Document Type : Original Article
Authors
1 Department of Geology, Faculty of Sciences, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Shool of Geology, Faculty of science, University of Tehran, Tehran, Iran
3 School of Geology, Faculty of science, University of Tehran, Tehran, Iran
Abstract
Keywords
Main Subjects
کانسارهای آهن به پنج گروه اصلی ماگمایی، اسکارنی، رسوبی ، آتشفشانی- رسوبی و گرمابی یا IOCG ردهبندی میشوند (Guilbert and Park, 1997). کانسارهای اکسید آهن- مس- طلا که IOCG (IOCG = Iron Oxide Copper-Gold) خوانده میشوند، تیپ جدیدی از کانسارهای آهن هستند که بهتازگی Hitzman و همکاران (1992) آن را شناسایی کردهاند. این کانسارها هم از دیدگاه ذخیره و هم جایگاه زمینشناسی با سیستمهای کانهزایی دیگری که تا آن زمان یافته شده بود تفاوت دارد. از ویژگیهای مهم این سیستمها، دارابودن مقدارهای چشمگیری از اکسیدهای آهن، همراه با مس، طلا، نقره، اورانیم، باریم، فلوئور، فسفر، بیسموت، کبالت، نیوبیم و عنصرهای خاکی نادر است. پس از آن زمان، اصطلاح اکسید آهن- طلا- مس یا IOCG رایج شده و از موضوعهای اصلی در زمینشناسی اقتصادی شد. سرشت ماگماتیسم و نوع جایگاه زمین ساختاری، کنترلکنندة اصلی تیپهای گوناگون آهن است (Stanton, 1972).
در کل، ذخیرههای اکسیدی در جایگاههای کمان قارهای و پهنههای درون کراتونی پدید آمدهاند (Pollard, 2000). برپایه بررسیهای انجامشده، طیف گستردهای از کانسارها در تیپ IOCG ردهبندی میشوند؛ در حالیکه شماری از ذخیرهها نیز در این ردهبندی جای نمیگیرند (Zhao and Zhou, 2011). به باور برخی، کانسنگهای اکسید آهن- آپاتیت و اسکارنهای آهن از کانسارهای IOCG بهشمار میروند؛ زیرا در همراهی با برخی از ایالتهای فلززایی (جایی که گروههای دیگر کانسارها نادر و کمیاب هستند)، در همراهی با دگرسانی آلکالن در مقیاس گسترده، بهویژه سیستمهای دگرسانی سدیک و در همراهـی با عنصرهای کمـیاب (مانند Cu، Au، P، F، REE و U) هستند (Williams et al., 2005). کانسارهای اکسید آهن- آپاتیت (IOA= Iron Oxide Apatite) گاه عضو پایانی کانسارهای IOCG ردهبندی میشوند که بهصورت جهانی در بازة زمانی آرکئن پایانی تا امروز پدید آمدهاند (Williams et al., 2005). کانسارهای IOA و IOCG که دارای اکسیدهای آهن فراوان (مگنتیت یا هماتیت) یا مقدارهای متغییری از Cu، Au، REE، P، U، Ag و Co هستند، سود اقتصادی بالایی دارند (Barton, 2014; Chiaradia et al., 2006; Foose and Mclalland, 1995). با اینکه کانسارهای IOCG بیشتر در پی فرایندهای گرمابی پدید آمدهاند (Barton, 2014; Mumin et al., 2007)، اما خاستگاه کانسارهای IOA هنوز بحث برانگیز است. برخی نویسندگان خاستگاه آنها را گرمابی دانستهاند (Barton and Jahnson, 2004; Sillitoe and Burrows, 2002; Haynes, 2000). برخی دیگر خاستگاه آنها را سیال ماگمایی- گرمابی دانستهاند که Fe آن بهطور مستقیم از ماگما خاستگاه گرفته است (Pollard, 2006). بررسیهای انجامشده نشان میدهد برپایه الگوی اول پیشنهاد شده، کانسارهای IOA و IOCG با هم وابستگی ژنتیک دارند (Sillitoe, 2003). همراه با بررسی این گونه از ذخیرهها در دنیا، زمینشناسان ایرانی نیز به بررسی این ذخیرهها در ایران پرداختهاند و شماری از ذخیرههای اکسیدی آهن را در این ردهبندی جای دادهاند (Hafezian and Jamali, 2015; Barati and Gholipoor, 2014; Taghipour et al., 2013; Karimpour, 2011; Nabatian et al., 2009). افزونبر عنصر آهن که فراورده با ارزش اصلی در این کانسارها بهشمار میرود، همراهی شمار فراونی از عنصرهای فرعی با ارزش با این ذخیرهها، به این گونه ذخیرهها اهمیت بخشیده است. شمار فراوانی از این گونه ذخیرهها در پهنه سنندج- سیرجان دیده میشوند. در پهنه سنندج– سیرجان با درازای 1500 کیلومتر، اندیسها و کانسارهای آهنی است که کانیشناسی و بافت آنها بسیار همانند هم است (Muecke and Younessi, 1994). دربارة خاستگاه کانسارهای آهنِ این پهنه بررسیهای فراوانی انجام شده و چگونگی پیدایش آنها همواره بحث برانگیز بوده است (Ghorbani, 2007).
مختصات جغرافیایی و راههای دسترسی
اندیس آهن تکیه بالا از اندیسهای پدیدآمده در بخش شمالی پهنه ساختاری سنندج- سیرجان است. این اندیس در جنوبخاوری استان کردستان و در فاصله 5/1 کیلومتریِ شمالباختری روستای تکیه بالا، در مختصات جغرافیایی E'50˚47 و N'59˚34 جای دارد. دسترسی به این منطقه از راه جاده همدان-سنندج امکانپذیر است (شکل 1).
شکل 1- راههای دسترسی به منطقه تکیـه بالا (استان کردستان)
پیشینه پژوهش
Muke و Golestaneh (1991) و Muke و Younessi (1994) به بررسی کانسارهای آهن پهنه سنندج- سیرجان پرداخته و برپایه انباشتگیهای کانیایی و بافتی، خاستگاه آنها را ماگمایی دانستهاند. Barati (2008) به بررسی چگونگی پیدایش کانسارهای آهن در استانهای همدان، کرمانشاه و کردستان پرداخته و همه این ذخیرهها را در گروه کانسارهای IOCG با خاستگاه ماگمایی تا گرمابی ردهبندی کرده است. Miri (2011) با نگرشی ویژه به کانیسازی آهن، به بررسی سنگشناسی و زمینشیمیایی تودههای آذرین منطقه تکیه بالا پرداخته و کانسار تکیه بالا را همانند کانسارهای تیپ کایرونا، جدایش از یک ماگما دانسته است. Dadfar (2011) بررسیهای دورسنجی روی کانسارهای آهن شمالباختری همدان و سنگشناسی آنها انجام داده و با بهکارگیری دادههای ماهوارهای، دگرسانیهای گرمابی مرتبط با تودههای معدنی در این منطقه را شناسایی کرده است. Aliani و همکاران (2011) با بررسی سنگشناسی رگههای گرانیتی منطقه تکیه بالا، این رگهها را آلکالی و از سری ماگمایی شوشونیتی دانسته و برپایه ویژگیهای زمینشیمیایی آنها را از گرانتیتهای A2 ردهبندی کردهاند.
روش انجام پژوهش
برای بررسی اندیس آهن تکیه بالا، بررسیها در دو بخش صحرایی و آزمایشگاهی انجام شد. در بخش صحرایی پیمایشهایی برای بررسی هندسه مادة معدنی، نقش فرایندهای زمینساختی در پیدایش آنها و نمونهبرداری از کانسنگ و سنگهای دربرگیرنده انجام شد. در بخش آزمایشگاهی، مقطعهای میکروسکوپی بررسی و تجزیه شیمیایی شدند. در بخش نخست، شمار 39 مقطع نازک و 20 مقطع صیقلی و نازک- صیقلی از سنگ میزبان و کانسنگ ساخته و بررسی شد. برای آمادهسازی نمونهها برای تجزیه زمینشیمیایی، همه نمـونههای کانسـنگی بررسی و نمـونههای مناسب برگزیده شدند. پس از زدودن بخشهای هوازده، نمونههای مگنتیت با خلوص بالاتر جدا و پس از خردایش با جک هیدرولیک در آسیب با محفظه آگاتی آسیاب شدند. سپس برای انجام تجزیة شیمیایی، شمار 9 نمونه برگزیده و عنصرهای اصلی، فرعی و خاکی نادر آنها با روش ICP-MS و دستگاه مدل Elan6000 DRC در آزمایشگاه شرکت مطالعات مواد معدنی زر آزما اندازهگیری شد. در پایان، دادههای صحرایی، کانیشناختی و شیمیایی بهدستآمده برای ارزیابی خاستگاه این اندیس بهکار برده شدند. نام اختصاری کانیها برگرفته از Kretz (1983) است.
