نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
2 استاد، گروه زمین‌شناسی و گروه پژوهشی اکتشاف ذخایر معدنی خاور ایران، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Bahariyeh deposit is located in the central segment of the Khaf-Kashmar-Bardaskan magmatic belt (KKBMB), NE Iran. This belt is dominated by plutons of Kashmar batholith and associated volcanic rocks along the northern side of the Dorouneh Fault and is one of the most important metallogenic provinces in Iran. Based on geochemical data carried out for the purpose of the present study, the expansion of Cu and other metals mineralization is determined, and on the basis of investigation of trace and rare earth elements behavior, the genetic-lithological relationship of the intrusive rocks is determined in the North of Bahariyeh region.
Method of study
About 80 thin sections of intrusive rocks were prepared and 10 least altered 10 samples were selected and analyzed by X-ray fluorescence (XRF; PHILIPS PW 1480) at the Analytical Laboratory of the Kansaran Binaloud Institute of Mashhad, Iran. Also, 10 samples were selected for geochemical analysis by (ICP-OES) at the Zarazma Mineral Studies Co., Mashhad, Iran.
Regional Geology
Based on field observations a 1:10,000 geological map prepared from the study area, the existing rock outcrops mainly include an alternative of pyroclastic units, Eocene-Oligocene lavas, as well as subvolcanic and intrusive rocks.
Field observations show the North of Bahariyeh area is composed of dacite-rhyodacite and andesite volcanic units, and has been intruded by granodiorite, quartz monzonite, monzodiorite-diorite porphyry. These acidic-intermediate intrusive masses have a granular texture and are mainly porphyroid, which have been affected by propylitic, siliceous, argillic, and sericitic alterations. Copper mineralization is observed in the form of veins in different parts of the region, the thickness of these veins varies from about 5 mm to more than 10 cm. Two types of vein-veinlets can be distinguished in the mineralization zone of North of Bahariyeh: 1) vein-veinlets containing quartz + chalcopyrite + specularite + pyrite; 2) specularite-rich veins.
Petrography
Granodiorite: Granodiorite shows a coarse-grained granular texture with graphic and myrmekitic intergrowths. The main minerals consist of plagioclase, K-feldspar (orthoclase), quartz, hornblende, and opaque minerals. The euhedral-subhedral plagioclase and K-feldspar phenocrysts have been altered to sericite, clay minerals, epidote, and chlorite.
Monzodiorite porphyry: This unit has porphyritic and glomeroporphyritic textures with medium-grained groundmass. The monzodiorite porphyry contains up to 45-50 vol.% phenocrysts, consisting of plagioclase (15–20 vol.%), K-feldspar (10–15 vol.%), hornblende (5–7 vol.%), clinopyroxene (5–8 vol.%), and biotite (2–5 vol.%). The same minerals are also present in groundmass. Hornblende and biotite are replaced by chlorite in some places. Also, some plagioclase and feldspar phenocrysts have been altered to sericite, chlorite, and epidote.
Quartz monzonite porphyry: The quartz monzonite porphyry has a porphyritic texture (0.1–0.2 mm) with a fine-grained groundmass and normally contains 40–45 vol.% phenocrysts that are 0.1–4 mm in diameter. It is mainly composed of plagioclase (30-35 vol.%), K-feldspar (25-30 vol.%), quartz (15–20 vol.%), and hornblende (5-10 vol.%). The same minerals are also present in groundmass.
Diorite porphyry: This unit has porphyritic and glomeroporphyritic textures, with medium-grained groundmass with phenocrysts 0.1–5 mm across, and 40-50 vol.% phenocrysts including 25-30 vol.% plagioclase and 15-20 vol.% clinopyroxene and hornblende with minor biotite and alkali feldspar. The same minerals are also present in groundmass. Its accessory minerals are quartz, zircon, and magnetite (2–3 vol.% and 0.5 mm).
Discussion
North of Bahariyeh provides important insights for reconstructing the Middle Eocene tectono-magmatic evolution of the NE of Iran. Significant outcomes of this work are:
The intrusive sequence in the North of Bahariyeh is inferred as monzodiorite porphyry, diorite porphyry, quartz monzonite, and granodiorite of middle Eocene. and all intrusive rocks belong to I-type metaluminous-peraluminous granites. Major and trace element geochemistry indicate the acidic-intermediate intrusive rocks in the North of Bahariyeh were likely generated by partial melting from the subcontinental lithospheric mantle affected by both slab-derived fluids and lower continental crustal components.
The enrichment of LILE (Ba, K, and Cs), depletion of HFSE (Nb, Ti), and the enrichment of LREE relative to HREE indicate crustal contamination and formation of the source magmas in a subduction environment zone by low degrees of partial melting. Trace element geochemistry confirms the evolution of dioritic rocks by a partial melting process (1-5%). Geochemical results, combined with regional geological data, demonstrate a shallow mantle with a clear subduction imprint (metasomatized mantle wedge melts). The post-collisional transtensional tectonic regime favored magma genesis with decompression melting and magma rise through the well-developed fault system and the subvolcanic and intrusive units in the North of Bahariyeh area form the active continental margin-related subduction zone.
Overall, the data of the rare earth elements of acidic-intermediate units in the area of study shows that the rocks under investigation were originated by partial melting of enriched mantle under the influence of the fluids released from the subduction blade and then under the contamination of the crust.
Acknowledgments
This study was supported by a grant from the Research Foundation of Ferdowsi University of Mashhad (Iran) (Project No. 46590.3, Date: 15 May 2018). We thank anonymous reviewers and editors for their thoughtful reviews.
کلیدواژه‌ها [English]
پهنة ماگمایی- فلززایی خواف- کاشمر- بردسکن (KKBMB [1]) در شمال‌خاوری خردقاره ایران مرکزی، در جنوب افیولیت‌های سبزوار- تربت حیدریه و شمال گسل درونه جای گرفته است (شکل 1- A). این پهنه بیشتر دربردارندة واحدهای آتشفشانی با ترکیب اسیدی- حد واسط و گاه مافیک است که توده‌های آذرین درونی باتولیتی گرانیتوییدی ژرف- نیمهژرف با ترکیب گرانیت تا دیوریت در آنها نفوذ کرده‌اند (شکل 1- B) (Karimpour et al., 2002). بررسی‌های سن‌سنجی پیشین روی این واحدهای آذرین درونی گویای بازة سنی 41 تا 40 میلیون سال پیش در ائوسن است (Almasi et al., 2015; Shafaii Moghadam et al., 2015; Karimpour et al., 2017).
این پهنه پتانسیل بسیار خوبی برای اکتشاف ذخایر گوناگونِ اسکارنی آهن، مس- طلای پورفیری، رگهای، مانتو[2] و کانسارهای مس طلای همراه با اکسید آهن (IOCG [3]) دارد. از مهم‌ترین رخدادهای کانهزایی شناخته‌شده در KKBMB می‌توان ذخایر اسکارن آهن سنگان (Malekzadeh Shafaroudi et al., 2013; Golmohammadi et al., 2015)، طلای نوع IOCG کـوهزر (Mazloumi et al., 2009; Karimpour et al., 2017)، تودة مگنتیت- طلادار تنورجه (Karimpour et al., 2006; Hossieni et al., 2018)، مس- طلای نامق (Taghadosi and Malekzadeh Shafaroudi, 2018)، رگههای اسپکیولاریت- طلا دار خاور کاشمر (Almasi et al., 2015) و ذخایر کائولن سرسفیدال، اوچ پلنگ و بهاریه (Almasi, 2016; Najmi et al., 2018) را نام برد.
منطقة شمال بهاریه در شمال‌خاوری ایران و در بخش میانی پهنة ماگمایی خواف- کاشمر- بردسکن جای دارد (شکل 1- B). مساحت منطقه نزدیک به 12 کیلومتر مربع است و در میان طول جغرافیایی ˝20 ´37 °58 تا 28 ´42 °58 خاوری و عرضهای جغرافیایی ˝50 ´17 °35 تا ˝50´18 °35 شمالی، در 18 کیلومتری خاور شهرستان کاشمر جای دارد (شکل 1- B). پیش از این، الماسی (Almasi, 2016) در پایان‌نامة دکتری خود ویژگی‌های کانیسازی، سنگ‌زایی و اکتشافات زمین‌شیمیایی- زمین‌فیزیکی محدودة اوچ پلنگ- سرسفیدال (خاور کاشمر) را بررسی کرده و منطقه بهاریه را معرفی کرده است. در این پژوهش گسترش کانهزایی مس و فلزات دیگر بر پایة داده‌های زمین‌شیمیایی مشخص می‌شود. سپس بر پایة رفتار عنصرهای اصلی، فرعی و خاکی کمیاب ارتباط ژنتیکی- لیتولوژیکی توده‌های آذرین درونی در منطقة شمال بهاریه تعیین می‌شود. در نهایت بر پایة همة ویژگی‌های زمین‌شیمیایی- پترولوژی، ویژگی‌های کانیشناسی، دگرسانی، کانهزایی، خاستگاه و جایگاه زمین‌ساختی محدودة شمال بهاریه بررسی می‌شود.
روش انجام پژوهش
در این پژوهش، همزمان با بررسی‌ها و بازدیدهای صحرایی رخنمونهای سنگی، ترانشههای اکتشافی و پهنه‌های دگرسانی و کانه‌دار برداشت شد. نخست برای شناسایی و تفکیک واحدهای آذرین و بررسی ارتباط آنها، پیمایشهای صحرایی و نمونهبرداری بر پایة تنوع سنگشناسی و کانیشناسی این واحدها انجام شد. سپس پهنه‌های دگرسانی و کانهزایی برای شناخت مناطق امیدبخش و با توان کانهزایی و بررسی ارتباط کانهزایی با دگرسانی و گسلهایِ محدودة مورد مطالعه برداشت شد. در پایان، از منطقهای به بزرگی نزدیک به 12 کیلومتر مربع، نزدیک به 150 نمونة سنگی برداشت شد. از میان آنها، شمار 80 مقطع نازک برای بررسی‌های سنگنگاری، کانیشناختی و دگرسانی و شمار 10 مقطع بلوک صیقلی برای شناسایی کانههای گوناگون آنها تهیه شد. در ادامه، با بررسی مقاطع نازک، شمار 10 نمونه از سنگ‌های آذرین درونی و نیمهژرف با کمترین میزان دگرسانی برگزیده شدند. نمونه‌های برگزیده برای اندازهگیری اکسیدهای اصلی و عنصرهای فرعی پس از خردایش و آماده‌سازی، به روش XRF در شـرکت کانسـاران بینالود )دسـتگاه فیلیـپس مـدل(PW تجزیة شیمیایی شدند. سپس این نمونهها برای اندازهگیری عنصرهای کمیاب و خاکی کمیاب به روش محلولسازی ذوب قلیایی و با روش دستگاهی ICP-MS (طیفسنج جرمی پلاسمای جفتشده القایی) در آزمایشگاه MS Analytical کشور کانادا تجزیه شدند. افزون‌براین، شمار 10 نمونه خردهسنگی از پهنه‌های دگرسانی و مناطق با توان کانهزایی در محدودة شمال بهاریه برداشت شد. تجزیة زمین‌شیمیایی عنصرهای فلزی برای نمونهها، به روش ICP-OES برای 34 عنصر در آزمایشگاه شرکت زرآزما مشهد انجام شد. نام اختصاری کانی‌ها از ویتنی و اوانس (Whitney and Evans, 2010) برگرفته شده است.
