Document Type : Original Article
Authors
1 Assistant Professor, Department of Geology, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 M.Sc. Student, Department of Geology, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
3 M.Sc., Exploration Consultant of the Zarshuran Mine, West Azerbaijan, Iran
Abstract
Keywords
Main Subjects
تهنشینی طلا در محیطهای گرمابی تحت کنترل پدیدههای جوشش، سولفیداسیون، اکسیداسیون، سردشدگی و اختلاط سیال رخ میدهد و لیگاندهای بیسولفیدی (-HS) و کلریدی (-Cl)، در انتقال این فلز گرانبها بسیار مؤثر هستند. عنصرهای فلزی در ذخایر معدنی با سرشت احیایی (سولفید) و اکسیدی (سولفات) پدیدار میشوند که در میان آنها، لیگاندهای سولفیدی در سیال قدرت انحلال طلا و مس را با پدیدآوردن کمپلکسهای فلز- سولفید پایدار افزایش میدهند (Seo et al., 2009; Stefánsson and Seward, 2004).
کانسار چندفلزی آتشانبار (مختصات ′35∘49 تا ′36∘49 طولخاوری و ′44∘35 تا ′47∘35 عرضشمالی) به وسعت نزدیک به 20 کیلومترمربع در جنوبباختری دانسفهان از شهرستانهای استان قزوین جای دارد. منطقة آتشانبار بخشی از پهنة ماگمایی ارومیه- دختر بهشمار میرود. این کمربند با روند ساختاری شمالباختری- جنوبخاوری بهموازات پهنة سنندج- سیرجان امتداد دارد. از دیدگاه فلززایی، پهنة ماگمایی ارومیه- دختر مهمترین منطقة فلززایی مس و طلا در ایران بهشمار میرود. اندیسها و کانیسازیهای فلزی و غیرفلزی متعدد در آن در پی فعالیتهای زمینساختی، ماگماتیسم و دگرسانی، بهویژه طی بازة زمانی ترشیری روی دادهاند (Shafiei et al., 2009; Haschke et al., 2010; Tale Fazel et al., 2015; Rabiee et al., 2019). بررسیهای زمینشناسی از دیدگاه سنگشناسی و زمینشیمیایی روی سنگهای آذرینِ منطقة دانسفهان انجام شدهاند که بررسی رضاقلیان (Rezagholian, 2014) روی رخسارهها و زمینشیمی سنگهای آتشفشانی پالئوژن در باختر دانسفهان یکی از آنها بهشمار میرود. برپایة این بررسی، سنگهای منطقه از نوع کالکآلکالن غنی از پتاسیم و مرتبط با کمان آتشفشانی پهنة فرورانش دانسته شدهاند. همچنین، بررسیهای دیگری از دیدگاه سنگشناسی (Mansouri, 1997; Ghorbani, 2005) در ناحیة دانسفهان انجام شدهاند. با وجود این، برپایة بررسیهای انجامشده تا کنون بررسیهای جامعی از دیدگاه زمینشناسی اقتصادی در منطقة دانسفهان و کانسار آتشانبار انجام نشده است. کانسار طلای آتشانبار از رخدادهای معدنی ناحیة دانسفهان است. بررسیهای زمینشناسی، چگونگی رخداد کانیسازی و ویژگیهای زمینشیمیایی آن، افزونبر کاربرد پژوهشی، نقش مهمی در پیشبرد فعالیتهای پیجویی در منطقه بررسیهایی خواهد داشت. سازمان صنایع و معادن استان قزوین تازهترین فعالیتهای اکتشافی (1393) در منطقه را انجام داده است. برپایة آن، تناژ 2 میلیون تن (از مجموعة عنصرهای فلزات پایه و طلا) و میزان میانگین طلا برابربا 13/2 گرم در تن (ppm) گزارش شده است (Pirooz, 2015). در این پژوهش افزونبر معرفی ویژگیهای زمینشناسی و کانیسازی در کانسار چندفلزی آتشانبار، با کمک تجزیة ریزکاو الکترونی روی کانههای سولفیدی، ویژگیهای فیزیکوشیمیایی و تحول سیال کانهساز بررسی شده است. بررسی چگونگی رخداد عنصرهای فلزی و سازوکار انحلال و تهنشینی طلا و فلزهای همراه آن در رگههای معدنی این کانسار از دستاوردهای اصلی این پژوهش است. با توجه به موقعیت کانسار آتشانبار در بخش شمالی پهنة ماگمایی ارومیه- دختر و وجود نشانههای معدنی فراوانِ مس و طلا در این پهنه، بهرهگیری از این نتایج نقش مفیدی در راستای اهداف اکتشافی و ردیابی ذخایر مشابه در این بخش دارد.