زمینشناسی ناحیهای
پهنه سنندج- سیرجان (Sanandaj- Sirjan Zone یا SSZ) از پهنههای فلززایی اصلی در ایران است که بهصورت پهنهای باریک میان شهرهای سیرجان و اسفندقه در جنوبخاوری و سنندج در شمالباختری ایران جای دارد (Mohajjel and Fergusson, 2000). این پهنه با 1500 کیلومتر درازا و 150 کیلومتر پهنا و روند NW-SE، میان پهنههای زمینساختی ایران مرکزی و زاگرس جای گرفته است (Stocklin and Nabavi, 1973). همچنین، دربردارندة مجموعهای از سنگهای رسوبی- ماگمایی با سن پرکامبرین پسین تا کرتاسه پیشین است که هنگام رویداد دگرگونی و دگرریختی فراوان متحول شده است. سنگهای پرکامبرین- پالئوزوییک در بخشهای جنوبخاوری این پهنه دیده میشوند؛ اما بیشتر سنگهای رخنمونیافته در بخش شمالباختری، سن مزوزوییک دارند. پهنه سنندج- سیرجان منطقهای چندفازی دانسته شده است که چندین رویداد دگرریختی، دگرگونی و ماگماتیسم را سپری کرده است (Hassanzadeh et al., 2008; Maohajjel et al., 2003; Mohajjel and Fergusson, 2000; Tiuman et al., 1981). سنگهای دگرگونیِ پهنه سنندج- سیرجان دربردارندة شیستها، ماربلها و ماسهسنگهای دگرگونشده گوناگونی است که خاستگاه آنها سنگهای رسوبی و دگرگونی بوده است (Moinvaziri et al., 2014; Shaikh Zakariaei and Monsef, 2010). تودههای آذرین درونی فراوانی در پهنه سنندج- سیرجان پدید آمدهاند که اندازه آنها از پلوتونهای کوچک تا باتولیتهای با بزرگی 100 کیلومترمربع است. راستای بیشتر این تودههای آذرین درونی روند شمالباختری- جنوبخاوری دارد و همراستا با روند ساختار اصلی زاگرس هستند. بیشتر این تودهها گرانیتوییدی هستند و در بخش شمالی، تودههای گرانیتوییدی با سنی نزدیک به 170 تا 140 میلیون سال پیش درون کمپلکس دگرگونی ژوراسیک آغازین تا میانی نفوذ کردهاند (Azizi and Asahara, 2013; Azizi et al., 2011; Mahmodi et al., 2011; Shabazi et al., 2010). فراوانی و پراکندگی گرانیتوییدها در بخشهای شمالی SSZ، بهویژه در ناحیه ازنا به قروه، بسیار بیشتر و گستردهتر از بخشهای دیگر SSZ است (Mohajjel and Fergusson, 2014). از دیدگاه سنی، تودههای گرانیتوییدی از نئوپروتروزوییک (Hassan Zadeh et al., 2008) تا ائوسن (Mahmoudi et al., 2011) رخ دادهاند؛ هرچند بیشتر نفوذیها سنهای ژوراسیک- پالئوسن را نشان میدهند (Shahbazi et al., 2010; Nezafati et al., 2005; Masoudi et al., 2002). این نفوذیها بیشتر کالکآلکالن هستند و ویژگیهای شناختهشدة گرانیتوییدهای نوع I را نشان میدهند در پهنه کمان قارهای پدید آمدهاند (Sepahi and Athari, 2006; Ghalamghash, 2001). این کمان ماگمایی وابسته به فرورانش پوسته اقیانوسی نئوتتیس به زیر کمربند سنندج- سیرجان دانسته میشود (Shahbazi et al., 2010; Agard et al., 2005).
اختلاف دیدگاههای بسیاری دربارة زمان دقیق فرورانش و برخورد هست (Niromand et al., 2011). به باور برخی پژوهشگران (Arvin et al., 2007; Agard et al., 2005)، فرورانش پوسته اقیانوسی زیر SSZ در 150 میلیون سال پیش، در تریاس- ژوراسیک آغازین روی داده است؛ هرچند پژوهشگران دیگری (Alavi, 1994; Moeinvaziri, 1985) زمان فرورانش نخستین را کرتاسه آغازین- پایانی میدانند. دربارة زمان بستهشدن پایانی اقیانوس نئوتتیس یا برخورد بلوکهای ایران و عربستان نیز دیدگاههای گوناگونی هست. Alavi (1994) زمان این برخورد را به کرتاسه پایانی نسبت میدهد؛ هرچند Broud (1987) این زمان را ائوسن، Berberian و همکاران (1982) آن را نئوژن و Agard و همکاران (2005) آن را 23 تا 25 میلیون سال پیش میدانند.
زمینشناسی منطقهای
اندیس آهن تکیه بالا در شمالخاوری شهرستان سنقر و در نقشة زمینشناسی 1:100000 سنقر (Eshraghi et al., 1996) است (شکل 2). سنگهای دگرگونی شیستی و سنگهای آذرین بیرونی (مانند: آندزیتها و تراکیآندزیتها) از کهنترین سنگهای این منطقه و به سن مرز تریاس تا ژوراسیک هستند (Eshraghi et al., 1996). سنگهای دگرگونه شیستی که درون سنگهای آذرین درونی هستند دربردارندة شیستسبز و آمفیبولشیست هستند و در پی دگرگونی ناحیهای در رخساره شیستسبز پدید آمدهاند (Miri, 2011).
شکل 2- نقشه زمینشناسی اندیس آهن تکیه بالا در چهار گوش سنقر با مقیاس 1:100000 ( Eshraghi et al., 1996)
در اندیس آهن تکیه بالا، لایهای از این سنگهای دگرگونی برونزد دارد که اندیس آهن درون آن است. در حقیقت، سنگهای شیستی میزبان اصلی اندیس آهن تکیه بالا هستند (شکل 3- A). این سنگها بیرونزدگیهای کمی دارند و مگر چند نقطه، در بخشهای دیگر از دید پنهان هستند. گمان میرود این سنگها در برابر سنگهای کناریِ خود استحکامی ندارند و ازاینرو، بیشتر از آنها فرسوده شده و با واریزهها پوشیده شدهاند.
سنگهای گرانیتی منطقه در برابر سنگهای مافیک و حد واسط، گسترش کمتری دارند و بیشتر بهصورت بیرونزدگیهای کوچک، جداگانه و رگههای تزریقشده در سنگهای حد واسط، در بخشهای بالادست اندیس دیده میشوند (شکل 3- B). در برخی بخشها، انکلاوهایی از دیوریت درون سنگهای حد واسط دیگر دیده میشوند (شکل 3- C). این سنگها ترکیبی از مونزونیت تا کوارتزمونزونیت و کوارتزمونزودیوریت دارند و فراوانترین سنگهای منطقه هستند (شکل 3- D).
شکل 3- تصویرهای میدانی از منطقه تکیه بالا (استان کردستان). A) تزریق تودة معـدنی درون سنگهای شیستی که میـزبان اصلی کانهزایی در منطقه هستند؛ B) رگههای گرانیتی (بخش روشن) در سنگهای حد واسط با ترکیب دیوریتی (بخش تیره)؛ C) انکلاوهای دیوریتی (بخش تیره) در سنگهای حد واسط دیگر با ترکیب مونزونیت، کوارتزمونزونیت تا کوارتزمونزودیوریت؛ D) رخنمون سنگهای حد واسط با ترکیب مونزونیت، کوارتزمونزونیت و کوارتزمونزودیوریت
ازآنجاییکه این تودهها سنگهای آتشفشانی- رسوبی را قطع کردهاند، پس به سن پس از کرتاسه هستند. نقشة زمینشناسی منطقه نیز نشان میدهد تودههای رخنمون یافته در منطقه به سن ائوسن- الیگوسن هستند (Eshraghi et al., 1996). در بخشهای بالا دست اندیس (بلندیهای شمالی منطقه)، گابرو و دیوریت بههمراه گرانیت، رخنمون دارند و با فاصله بسیاری نسبت به توده معـدنی جای گرفتهاند. برپایه نقـشة زمینشناسی منطقه تودههای رخنمون یافته در منطقه به سن ائوسن- الیگوسن هستند.
اندیس آهن تکیه بالا کانیشناسی سادهای دارد و بیشتر از مگنتیت بههمراه مقداری هماتیت ساخته شده است. در پی هوازدگی در بخشهای سطحی کانسار، مگنتیت با هماتیت و لیمونیت جایگزین شده است (شکل 4- A). در این منطقه، در پی فرسایش و فرایندهای پیدایش خاک، سنگ میزبان اندیس و همچنین، رخنمون ماده معدنی کاهش یافته است. کانیسازی آهن در سطح زمین بهصورت بیرونزدگیهایی با بزرگی کم (تا چند مترمربع) دیده میشود. برپایه بررسیهای صحرایی، چگونگی کانهزایی بهصورت تودهای، لایهای، پراکنده و رگهای دیده میشود (شکلهای 4- B تا 4- E). کانهسازی نواری دربردارندة تناوب لامینههای پرعیارِ سرشار از مگنتیت و کمعیارِ سرشار از کوارتز است. پارامترهای دگرریختی (مانند: چینخوردگی در نوارهای سرشار از مگنتیت و نوارهای سرشار از کوارتز) نیز بهخوبی در نمونهها دیده میشوند (شکل 4- F). در پی جایگرفتن این منطقه در بخشی از پهنه ساختاری سنندج- سیرجان که در نزدیکی زاگرس است، شدت فرایندهای دینامیکی و گسلش بسیار بالا بوده است و ازاینرو، ماده معدنی و سنگهای دربرگیرنده کانسار در منطقه خرد شدهاند (شکلهای 4- G و 4- H). در منطقه بررسیشده برخی از گسلها روند شمالباختری- جنوبخاوری دارند و برخی دیگر، روند شمالخاوری- جنوبباختری نشان میدهند (شکل 2).