شکل 1. A) نقشة زمین‌شناسی- ساختاری ایران و جایگاه پهنة ماگمایی خواف- کاشمر- بردسکن (KKBMB) در شمال‌خاوری ایران؛ B) نقشة ساده‌شده پهنة ماگمایی خواف- کاشمر- بردسکن (KKBMB) و جایگاه محدودة شمال بهاریه روی آن (تغییریافته از الماسی (Almasi, 2016)).
Figure 1. A) Geological- structural map of Iran and the location of Khaf- Kashmar- Bardaskan magmatic belt (KKBMB) in the northeastern of Iran; B) Simplified geological map of the Khaf- Kashmar- Bardaskan magmatic belt (KKBMB) and the location North of Bahariyeh area on it (modified from Almasi (2016)).
زمین‌شناسی منطقه
پهنة آتشفشانی- آذرین درونی خواف- کاشمر- بردسکن با درازای بیشتر از 300 کیلومتر و پهنای نزدیک به 90 کیلومتر، راستای خاوری- باختری دارد و با روند گسل راستالغز درونه همخوانی نشان می‌دهد. فرایندهای ماگمایی در KKBMB به‌صورت فورانهای آتشفشانی با پیدایش سنگهایی مانند توفهای خاکستری تیره و گاه ایگنمبریتی آغاز شده و با پیدایش گدازههای آندزیتی ادامه یافته است. سپس روی این واحدها، ضخامت بزرگی از توفهای آندزیتی، برشهای آتشفشانی و ایگنمبریت جای گرفته‌اند. محصول پایانی فرایندهای آتشفشانی در این زمان گدازههایی با ترکیب آندزیت- تراکیآندزیت و آلکالیبازالت است. ایـن فورانهای پیاپی آتشفشانی رخدادهای درونی (توده‌های آذرین درونی و نیمهژرف) متناوب و معـادل نیـز داشته‌اند. در ادامه، باتولیتهای گرانیتوییدی با طیفی ازگرانودیوریت، مونزوگرانیت تا آلکالیگرانیت و استوکهایی با ترکیب دیوریت، مونزودیوریت و مونزونیت درون سنگ‌های آذرآواری و سنگ‌های آتشفشانی مافیک- اسیدی ائوسن زیرین تا میانی بالایی نفوذ کرده‌اند. توده‌های آذرین درونی این منطقه و واحدهای آتشفشانی ممکن است معادلهای نفوذی و بیرونی یکدیگر باشند. بررسی‌های پترولوژی و سن‌سنجی پیشین در این پهنة و ناحیه خاور کاشمر گویای آنست که توده‌های آذرین درونی اسیدی- حد واسط سرشت کالک‌آلکالن پتاسیم بالا دارند و از نوع I هستند که در زمان ائوسن میانی (41- 40 میلیون سال پیش، سن‌سنجی به روش U- Pb روی کانی زیرکن) جایگزین شده‌اند (Almasi et al., 2015; Shafaii Moghadam et al., 2015; Karimpour et al., 2017). محدودة اکتشافی شمال بهاریه به‌صورت مستطیلی به بزرگی نزدیک به 12 کیلومترمربع در بخش شمالی معادن مس و کائولن بهاریه (شمال گسل درونه) و بخش مرکزی KKBMB جای دارد (شکل 1- B). این منطقه در بخش شمال‌باختری برگة 1:100,000 فیض‌آباد (Behrouzi, 1988) و جنوب‌باختری برگة 1:250,000 تربت حیدریه جای دارد (Vaezi Pour and Alavi Tehrani, 1992). بر پایة بررسی‌های صحرایی و نقشة زمین‌شناسی 1:10,000 محدوده، بیشتر رخنمونهای سنگی شامل تناوبی از واحدهای آذرآواری،گدازههای ائوسن- الیگوسن و همچنین، توده‌های آذرین درونی ژرف- نیمهژرف با ترکیب بیشتر اسیدی- حد واسط هستند (شکل 2). بررسی‌های میکروسکوپی نشان می‌دهند ترکیب بیشتر گدازههای آتشفشانی داسیت- ریوداسیت تا آندزیت است و واحدهای آذرآواری شامل توف داسیتی هستند. همچنین، توده‌های آذرین درونی ژرف- نیمهژرف منطقه حالت استوک دارند و ترکیب سنگشناختی آنها شامل سینوگرانیت، گرانودیوریت، مونزونیت، مونزودیوریت و دیوریت دارند که درون گدازههای آتشفشانی نفوذ کرده‌اند (شکل 2). این توده‌های آذرین درونی اسیدی- حد واسط بافت گرانولار و بیشتر پورفیرویید دارند که دچار دگرسانی پروپلیتیک، سیلیسی، آرژیلیک و سرسیتی نیز شده‌اند. همچنین، رگههای اصلی کانهزایی در منطقه که از روند شکستگیها و گسلهای موجود پیروی میکنند درون این استوکهای نفوذی متمرکز شده‌اند (شکل 2). در حقیقت، کانهزایی به‌صورت رگه- رگچهای در بخش‌های گوناگون منطقه دیده می‌شود؛ اما بیشترین تمرکز آن در بخش جنوب‌باختری منطقه است. گمان می‌رود در این منطقه، کانهزایی مس وابستگی بسیار نزدیکی با این توده‌های آذرین درونی دارد.
سنگنگاری واحدهای آذرین درونی
سینوگرانیت:
این واحد بیشترین گسترش را در بخش خاوری و شمال‌باختری منطقة بررسی‌شده نشان می‌دهد (شکل 3- A). این تودة آذرین درونی بافت هیپیدیومورف گرانولار و گرافیک دارد و از کانی‌های پلاژیوکلاز، آلکالی‌فلدسپار (ارتوکلاز)، کوارتز، هورنبلند و کانی کدر ساخته شده است. پلاژیوکلاز فراوانی 25- 20 درصدحجمی، آلکالی‌فلدسپار 40- 35 درصدحجمی، کوارتز 25- 20 درصدحجمی، هورنبلند 5- 3 درصدحجمی و کانی‌های کدر 5- 3 درصدحجمی نشان می‌دهند (شکل 4- A). زیرکن و آپاتیت مهم‌ترین کانی فرعی موجود در این واحد است. در این واحد درشتبلورهای پلاژیوکلاز در برخی نقاط در حال جانشینی با سرسیت و کلریت و آلکالی‌فلدسپارها نیز در حال جانشینی با کانی‌های رسی هستند. همچنین، بخشی از رگه- رگچههای کانهزایی درون این واحد جای گرفته‌اند.
شکل 2. نقشة زمین‌شناسی-کانیزایی با مقیاس 1:10,000 محدودة شمال بهاریه (Quat: Quaternary).
Figure 2. Geological-mineralization map of the north of Bahariyeh area (scale 1:10,000) (Quat: Quaternary).
گرانودیوریت:
این واحد در بخش مرکزی و باختری محدودة بررسی‌شده رخنمون یافته است (شکل 3- B). این واحد بافت بیشتر هیپیدیومورف گرانولار دارد و گاهی بافت‌های گرافیک و میرمیکیتی نیز در آن دیده می‌شوند. کانی‌های سازنده بیشتر شامل پلاژیوکلاز، آلکالی‌فلدسپار (ارتوکلاز)، کوارتز، هورنبلند و کانی‌های کدر است. پلاژیوکلاز با فراوانی 40- 35 درصدحجمی و اندازة 3- 1 میلیمتر، آلکالی‌فلدسپار نوع ارتوکلاز با فراوانی 20- 15 درصدحجمی و اندازة کمتر از 2 میلیمتر، کوارتز با فراوانی 35- 25 درصدحجمی، هورنبلند با فراوانی کمتر از 2 درصدحجمی و کانی‌های کدر هم فراوانی 3- 1 درصدحجمی دیده می‌شوند (شکل 4- B). آپاتیت، زیرکن و مگنتیت کانی‌های فرعیِ این سنگ‌ها هستند. در بخش‌هایی از این سنگ‌ها، بلورهای شکلدار تا نیمهشکلدار پلاژیوکلاز که ماکل پلیسینتتیک دارند، همراه با آلکالی‌فلدسپارها، در حال جایگزینی با کلریت، اپیدوت، سرسیت و کانی‌های رسی هستند.
مونزودیوریت پورفیری:
این واحد بزرگ‌ترین تودة رخنمون‌یافته در منطقة شمال بهاریه است که بیشتر در بخش‌های شمالی- جنوبی تا باختر منطقه گسترش یافته است (شکل 3- C). بافت این واحد بیشتر پورفیری است و درشتبلورهای پلاژیوکلاز، آلکالی‌فلدسپار، کوارتز، پیروکسن، هورنبلند و بیوتیت با 50- 45 درصدحجمی کل سنگ در زمینه‌ای دانهریز تا دانهمتوسط از همین کانی‌ها جای گرفته‌اند. در این گروه سنگی، پلاژیوکلازهای کمابیش شکلدار تا نیمهشکلدار با فراوانی 25- 20 درصدحجمی و آلکالی‌فلدسپار با فراوانی 7- 5 درصدحجمی یافت می‌شوند. کوارتز با فراوانی 3- 1 درصدحجمی، پیروکسن با 5- 3 درصدحجمی، هورنبلند با 4- 2 درصدحجمی، بیوتیت با 3- 1درصدحجمی و کانی‌های کدر نیز با فراوانی 3- 2 درصدحجمی از دیگر کانی‌های سازندة این سنگ‌ها هستند (شکل 4- C). آپاتیت و مگنتیت کانی‌های فرعیِ این واحد هستند. پلاژیوکلاز با سرسیت، کلریت و اپیدوت و آلکالی‌فلدسپارها با کانی‌های رسی در حال جانشینی هستند. همچنین، پیروکسن و هورنبلندهای نیمهشکلدار تا شکلدار به کلریت دگرسان شده‌اند. افزون‌بر این، برخی از رگه- رگچههای کانه‌دار در این واحد دیده می‌شوند.
شکل 3. تصویرهایی از رخنمون توده‌های آذرین درونی منطقة شمال بهاریه. A) رخنمون صحرایی واحد سینوگرانیت؛ B) نمایی از واحد گرانودیوریت (دید رو به شمال)؛ C) رخنمون واحد مونزودیوریت پورفیری (دید رو به شمال‌باختری)؛ D) واحد کوارتز مونزودیوریت پورفیری همراه با رگههای کانیزایی درون ساختار گسلی؛ E) رگة غنی از اسپکیولاریت (هماتیت اسپکیولار یا SHem) درون واحدکوارتز مونزونیت پورفیری؛ F) واحد دیوریت پورفیری با دگرسانی پروپیلیتیک (اپیدوت+کلریت).