زمینشناسی منطقه
از دیدگاه زمینشناسی ساختاری، کانسار آتشانبار در بخش شمالی پهنة ماگمایی ارومیه- دختر جای میگیرد. این پهنه با درازای نزدیک به 2000 کیلومتر و پهنای 100 کیلومتر سازوکار مشابهی با ماگماتیسم آند دارد و در نتیجة فرورانش سنگکرة اقیانوسی نئوتتیس به زیر خردقارة ایران مرکزی در سنوزوییک پدید آمده است (Berberian et al., 1982; Şengör, 1987; Alavi, 1994; Omrani et al., 2008). برپایة بررسیهای ربیعی و همکاران (Rabiee et al., 2019)، پهنة ماگمایی ارومیه- دختر به دو بخش شمالی و جنوبی تفکیک میشود. ماگماتیسم آتشفشانی مس پورفیری کرمان (NBMZ) با ترکیب کالکآلکالن و سن الیگوسن- میوسن در بخش جنوبی جای دارد. بخش شمالی از دو مجموعة ماگمایی تشکیل شده است:
1) ماگماتیسم آتشفشانی- نفوذی بستانآباد- انارک (BAMZ) با ترکیب کالکآلکالن تا شوشونیتی و سن ائوسن- الیگوسن (بهسوی ایران مرکزی)؛
2) ماگماتیسم آتشفشانی- نفوذی ارومیه- نایین (UNMZ) با ترکیب کالکآلکالن تا آداکیتی و سن الیگوسن- میوسن (بهسوی سنندج- سیرجان)، تشکیل شده است (شکل 1- A).
شکل 1. A) نقشة زمینشناسی ایران و جایگاه کانسار آتشانبار در محدودة ماگماتیسم آتشفشانی- نفوذی بستانآباد- انارک (BAMZ) (جایگاه پهنههای ساختاری و ماگماتیسم برگرفته از بربریان و کینگ (Berberian and King, 1981) و ربیعی و همکاران (Rabiee et al., 2019) (نامهای اختصاری: NBMZ: ماگماتیسم آتشفشانی مس پورفیری کرمان؛ UNMZ: ماگماتیسم آتشفشانی- نفوذی ارومیه- نایین؛ B) نقشة زمینشناسی سادهشده منطقة آتشانبار (برپایة تصویر ماهوارهای و نقشة پایه دانسفهان توسط اقلیمی (Eghlimi, 2000).
Figure 1. A) Geological map of Iran and the location of the Atash-Anbar deposit in the range of Bostan Abad-Anarak volcanic-intrusive magmatic zone (BAMZ) (location of structural zones and magmatism modified after Berberian and King (1981) and Rabiee et al. (2019)) (Abbreviations: NBMZ= Naeen-Bazman magmatic zone, and UNMZ= Urumieh-Nain magmatic zone); B) Simplified geological map of Atash-Anbar area (based on satellite image and Danesfahan base map by Eghlimi (2000)).
کانسار آتشانبار در مجموعة آتشفشانی- نفوذی بستانآباد- انارک جای گرفته است (شکل 1- A) و از دیدگاه زمینشناسی در چهارگوش 1:250000 ساوه (Nogol Sadat and Hushmandzadeh, 1984) و برگة 1:100000 دانسفهان (Eghlimi, 2000) جای میگیرد. برپایة نقشههای زمینشناسی ناحیهای، سنگ آهک و دولومیتهای چرتدار سازند میلا (کامبرین) از کهنترین واحدهای سنگی هستند که در منطقة بررسیشده رخنمون ندارد. بیشترین حجم سنگهای رخنمونیافته در منطقة دانسفهان متعلق به سنگهای آتشفشانی ائوسن زیرین تا بالایی است که از این میان، واحدهای آتشفشانی ائوسن میانی تا بالایی در منطقة آتشانبار رخنمون دارند (شکل 1- B). واحدهای سنگی ائوسن زیرین دربردارندة توالی از انواع توفهای ریزدانه سبزرنگ با قطعات فسیل نومولیت و ترکیب حد واسط تا اسیدی هستند که رخنمونهای مربوط به آن با گسترش افقی نسبتاً بالا در نواحی رزک و کورچشمه (جنوب گسل حسنآباد) برونزد دارند. در بیشتر رخنمونها، این سنگها آثاری از شکستگی و درزههای را نشان میدهند که بیشترشان با نهشتههای سیلیسی- کربناتی پر شدهاند. بیشتر واحدهای سنگی ائوسن میانی دربردارندة سنگهای آتشفشانی سنوزوییک شامل واحدهای Eobr (توف بلورین آندزیتی) و Eord (داسیت پورفیری و گدازههای ریولیتی جریانی) هستند (شکل 1- B). بیشتر سنگهای آتشفشانی ائوسن بالای نیز دربردارندة سنگهای بازالتآندزیت (واحد Eoab) با سرشت حد واسط- بازیک هستند. بیشتر این سنگها با رسوبهای آذرآواری (مانند: برش ولکانیک، توف سبز نازک لایه و ایگنمبریتهای با ترکیب اسیدی )پوشیده شدهاند. همچنین، برپایة نقشههای زمینشناسی منطقه، واحدهای آذرین درونی در منطقة آتشانبار رخنمون ندارند.