دگرسانی در منطقة بررسیشده
برپایه ویژگیهای صحرایی و بررسیهای میکروسکوپی، افزونبر کانهزایی آهن، سنگهای دربرگیرندة این اندیس بهگونة گستردهای دچار دگرسانی شدهاند. بیشتر دگرسانیهای دیدهشده در این منطقة، دگرسانی اپیدوتی، کلریتی، سرسیتی، اکتینولیتی و سیلیسی هستند. در سنگهای این منطقة، پلاژیوکلازها در پی فرایند سوسوریتیشدن با اپیدوت جایگزین شدهاند. این دگرسانی نوع ویژهای از دگرسانی پروپلیتیک است که با فراوانی متفـاوت در بیشتر مقطعهای نازک دیده میشود (شکل 5- A). از دیگر دگرسانیهای دیدهشده در این منطقه، کلریتیشدن است که در آن، کلریت از دگرسانی کانیهای فرومنیزین (مانند: هورنبلند) پدید آمده است (شکل 5- B). سرسیتیشدن نیز بهگونة گستردهای در سنگهای منطقه رخ داده است و در پی آن، پلاژیوکلازها با سرسیت ریزدانه و پولکی جایگزین شدهاند (شکل 5- C). از دیگر دگرسانیهای دیدهشده در اندیس آهن تکیه بالا، دگرسانی اکتینولیتی است. برپایه بررسی مقطعهای نازک، پیدایش اکتینولیت در این منطقه پیامد دگرسانی کلینوپیروکسنها (اوژیت) بوده است (شکل 5- D). سیلیسیشدن نیز در سنگهای منطقة بررسیشده بیشتر بهصورت رگهای دیده میشود و نشاندهندة ورود سیلیس با محلولهای گرمابی به درون شکستگیها و تهنشینی درون آنهاست (شکل 5- E).
شکل 4- تصویرهای میدانی از سنگشناسی منطقه تکیه بالا (استان کردستان). A) هوازدگی ماده معدنی در بخشهای سطحی و جایگزینشدن با لیمونیت و هماتیت؛ B) کانهسازی تودهای مگنتیت؛ C) کانهسازی نواری و متناوب اکسید آهن (مگنتیت) و کوارتز؛ D) کانهسازی پراکنده مگنتیت و همروند با برگوارگی در سنگهای شیستی؛ E) کانه سازی رگهای مگنتیت در سنگهای شیستی؛ F) چینخوردگی نوارهای سرشار از مگنتیت (بخش تیره) و سرشار از کوارتز (بخش روشن)؛ G) اثر نیروهای زمینساختی بر سنگ دربرگیرنده؛ H) خردشدگی در کانسار و سنگ میزبان
شکل 5- تصویرهای میکروسکوپی (XPL) از دگرسانیها در منطقه تکیه بالا (استان کردستان). A) دگرسانی سوسوریتی؛ B) دگرسانی کلریتی؛ C) دگرسانی سرسیتی؛ D) دگرسانی اکتینولیتی؛ E) دگرسانی سیلیسی (:Pl پلاژیوکلاز؛ :Ep اپیدوت؛ :Chl کلریت؛ :Act اکتینولیت؛ Ser: سرسیت؛ :Qtz کوارتز؛ Spn: اسفن؛ Agt: اوژیت؛ Hbl: هورنبلند)
سنگنگاری
1- گرانیت
گرانیتها در چند نقطه از منطقه برونزد دارند و بیشتر بهصورت بیرونزدگیهای کوچک و رگههای تزریقشده در سنگهای دیوریتی در بخشهای شمالی منطقه دیده میشوند. این سنگها در نمونههای ماکروسکوپی بهصورت دانه متوسط هستند و به رنگ صورتی کم رنگ تا خاکستری دیده میشوند. مجموعه کانیهای دیدهشده در این سنگها دربردارندة کوارتز (40 تا 45 درصد حجمی)، ارتوکلاز (20 تا 25 درصد حجمی)، پلاژیوکلاز (15 تا 20 درصد حجمی)، هورنبلند (5 درصد حجمی)، بیوتیت (10 درصد حجمی)، کانیهای فرعیِ اسفن و آپاتیت و کانیهای ثانویه اپیدوت، کلریت و سرسیت هستند. در مقطعهای میکروسکوپی بررسیشده این سنگها، بافتهای گرانولار با دانههای نیمهشکلدار تا گرانوفیری دارند. بافت گرانوفیری پیامد درهمرشدی کوارتز درون آلکالیفلدسپار است (شکل 6- A) و در گرانیتها و نفوذیهای بسیار فلسیک و در خلل و فرج برخی سنگهای مافیک پدید میآید (Vernon, 2004). بلورهای کوارتز نیمهشکلدار هستند و سطح آنها سالم بهچشم میخورد. بلورهای پلاژیوکلاز نیز نیمهشکلدار هستند و بافت زونینگ دارند (شکل 6- B). بلورهای بیشکل و پراکنده اسفن در همه نمونهها دیده میشوند. در این سنگها میانبارهای سوزنی بلورهای آپاتیت نیز در کانی ارتوکلاز دیده میشوند (شکل 6- B).
شکل 6- تصویرهای میکروسکوپی (XPL؛ مگر تصویر A که در PPL گرفته شده است) از سنگهای آذرین منطقه تکیه بالا (استان کردستان). A) بافت گرانوفیری در گرانیت؛ B) گرانیت با کانیهای کوارتز، ارتوکلاز، پلاژیوکلاز، هورنبلند، بیوتیت و آپاتیت؛ C) بافت آنتیراپاکیوی در سنگ حد واسط با ترکیب کوارتزمونزونیت تا کوارتزمونزودیوریت؛ D) بافت پوییکیلیتیک در کانی پلاژیوکلاز و سرسیتیشدن آن در سنگ حد واسط با ترکیب کوارتزمونزونیت تا کوارتزمونزودیوریت؛ E) دیوریت با بافت اینترگرانولار و پوییکیلیتیک و کانیهایِ پلاژیوکلاز، ارتوکلاز، هورنبلند و بیوتیت؛ F) گابرو با کانیهای اصلی پلاژیوکلاز و اوژیت و بافتهای اینترگرانولار، اینترسرتال و پوییکیلیتیک (Pl: پلاژیوکلاز؛ Bt: بیوتیت؛ Mag: مگنتیت؛ Ap: آپاتیت؛ Qtz: کوارتز؛ Or: ارتوکلاز؛ Agt: اوژیت؛ Hbl: هورنبلند)
2- مونزونیت، کوارتزمونزونیت و کوارتزمونزودیوریت
این سنگها فراوانترین سنگهایِ منطقه هستند و از دیدگاه ویژگیهای کانیشناسی و بافتی بسیار همانند هم هستند؛ بهگونهایکه در بررسیهای صحرایی به رنگ خاکستری روشن تا تیره و متوسط تا ریزدانه دیده میشوند. کانیهای سازندة این سنگها دربردارندة پلاژیوکلاز (بیشتر از نوع آلبیت تا آندزین) (35 تا 40 درصد حجمی)، ارتوکلاز (35 تا 40 درصد حجمی)، کوارتز (2 درصد حجمی)، هورنبلند (5 درصد حجمی)، بیوتیت (5 درصد حجمی)، اوژیت (5 تا 10 درصد حجمی)، کانیهای فرعیِ اسفن، آپاتیت، مگنتیت و کانیهای ثانویة اپیدوت، سرسیت، کلریت و اکتینولیت هستند. در مقطعهای میکروسکـوپی، این سنگها بافتهای دانهای نیمهشکلدار، دانهای بیشکل، آنتیراپاکیوی و پوییکیلیتیک از خود نشان میدهند. در بافت آنتیراپاکیوی، گوشته یا هستهای از پلاژیوکلاز درون حلقهای از پتاسیمفلدسپار جای میگیرد (Sepahi, 2002) (شکل 6- C). بیشتر پیشنهادها، این بافت را از نشانههای مهم برای آمیختگی و آلایش ماگمایی میدانند. برپایه حضور همزمان سنگهای با ترکیب بازیک، حد واسط و اسیدی در این منطقه، احتمال رویداد آمیختگی ماگماهای بازیک و اسیدی بسیار بیشتر است (Miri, 2011). در میان این سنگها، نمونههای مونزونیتی بافت بیشکل- نیمهشکلدار دارند؛ اما نمونههای کوارتزمونزونیتی و کوارتزمونزودیوریتی، افزونبر این بافتها، بافت آنتیراپاکیوی و پوییکیلیتیک نیز دارند (شکل 6- D).