Figure 3. Field photographs of intrusive rocks in the north of Bhariyeh area. A) Outcrops of syenogranite unit; B) A view of granodiorite unit (northward view); C) Monzodiorite porphyry outcrop (northwestward view); D) Quartz monzonite porphyry unit with mineralization veins in the fault structure; E) Specularite (Specular hematite or SHem) vein within quartz monzonite porphyry unit; F) Diorite porphyry unit with propylitic alteration (epidote+chlorite).
کوارتز مونزودیوریت پورفیری:
این واحد به‌صورت استوکهای کمابیش کوچک در بخش‌های مرکزی و جنوب‌باختری منطقة شمال بهاریه رخنمون یافته است (شکل 3- D). واحد یادشده بافت پورفیری با زمینة دانهریز دارد و درشتبلورهای آن 50 درصدحجمی حجمی کل سنگ را دربر می‌گیرند. این گروه سنگی دربردارندة درشتبلورهای پلاژیوکلاز با فراوانی 25- 20 درصدحجمی ، کوارتز با فراوانی 12- 10 درصدحجمی ، آلکالی‌فلدسپار با 7- 5 درصدحجمی و کانی کدر کمتر از یک درصدحجمی است (شکل 4- D). کانی فرعی این واحد نیز آپاتیت است. در این توده پلاژیوکلازها با اپیدوت و کلریت و آلکالی‌فلدسپار با کانی‌های رسی جایگزین شده‌اند.
کوارتز مونزونیت پورفیری:
این واحد در بخش‌های شمالی و شمال‌باختری- جنوب‌باختری منطقه گسترش یافته است (شکل 3- E). بافت آن بیشتر پورفیری است و دربردارندة درشتبلورهای پلاژیوکلاز، کوارتز، آلکالی‌فلدسپار و کانی کدر است. از مجموع 50 درصدحجمی درشتبلورهای سازندة این واحد، پلاژیوکلاز با فراوانی 25- 20 درصدحجمی ، کوارتز با فراوانی 12- 10 درصدحجمی ، آلکالی‌فلدسپار با فراوانی 7- 5 درصدحجمی و کانی کدر با فراوانی کمتر از یک درصدحجمی است (شکل 4- E). آپاتیت، زیرکن و مگنتیت هم از مهم‌ترین کانی‌های فرعی در این تودة نیمهژرف هستند. پلاژیوکلاز و آلکالی‌فلدسپار نیز با اپیدوت و کانی‌های رسی جایگزین شده‌اند. افزون‌براین، بخشی از رگه- رگچههای کانهزایی درون این واحد یافت می‌شوند.
شکل 4. تصویرهای میکروسکوپی (در XPL) از توده‌های آذرین درونی رخنمون یافته در محدودة شمال بهاریه. A) واحد سینوگرانیت و همرشدی کوارتز و آلکالی‌فلدسپار که بافت گرافیک را پدید آورده است، همراه با درشتبلورهای پلاژیوکلاز؛ B) واحد گرانودیوریت با درشتبلورهای پلاژیوکلاز، آلکالی‌فلدسپار و کوارتز با بافت گرانولار؛ C) واحد مونزودیوریت پورفیری که در آن درشتبلورهای پلاژیوکلاز، آلکالی‌فلدسپار، هورنبلند، بیوتیت و پیروکسن در زمینه‌ای پورفیری جای گرفته‌اند؛ D) حضور پلاژیوکلاز، کوارتز و آلکالی‌فلدسپار در واحد کوارتز مونزودیوریت پورفیری؛ E) واحد کوارتز مونزونیت پورفیری و درشتبلورهای پلاژیوکلاز، آلکالی‌فلدسپار و کوارتز؛ F) واحد دیوریت پورفیری و حضور پلاژیوکلاز، هورنبلند و پیروکسن در زمینة دانهریز؛ G) دگرسانی آلکالی‌فلدسپارها به کانی رسی همراه با جایگزینی پلاژیوکلاز با سرسیت؛ H) همراهی رگچه سیلیسی (کوارتز ثانویه) و کلریتی توام با یکدیگر؛ I) تجزیة درشتبلور پلاژیوکلاز به اپیدوت همراه با کانهزایی مالاکیت و بلورهای سوزنی اسپکیولاریت.
Figure 4. Photomicrographs (in XPL) in the north of Bahariyeh intrusive units. A) Synogranite unit and co-growth of quartz and alkali feldspar, which created the graphic texture with plagioclase crystals; B) Granodiorite unit with plagioclase, alkali feldspar and quartz crystals contain granular texture; C) Monzodiorite porphyry unit in which plagioclase, alkali feldspar, hornblende, biotite and pyroxene crystals are located in the porphyry field; D) Presence of plagioclase, quartz and alkali feldspar in quartz monzodiorite porphyry unit; E) Quartz monzonite porphyry unit and plagioclase, alkali feldspar and quartz crystals; F) Diorite porphyry unit and presence of plagioclase, hornblende and pyroxene in a fine-grained goundmass; G) Alkali feldspar altered into clay minerals associated with alteration of plagioclase into sericite; H) Association of silica veins (secondary quartz) and chlorite with each other; I) Decomposition of plagioclase phenocryst into the epidote along with malachite mineralization and needle specularite.
دیوریت پورفیری:
این واحد به‌صورت دو استوک کوچک از شمال تا جنوب منطقة بهاریه رخنمون یافته است (شکل 3- F). این واحد بافت پورفیری و گلومروپورفیری دارد و درشتبلورهای آن در زمینه‌ای دانهریز تا دانهمتوسط جای گرفته‌اند. درشتبلورهای سازندة این واحد نزدیک به 50 درصدحجمی کل سنگ را در بر می‌گیرند و شامل پلاژیوکلاز با فراوانی 30- 25 درصدحجمی، پیروکسن با فراوانی 10- 8 درصدحجمی، هورنبلند با فراوانی 6- 4 درصدحجمی و کوارتز، بیوتیت، آلکالی‌فلدسپار با فراوانی کمتر از 4 درصدحجمی هستند (شکل 4- F). در زمینه نیز کانیهایی همانند درشتبلورها دیده می‌شوند. آپاتیت و مگنتیت مهم‌ترین کانی‌های فرعی سازندة سنگ هستند. پلاژیوکلازها با اپیدوت و سرسیت جایگزین شده‌اند. همچنین، هورنبلندهای نیمهشکلدار تا شکلدار در حال جانشینی با کلریت، اپیدوت و گاه کلسیت هستند. همچنین، بخشی از رگه- رگچههای کانهزایی درون این واحد سنگ هستند.
دگرسانی
بررسی‌های صحرایی و بررسی‌های سنگنگاری روی مقاطع نازک و صیقلی نشان‌دهندة گسترش چشمگیر دگرسانی گرمابی در منطقة شمال بهاریه است. بر این اساس، چهار دگرسانی اصلی پروپیلیتیک (کلریتی- اپیدوتی)، سیلیسی، آرژیلیک و سرسیتی در منطقة بررسی‌شده شناسایی شد که شدت و گسترش آنها در بخش‌های گوناگون منطقه متغیر است. دگرسانی‌های آرژیلیک- سرسیتی در محدودة شمال بهاریه گسترش کمی دارد و شدت آنها از ضعیف تا متوسط در نوسان است. در واحدهای سینوگرانیت و گرانودیوریت، این دگرسانیها جایگزینی پلاژیوکلازها (20- 15 درصدحجمی) با کانی‌های رسی و (10- 5 درصدحجمی) سرسیت را در پی داشته‌اند (شکل 4- G).
دگرسانی سیلیسی و پروپیلیتیک روی بیشتر واحدهای مونزودیوریتی تا دیوریتی تأثیر گذاشته است. دگرسانی سیلیسی به‌صورت سیلیس تجمعی (افزوده‌شده به زمینة سنگ) و رگه- رگچهای دیده می‌شود و در بسیاری بخش‌ها با کلریت همراه است. (شکل 4- H). در این نوع دگرسانی دانههای کوارتز به‌صورت نیمهشکلدار و بیشتر بیشکل در بسیاری بخش‌ها و به‌ویژه اطراف رگههای کانهزایی دیده می‌شود. در محدودة بررسی‌شده، دگرسانی پروپیلیتیک ضعیف تا متوسط نیز گسترش چشمگیری نسبت به دیگر دگرسانیها دارد. در این نوع دگرسانی، پلاژیوکلاز (15- 10 درصدحجمی) به کلریت (25- 20 درصدحجمی) و اپیدوت تجزیه شده است (شکل‌های 4- G و 4- I). همچنین، کانی‌های مافیک مانند هورنبلند و پیروکسن نیز به کلریت، کربنات، اکسیدها و هیدرواکسیدهای آهن دگرسان شده‌اند. بیشتر دگرسانی‌های پروپیلیتیک و سیلیسی در حاشیة رگههای کانهزایی گسترش دارند و در بسیاری بخش‌ها با روند کانهزایی همراه هستند. بر پایة بررسی‌های صحرایی، میکروسکوپی و روابط کانهنگاری گمان می‌رود دگرسانی‌های سیلیسی و پروپیلیتیک ارتباط نزدیکی با پیدایش کانسنگ در محدودة شمال بهاریه دارند.
کانهزایی
کانهزایی در منطقة شمال بهاریه پراکندگی چشمگیری دارد و بیشتر به‌صورت رگه- رگچهای، استوک ورک مانند درون توده‌های درونی- نیمهژرف اسیدی تا حد واسط رخ داده است. به گفتة دیگر، عملکرد گسلها مهم‌ترین عامل رخداد کانهزایی درون این واحدهاست و ارتباط صحرایی و ساختاری کانهزایی با این تودهها کاملاً مشخص است. کانهزایی در این این منطقه از روند کلی گسلها پیروی می‌کند و رگه- رگچههای کانه‌دار در راستای گسلهایی با روند شمال‌باختری- جنوب‌خاوری و شمال‌خاوری- جنوب‌باختری رخ داده‌اند (شکل 2). ضخامت این رگه- رگچهها در مقیاس صحرایی و میکروسکوپی از نزدیک به 5 میلیمتر تا بیش از 10 سانتیمتر متغیر است و درازای آنها در برخی مناطق به بیش از 5 متر نیز میرسد. کانههای اولیه شامل پیریت، کالکوپیریت، اسپکیولاریت و کانههای ثانویه نیز شامل کالکوسیت، مالاکیت، آزوریت،گوتیت واکسیدهای آهن هستند (شکل‌های 5- A تا 5- I). بر پایة سامانة رگه- رگچهای و نوع کانهها می‌توان دو نوع رگه- رگچه را در پهنة کانهزایی شمال بهاریه شناسایی کرد (شکل 2):
1) رگه- رگچههای دارای کوارتز+کالکوپیریت+ اسپکیولاریت± پیریت (شکل‌های 5- A، 5- B و 5- C)؛
2) رگه- رگچههای غنی از اسپکیولاریت (شکل 5- D).