از دیدگاه ساختاری، گسل حسنآباد با راستای NW-SE و درازای بیشتر از 50 کیلومتر مهمترین پدیده ساختاری منطقه است که در 10 کیلومتری جنوب کانسار آتشانبار روی داده است. این گسل از سوی باختر به پهنة آبگرم آوج و از سوی خاور به گسل ایپک میرسد (Berberian, 1971). گسل حسنآباد گسل معکوس و بزرگ زاویهای با مؤلفه راستالغز و چپگرد است (Bolourchi, 1975). برپایة بررسیهای این پژوهش، تأثیرات جنبشی و حرکتهای کوهزاد زاگرس بر گسل حسنآباد موجب پیدایش انشعابهای گسلی فرعی با سرشت راستالغز منطقة آتشانبار شدهاند و این گسلها نقش مهمی در کنترل کانهزایی رگهای سولفیدی داشتهاند.
روش انجام پژوهش
بازدید صحرایی و نمونهبرداریهای از واحدهای گوناگون سنگی در منطقة آتشانبار انجام و شمار 70 نمونه سنگی برداشت شد. برای دستیابی به ویژگیهای سنگهای منطقه، شمار 20 مقطع نازک از رخنمونهای صحرایی و نیز برای بررسی کانهنگاری بخشهای کانیسازی و سنگنگاری رگههای معدنی، شمار 15 مقطع نازک- صیقلی و 5 مقطع صیقلی تهیه شدند. بررسیهای میکروسکوپی با میکروسکوپ عبوری- بازتابی ZIESS مدل Axioplan2 در آزمایشگاه سنگشناسی دانشگاه بوعلیسینا انجام شد. پس از بررسی میکروسکوپی مقطعها، برای شناسایی کانیهای رسی و دگرسانیها، شمار 10 نمونه پودر سنگ (با الک 75 میکرون) با دستگاه پراش پرتو ایکس (XRD[1]) مدل فیلیپس و نرمافزار X′pert در مرکز تحقیقات فرآوری مواد معدنی ایران طیفسنجی شدند. همچنین، برای شناسایی ترکیب شیمیایی و روابط بافتی کانهها، نزدیک به 100 نقطه از کانههای سولفیدی (مانند: گالن، کالکوپیریت، اسفالریت و پیریت) همراه با تصویرهای الکترونی برگشتی (BSE) در مؤسسه زمینشناسی و کانیشناسی Novosibirsk در روسیه با دستگاه ریزکاو الکترونی (EPMA[2] مدل Cameca SX100) تجزیه شدند. این آزمایش روی مقطعهای نازک- صیقلی و پس از کربناندودکردن آنها (تا 50 آنگستروم) و با جریان 30 نانوآمپر (nA) ولتاژ شتابدهندة 15 تا 25 کیلوولت، قطر باریکة الکترونی 3- 10 میکرون و زمان شمارش 20 تا 30 ثانیه انجام شد. زاویة جهش ژئومتری پرتو ایکس دستگاه 40 تا 52 درجه و خطای تجزیه از 10 گرم در تن کمتر بوده است.
در این نوشتار، نام اختصاری کانیها از ویتنی و اوانس (Whitney and Evans, 2010) برگرفته شده است.
کانهزایی
برپایة ویژگیهای صحرایی، کانهزایی در کانسار آتشانبار با سرشت اپیژنتیک و بهصورت 34 رگة چندفلزی طلادار (مجموعة عنصرهای Pb، Zn، Cu و Au) با پهنایِ 5/0 تا 6 متر و درازای نزدیک به 20 تا 200 متر در سه محدوده روی داده است (شکل 1- B). تغییرات و چگونگی رخداد کانهزایی در هر سه محدوده مشابه است. این رگهها با شیب 55 درجه تا نزدیک به قائم و ژرفای 20 تا 45 متر در سنگ میزبان داسیت پورفیری ائوسن میانی (واحد Eord) پدید آمدهاند (شکل 2). با هدف بررسی ژئومتری رگههای معدنی، مجموعاً شمار 13 ترانشه و چاهک اکتشافی زده شد. برپایة این بررسیها، رگهها راستای خاوری- باختری تا شمالباختری- جنوبخاوری دارند (شکل 2). همچنین، در نزدیکی رگههای سولفیدی طلادار، معدن کائولن تاتروس با ذخیرة نزدیک به 1 میلیون تن وجود دارد که هم اکنون از آن استخراج انجام میشود.