3- دیوریت
دیوریتها بههمراه گابروها بلندیهای شمالی منطقه را در بر میگیرند و در فاصله بسیاری نسبت به توده معدنی جای گرفتهاند. در نمونههای ماکروسکوپی، دیوریتها به رنگ خاکستری روشن تا سبز خاکستری و متوسط تا ریزدانه دیده میشوند. پلاژیوکلاز (55 تا 60 درصد حجمی)، ارتوکلاز (کمتر از 5 درصد حجمی)، کوارتز (کمتر از 5 درصد حجمی)، هورنبـلند (25 درصد حجمی)، بیوتیـت (15 درصد حجمی)، کانـیهای فرعی اسفـن، آپاتیت و کانـیهای ثانویه اپیدوت، سرسیت و کلریت از مجموعه کانیهای سازندة این سنگها هستند. در مقطعهای میکروسکوپی، این سنگها بافتهای دانهای شکلدار تا دانهای نیمهشکلدار، اینترگرانولار و پوییکیلیتیک نشان میدهند. پلاژیوکلاز، ارتوکلاز و به مقدار کمتر کوارتز از کانیهای اصلی روشن سازندة این سنگها هستند. بلورهای پلاژیوکلاز شکلدار تا نیمهشکلدار هستند و بیشتر آنها در راستای رخ و شکستگیها، با کانیهای ثانویه (مانند: سرسیت و اپیدوت) جایگزین شدهاند. کوارتزها به مقدار بسیار کمتری دیده میشوند و بیشتر بیشکل هستند و فضاهای میان کانیها را پر میکنند. هورنبلـند و بیوتیت از کانیهای تیرة این سنگها هستند (شکل 6- E). برخی بلورهای هورنبلند، از کنارهها به کلریت دگرسان شدهاند. بیوتیتها در برابر هورنبلندها سالمتر هستند و نشانههای دگرسانی در آنها بسیار کمتر است. اسفن و آپاتیت کانیهای فرعی این سنگها هستند.
4- گابرو
در نمونههای ماکروسکوپی، گابرو به رنگ خاکستری مایل به سیاه و متوسط دانه است. مجموعه کانیایی دیدهشده در این سنگها بیشتر دربردارندة پلاژیوکلاز (60 تا 65 درصد حجمی)، اوژیت (25 تا 30 درصد حجمی)، کانیهای فرعیِ بیوتیت، اسفن و مگنتیت و کانیهای ثانویة اپیدوت، سرسیت و اکتینولیت است. در مقطعهای میکروسکوپی، این سنگها بافتهای دانهایِ شکلدار تا دانهای نیمهشکلدار، پوییکیلیتیک، اینترگرانولار و اینترسرتال دارند. اگر فضای میان بلورهای پلاژیوکلاز با شیشه، مواد نهانبلور و یا کانیهای ثانویه (مانند: کلریت، سرپنتین و کلسیت) پر شود، بافت را اینترسرتال میگویند (Sepahi, 2002) (شکل 6- F). پلاژیوکلاز کانی اصلی روشنرنگ است. پلاژیوکلازها خودشکل تا نیمه شکلدار، متوسط بلور و با ماکل پلیسنتتیک هستند. در برخی مقطعها، نشانههای دگرریختی در این بلورها فرایندهای زمینساختی در منطقه را نشان میدهند. در پی دگرسانی، پلاژیوکلازها با کانیهای رسی جایگزین شدهاند. همچنین، کانیهایی مانند اوژیت و به مقدار کم، بیوتیت نیز در این سنگها دیده میشوند (شکل 6- F). بلورهای اوژیت، دانهایِ نیمهشکلدار و متوسط بلور هستند. بیشتر این بلورها در پی دگرسانی با اکتینولیت جایگزین شدهاند (شکل 6- F). در این نمونهها، اسفن و مگنتیت از کانیهای فرعی هستند. بلورهای اسفن بسیار ریز و بیشکل بوده و در سنگ پراکنده هستند.
5- سنگهای دگرگونی (اکتینولیت کلریت شیست)
این سنگها میزبان اصلی اندیس تکیه بالا هستند و مقدار اکسید آهن آنها از سنگهای دیگر این منطقه بیشتر است. بررسی مقطعهای نازک و نازک صیقلی سنگ میزبان شیستی نشان میدهد این سنگها ترکیب اکتینولیت کلریت شیست دارند. کلریت، اکتینولیت و کوارتز از کانیهای اصلی و آپاتیت و مگنتیت از کانیهای فرعی این سنگها هستند.
در مقطعهای میکروسکوپی این سنگها بافت لپیدوبلاستیک دیده میشود. در این سنگها و در مقطعهای نازک، کانی کوارتز خاموشی موجی نشان میدهد (شکل 7- A). خاموشی موجی در کوارتز نشان میدهد این سنگها دچار نیروهای زمینساختی شدهاند (Passcheir and Trouw, 1996).
شکل 7- تصویرهای میکروسکوپی (XPL) از اکتینولیت کلریت شیست منطقه تکیه بالا (استان کردستان). A) بلورهای کوارتز با خاموشی موجی؛ B) پیدایش بلورهای شکلدار آپاتیت و پرشدگی شکستگیهای آن با هماتیت؛ C) آپاتیت (نقاط کوچک روشن) و مگنتیت در یک رگچه؛ D) پیدایش مگنتیتهای رگهای سنگ میزبان؛ E) پیدایش مگنتیتهای با ماکل زانویی در سنگ میزبان؛ F) همروندی مگنتیت با شیستوزیته سنگ (Qtz: کوارتز؛ Chl: کلریت؛ Ap: آپاتیت؛ Act: اکتینولیت؛ Mag: مگنتیت)
بلورهای آپاتیت بهصورت پراکنده و درشت بلور شکلدار تا نیمهشکلدار (شکل 7- B) و همچنین، رگهای (شکل 7- C) دیده میشوند. نیروهای زمینساختی منطقه آپاتیتهای شکلدار را دچار شکستگی کردهاند و سپس این شکستگیها با کانیهای ثانویه (مانند: هماتیت) پر شدهاند (شکل 7- B). در این سنگها مگنتیت بهصورت رگهای و همچنین، پراکنده و شکلدار در زمینه سنگ دیده میشود (شکلهای 7- D و 7- E). در بخشهایی از این سنگها، کانة مگنتیت همروند با شیستوزیته پدید آمده است (شکل 7- F). در این منطـقه، در برخی بخشها، سنگهای شیستی که میزبان اندیس هستند، در پی رفتار نیروهای زمینساختی میلونیتی شدهاند. سنگهای میلونیتیشده و فابریکهای ساختاری دیدهشده در آنها، پیدایش پهنه گسله و ویژگیهای آن در این منطقه را نشان میدهد. هرکدام از کانیها رفتار شناختهشدهای در برابر دگرریختی از خود نشان میدهند (Passcheir and Trouw, 1996). ازآنجاییکه در میان کانیهای سازندة این سنگها، بلورهای کوارتز بسیار دچار دگرریختی شدهاند، نشانههای دگرریختی دیدهشده در این کانی در زیر بررسی میشوند.
مهمترین نشانههای دگرریختی دیدهشده در این کانی عبارتند از: خاموشی موجی (شکل 8- A)، بازتبلور دینامیکی (شکل 8- B)، رشد بلورهای جدید در حاشیه پورفیروکلاستها و در محل سایههای فشاری که مقدار تنش کمتر است (شکل 8- C) و شکستگی بلورهای کوارتز (شکل 8- D).
شکل 8- تصویرهای میکروسکوپی (XPL) از فابریکهای ساختاری در سنگ میزبان منطقه تکیه بالا (استان کردستان). A) خاموشی موجی بلورهای کوارتز؛ B) بازتبلور دینامیکی بلورهای کوارتز؛ C) پدیدارشدن بلورهای ریزتر و نوظهور در گرداگرد بلورهای درشت کوارتز؛ D) شکستگی و پرشدگی بعدی بلور کوارتز (:Qtz کوارتز، Mag: مگنتیت، :Chl کلریت)
رفتار برخی کانیها در برابر نیروهای زمینساختی راهنمایی برای پیبردن به شرایط رویداد دگرریختی در منطقه از دیدگاه دمایی است. در کل، در دمای کمتر از 300 درجه سانتیگراد، انحلال فشاری و شکستگیهای بِرشی از ریز ساختارهایِ کوارتز هستند (Passchier and Trouw, 1998). در دمای بالاتر (300 تا 400 درجه سانتیگراد) تیـغههای دگرریختی و نیز خاموشی موجـی در بلورهـای کوارتز گستـرش مییابند (Passchier and Trouw, 1998). بررسی ریزساختارها و فابریکهای دیدهشده در بلورهای کوارتز سنگهای شیستی میلونیتیشده این منطقة نشان میدهد تغییرات ساختاری در این پهنه بُرشی در دمایی نزدیک به 300 تا 400 درجه سانتیگراد رخ داده است.
کانهنگاری
برپایه بررسیهای میکروسکوپی روی مقطعهای صیقلی و نازک-صیقلی، کانههای این اندیس بیشتر از گروههای اکسیدی، هیدروکسیدی و سولفیدی هستند. ویژگیهای صحرایی و همچنین، بررسیهای میکروسکوپی نشان میدهند مگنتیت کانة اصلی این اندیس است. بهترتیبِ فراوانی، مگنتیت، هماتیت، گوتیت، لیمونیت و پیریت از کانههای دیدهشده در این اندیس هستند.
1- مگنتیت
در بیشتر مقطعهای صیقلی و نازک- صیقلی بررسیشده، اصلیترین کانه این اندیس مگنتیت است. در برخی مقطعها، آپاتیت نیز بهصورت ریزدانه همراه با مگنتیت دیده میشود. مگنتیت در مقطعهای صیقلی بررسیشده به رنگ سفید تا کرم و گاه مایل به صورتی است؛ این پدیده پیامد تیتانیمداربودن ساختار بلوری آن است (Romdohr, 1980). مگنتیتهایِ با خاستگاه آذرین و گرمابی به رنگ کرم مایل به صورتی تا قهوهای روشن هستند (Romdohr, 1980). بافت تودهای، بافت دانهای، بافت دانه پراکنده، بافت زونینگ و بافت مارتیتی از بافتهای دیدهشده در کانة مگنتیت در این اندیس هستند.