شکل 5. تصویرهای صحرایی و میکروسکوپی (در نور PPL بازتابی) از انواع رگه- رگچهها و کانهها در محدودة شمال بهاریه. A) رخنمون رگه- رگچه واجد کوارتز، کالکوپیریت و اسپکیولاریت؛ B) رگه- رگچههای با کوارتز، کالکوپیریت و اسپکیولاریت همراه با مالاکیت؛ C) رگه- رگچه با کانی ثانویه مالاکیت و آزوریت؛ D) رگه- رگچههای غنی از اسپکیولاریت؛ E) نمایی از کالکوپیریت در حال جانشینی با کالکوسیت همراه با رگه- رگچه اسپکیولاریت؛ F) همراهی کالکوپیریت، پیریت، اسپکیولاریت درون رگهها؛ G) نمایی از کانة شکلدار پیریت و جایگزینی پیریت با گوتیت؛ H) رگه- رگچههای با اسپکیولاریت همراه با مالاکیت؛ I) بلورهای سوزنی و تیغهای اسپکیولاریت.
Figure 5. Field and microscopic (in PPL reflected light) photos of all types of vein-veinlets and ores in the north of Bahariyeh area. A) An outcrop of vein- veinlets containing quartz, chalcopyrite and specular hematite; B) Quartz, chalcopyrite, specularite vein- veinlets along with malachite; C) Vein-veinlets containing malachite and azurite as the secondary minerals; D) Specularite rich vein-veinlets; E) Chalcopyrite altered into chalcocite along with specularite vein-veinlets; F) Accompanying chalcopyrite, pyrite, specular hematite in the veins; G) A view of euhedral pyrite and alteration of pyrite into goethite; H) Specularite vein-veinlets with malachite; I) Needle and bladed shape specularite.
در رگه- رگچههای نوع اول کالکوپیریت اصلیترین و فراوان‌ترین کانه سولفیدی در این ساختارها به‌شمار می‌رود. این کانه با فراوانی نزدیک به 30 تا 35 درصدحجمی به‌صورت بیشکل و بیشتر تودهای و پراکنده درون رگه- رگچهها دیده می‌شود و اندازة دانههای آن از نزدیک به 1 تا 5 میلیمتر متغیر است. افزون‌براین، به‌دنبال رخداد فرایند هوازدگی و اکسیداسیون کالکوپیریتها از حاشیه در حال جانشینی با کالکوسیت (10- 5 درصدحجمی) و مالاکیت و آزوریت ( بیش از 90 درصدحجمی) هستند (شکل‌های 5- E و 5- F). پیریت دیگر کانة سولفیدی با فراوانی کمتر از 5 درصدحجمی است که به‌صورت افشان و پراکنده درون این رگه- رگچهها یافت می‌شود. اندازة دانههای آن از کمتر 1/0 تا یک میلیمتر متغیر است و در برخی بخش‌ها در حال جانشینی با گوتیت و دیگر کانی‌های آهندار است (شکل 5- G). کوارتز نیز مهم‌ترین کانی باطله همراه با کانهها در رگه- رگچههای گروه نخست است که گاهی در نزدیک به 20 تا 25 درصدحجمی حجم آنها را پر کرده است. اسپکیولاریت فراوان‌ترین کانة اکسیدی موجود در محدودة شمال بهاریه است. این کانه با آگرکات سوزنی شاخص خود در این رگه- رگچهها فراوانی 30 تا 35 درصدحجمی دارد و اندازة آنها نیز از 1/0 تا 2 میلیمتر در تغییر است (شکل 5- H). در این نوع رگچهها، نخست پیریت به‌صورت پراکنده پدید آمده است و پس از آن کالکوپیریت، اسپکیولاریت و کوارتز نیز پدید آمده‌اند. در پایان، کانی‌های ثانویه کالکوسیت، مالاکیت، آزرویت و گوتیت در این رگچهها پدیدار شده‌اند. در شکل 6 توالی پاراژنزی کانی‌های اولیه و ثانویه در این نوع رگه- رگچهها نشان داده شده است.
در رگه- رگچههای غنی از اسپکیولاریت نیز تنها بلورهای سوزنی و تیغهای اسپکیولاریت دیده می‌شود که همة حجم رگه- رگچهها را دربر گرفته است. در این رگه- رگچهها اسپکیولاریتهای اولیه به‌صورت تجمعی و تودهای همروند با راستای گسلهای منطقه دیده می‌شوند (شکل 5- I).
شکل 6. توالی پاراژنز کانی‌های اولیه و ثانویه در رگه- رگچه-های دارای کوارتز+کالکوپیریت+هماتیت اسپکیولار (اسپکیولاریت)± پیریت محدودة شمال بهاریه.
Figure 6. Paragenetic assemblages of primary and secondary minerals in vein-veinlets contain quartz+chalcopyrite+specular hematite±pyrite.
زمین‌شیمی مادة معدنی
همان‌گونه‌که پیشتر گفته شد، 10 نمونة خردة سنگی به نمایندگی از پهنه‌های گوناگون کانهزایی در محدودة شمال بهاریه (جدول 1) برگزیده و به روش ICP-OES برای سنجش عیار عنصرهای فلزیِ کانسار تجزیة شیمیایی شدند. بر پایة داده‌های به‌دست‌آمده عیار بیشینه، کمینه و میانگین برای عنصرهای Cu، Ag، Pb، Zn،Mo، As و Fe در هر دو نوع رگه- رگچه به‌دست آورده شدند. بدین‌گونه در رگه- رگچههای دارای کالکوپیریت+ اسپکیولاریت+ کوارتز، میزان مس از 693 تا 20404 گرم در تن (میانگین: 10475 گرم در تن)، نقره از 37/0 تا 224 گرم در تن (میانگین: 47 گرم در تن)، سرب از 30 تا 6104 گرم در تن (میانگین: 1848 گرم در تن)، روی 280 تا 1884(میانگین: 762 گرم در تن) و آهن از 1800 تا 89350 (میانگین: 35566 گرم در تن) متغیر است (جدول 1). افزون‌بر این، در رگه- رگچههای غنی از اسپکیولاریت، مقدار مس از 23 تا 117 گرم در تن (میانگین: 67 گرم در تن)، نقره 2/0 تا 38/0 گرم در تن (میانگین: 28/0 گرم در تن)، سرب 11 تا 26 گرم در تن (میانگین: 19 گرم در تن)، سرب 24 تا 175 گرم در تن (میانگین: 68 گرم در تن) و آهن از 31229 تا 58011 گرم در تن (میانگین: 44877گرم در تن) است (جدول 1). بر پایة داده‌های به‌دست‌آمده، بیشترین میزان مس، نقره، سرب و روی درون رگه- رگچههای با کالکوپیریت+اسپکیولاریت+کوارتز شناسایی شد. این حجم بالا از عنصرهایی مانند مس به فراوانی کانی‌های اولیه کالکوپیریت و ثانویه مالاکیت و آزوریت درون این رگه- رگچهها مربوط است. بیشتر این رگه- رگچههای در بخش‌های شمالی، باختری و جنوب‌باختری محدودة شمال بهاریه متمرکز شده‌اند (شکل 2). افزون‌بر این، هیچ شواهدی از کانی‌های اولیه و ثانویه = سرب و روی‌دار درون این نوع رگه- رگچهها دیده نشد. از سوی دیگر، میزان عنصرهای یادشده درون رگه- رگچههای غنی از اسپکیولاریت به‌شدت کاهش می‌یابد و تنها عنصر آهن بیهنجاری چشمگیری نشان می‌دهد. حضور کانی اسپکیولاریت درون این رگه- رگچهها مهم‌ترین عامل بالابودن میزان آهن است. بر پایة داده‌های به‌دست‌آمده، ارتباط مشخص و معناداری میان عنصرهایِ دو تیپ رگه- رگچه دیده نمیشود. در پایان، بر پایة داده‌های به‌دست‌آمده از تجزیة زمین‌شیمیاییِ هردو تیپ رگه- رگچه، بیشترین تمرکز عنصر مس درون رگه- رگچههای با کالکوپیریت+ اسپکیولاریت+ کوارتز در بخش جنوب‌باختری منطقه است (نمونه‌های BH-78، BH-97 و BH-99).
جدول 1. داده‌های زمین‌شیمیایی برخی عنصرها (برپایة ppm) در نمونه‌های خرده‌سنگیِ محدودة شمال بهاریه به روش ICP-OES .
Table 1. The geochemical data of some elements (in ppm) in the chip composite samples in the north of Bahariyeh area by using ICP-OES method.
|
Sample No. |
Location |
Type of vein-veinlet |
Cu |
Fe |
Ag |
Mo |
Pb |
Zn |
As |
|
BY- 51 |
X: 58° 39′ 49″ Y: 35° 18′ 52.4″ |
Ccp+SHem+Qz |
2017 |
89350 |
0.37 |
0.79 |
42 |
1012 |
2.5 |
|
BH- 61 |
X: 58° 37′ 46″ Y: 35° 17′ 55″ |
Ccp+SHem+Qz |
4850 |
7100 |
0.57 |
11.4 |
30 |
363 |
3.1 |
|
BH- 78 |
X: 58° 38′ 40″ Y: 35° 18′ 42″ |
Ccp+SHem+Qz |
14519 |
36457 |
2.9 |
109 |
3544 |
1884 |
3.3 |
|
BH- 97 |
X: 58° 37′ 42.2″ Y: 35° 17′ 53″ |
Ccp+SHem+Qz |
20404 |
12913 |
224 |
1.2 |
1147 |
707 |
100 |
|
BH- 99 |
X: 58° 37′ 54.4″ Y: 35° 17′ 50″ |
Ccp+SHem+Qz |
20364 |
65774 |
4.7 |
46.7 |
223 |
280 |
10 |
|
BH- 101 |
X: 58° 37′ 47.4″ Y: 35° 18′ 54″ |
Ccp+SHem+Qz |
693 |
1800 |
50.4 |
4.4 |
6104 |
328 |
22 |
|
BR- 23 |
X: 58° 41′ 30″ Y: 35° 18′ 36″ |
SHem- rich |
117 |
31229 |
0.28 |
1.28 |
11 |
24 |
2.3 |
|
BR- 46 |
X: 58° 41′ 48″ Y: 35° 18′ 12″ |
SHem- rich |
41 |
46889 |
0.2 |
0.77 |
16 |
32 |
2.4 |
|
BR- 47 |
X: 58° 41′ 44″ Y: 35° 18′ 10″ |
SHem- rich |
23 |
43380 |
0.26 |
0.64 |
26 |
42 |
2.8 |
|
BY- 60 |
X: 58° 39′ 1.6″ Y: 35° 18′ 3.1″ |
SHem- rich |
85 |
58011 |
0.38 |
1.2 |
24 |
175 |
11.7 |
زمین‌شیمی توده‌های آذرین درونی
داده‌های تجزیة زمین‌شیمیایی اکسیدهای اصلی، عنصرهای کمیاب و خاکی کمیاب برای رخنمونهای آذرین درونی در محدودة شمال بهاریه در جدول 2 آورده شده‌اند. برای نامگذاری سنگ‌های آذرنی درونی نمودارهای بسیاری بر پایة ترکیب شیمیایی آنها پیشنهاد شده است. این دادهها شامل مجموع مقادیر K2O و Na2O (مجموع عنصرهای آلکالن، TA) و مقدار SiO2 (S) هستند.
جدول 2. داده‌های شیمیایی عنصرهای اصلی (برپایة درصدوزنی، به روش XRF)، کمیاب و خاکی کمیاب (برپایة ppm، به روش ICP-MS) در توده‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه.
