ti (صفر تا 09/0 درصد وزنی)، V (صفر تا 19/0 درصد وزنی)، Al (2/0 تا 76/0 درصد وزنی)، Mn (01/0 تا 07/0 درصد وزنی)، Ni (005/0 تا 24/0 درصد وزنی) و Cr (صفر تا 04/0 درصد وزنی) نیز همانند مگنتیت‌های پدیدآمده در اندوخته‌های اسکارنی است.
همچنین، نبود کانی‌های کالک‌سیلیکاتة دمابالا (مانند: گارنت و پیروکسن) و پدیدنیامدن پهنههای گارنت اسکارن یا پیروکسن اسکارن در نزدیکی توده بیوتیت سینودیوریت نشان می‌دهند که این توده آذرین درونی نقشی در رخداد کانیسازی مگنتیت نداشته است. تفاوت‌های زمین‌شیمیایی میان ماده معدنی و توده نفوذی نیز درستیِ این نکته را نشان می‌دهند؛ به‌گونه‌ای‌که فراوانی عنصرهای LREE، P و Ti در مگنتیت زبرکوه بسیار کم است. همچنین، فراوانیِ بالای این عنصرها در توده آذرین درونیِ آلکالن منطقه از ویژگی‌های بسیار شناخته‌شده است.
پس چه‌بسا توده آذرین درونی جوان‌تر دیگری در ژرفا، خاستگاه کانیسازی منطقه است. محلول گرمابی کانهدار برخاسته از این توده از راه گسل و یا مرز میان توده سینودیوریت و سنگ‌های کربناته دگرگونشده، به بالا راه پیدا کرده و پیدایش اسکارنِ کم‌دما در واحد کربناته، کانیسازی آهن در پهنه گسلی و فضاهای خالی و درز و شکستگی‌های درون توده نفوذی و واحد کربناته و رویداد دگرسانی پروپلیتیک در توده نفوذی را به دنبال داشته است. پهنه اسکارن دمابالا (مانند: گارنت اسکارن) شاید در نزدیکیِ توده آذین خاستگاه و در ژرفاست (شکل 13).
این احتمال هست که رخنمون‌هایی از توده آذرین درونیِ خاستگاه، پهنههای گارنت اسکارن یا پیروکسن اسکارن و کانسنگ آهن در بخش‌های دیگرِ منطقه کوه سرهنگی و بیرون از گسترة بررسی‌شده در سطح زمین بوده باشد که در بررسی‌های آینده میتوانند شناسایی و بررسی شوند.
شکل 13- الگوی نمادینِ پیدایش کانیسازی آهن در منطقه اکتشافی زبرکوه (جنوب‌باختری بردسکن) (بدون مقیاس)
سپاس‌گزاری
این مقاله با پشتیبانی مالی دانشگاه فردوسی مشهد از طرح پژوهشی شماره 31855/3 به‌تاریخ 1/6/1393 انجام شده است. از شرکت‌های کانسارهای بلورین آمتیس شرق، کانساران بینالود تهران و زرآزما برای انجام آنالیزهای به‌کاررفته در این پژوهش سپاسگزاریم. از جناب آقای مهندس نصیر نادری‌میقان برای دراختیارگذاشتن گزارش نخستین منطقه سپاسگزاریم.
)