مهمترین بافتی که در نمونهها دیده میشود، بافت تودهای و ریزدانه است (شکل 9- A). در لایههای سرشار از اکسید، تبلور همزمان دانهها پیدایش بلورهایی با زاویههای میانوجهی بسیار متغیر را در پی دارد. این ویژگی در کانه مگنتیت اندیس تکیه بالا بهخوبی دیده میشود (شکل 9- B). بافت دانه پراکنده دربردارندة بلورهای شکلدار و پراکندة مگنتیت در زمینهای از کانیهای باطله است که نمونهای از آن در شکل 9- C دیده میشود. بافت دانه پراکنده در مگنتیت به خاستگاه نخستین آن بستگی دارد (Hapugoda and Peterson, 2009). از بافتهای دیگر دیدهشده در کانه مگنتیت، بافت زونینگ است (شکل 9- D). این بافت در مگنتیت بافت رایجی نیست و گهگاه رخ میدهد. بخشی از این زونینگ پیامد تغییرات شیمیایی بوده و بخش دیگر پیامد نوسانهای پدیدآمده در پی رشد مگنتیت است (Romdohr, 1980). همانگونهکه در شکل 9- E دیده میشود، بافت مارتیتی در شماری از لایهها دیده میشود، هرچند شماری از لایهها بافت مارتیتی ندارند. معـمولاً لایههای بافت مارتیتیدار و بی بافت مارتیتی بهصورت یک درمیان جای گرفتهاند و دو رنگ سفید و صورتی تا قهوهای کمرنگ را در لایهها پدید آوردهاند که زونینگ خوبی نشان میدهد. مارتیتیشدن جانشینی مگنتیت با هماتیت در راستای سطوح اکتاهدرال مگنتیت است (Romdohr, 1980) (شکل 9- F).
2- پیریت
فاز سولفیدی پیریت گهگاه میان گوتیت و مگنتیتها دیده میشود و این پدیده نشانة پیدایش این اندیس در شرایط اکسایشی است (Torab, 2008). پیریـت بیشتر بهصورت دانه پراکنده دیده میشود و فراوانی آن در بیشتر مقطعهای صیقلی بررسیشده بسیار کم است. در پی فرایندهای هوازدگی و رفتار محلولهای اکسیدان، پیریت با گوتیت جایگزین شده است (شکل 9- E) (Thomas and Traina, 2004).
شکل 9- تصویرهای میکروسکوپی (PPL) از کانه مگنتیت در اندیس منطقه تکیه بالا (استان کردستان). A) بافت تودهای در مگنتیت؛ B) پیوندگاه سهگانه با زاویه120درجه میان بلورهای مگنتیت و بافت دانهای در آن؛ C) بافت دانه پراکنده در مگنتیت؛ D) بافت زونینگ در مگنتیت؛ E) جانشینی پیریت با گوتیت؛ F) پیدایش هماتیت در پی اکسیداسیون مگنتیت؛ G) بافت کلوفرم در گوتیت؛ H) پیدایش لیمونیت در حفرههای کانسنگ مگنتیت (Mag: مگنتیت؛ Hem: هماتیت؛Gt : گوتیت؛ Lm: لیمونیت؛ Py: پیریت)
3- هماتیت
همه هماتیتهای پدیدآمده در کانسنگ ثانویه هستند و در پی فرایندهای هوازدگی و مارتیتیشدن از مگنتیت پدید آمدهاند (Craig and Vaughan, 1981). این کانه بهصورت شبکهای با الگوهای ویژه در گرداگرد بلورهای مگنتیت و همچنین، درون شکستگیهای آن پدید آمده است و بینظمی آن نشانه فرایند مارتیتیشدن است (Catling and Moore, 2003) (شکل 9- F).
مارتیتیشدن فرایندی است که پس از پیدایش کانی روی میدهد و بیشتر در کنارههای دانهها و در راستای سطحهای رخ معمول است؛ اما در پیدایش این بافت واکنــشهای دیگـری نیز نقش دارند. مگنتیت و هماتیت در پی اکسایش SO4-2 به S3- نیز پدید میآیند که به pH محیط بستگی دارد. تبلور مگنتیت pH را کاهش و فوگاسیتة اکسیژن مورد نیاز برای کاهش سولـفات را افزایش میدهد. ازاینرو، وجود گوگرد در منطقه بررسیشده پیدایش پیریت را در پی داشته است. مگنتیت در منطقة بررسیشده برپایه واکنش 1 (بسته به غلظت گوگرد، دما و فشار) به مقدار بسیار و با SO4-2 و آزادشدن OH- و افزایش مقدار pH به هماتیت اکسید میشود (Sun et al., 2013).
واکنش 1:
38Fe3O4+ 6SO4-2+ 5H2O= 57Fe2O3+2S3- +10OH-
4- گوتیت
در مقطعهای میکروسکوپی این کانی بیشتر در کنارههای مگنتیت، پیریت و هماتیت دیده میشود و در PPL بهرنگ خاکستری روشن است. در مقطعهای بررسیشده، گوتیت به دو صورت دیده میشود:
الف) گوتیتهای نابرجا که این نوع گوتیتها در پی انحلال پیریت پدید آمده و سپس با آبهای جوی و یا ماگمایی برده شده و در راستای درزهها و شکستگیها بهصورت کلوفرم تهنشست کردهاند (شکل 9- G).
ب) گوتیتهای که بهصورت درجا پدید آمدهاند و در پی انحلال موضعی پیریت (شکل 9- E) و همچنین، انحلال اکسیدهای آهن مگنتیت و هماتیت پدید آمدهاند (Wang et al., 2012).
5- لیمونیت
در مقطعهای صیقلی، لیمونیت بهصورت ثانویه در شکستگیها و حفرههای کانسنگ دیده میشود (شکل 9- H). همانگونهکه در این شکل دیده میشود، لیمونیت زرد رنگ از محلولی سرشار از آهن درونِ حفرهای در زمینهای از مگنتیت رسوب کرده است (Barati and Rasa, 2005).
برپایه ویژگیهای بافتی بررسیشده در مقطعهای صیقلی دیده میشود که نخست پیریت پدید آمده و سپس با تغییر pH و Eh محیط و همچنین، کاهش دما مگنتیت پدید آمده است. این پدیده نشاندهندة رویداد فاز احیایی نخستین، پیش از فاز اکسیدی سازندة اندیـس است (Nasland et al., 2000). پس محلولهای کانیساز نخست احیایی بودهاند و در این مرحله کانیهای سولفیدی پدید آمدهاند. سپس، فرایندی حالت محلول کانیساز را از احیایی به اکسیدان تغییر داده است. محتملترین سازوکاری که برای این حالت در نظر گرفته میشود، درهمآمیختن محلـول احیایی نخستین با آبهای جوی است. در این منطقه پهنهای بُرشی دیده میشود و همچنین، این گروه از مناطق جایگاه خوبی برای نشت و نفوذ آبهای جوی هستند. پس کاهش ناگهانی دما و چهبسا فشار در پی رسیدن سیال به پهنههای کمژرفا و بِرشیشده و آمیختگی آن با آبهای جوی (که با کاهش اسیدیتة سیال و انحلالپذیری کمپلکسهای آهن همراه است)، حالت محلول کانیساز را از احیاء به اکسیدان تغییر داده است و ترکیبهای آهندار بهصورت اکسیدی (مگنتیت) نهشته شدهاند. سازوکار یادشده از عوامل اصلی در نهشتهشدن ترکیبهای آهندار بهشمار میرود (Monteiro et al., 2008). برپایه این بررسیهای کانیشناسی، توالی کانیهای همایند (پاراژنزی) برای اندیس آهن تکیه بالا در جدول 1 آورده شدهاند.
جدول 1- توالی کانیهای همایند (پاراژنزی) در اندیس آهن تکیه بالا (استان کردستان)
شیمی کانیها
فرایندهای مؤثر در پیدایش کانسار با بررسی چگونگی پراکندگی عنصرهای گوناگون در این سنگها شناخته میشوند (Torab, 2008). هنگام تبلور ماگما و پیدایش مگنتیتها، عنصرهای فرعی وارد شبکه مگنتیت میشوند. برپایه مقدار این عنصرها در مگنتیت و کانسنگ تا اندازهای به چگونگی پیدایش مگنتیت، کانسنگ و خاستگاه آن پی برده میشود (Ramdohr, 1980; Scheka, 1980). اکسیدهای آهن به میزان بالایی توانایی جذب کاتیونها از محیط را دارند. ازآنجاییکه فراوانی این کاتیونها در پهنههای زمینشناسی گوناگون، متفاوت است، غلظت و سرشت این عنصرها نشاندهنده پیدایش کانسارهای آهن است (Frietsch, 1978). در این بخش، برای بررسی چگونگی پیدایش اندیس تکیه بالا، به بررسی زمینشیمیایی و دادههای بهدستآمده پرداخته میشود. دادههای تجزیه شیمیایی نمونههای کانسنگ مگنتیت تکیه بالا در جدولهای 2 و 3 آورده شدهاند.