Table 2. The chemical data of the major elements (in wt% by XRF method), trace and rare earth elements (in ppm, by ICP- MS method) in the intrusions in the north of Baharieh area.
|
Rock type |
Syenogranite |
Granodiorite |
Monzodiorite porphyry |
Quartz monzonite porphyry |
Diorite porphyry |
|||||
|
Longitude |
58°42′05″ |
58°37′27″ |
58°39′35″ |
58°39′21″ |
58°40′20.4″ |
58°37′30.4″ |
58°3834.2″ |
58°38′05″ |
58°39′5.3″ |
58°39′51″ |
|
Latitude |
35°18′11″ |
35°18′28″ |
35°18′15.4″ |
35°18′26.4″ |
35°18′1.55″ |
35°18′3.5″ |
35°18′47.3″ |
35°18′00″ |
35°18′23.4″ |
35°18′48.6″ |
|
Sample No. |
BR- 43 |
BH- 102 |
By- 4 |
By- 66 |
BR- 79 |
BA- 69 |
BH- 82 |
BH- 14 |
BH- 64 |
BY- 49 |
|
SiO2 |
63.66 |
67.21 |
58.37 |
58.41 |
59.41 |
65.54 |
63.73 |
55.34 |
58.76 |
58.62 |
|
TiO2 |
0.44 |
0.57 |
0.83 |
0.75 |
0.75 |
0.73 |
0.67 |
0.84 |
0.77 |
0.76 |
|
Al2O3 |
14.95 |
16.43 |
14.66 |
15.1 |
15 |
14.5 |
15.12 |
15.05 |
14.97 |
15.01 |
|
Fe2O3t |
7.31 |
4.46 |
8.67 |
8.53 |
8.11 |
4.48 |
5.8 |
8.55 |
8.96 |
8.78 |
|
MnO |
0.09 |
0.12 |
0.17 |
0.19 |
0.2 |
0.15 |
0.096 |
0.12 |
0.21 |
0.17 |
|
MgO |
2.82 |
1.95 |
3.38 |
3.87 |
3.68 |
2.45 |
2.04 |
4.19 |
3.62 |
3.76 |
|
CaO |
2.92 |
0.46 |
4.43 |
4.49 |
5.19 |
1.87 |
1.73 |
5.26 |
5.26 |
4.97 |
|
Na2O |
2.94 |
3.72 |
4.26 |
3.47 |
2.72 |
7.3 |
5.14 |
3.1 |
3.03 |
3.52 |
|
K2O |
3.14 |
2.88 |
2.75 |
2.82 |
3.27 |
0.96 |
3.6 |
2.86 |
2.71 |
2.51 |
|
P2O5 |
0.13 |
0.2 |
0.23 |
0.18 |
0.17 |
0.16 |
0.16 |
0.19 |
0.19 |
0.18 |
|
LOI |
1.31 |
1.38 |
1.96 |
1.94 |
1.28 |
1.67 |
1.67 |
2.11 |
1.27 |
1.45 |
|
Total |
99.70 |
99.38 |
99.71 |
99.75 |
99.78 |
99.81 |
99.76 |
97.61 |
99.75 |
99.73 |
|
V |
75.00 |
57 |
161 |
164 |
144 |
59 |
75 |
144 |
168 |
156.00 |
|
Cr |
52.00 |
58 |
94 |
81 |
127 |
39 |
52 |
48 |
48 |
72.00 |
|
Cs |
2.37 |
1 |
0.56 |
1.44 |
0.43 |
0.36 |
1.25 |
1 |
0.55 |
0.76 |
|
Ba |
1,377 |
1,475 |
678 |
655 |
591.1 |
176 |
220 |
983 |
669 |
695 |
|
Rb |
46.90 |
80 |
48 |
48 |
50 |
18.5 |
19.4 |
102 |
53 |
44.40 |
|
Sr |
398.9 |
129 |
529 |
466 |
388.9 |
170.3 |
137.9 |
150 |
403 |
404.7 |
|
Y |
20.8 |
28 |
28 |
25 |
28 |
31.5 |
28.4 |
28 |
27 |
25.5 |
|
Zr |
169 |
223 |
171 |
156 |
174 |
272 |
230 |
175 |
171 |
160 |
|
Nb |
9 |
13 |
11 |
10.2 |
12.2 |
16.5 |
13.5 |
9 |
11 |
10.4 |
|
Ga |
16.7 |
14 |
18 |
17 |
16.3 |
15.7 |
17.1 |
15 |
17 |
16 |
|
Hf |
4.6 |
7 |
5 |
4.5 |
5 |
7.6 |
6.1 |
4 |
5 |
4.9 |
|
Ta |
0.9 |
1 |
1 |
0.8 |
1 |
1.1 |
0.9 |
0.5 |
1 |
1 |
|
Th |
11.47 |
11.2 |
8.5 |
7.4 |
8.5 |
16.04 |
11.18 |
6.5 |
8 |
7.12 |
|
U |
2.31 |
3 |
1.8 |
1.6 |
2 |
3.22 |
2.21 |
1.4 |
1.7 |
1.69 |
|
La |
25.5 |
30.8 |
23.9 |
22.2 |
23.3 |
30.8 |
28.8 |
14.8 |
23.1 |
22.9 |
|
Ce |
51.7 |
59.5 |
51.9 |
48 |
51.6 |
70.9 |
64.2 |
33.8 |
49.5 |
50.1 |
|
Pr |
5.69 |
7.16 |
6.58 |
5.99 |
6.41 |
8.68 |
8.03 |
4.22 |
6.08 |
6.07 |
|
Nd |
20.6 |
27.9 |
26.1 |
23.6 |
25.1 |
31.6 |
30.6 |
18.3 |
24.1 |
24.3 |
|
Sm |
4.33 |
5.43 |
5.62 |
5.09 |
5.45 |
5.81 |
6.24 |
3.76 |
5.26 |
5.04 |
|
Eu |
1.05 |
1.19 |
1.55 |
1.43 |
1.27 |
1.51 |
1.56 |
1.04 |
1.46 |
1.36 |
|
Gd |
3.77 |
5.64 |
5.09 |
4.78 |
4.92 |
5.56 |
5.43 |
3.73 |
5.04 |
4.8 |
|
Tb |
0.64 |
0.83 |
0.85 |
0.82 |
0.87 |
0.92 |
0.83 |
0.57 |
0.83 |
0.82 |
|
Dy |
3.65 |
5.74 |
4.88 |
4.69 |
5.07 |
5.52 |
5.21 |
4.23 |
4.79 |
4.66 |
|
Ho |
0.7 |
1.08 |
1.01 |
0.95 |
1 |
1.11 |
0.97 |
0.86 |
1 |
0.96 |
|
Er |
2.14 |
3.16 |
2.85 |
2.75 |
3 |
3.22 |
2.97 |
2.23 |
2.77 |
2.82 |
|
Tm |
0.35 |
0.48 |
0.45 |
0.45 |
0.53 |
0.52 |
0.49 |
0.38 |
0.45 |
0.48 |
|
Yb |
2.21 |
3.47 |
2.76 |
2.63 |
2.92 |
3.23 |
3.12 |
3.47 |
2.8 |
2.84 |
|
Lu |
0.32 |
0.53 |
0.4 |
0.42 |
0.43 |
0.5 |
0.48 |
0.36 |
0.39 |
0.42 |
|
Eu/Eu* |
0.79 |
0.66 |
0.89 |
0.89 |
0.75 |
0.81 |
0.87 |
0.69 |
0.87 |
0.85 |
|
(La/Yb)N |
7.78 |
5.98 |
5.84 |
5.69 |
5.38 |
6.43 |
8.05 |
3.79 |
5.56 |
5.44 |
(La/Yb)N= chondrite-normalized La / chondrite-normalized Yb; Eu/Eu*=[EuN/(SmN × GdN)0.5]
بر پایة نمودار SiO2 در برابر Na2O+K2O، نمونهها در محدودة گرانودیوریت، کوارتز مونزونیت، مونزودیوریت و دیوریت جای می‌گیرند (شکل 7- A). همچنین، برای بررسی سری ماگمایی این واحدهای آذرین درونیِ اسیدی- حد واسط نمودار Ta+Yb در برابر K2O/Yb به‌کار برده شد. در این نمودار بیشتر نمونهها در گسترة ماگماهای کالک‌آلکالن جای می‌گیرند و تنها نمونة سینوگرانیت در محدودة ماگماهای شوشونیتی جای می‌گیرد (شکل 7- B). افزون‌بر این، برای بررسی مقدار اشباع‌شدگی از آلومین نمودار A/CNK در برابر A/NK به‌کار برده شد (شکل 7- C).
شکل 7. ترکیب توده‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه در نمودارهای زمین‌شیمیایی. A) نمودار TAS برای نامگذاری توده‌های آذرین درونی (Middlemost, 1994)؛ B) تعیین سری ماگمایی در نمودار Ta+Yb در برابر K2O/Yb (Pearce, 1982)؛ C) نمودار شاخص اشباع از آلومین (Shand, 1943)؛ D) نمودار Ta + Yb در برابر Rb (Pearce et al., 1984).
Figure 7. Composition of intrusive rocks in the north of Bahariyeh in the geochemical diagrams. A) TAS classification diagram for the intrusive rocks (Middlemost, 1994); B) Magmatic series determination in Ta/Yb versus K2O/Yb diagram (Pearce, 1982) to; C) Alumina saturation index diagram (Shand, 1943); D) Ta+Yb versus Rb diagram (Pearce et al., 1984).
ردهبندی سنگ‌ها بر پایة این نمودار نشان می‌دهد نمونه‌های اسیدی- حد واسط در محدودة پرآلومینوس تا بیشتر متاآلومینوس جای می‌گیرند. همچنین، برای تعیین جایگاه زمین‌ساختی توده‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه نمودارهای زمین‌ساختیِ پیشنهادیِ پیرس و همکاران (Pearce et al., 1984) به‌کار برده شد. در این نمودارها گرانیتوییدها در چهار قلمروی گرانیتهای پشتههای کمانی (ORG)، درون صفحهای (WRG)،کمان آتشفشانی مرتبط با فرورانش (VAG) و گرانیتهای مناطق برخوردی (syn-COLG) جای می‌گیرند. بر پایة نمودار Ta+Yb در برابر Rb، همة توده‌های اسیدی- حد واسط در جایگاه زمین‌ساختی کمان آتشفشانی مرتبط با پهنة فرورانش جای می‌گیرند (شکل 7- D).
شکل 8. توده‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه در: A) نمودار الگوی پراکندگی عنصرهای خاکی کمیاب بهنجارشده به ترکیب کندریت (Boynton, 1985)؛ B) نمودار بهنجارشده به ترکیب گوشتة اولیه (Sun and McDonough, 1989).
Figure 8. Intrusive rocks in the north of Bahariyeh in: A) Chondrite-normalized rare earth elements diagram (Boynton, 1985); B) Primitive Mantle-normalized trace element diagram (Sun and McDonough, 1989).