زمینشیمی کانسنگ مگنتیت تکیه بالا
برپایه زمینشیمی کانسنگهای آهن، برخی پژوهشگران نمودارهایی را پیشنهاد کردهاند که کانسارهای آهن گوناگون را از یکدیگر شناسایی میکنند. Lohberg و Horndal (1983) برپایه بررسیهای خود، نمودار تفکیک زمینشیمیایی مگنتیت را برپایه عنصرهای Ni و V رسم کرده و در آن کانسارهای ماگمایی و رسوبی آهن را از یکدیگر شناسایی کردهاند (شکل 10- A). این پژوهشگران حد پایینی مقدار V در کانسارهای آهن آپاتیتی را 100 تا 650 پیپیام دانستهاند. به علت نزدیکی شعاع یونی V+3 با شعاع یونی Fe+3 و Ti+4، وانادیم بهصورت پراکنده در ترکیب کانیهای تیتانومگنتیت، اسفن، روتیل، ایلمنیت، پیروکسنها، آمفیبولها و گارنتها مشارکت میکند (Frietsch, 1978; Dill, 2010). در نمودار Ti در برابر V، محدوده کانسارهای آهن آپاتیتی از کانسارهای آهن رسوبی و آهن تیتانیم دار جدا شده است (Lohberg and Horndal, 1983) (شکل 10- B). همچنین، برپایه نمودار میزان Ni/Ti در برابر V/Ti که این پژوهشگران پیشنهاد کردهاند نیز محدوده کانسارهای آهن آپاتیتی، کانسارهای آهن تیتانیمدار و سازندهای آهن نواری از یکدیگر جدا شده است (شکل 10- C). برپایه این نمودارها، اندیس آهن تکیه بالا با داشتن مقدار V بالا در محدوده کانسارهای آهن آپاتیتی جای میگیرد.
جدول 2- مقدار عنصرهای اصلی و فرعی (برپایه ppm) در کانسنگ مگنتیت تکیه بالا (استان کردستان) به روش ICP-MS
TB42 (Mag) |
TB37 (Mag) |
TB34 (Mag) |
TB21 (Mag) |
TB18 (Mag) |
TB14 (Mag) |
TB13c (Mag) |
TB13b (Mag) |
TB1 (Mag) |
Sample No. |
6814 |
10402 |
1200 |
1134 |
2626 |
3126 |
1666 |
5162 |
1554 |
Al |
24.4 |
51.6 |
308.2 |
15.5 |
|
86.1 |
65 |
72.3 |
119 |
As |
14 |
30 |
52 |
11 |
|
39 |
47 |
16 |
26 |
Ba |
7.4 |
4.7 |
5.5 |
6.3 |
|
6.3 |
5 |
3.8 |
4.9 |
Be |
1.1 |
0.5 |
10.1 |
1.4 |
|
5.1 |
1.6 |
1.8 |
1.8 |
Bi |
1661 |
80142 |
2634 |
365 |
|
1266 |
3815 |
901 |
1188 |
Ca |
261.9 |
24.7 |
61.5 |
36.7 |
|
11.1 |
54.2 |
61 |
74.4 |
Co |
111 |
65 |
52 |
236 |
|
93 |
113 |
41 |
28 |
Cr |
4 |
5 |
16 |
2 |
|
16 |
12 |
4 |
9 |
Cu |
395 |
552 |
552 |
329 |
|
398 |
555 |
244 |
657 |
K |
5 |
7 |
2 |
1 |
|
2 |
2 |
1 |
3 |
Li |
2618 |
6345 |
654 |
354 |
|
802 |
1234 |
699 |
1127 |
Mg |
58 |
106 |
95 |
59 |
|
111 |
107 |
120 |
183 |
Mn |
72.94 |
1.28 |
8.07 |
1.33 |
|
6.87 |
9.8 |
5.52 |
8.2 |
Mo |
100> |
266 |
410 |
182 |
|
160 |
279 |
100> |
270 |
Na |
45.5 |
55.9 |
5.5 |
6.2 |
|
3.4 |
8.6 |
1.4 |
6.4 |
Nd |
58 |
132 |
184 |
20 |
|
209 |
105 |
91 |
106 |
Ni |
1508 |
49724 |
6276 |
1140 |
|
1303 |
6235 |
790 |
692 |
P |
9 |
7 |
7 |
5 |
|
8 |
7 |
10 |
7 |
Pb |
1 |
2 |
2 |
1 |
|
2 |
2 |
1> |
3 |
Rb |
867 |
50> |
1514 |
634 |
|
75 |
893 |
58 |
50> |
S |
4.2 |
6.4 |
2.1 |
11 |
|
1.8 |
7.9 |
1.8 |
3.9 |
Sc |
3.7 |
7 |
1.6 |
5.2 |
1.9 |
|
3.6 |
0.9 |
0.9 |
Sn |
37 |
172 |
73 |
11 |
14 |
|
57 |
7 |
8 |
Sr |
3.49 |
21.48 |
2.99 |
4.07 |
2.06 |
|
10.88 |
1 |
0.87 |
Th |
167 |
567 |
715 |
106 |
357 |
|
731 |
858 |
782 |
Ti |
9.1 |
4.4 |
1.79 |
0.9 |
0.8 |
|
2.2 |
0.6 |
0.6 |
U |
148 |
918 |
1156 |
332 |
561 |
|
1019 |
2210 |
1219 |
V |
28.8 |
66.8 |
17.7 |
30.2 |
18.3 |
|
61 |
1.4 |
2.5 |
W |
5.7 |
75.1 |
3.9 |
1.8 |
4 |
|
14.2 |
3.2 |
11.8 |
Y |
17 |
18 |
15 |
13 |
19 |
|
16 |
18 |
22 |
Zn |
10 |
14 |
15 |
11 |
16 |
|
23 |
19 |
22 |
Zr |
جدول 3- مقدار عنصرهای خاکی نادر (برپایه ppm) و محاسبه نسبتها و پارامترهای محاسباتی مربوط به REE در نمونههای کانسنگ مگنتیت تکیه بالا (استان کردستان) به روش ICP-MS
TB42 |
TB37 |
TB34 |
TB21 |
TB18 |
TB14 |
TB13c |
TB13b |
TB1 |
Sample No. |
83 |
125 |
15 |
20 |
6 |
23 |
2 |
8 |
3 |
La |
119 |
168 |
15 |
21 |
5 |
20 |
2 |
11 |
2 |
Ce |
11.5 |
13.65 |
1.33 |
1.67 |
0.72 |
1.88 |
0.24 |
1.36 |
0.33 |
Pr |
45.5 |
55.9 |
5.5 |
6.2 |
3.4 |
8.6 |
1.4 |
6.4 |
1.8 |
Nd |
6.4 |
13 |
1.01 |
0.83 |
0.57 |
1.55 |
0.29 |
1.7 |
0.44 |
Sm |
1.13 |
2.81 |
0.24 |
0.21 |
0.21 |
0.4 |
0.18 |
0.55 |
0.18 |
Eu |
4.04 |
17.61 |
1.79 |
1.45 |
1.49 |
2.65 |
1.24 |
3.06 |
1.56 |
Gd |
0.34 |
2.7 |
0.14 |
<0.1 |
0.1 |
0.36 |
<0.1 |
0.39 |
0.13 |
Tb |
1.36 |
14.17 |
0.74 |
0.34 |
0.59 |
2.17 |
0.43 |
2.27 |
0.75 |
Dy |
1.06 |
12.97 |
0.84 |
0.37 |
0.7 |
2.63 |
0.53 |
2.59 |
0.88 |
Er |
0.14 |
1.62 |
0.13 |
<0.1 |
0.11 |
0.42 |
<0.1 |
0.36 |
0.13 |
Tm |
0.6 |
5.8 |
0.5 |
0.3 |
0.6 |
1.7 |
0.3 |
1.4 |
0.5 |
Yb |
0.15 |
0.87 |
0.16 |
0.12 |
0.17 |
0.34 |
0.11 |
0.25 |
0.17 |
Lu |
274.16 |
434.1 |
42.38 |
53.05 |
19.57 |
65.7 |
8.62 |
39.33 |
11.89 |
∑REE |
34.65 |
6.78 |
8.85 |
15.89 |
4.22 |
5.39 |
2.43 |
2.81 |
1.87 |
∑LREE∑/HREE |
55.33 |
14.36 |
9.37 |
16.66 |
3.52 |
6.67 |
1.81 |
3.2 |
1.76 |
(La/Lu)N |
7.45 |
5.52 |
8.53 |
13.84 |
6.04 |
8.52 |
3.96 |
2.7 |
3.91 |
(La/Sm)N |
0.67 |
0.56 |
0.54 |
0.58 |
0.69 |
0.6 |
0.3 |
0.73 |
0.65 |
[Eu]/ [Eu*] |
شکل 10- نمونههای کانسنگ مگنتیت تکیه بالا (استان کردستان) در نمودارهای شناسایی کانسارهای آهن. A) نمودار Ni در برابر V (Lohberg and Horndal, 1983)؛ B) نمودار Ti در برابر V (Lohberg and Horndal, 1983)؛ C) نمودار Ni/Ti در برابر V/Ti (Lohberg and Horndal, 1983)؛ D) نمودار Ni+Co در برابر V (Nyström and Henriquez, 1994)؛ E) نمودار Mn در برابر P (Magnusson, 1973)؛ F) درنمودار Ti/V در برابر (Ni+Ca)/(Cr+Mn) (Beaudoin et al., 2007)
Nyström و Henriquez (1994) با بررسی ویژگیهای زمینشیمیایی مگنتیتهای آهن ناحیه کایرونا سوئد و اللاکو شیلی به نتایجی دربارة پراکندگی عنصرهای شاخص در اینگونه کانسارها دست یافتند. این پژوهشگران برپایه تغییرات Ni+Co در برابر V، محدوده کانسارهای آهن آپاتیتی و کانسارهای آهن رسوبی را از هم جدا کردهاند (شکل 10- D). مهمترین تفاوت شیمیایی میان کانسارهای آهن رسوبی و کانسارهای آهن آپاتیتی، میزان عنصر V در کانسارهای رسوبی است (Nyström and Henriquez, 1994). بهگونهایکه کمبودن مقدار این عنصر در کانسارهای آهن نواری، آنها را از نوع کانسارهای آهن آپاتیتی جدا میکند (Dupuis and Beaudion, 2011). برپایه این نمودار نیز اندیس آهن تکیه بالا در محدوده کانسارهای آهن آپاتیتی جای میگیرد.
Magnusson (1973) کانسارهای آهن را به انواع رسوبی، کانسارهای آذرین فقیر از فسفر، کانسارهای آذرین سرشار از فسفر (کانسارهای آهن آپاتیتی)، کانسارهای آذرین فقیر از منگنز و کانسارهای آذرین سرشار از منگنز ردهبندی کرده است (شکل 10- E). کانسارهای آهن رسوبی تمرکز کم تا متوسطی از فسفر دارند؛ در برابر آنها، میزان فسفر در کانسارهای آهن آپاتیتی بالاست. میزان منگنز در کانسارهای آهن رسوبی و کانسارهای آهن آپاتیتی کم تا متوسط است؛ بهگونهایکه این کانسارها در گروه کانسارهای فقیر از منگنز جای میگیرند. کانسنگ مگنتیت تکیه بالا با میزان فسفر بالا و منگنز کم تا متوسط در محدوده کانسارهای اکسیدی آهن سرشار از فسفر (آهن آپاتیتی) و فقیر از منگنز جای میگیرد.
همچنین، در نمودار Ti/V در برابر (Ni+Ca)/(Cr+Mn) که Beaudoin و همکاران (2007) پیشنهاد کردهاند، محدوده کانسارهای تیپ کایرونا جدا شده است (شکل 10- F). کانسارهای تیـپ کایرونا در برابر IOCG دارای مقدارهای بالاتـری از Ti هستـند. همچنین، این کانسـارها با Cr کم و محتـوای بالای Ni شناخته میشوند (Nystrom and Henriquez, 1994). همانگونهکه در این شکل دیده میشود، نمـونههای کانسنـگ مگنـتیت تکـیه بالا کامـــلاً در محـــدوده کانسـارهای تیـپ کایـــرونا جای میگیــرند. برپایه نمـــودارهای پیشنهادیِ Dupuis و Beaudoin (2011) و Beaudoin و همکاران (2007) و با بهیادداشتن اینکه کانسارهای تیپ کایرونا و کانسـارهای اسکارن نوعی از انواع IOCG هستند (Gandhi, 2003)، اندیس تکیه بالا در گروه کانسارهای IOCG ردهبندی میشود (شکلهای 11- A و 11- B).
Hitzman (2001) کانسارهای اکسیدی آهن را در دو گروه اصلی ردهبندی کرده است.
1- کانسارهای تیپ IOCG که در آنها کانهزایی اکسیدی همراه با فاز سولفیدی مس دیده میشود. این کانسارها افزونبر ذخیرههای اقتصادی آهن دارای ذخیرههای با ارزشی از مس، طلا و نقره نیز هستند.
2- کانسارهای تیپ IOA که در آنها تنها فاز اکسیدی غالب بوده و فاز سولفیدی بسیار ناچیز است و یا دیده نمیشـود. کانــسار ال رومرال و ال لاکو در شـیلی (Nystrom and Henriquez, 1994) و کانسار کایرونا در سوئد (Parak, 1985) از این تیـپ کانــسارها هستند.
با توجه به نمودارهای پیشنهادشده، اندیس آهن تکیه بالا نیز در رده کانسارهای اکسید آهن- آپاتیت بهنام کانسـارهای تیپ کایرونا ردهبندی میشود. کانسارهای آهن تیپ کایرونا در پی جدایش محلولهای گرمابی از ماگمایی سرشار از آهن (مگنتیت یا هماتیت) پدید میآیند و بیشتر آنها مقدارهای بالایی از فسفر (نزدیک به 4 تا 5 درصد)، به شکل آپاتیت دارند. این کانسارها را با نام ذخیرههای اکسید آهن-آپاتیت (Williams et al., 2005) یا کانسارهای اکسید آهن سرشار از فسفر (Groves et al., 2010) یا کانسارهای آهن تیپ کایرونا میخوانند. این کانسارها با انباشتگی کانیهای مگنتیت، فلوئورآپاتیت، اکتینولیت و مقادیر کم سولفید شناخته میشوند.
شکل 11- نمونههای مگنتیتی تکیه بالا (استان کردستان) در: A) نمودار Ti+V در برابر Ni/(Cr+Mn) (Dupuis and Beaudion, 2011)؛ B) نمودار Ti+V در برابر Ca+Al+Mn (Dupuis and Beaudion, 2011)
کانسنگهای آهن تیپ کایرونا مگنتیتهایی با تیتانیم کم و تمرکزهای متفاوتی از فلوئوروآپاتیت، اکتینولیت، مقادیر ناچیز سولفید دارد و بهطور محلی دگرسانی سدیک در آن دیده میشود. اندازه این کانسارها از تودههای بزرگ با بیش از 100 میلیون تن کانسنگ عیار بالا تا رگهها و دایکهای کوچک تغییر میکند (Nyatrom and Henriquez, 1994). جایگیری این نوع از کانسارها در ارتباط با گسلهای منطقه است و در جایگاههای زمیـنشـناسی گوناگونی (مانـند: حاشیههای قارهای ریفت شده و ریفتهای درون قارهای) رخ میدهند. همچنین، این نوع از کانسـارها در بازة زمانی بزرگی، از پروتروزوییـک تا هلوسن، پدید آمدهاند (Hou et al., 2011; Torab and Lehmann, 2007; Hitzman, 2000; Hildebrand, 1986; Nyström and Henriquez, 1994). پس کانسنگهای تودهای و بِرشیشده در کانسارهای مگنتیت- آپاتیت خاستگاه ماگمایی دارند و در پی تبلور مذابهای اکسیدی آهن پدید آمدهاند؛ اما کانسنگهای نیمهاقتصادی (مانند: استوکورکها و کانسنگهای اسکلتی (skeleton ores) و همچنین، رگههای کلسیت، باریت و پیریتدارِ همراه کانسنگ) پیامد رفتار سیالهای گرمابی بودهاند (Hou et al., 2009; Mao et al., 2006; Clark and Kontak, 2004; Song et al., 1981). کانسنگهای با خاستگاه گرمابی اهمیت اقتصادی کمتری در برابر کانسنگهای با خاستگاه ماگمایی دارند. چنین ویژگیهای مشابهی از کانسنگهای آهن تیپ کایرونا؛ در اللاکو در شیلی (Park, 1961) و کایرونا در سوئد نیز شناسایی شدهاند (Martinsson and Weihed, 1999; Martinsson, 1997; Frietsch and Perdahl, 1995).
عنصرهای خاکی نادر (REE)
از آنجاییکه این عنصرها در پهنههای گوناگون رفتار منحصر به فردی دارند، بسیاری از پژوهشگران مایل به بررسی رفتار این عنصرها بودهاند (Arslan and Aslan, 2005; Jones et al., 1996). نمایش و بررسی REEها به دو صورت انجام شد: در روش نخست، غلظت عنصرهای خاکی نادر در سنگها در برابر استاندارد خاصی که معمولاً ترکیب کندریت است، بهنجار شده و نمودار مربوطه رسم میشود. در روش دوم، یک سری پارامترهای آماری و پارامترهای جدایشیافته محاسبه و تجزیه و تحلیل شدند (Rollinson, 1993). برای بررسی آماری، دادههای ∑REE و نسبتهای ∑LREE/∑HREE، (La/Lu)N، (La/Sm)N و [Eu]/[Eu*] بهدست آورده شدند (جدول 3). نمودارهای عنکبوتی عنصرهای خاکی نادر در نمونههای کانسنگ مگنتیت تکیه بالا پس از بهنجارشدن در برابر ترکیب کندریت (Boynton, 1984)، شیبی کمابیش منفی تا افقی نشان میدهند. شماری از نمونهها آنومالی خفیف منفی Eu دارند و غنیشدگی غیرعادی از Gd نشان میدهند (شکل 12).