برای بررسی سرشت فرایندهای زمین‌شناسی و زمین‌شیمیایی در مجموعه سنگ‌های محدودة شمال بهاریه، نمودارهای عنکبوتی بهنجار شده به ترکیب گوشتة اولیه و عنصرهای خاکی کمیاب کندریت به‌کار برده شد. شکل 8- A نمودار بهنجارشدة عنصرهای خاکی کمیاب به ترکیب کندریت (Boynton, 1985) برای توده‌های آذرین درونی محدودة بهاریه را نشان می‌دهد. الگوی پراکندگی عنصرهای خاکی کمیاب در این نمودار غنی‌شدگی چشمگیری از LREE در مقایسه با عنصرهای HREE نمایش می‌دهد و فراوانی عنصرهای سبکتر با شیب بیشتری نسبت به عنصرهای سنگین کاهش می‌یابد (شکل 8- A). این روند غنی‌شدگی و کاهشی عنصرهای خاکی کمیاب سبک نسبت به عنصرهای خاکی کمیاب سنگین میتواند شاخص پیدایش ماگماهای کالک‌آلکالن در محیط فرورانش باشد (Rollinson, 1993; Nicholson et al., 2004; Zulkarnain, 2009; Helvacı et al., 2009; Asiabanha et al., 2012).
افزون‌بر این، درجه کم ذوب‌بخشی گوشته و یا آلایش با مواد پوستهای از دیگر دلایل غنی‌شدگی LREEها نسبت به HREEها است (Almeida et al., 2007). در نمونه‌های محدودة شمال بهاریه نسبت (La/Yb)N از نزدیک به 79/3 تا 05/8 در تغییر است (جدول 1) و این نسبت کم، نبود یا کم‌بودن گارنت در خاستگاه را نشان می‌دهد. در این نمودارها عنصر Eu اهمیت ویژهای دارد. نسبت Eu/Eu* در این نمونهها از 66/0 تا 89/0 متغیر است که گویای ناهنجاری اندکی منفی است. به گفتة دیگر، هرگاه میزان Eu/Eu* کمتر از یک باشد ناهنجاری منفی و مقدارهای بیشتر از یک نشان‌دهندة ناهنجاری مثبت هستند .(Taylor and McLennan, 1985) مقدارهای Eu/Eu* کمتر از یک در توده‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه گویای حضور پلاژیوکلاز در خاستگاه آنهاست. همچنین، ناهنجاری مثبت Eu یا مقادیر بیشتر از یک نشان‌دهندة نبود پلاژیوکلاز و حضور گارنت در خاستگاه و احتمالاً بالابودن فوگاسیتة اکسیژن در ماگماست (Rollinson, 1993). نمودار بهنجارشدة عنصرهای فرعی و کمیاب در برابر ترکیب گوشتة اولیه (Sun and McDonough, 1989) در شکل 8- B نشان داده شده است. بر پایة این نمودار محدودة شمال بهاریه غنی‌شدگی در عنصرهای LILE (مانند Rb، K، Ba و Cs) در مقایسه با عنصرهای HFSE (مانند Nb، Ti و Y) نشان می‌دهند. این ویژگی‌ها معمولاً در ماگماهای پدیدآمده در پهنه‌های فرورانش دیده می‌شود (Wilson, 1989; Walker et al., 2001; Machado et al., 2005; Yang and Li, 2008).
بحث
رخد اد کانهزایی
ماگماتیسم و سامانة فلززایی پهنة خواف- کاشمر- بردسکن در پنجرة زمانی سنوزوییک (پالئوسن- ائوسن) رخ داده‌اند و بیشتر کانهزاییها در این پهنة از نوع IOCG، پورفیری، اسکارن و رگه- رگچهای هستند. برپایة شواهد اولیه، رخداد کانهزایی شمال بهاریه از گروه کانسارهای تیپ IOCG به‌شمار می‌رود که در ادامه به آن پرداخته می‌شود.
نخستین‌بار هیتزمن و همکاران (Hitzman et al., 1992) کانسارهای مس و طلای همراه با اکسید آهن (Iron Oxide Copper–Gold یا IOCG) را به‌نام گروه جدیدی از ذخایر معدنی شناسایی کردند و سپس پژوهشگران بعدی آنها را دسته‌بندی کردند (Hitzman et al., 1992; Barton and Johnson, 1996; Sillitoe, 2003; Williams et al., 2005; Porter, 2010; Chen, 2013). هرچند دربارة دسته‌بندی این ذخایر هنوز ابهاماتی هست، اما پس از ذخایر پورفیری بیشترین ذخیره‌های مس و طلای جهان را دارند. مهم‌ترین ویژگی‌های متمایزکنندة این ذخایر شامل موارد زیر است:
1) حضور دو کانی اکسیدی آهن مگنتیت و هماتیت (اسپکیولاریت) با محتوی تیتانیم کم به‌صورت جداگانه یا با هم در یک سامانة کانهزایی؛
2) گسترش چشمگیر دگرسانی گرمابی شامل پهنه‌های سدیک- پتاسیک- هیدرولیکی (سرسیت- کلریت- سیلیسی‌شدن)؛
3) نبود وابستگی فضایی و مکانی آشکار با توده‌های آذرین درونی؛
4) کنترلهای ساختاری بسیار بالا دارند و پیدایش ذخیره ارتباط نزدیکی با این ساختارها دارد؛
5) وجود عیار بالای مس و بیهنجاریهای کاملاً اقتصادی عنصرهایی مانند Au، U، Ag، Pb، Zn، Mo، Ni، Co، Ba، F ، P و/یا LREEs؛
6) در بازة بزرگ زمانی از آرکئن تا پلیوسن پدید آمده‌اند؛
7) در محیطهای زمین‌ساختی گوناگونی مانند کافت، نقاط داغ درونقارهای و حوضههای کششی پهنة فرورانش و محیطهای پسابرخوردی پدید آمده‌اند؛
8) طیف گسترده‌ای از سنگ میزبان شامل سنگ‌های آتشفشانی، توده‌های آذرین درونی ژرف و نیمهژرف اسیدی تا مافیک و سنگ‌های آذرآواری را دربر می‌گیرند (Hitzman, 2000; Williams et al., 2005; Barton, 2014; Skirrow et al., 2019).
پهنة ماگمایی خواف- کاشمر- بردسکن در شمال‌خاوری ایران میزبان سامانههای کانهزایی متنوع و مهمی مانند انواع پورفیری (تنورجه کاشمر) و IOCG (طلا کوهزر) است (Karimpour et al., 2006; Mazloumi et al., 2009).
در محدودة شمال بهاریه همانند برخی ذخایر IOCG در پهنة Coastal Cordillera شیلی مانند Mantoverde و Candelaria که کانهزایی همروند با گسل آتاکاما رخ داده است (Barra et al., 2017; Childress et al., 2020)، سامانة کانهزایی کنترل ساختاری دارد و از روند درز و شکافها و گسلهای منطقه (گسل بهاریه) و در مقیاس بزرگ از روند گسل درونه در بخش جنوبی منطقه پیروی می‌کند. در حقیقت، چندین افق کانهزایی با روند شمال‌خاوری- جنوب‌باختری و شمال‌باختری- جنوب‌خاوری در محدوده رخنمون دارند و مادة معدنی به‌صورت رگه- رگچهای و شکافه پرکن درون توده‌های آذرین اسیدی- حد واسط واقع شده است. کانیشناسی اصلی و اولیه رگه- رگچهها، پیریت، کالکوپیریت و اسپکیولاریت همراه با کوارتز به‌عنوان کانی باطله است. از این‌رو، بر پایة ردهبندیِ پیشنهادیِ کریم‌پور (Karimpour, 2004) و ویلیامز Williams, 2010))، محدودة شمال بهاریه به‌عنوان کانسارهای نوع اسپکیولایتدار (هماتیت) تیپ IOCG به شمار می‌رود. سنگ میزبان آذرین درونی ژرف- نیمهژرف در پی پیدایش این رگچه- رگچهها ی کانه‌دار دچار دگرسانی پروپیلیتیک (کلریت+اپیدوت)، سیلیسی و گاهی سرسیتی شده است. بر پایة نظر بارتون (Barton, 2014)، روند دگرسانی همانند نوع هیدرولیکی (اسیدی) در ذخایر IOCG است و مجموعه کانیایی شامل کوارتز+کلریت+ اپیدوت+سرسیت است. ذخایر پهنة شیلی مانند Mantoverde نیز دگرسانی هیدرولیکی نشان داده (Rieger et al., 2010)، هرچند در ذخیره المپیک دم در جنوب استرالیا دگرسانی پتاسیک نیز گزارش شده است (Skirrow et al., 2007). در محدودة بررسی‌شده داده‌های تجزیههای زمین‌شیمیایی گویای آنست که عنصر مس، مهم‌ترین ناهنجاری موجود در رگههاست و افزون‌بر این عنصرهای سرب، روی و نقره بیهنجاریهای چشمگیری نشان می‌دهند.
بر پایة بررسی‌های پیشین در پهنة خواف- کاشمر- بردسکن رژیم زمین‌ساختی مرتبط با پهنة فرورانش (فرورانش اسلب اقیانوسی نئوتتیس به زیر لبه جنوب‌باختری صفحه اوراسیا) اصلیترین محیط زمین‌ساختی سازندة این سامانههاست (Karimpour et al., 2017). ذخایر پهنة شیلی در محیطهای مرتبط با پهنة فرورانش حاشیة فعال قاره‌ای پدید آمده‌اند (del Real et al., 2018). ذخایر موجود در پهنة خواف- کاشمر- بردسکن مانند کوهزر در بازة زمانی ائوسن میانی (Karimpour et al., 2017) پدید آمده است؛ اما ذخیره‌های پهنة شیلی در بازة ژوراسیک- کرتاسة زیرین تا آغاز پالئوژن گزارش شده است (Rieger et al., 2010; Chen, 2013; Barra et al., 2017). الگوی تقریباً هموار توزیع عنصرهای خاکی کمیاب در محدودة شمال بهاریه، غنی‌شدگی نسبی در عنصرهای LREE (La/Sm∼2.48- 4.02) و بیهنجاری کمی منفی Eu (Eu/Eu*∼0.66- 0.89) و تهی‌شدگی از عنصرهایی مانند Ti و Nb بیشترین همانندی و شباهت را با باتولیت گرانیتوییدی Copiapó در ذخیرة معدنی Candelaria Punta del Cobre (;La/Sm∼4.856 Eu/Eu*∼0.89) در پهنة شیلی دارد (del Real et al., 2018).
همان‌گونه‌که پیشتر گفته شد، رخداد کانهزایی شمال بهاریه بر پایة سرشت زمین‌ساختی، ویژگی‌های زمین‌شناسی، نوع سنگ میزبان، دگرسانی، کانههای اولیه، سامانة کانهزایی همراه با کنترل ساختاری و توزیع زمین‌شیمیایی عنصرها، با وجود پارهای تفاوتها، شباهت بسیاری با کانسارهای نوع IOCG به‌ویژه ذخایر پهنة شیلی دارد. در ادامه و در جدول 3 برخی از مهم‌ترین کانسارهای تیپ IOCG در پهنة شیلی با ذخایر موجود در KKBMB (معدن کوهزر و محدودة شمال بهاریه) مقایسه شده‌اند. هرچند اثبات IOCG بودن آن نیازمند بررسی‌های دقیقتر و جامعتر مانند بررسی‌های زیرسطحی، آنالیزهای زمین‌شیمیایی برای عیارسنجی طلا، دماسنجی و سنجش شوری سیال کانهساز و ترکیب ایزوتوپی آنهاست.