شکل 12- الگوی فراوانی عنصرهای خاکی نادر بهنجارشده در برابر ترکیب کندریت (Boynton, 1984) برای نمونههای کانسنگ مگنتیت تکیه بالا (استان کردستان)
غنیشدگی از عنصرهای خاکی نادر ســـبک در برابر عنصرهای خاکی نادر سنگین روندی کاهشی را در نمودار پدید آورده است. همچنین، در کانسنگ مگنتیت تکیه بالا مقدارهای 65/34<∑LREE∑/HREE<87/1، 33/55 <(La/Lu)N<76/1، 84/13<(La/Sm)N<7/2 مربوط به کانیسازیهای مرتبط با سیالهای گرمابی با خاستگاه ماگمایی است (Fitzgerald and Gills, 2006). بیشتر نمونههای مگنتیتی الگوهای کمابیش همانندی نشان میدهند؛ مگر دو نمونهای که در آنها، فراوانی آپاتیت بیشتر است؛ زیرا آپاتیت عنصرهای REE دارد و ازاینرو، روند عمومی دیدهشده در نمونههای دیگر را بهگونه مشخصی تغییر داده است (شکل 12). این تشابه الگوی REE مگنتیتها، نشاندهندة خاستگاه مشترکی برای آنهاست. به باور Lottermoser (1992)، کانسنگهای آهنی که دارای مقدارهای فراوانی از REE باشند، در ارتباط با سیالهای گرمابی با سرشت اسیدی بالا هستند. از ویژگیهای اصلی کانسارهای مگنتیت-آپاتیت تیپ کایرونا، وجود درصد بالایی از عنصرهای خاکی نادر در آنهاست (Parak, 1985). مقدار N(La/Lu) بیشتر از یک نیز نشاندهندة سیالهای اسیدی و دمای بالا است (Frei, 2003)؛ و همانگونهکه در جدول 3 نیز دیده میشـود، این نسبـت در هـمة نمونههای کانسنگ مگنتیت تکیه بالا بالاتر از یک است. در میان خودِ عنصرهای LREE نیز تفکیک روی داده است؛ زیرا میانگین نسبت (La/Sm)N در نمونههای کانسنگ مگنتیت برابر 4/7 است که بهخوبی در میزان شیب نمودار عنکبوتی مربوطه نیز دیده میشود. در شماری از نمونهها آنومالی منفی Eu دیده میشود. بیشتر کانسارهای آهن تیپ کایرونا آنومالی منفی عنصر Eu دارند. برپایه پیشنهاد Oymans (2013)، آنومالی کمتر از یک Eu/Eu* در نمونههای مربوط به کانسنگهای آهن میتواند پیامد نبود کانیهای سولفوری و یا مقادیر کم این کانیها باشد. آنومالی منفی Eu در نمونههای مگنتیتی تکیه بالا نیز با فراوانی کم کانیهای سولفیدی در این اندیس تفسیر میشود. پس وجود آنومالی منفی Eu نشاندهندة شرایط اکسیدان حاکم بر پیدایش اندیس است (Jiang et al., 2007; Rollinson, 1993)؛زیرا در شرایط اکسیداسیون بیشتر، Eu بهصورت Eu3+ است و نسبت کمتری از Eu2+ توانایی جانشینی بهجای Ca2+ در کانه را خواهد داشت. یون Eu2+بسیار همانند یون Ca2+ است و ازاینرو، توانایی جانشینی بهجای کلسیم در پلاژیوکلازهای کلسیک را دارد و همراه آن از سیستم ماگمایی خارج میشود. تهیشدگی Eu در نمونههای مگنتیتی این اندیس نیز مرتبط با تبلوربخشی پلاژیوکلاز از ماگمای مرتبط با کانهزایی یا در ارتباط با شرایط اکسیده محیط است. ازاینرو، شاید میشود گفت که آنومالی منفی Eu از ویژگیهایهای کانسارهای آهن اکسیدی است که کانة اصلی آنها مگنتیت یا هماتیت باشد (Frietsch and Perdahl., 1995).
بحث
خاستگاه و سازوکار غنیشدگی آپاتیت و مگنتیت در کانسارهای نوع کایرونا برای مدت بسیاری بحث و بررسی شده است و الگوها و دیدگاههای گوناگونی درباره چگونگی پیدایش آن پیشنهاد شده است. خاستگاه اگزالاتیو- رسوبی (Daliran, 2002; Parak, 1985; Förster and Knittel, 1979; Parák, 1975)، خاستگاه ماگمایی بهعلت حضور مایعهای نامیژاک (Gandhi, 2003; Naslund et al., 2002; Frietsch, 1978) و خاستگاه گرمابی، از الگوهای پیشنهادی هستند (Torab and Lehmann, 2007; Barton and Johnson, 2000; Cliff et al., 1990; Hildebrand, 1986). گفتنی است که بهتازگی بررسیها دیدگاه مربوط به خاستگاه اگزالاتیو- رسوبی را کنار گذاشته است. چنانکه از پیشنهادهای یادشده دیده میشود، دربارة چگونگی پیدایش این کانسارها بسیار بحث شده است. محور این بحثها بیشتر بر خاستگاه گرمابی و ماگماییبودن آن متمرکز شده است (Naslund et al., 2000). کانسارهای آهن نوع کایرونا محصول تبلور ماگماهای اکسیدی آهن جداشده از جدایش مایعهای نامیژاک سرشار از تیتانیم، فسفر و زیرکنیم (Hou et al., 2011; Chen et al., 2010; Harlov et al., 2002; Naslund et al., 2002; Sillitoe and Burrows, 2002; Ioannis and Maria, 2001)، جدایش مجزا و مشخص کانیهای فقیر از فسفر (Tollari et al., 2008; Dymek and Owens, 2001) و فرایندهای گرمابی پس ماگمایی (McCubbin and Nekvasil, 2008; Harlov et al., 2002) تفسیر میشوند. همه این الگوها حضور ترکیبهای ماگمایی در خاستگاه کانسارهای نوع کایرونا را در نظر میگیرند. فراوانی آپاتیت با محیط تبلور و نوع سنگ تغییر میکند (Chu et al., 2009; Belousova et al., 2002; Frietsch and Perdahl, 1995). دربارة پیدایش اندیس تکیه بالا چنین برداشت میشود که:
توده نفوذی نیمهعمیق کوارتزمونزونیت و کوارتزمونزودیوریت سرشار از آهن، فسفر و عنصرهای خاکی نادر از راه شکستگیها در بخشهای بالایی پوسته زمین جایگزین شده است (Miri, 2011). با آغاز انجماد و تبلور ماگما، مواد فرار از مذاب خارج و در سقف آشیانه ماگمایی انباشته شدهاند. این سیالهای ماگمایی پس از جداشدن از مذاب، بهعلت داشتن چگالی کمتر از آن، بهسوی بخش بالایی توده نفوذی نیمهعمیق بالا آمدهاند و با فشار وارده، سقف توده نفوذی را شکستهاند، سپس درون سنگهای دگرگونی منطقه نفوذ کردهاند و در شکستگیهای آن، باعث کانهزایی آهن شدهاند. برپایه بررسی کانیشناسی و بافتها، سیالهایی که در کانسارسازی نقش داشتهاند، بیشتر خاستگاه ماگمایی داشتهاند و سیالهای جوی در پیدایش این اندیس نقش کمی داشتهاند و در مراحل پایانی پیدایش اندیس وارد سیستم کانهزایی شدهاند. همچنین، آبهای جوی دمای محلول نخستین را کاهش داده و ته نشینی کانسار را در پی داشتهاند (Hafezian et al., 2015). کانیهای آبدار (مانند: بیوتیت، آمفیبول و آپاتیت) نشاندهندة وجود مواد فرار در ماگما هستند و این سیال پیشفرضی برای تحرک مگنتیت و جداشدن آن از مذاب است. پس کاهش دما و فشار در پی رسیدن سیال به بخشهای کمژرف و بِرشیشده و آمیختگی با آبهای جوی، محلول کانهساز را از احیا به اکسیدان تغییر میدهد و نهشتهشدن ترکیبهای آهندار بهصورت اکسیدی (مگنتیت) را در پی داشته است. همزمان با جایگزینی تودة معدنی در سنگ میزبان بهعلت افزایش مواد فرار، دگرسانی نیز در محدوده معدنی رخ داده و در مراحل پس از کانهزایی، کانیهایی مانند اپیدوت، کلریت، اکتینولیت، سرسیت و کوارتز پدید آمدهاند. سنگ میزبان بهعلت تراوایی کم، کمتر دچار دگرسانی شده است و سنگهای نیمهعمیق سازندة کانهسازی بهعلت تماس طولانی با سیالهای دگرسانکننده، بیشتر دگرسان شدهاند. در پایان، الگوی پیشنهادیِ Gandhi (2003)، با اندکی تغییرات، برای پیدایش اندیس تکیه بالا پیشنهاد میشود (شکل 13).
شکل 13- الگوی پیشنهادی پیدایش اندیس آهن تکیه بالا در استان کردستان (با تغییراتی پس از: Gandhi، 2003)
نتیجهگیری
ویژگیهای کانیشناسی و زمینشیمیایی در این اندیس همگی نشان میدهند اندیس آهن تکیه بالا در ردیف کانسارهای اکسید آهن آپاتیتدار (تیپ کایرونا) است. بررسیهای سنگنگاری و کانهنگاری و همچنین، ویژگیهای صحرایی اندیس بررسیشده نشان میدهند کانیسازی در این اندیس پیامد نفوذ تودة نفوذی نیمهعمیق درون سنگهای دگرگونی شیستی و تبلور آن روی داده است؛ بدینگونهکه توده نیمه عمیق کوارتزمونزونیت درون سنگهای شیستی نفوذ کرده و در بخشهای گسلی و شکستگیها، کانهزایی آهن را در پی داشته است. انتقال سیالهای سرشار از آهن به سطحهای بالاتر همزمان با تبلور توده نفوذی نیمهعمیق روی داده است. سیالهای جوی نیز در مراحل پایانی پیدایش اندیس به سیستم کانهزایی افزوده شدهاند و در پیدایش این اندیس نقش فرعی داشتهاند. در پایان، عامل اصلی در پیدایش و تهنشست این ذخیره، شوک دمایی بوده است که در پی آمیختگی آبهای بالارو داغ با خاستگاه ماگمایی و آبهای جوی فرورو روی داده است.