جدول 3. مقایسه ذخایر مهم IOCG در ایران و جهان با محدودة شمال بهاریه.
Table 3. Comparison of important IOCG reserves in Iran and the world with the North of Baharieh area.
|
|
Bahariyeh |
Kuh-e-Zar |
Mantoverde |
Candelaria |
|
Location |
Central KKBMB, NE Iran |
Central KKBMB, NE Iran |
Central Andes of northern Chile |
Cloncurry districts of Australia |
|
Host rocks |
Intrusions-Subvolcanic
|
Volcanic rocks
|
Volcanoclastic rocks, andesite and basaltic andesite
|
Andesitic-Basaltic lavas and volcanoclastic rocks |
|
Related intrusive |
Diorite, monzodiorite |
Diorite, monzodiorite |
Granodiorite, |
Diorite |
|
Ore-controlling |
Strike slip faults |
Strike slip faults |
Normal fault-detachment-dilational |
Strike slip faults (Atacama fault) |
|
Hydrothermal
|
Chloritization, silicification |
Chloritization, silicification |
Potassic, chloritization |
Potassic, silicification |
|
Mineralization shape |
Vein-veinlet |
Vein |
Breccias and veins |
Vein- Breccias -stockwork like |
|
Ore assemblages |
Hem-Ccp-Py-minor Sp-Gn |
Hem-Py-Ccp |
Ccp-Hem-Py |
Py-Mt-Ccp |
|
Economic elements |
Cu±Au±Zn±Pb |
Au±Cu |
Cu-Au |
Cu-Au |
|
Mineralization age |
Middle Eocene |
Middle Eocene |
Jurassic-Early Cretaceous |
Jurassic-Early Cretaceous |
|
Tectonomagmatic setting |
Subduction-related continental arc |
Subduction-related continental arc |
Inversion basins in extensional arc on subduction-related continental margin |
Inversion basins in the extensional arc in the subduction-related continental margin |
|
References
|
This study |
Karimpour et al., 2017 |
Rieger et al., 2010., 2012, Childress et al., 2020 |
Rieger et al., 2010., 2012, Barra et al., 2017 |
خاستگاه ماگما و سنگ‌زایی[4] توده‌های آذرین درونی
ویژگی‌های سنگشناسی و زمین‌شیمی کل سنگ گویای آنست که ماگمای سازندة توده‌های آذرین درونی در محدودة شمال بهاریه سرشت کالک‌آلکالن دارند و از گرانیتوییدهای نوع I هستند (شکل 7- B). همچنین، نمودارهای بهنجارشده به ترکیب عنصرهای خاکی کمیاب کندریت و گوشتة اولیه، وجود ناهنجاری منفی Eu و غنی‌شدگی چشمگیری از عنصرهای LILE و LREE را نشان می‌دهند. در این پژوهش برای درک بهتر تحول و فرایندهای تکاملی ماگماهای سازندة سنگ‌های اسیدی- حد واسط پدیدآمده در محدودة شمال بهاریه الگوسازی نسبت‌های عنصرهای کمیاب به‌کار برده شد. از این‌رو، برای بررسی شرایط ذوب ماگمای پدیدآمده در محدودة بررسی‌شده از نمودار La در برابر La/Sm بهره گرفته شد (شکل 9- A). این نسبتها به فرایند ذوب‌بخشی حساس نیستند، ازاین‌رو، از آنها برای شناخت فرایندهای تبلوربخشی و ذوب‌بخشی استفاده می‌شود. داده‌های زمین‌شیمیایی و نمودارهای ترسیم‌شده نشان می‌دهند ذوب‌بخشی نقش کلیدی در پیدایش سنگ‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه دارند و این ماگماها بیشتر در پی ذوب‌بخشی پدید آمده‌اند تا فرایند تبلوربخشی (شکل 9- A).
شکل 9. A) روند ذوب‌بخشی در نمودار La در برابر La/Sm (Li et al., 2011)؛ B) تعیین درجة ذوب‌بخشی در نمودار La/Yb در برابر Gd/Yb (Halliday et al. 1995)؛ C) بررسی ژرفای پیدایش در نمودار Sm/Yb در برابر Ce/Yb (Wang et al., 2002)؛ D) بررسی بود یا نبود گارنت در خاستگاه در نمودار Sm/Yb در برابر Ce/Sm (Hawkesworth et al., 1994).
Figure 9. A) Determination of partial melting process in La versus La/Sm diagram (Li et al., 2011); B) Determination of partial melting in La/Yb versus Gd/Yb diagram (Halliday et al. 1995); C) Determination of formation depth in Sm/Yb versus Ce/Yb diagram (Wang et al., 2002); D) Determination of absence or presence of garnet at source in Sm/Yb versus Ce/Sm (Hawkesworth et al., 1994).
برای تعیین درجة ذوب‌بخشی، ژرفا و ترکیب ماگمای برخاسته از گوشته از نسبت‌های مختلف عنصرهای خاکی کمیاب استفاده می‌شود. همان‌گونه‌که در نمودار La/Yb در برابر Gd/Yb نشان داده شده است (شکل 8- B)، سنگ‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه دچار ذوب‌بخشی درجة پایین (1- 4 درصد) گوشته‌ای شده‌اند و این نمونهها از روند اسپینل لرزولیت پیروی میکنند و گویای آنست که این تودهها از گوشتة غنی‌شده خاستگاه گرفته‌اند. همچنین، مقدارهای (Ce/Yb)N برای سنگ‌های اسیدی- حد واسط محدودة بررسی‌شده در نزدیک به 32/3 تا 05/6 به‌دست آمده است. افزون‌بر این، در نمودار Ce/Yb در برابر Sm/Yb (شکل 9- C)، دیده می‌شود ماگمای سازندة توده‌های آذرین درونی از بخش‌های بالایی گوشته در ژرفای نزدیک به 60- 65 کیلومتری خاستگاه گرفته است (Cotton et al., 1995; Wang et al., 2002). افزون‌براین، نسبت Ce/Sm (8/8- 2/12) در نمونهها بسیار بیشتر از نسبت Sm/Yb (03/2- 08/1) است. غنی‌شدگی در میزان Ce نسبت بهYb هنگامی رخ می‌دهد که گارنت در خاستگاه نباشد؛ بدین معنی که Ce وارد فاز کانیایی شده است. نمودار Sm/Yb در برابر Ce/Sm، نبود گارنت در خاستگاه ماگما سازندة توده‌های آذرین درونی منطقة شمال بهاریه را نشان می‌دهد (شکل 9- D). الگوسازی زمین‌شیمیایی این نسبتها نشان‌دهندة نبود گارنت در خاستگاه است، بدین معنی که این تودهها در نبود گارنت از خاستگاه اسپینل لرزولیت (~ 65 کیلومتر) پدید آمده‌اند.
افزون‌بر این، برای تعیین خاستگاه ماگمای سازندة سنگ‌های محدودة شمال بهاریه، از نمودار YbN در برابر (La/Yb)N استفاده شد (شکل 10- A). این نمودارها برای شناسایی سنگهایی با سرشت آداکیتی از ماگماهای پهنة فرورانش (پیامد ذوب گوشته‌ای) پیشنهاد شده‌اند. بر پایة این نمودار، توده‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه ویژگی ماگماهای غیر آداکیتی (مرتبط با پهنة فرورانش) با نسبت کم (La/Yb)N نزدیک به 79/3 تا 05/8 و محتوی بالای YbN نزدیک به 57/10 تا 60/16 را نشان می‌دهند (شکل 10- A). گرانیتوییدهای نوع I با سرشت کالک‌آلکالن در پهنة فرورانش، عموماً از ذوب‌بخشی پریدوتیت گوة گوشته‌ای پدید می‌آیند که با سیال‌های آزادشده از تختة اقیانوسی فرورو دگرنهاد می‌شوند؛ اما ماگماهای آداکیتی معمولاً از ذوب‌بخشی خود تختة اقیانوسی فرورو و هم از اندرکنش مذاب پدیدآمده از ذوب ورقه با گوة گوشته‌ای پدید می‌آیند (Tatsumi and Takahashi, 2006; Whattam et al., 2012). ازاین‌رو، توده‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه، با توجه به سرشت غیر آداکیتی‌شان، از ذوب‌بخشی گوشته دگرنهاد شده در پهنة فرورانش پدید آمده‌اند.
معمولاً گدازههای پدیدآمده در پهنه‌های کمانی غنی‌شدگی چشمگیری از LILE و LREE نشان می‌دهند و دگرنهادشدن خاستگاه گوشته‌ای زیرکمانی با سیال‌های غنی‌شده از این عنصرهای کمیاب آزادشده از تختة فرورو عامل آن است (Tatsumi, 1989; Pearce and Peate, 1995). عنصرهایی مانند Nb و Rb از فراوان‌ترین عنصرهایِ پوستة قاره‌ای هستند (Bonin et al., 1978). ناهنجاری منفی Nb و Taدر مناطق با فرورانش گویای نقش بنیادی پوسته در پیدایش ماگما مرتبط است و از ویژگی‌های اصلی حاشیه‌های فعال قاره‌ای و محیطهای فروررانشی به‌شمار می‌رود (Patchett, 1992; Reichew et al., 2004). از سوی دیگر، نسبت Zr/Nb از دیگر شاخصههای اصلی برای تعیین آلایش ماگما با پوستة قاره‌ای است، این نسبت در همة توده‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه از 26/14تا 4/19 متغیر است. مقدارهای بالاتر از 20 نشان‌دهندة کمترین میزان آلودگی پوستهای در ماگماست (Martin, 1999). نمونه‌های محدودة بررسی‌شده در نمودار Zr/Nb در برابر Nb/La شواهدی از آلایش پوستهای یا غنی‌شدگی با مواد پوسته در پهنة فرورانش را نشان می‌دهند (شکل 10- B). همچنین، برای درک بهتر ویژگی‌های محیط پیدایش سنگ‌های نفوذی محدودة شمال بهاریه، نمونهها در نمودار Nb/Yb در برابرTh/Yb ترسیم شدند (شکل 10- C). در این نمودار Yb عامل بهنجار کننده برای Th و Nb است، بدینسانکه این عنصرها ضریب تفکیک یکسانی در مذاب و بلور دارند و در پهنه‌های فرورانش میزان Th درون ماگما افزایش و از میزان Nb کاسته می‌شود (Leat et al., 2004).
شکل 10. جایگاه و محیط پیدایش توده‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه. A) نمودار YbN در برابر (La/Yb)N (Moyen and Martin, 2012)؛ B) تعیین آلودگی پوستهای در نمودارZr/Nb در برابر Nb/La (Rudnick and Gao, 2003)؛ C) نمودار Nb/Yb در برابر Th/Yb (after Pearce, 1983)؛ D) نمودار Sr/Nd در برابر Th/Yb (Woodhead et al., 1998)؛ E) نمودار Nb در برابر Rb/Zr (Brown et al., 1984)؛ F) نمودار Yb در برابر Th/Ta (Schandl and Gorton 2002) (N- MORB: بازالت‌های کافت میان‌اقیانوسی عادی؛ E-MORB: بازالت‌های کافت میان‌اقیانوسی غنی‌شده؛ PM: گوشتة اولیه؛ OIB: بازالت‌های جزیره‌های اقیانوسی (ترکیب‌ها از سان و مک‌دوناف (Sun and McDonough, 1989))؛ UC: پوستة قاره‌ای بالایی؛ LC: پوستة قاره‌ای زیرین (ترکیب‌ها از تیلور و مک‌لنن (Taylor and McLennan, 1985)).
Figure 10. The location and formation setting of the intrusive rocks in the north of Bahariyeh district. A) YbN versus (La/Yb)N diagram (Moyen and Martin, 2012); B) Determination of crustal contamination in Zr/Nb versus Nb/La diagram (Rudnick and Gao, 2003); C) Nb/Yb versus Th/Yb diagram (after Pearce, 1983); D) Sr/Nd versus Th/Yb (Woodhead et al., 1998); E) Nb versus Rb/Zr diagram (Brown et al., 1984); F) Yb versus Th/Ta diagram (Schandl and Gorton, 2002) (N-MORB = Normal MORB, E-MORB = Enriched MORB, PM= Primitive Mantle and OIB= Oceanic Island Basalts (values from Sun and McDonough, 1989); UC= Upper; Continental; LC= Lower continental (values from Taylor and McLennan, 1985).
همان‌گونه‌که در شکل 10- C دیده می‌شود میزان Th در نمونهها افزایش یافته است و نمونه‌های از سیال‌های آزادشده از تختة فرورو در پهنة فرورانش غنی‌شدگی نشان می‌دهند. به گفتة دیگر سرشت ماگماهای برخاسته از حاشیة فعال قاره‌ای که درون آرایة گوشته‌ای[5] جای دارند با نسبت‌های پایدار Th/Nb ارزیابی می‌شود. ازاین‌رو، سنگ‌های جداشده از خاستگاه دگرنهاد مرتبط با پهنة فرورانش بایستی غنی‌شدگی Th نسبت به Nb و Yb را حفظ کنند و همچنین، نسبت بالاتری از Th/Yb در مقایسه با Nb/Yb نشان دهند (Pearce, 1982). برپایة شکل 10- C، همة نمونهها بسیار بالاتر از آرایة گوشته‌ای ترسیم می‌شوند و موازی با گوشتة دگرنهاد جای می‌گیرند. این رفتار نشان می‌دهد این سنگ‌ها از گوشته غنی‌شده سرچشمه گرفته‌اند (Pearce, 2008; Buchs et al., 2013; Rossetti et al., 2017). نمونه‌های محدودة شمال بهاریه در بخش زیرین آرایة MORB-OIB، به‌سوی آرایة کمان آتشفشانی[6] و یا تختة فرورو حرکت میکنند. همان‌گونه‌که پیشتر گفته شد، سنگ‌های بررسی‌شده با درجات متغیر غنی‌شدگی در عنصرهای متحرک مانند Rb، Cs، Ba و Th شناخته می‌شوند. غنی‌شدگی عنصرهای LILE در مقایسه با عنصرهای HFSE (مانند Nb و Ta) معمولاً به فرورانش مرتبط با دگرنهادشدن نسبت داده می‌شود؛ زیرا هنگام فرایند آبگیری پیشرونده، عنصرهای HFSE بیشتر درون تختة فرورو به‌جای مانده‌اند؛ اما عنصرهای LILE و LREE در سیال‌های آزاد شده از تختة فرورو که سمت بالا حرکت می کند به‌جای مانده و یا ذوب می‌شوند و ترکیب گوة گوشته‌ای را تغییر می‌دهند (Tatsumi, 1989). Th و Yb در سیال عنصرهای نامتحرکی هستند؛ اما Nd و Sr عنصرهایی هستند که به‌آسانی در سیال‌های آبی مهاجرت میکنند. ازاین‌رو، نمودار Sr/Nd در برابر Th/Yb نقش سیال آزادشده از تختة فرورو در ترکیب ماگمای مادر را نشان می‌دهد. افزایش چشمگیر نسبت Sr/Nd و میزان کمابیش ثابت Th/Yb در مجموعه نمونهها نشان می‌دهد ترجیحاً سیال‌های آزادشده عامل اصلی دگرنهادشدن گوشته هستند تا فرایند ذوب. ازاین‌رو، می‌توان گفت خاستگاه ماگمای سازندة توده‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه از سیال‌های آزادشده از تختة فرورو در پهنة فـرورانش حاشـیة فعال قـارهای متأثر شده است (شـکل 10- D).
افزون‌بر این، داده‌های زمین‌شیمیایی برای همة نمونه‌های ترسیم شده محدودة شمال بهاریه در نمودارهای Nb در برابر Rb/Zr و Yb در برابر Th/Ta گویای پیدایش توده‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه در بخش‌های حاشیة فعال قارهایِ مرتبط با پهنه‌های فرورانشی هستند (شکل‌های 10- E و 10- F). در کل، داده‌های عنصرهای خاکی کمیاب توده‌های اسیدی- حد واسط در محدودة شمال بهاریه نشان می‌دهند این سنگ‌ها از ذوب‌بخشی گوشتة غنی‌شده تحت‌تأثیر سیال‌های آزادشده از تختة فرورانشی پدید آمده‌اند و سپس دچار آلایش پوستهای و تبلوربخشی شده‌اند.
برداشت
بررسی‌های سنگنگاری در محدودة شمال بهاریه گویای رخنمون طیف گسترده‌ای از سنگ‌های آذرآواری، آتشفشانی و آذرین درونی ژرف- نیمهژرف با ترکیب اسیدی- حد واسط است. روند کانهزایی در محدودة بررسی‌شده گسترده است و به‌صورت رگه- رگچهای و استوک‌ورک مانند درون پهنه‌های گسلی با روند NW-SE و NE-SW رخ داده است. در حقیقت، کانهزایی در محدودة بررسی‌شده کنترل ساختاری دارد و از روند گسلها و شکستگیهای موجود پیروی می‌کند. کانهزایی پس از پیدایش واحدهای سنگی در منطقه رخ داده است و از ائوسن جوانتر است. کانهزایی به دو نوع شامل رگه- رگچههای دارای کوارتز+ کالکوپیریت+ اسپکیولاریت± پیریت و رگه- رگچههای غنی از اسپکیولاریت دسته‌بندی می‌شود. کانهنگاری اولیه و اصلی رگه- رگچهها شامل پیریت، کالکوپیریت و اسپکیولاریت و کانههای ثانویه نیز شامل کالکوسیت، مالاکیت، آزوریت،گوتیت واکسیدهای آهن است. اصلیترین کانی باطله همراه با این کانههای فلزی در پهنة کانهزایی کوارتز است. دگرسانی‌های سیلسی، پروپیلیتیک، سرسیتی و آرژیلیک نیز در محدوده گسترش چشمگیری دارند؛ اما مهم‌ترین دگرسانی با پهنة کانهزایی سیلسی شدن و پروپیلیتیک (کلریتی- اپیدوتی) مرتبط است که به‌صورت هالهای پیرامون رگه- رگچهها رخ داده است. داده‌های زمین‌شیمیایی بیهنجاری اقتصادی از عنصرهای مس و به میزان کمتر سرب و روی در محدودة بررسی‌شده را نشان می‌دهند؛ اما همبستگی مثبت و چشمگیری میان این عنصرها در دو نوع رگه- رگچه وجود ندارد.
داده‌های زمین‌شیمیایی به‌دست‌آمده برای توده‌های آذرین درونی اسیدی- حد واسط محدودة شمال بهاریه گویای سرشت کالک‌آلکالن این واحدها هستند. الگوی پراکندگی عنصرهای کمیاب و خاکی کمیاب در نمودارهای ترسیم شده، غنی‌شدگی در عنصرهای کمیاب و خاکی سبک (LILE و LREE) نسبت به عنصرهای سنگینتر (HFSE و HREE) نشان می‌دهد. این ویژگی همراه با بیهنجاری مثبت Th و تهی‌شدگی Nb نشان‌دهندة پیدایش ماگما در پهنة فرورانش است. از دیدگاه زمین‌ساختی پیدایش این توده‌های سنگی در مناطق حاشیة فعال قاره‌ای مرتبط با پهنة فرورانش بوده است. افزون‌بر این، آلایش سنگ‌های منطقه با پوستة بالایی میتواند از مهم‌ترین دلایل پیدایش این تودهها نیز باشد. در کل می‌توان گفت ماگمای سازندة توده‌های آذرین درونی محدودة شمال بهاریه از ذوب‌بخشی درجه کم (کمتر از 5 درصد) گوشتة غنی‌شده با خاستگاه اسپینل لرزولیت و آلایش پوستهای درون کمان آتشفشانی مرتبط با پهنة فرورانش حاشیة فعال قاره‌ای پدید آمده‌اند.
با اینکه کنترلهای ساختاری نقش بزرگی در جایگیری مادة معدنی درون این تودهها داشته است، اما گمان می‌رود ماگماتیسم کالک‌آلکالن مرتبط با پهنة فرورانشِ حاشیة فعال قاره‌ای نیز ارتباط ژنتیکی منشأیی با کانهزایی تیپ IOCG در این محدوده دارد. شواهدی مانند جایگاه زمین‌ساختی توده‌های آذرین درونی، ترکیب سنگشناسی، نوع و گسترش دگرسانیها، کنترلهای ساختاری، حالت و شکل کانهزایی، نوع کانههای اولیه و ناهنجاریهای زمین‌شیمیایی، چه‌بسا نشان‌دهندة حضور سامانة کانهزایی نوع IOCG غنی از مس در خاور کاشمر (محدودة شمال بهاریه) هستند. ویژگیهایی مانند رخنمون گستردة توده‌های آذرین درونی ژرف و نیمهژرف، گسترش دگرسانی‌های شاخص سیلیسی و پروپیلیتیک (به‌ویژه کلریتی) پیرامون پهنه‌های کانهزایی و سامانة کانهزایی منطبق بر کنترلهای ساختاری (به‌علت حضور گسل بزرگ درونه) در پهنة خواف- کاشمر- بردسکن میتواند راهبرد و کلید اکتشافی ارزشمندی برای پیجویی ذخایر احتمالی IOCG و دیگر ذخایر معدنی در این منطقه به‌شمار آید.
سپاس‌گزاری
این مقاله با پشتیبانی مالی دانشگاه فردوسی مشهد در ارتباط با طرح پژوهشی شماره 3/46590 به تاریخ 28/2/97 انجام شده است. همچنین، نگارندگان از سردبیر و داوران گرامی مجلة پترولوژی برای پیشنهادهای ارزندهشان در بهبود کیفیت و ساختار علمی مقاله بسیار سپاسگذارند.
[1] Khaf-Kashmar-Bardaskan magmatic belt
[2] Manto
[3] Iron Oxide Copper Gold ore deposits
[4] Petrogenesis
[5] Mantle Array
[6] Volcanic arc array
)