برپایة بازدیدهای صحرایی و نقشههای زمینشناسی، یک هالة دگرسانی گسترده از مجموعه کانیهای کائولینیتی± سریسیتی بهطور ناحیهای سنگهای آتشفشانی منطقه جنوبباختری دانسفهان را تحتتأثیر قرار داده است و بیشتر از 10 معدن و اندیس خاک صنعتی در منطقة دانسفهان را دربر میگیرد. تصویرهای صحرایی از چگونگی کانهزایی و رخنمون رگههای چندفلزی طلادار در محدودههای مختلف کانسار آتشانبار در شکل 2 آورده شدهاند.
شکل 2. تصویرهای صحرایی از رخداد کانهزایی در محدودههای مختلف کانسار آتشانبار. A) حفر ترانشههای اکتشافی (Tr) در محدودة سوم عمود بر رگة چندفلزی طلادار (عیار میانگین: 5 گرم در تن) (دید رو به شمالباختری)؛ B) نمایی نزدیک از ترانشه اکتشافی Tr-2 در همان محدوده و عمود بر رگهای با ضخامت 6 متر؛ C) رگههای باریت- سولفید در محدودة نخست با ضخامت و شیب اندازهگیریشده در میزبان دگرسانی آرژیلیک (دید رو به باختر)؛ D) رگة معدنی پرمانند[3] در محدودة نخست در راستای گسل راستالغز منطقه (دید رو به شمال)
Figure 2. Field images of mineralization in different areas of the Atash-Anbar deposit. A) Excavation of exploration trenches (Tr) in the third area perpendicular to the gold-bearing polymetallic veins (average grade of 5 g/t) (view to the northwest); B) Close view of the Tr-2 exploration trench in the same area perpendicular to vein with a thickness of 6 m; C) Barite-sulfide veins in the first area with thickness and slope measured in the host of argillic alteration (view to the west); D) Feather-like mineral vein along the right-slip fault from the first area (view to the north).
مراحل رخداد کانهزایی
برپایة شواهد صحرایی، نمونة دستی و میکروسکوپی بافت و ساخت ماده معدنی در کانسار آتشانبار بیشتر شامل رگه- رگچهای، پوستهای، قلوهایشکل، برشی و افشان است. کانهزایی و مراحل پیدایش کانسنگ در این منطقه در سه مرحله بهشرح زیر رخ داده است:
1) مرحلة پیش از کانهزایی: در این مرحله، پیریتهای افشان ریزبلور (I) در سنگ میزبان واحد Eord بدون باطله و همراهی کانة فلزی پدید آمدهاند (شکلهای 3- A و 7- E)؛
شکل 3. تصویرهایی از نمونة دستی در مراحل مختلف رخداد کانهزایی در کانسار آتشانبار. A) پیریت افشان در مرحلة پیش از کانهزایی (مرحلة I)؛ B) رگة کالکوپیریت در میزبان داسیت دگرسان (مرحلة II-A)؛ C) قطع رگة کالکوپیریت (مرحلة II-A) توسط رگة کربناتی تأخیری (مرحلة III-A)؛ D) بافت رگهای کوارتز- سولفید قلوهایشکل؛ E، F) رگة برشی کوارتز- سولفید در میزبان داسیت دگرسان (مرحلة II-B)؛ G) قطع رگة برشی کوارتز- سولفید (مرحلة II-B) قطعشده توسط رگة باریت- سولفید (مرحلة II-C)؛ H) رگة کربناتی تأخیری (مرحلة III-A) همراه قطعات سنگ میزبان داسیت؛ I) کانهزایی برونزاد مالاکیت (مرحلة III-B).
Figure 3. Hand specimen images of different mineralization stages in the Atash-Anbar deposit. A) Disseminated pyrite in the pre-mineralization stage (stage I); B) Chalcopyrite vein within altered dacite (stage II-A); C) Cutting of chalcopyrite vein (stage II-A) by late carbonate vein (stage III-A); D) Quartz-sulfide colloform texture; E, F) Quartz-sulfide breccia vein within altered dacite (stage II-B); G) quartz-sulfide breccia vein (stage II-B) cut by barite-sulfide vein (stage II-C); H) Late carbonate vein (stage III-A) with dacite host rock fragments; I) Malachite supergene mineralization (Stage III-B).
2) کانهزایی مرحلة اصلی: با سه زیرمرحلة کانهزایی کالکوپیریت رگهای (II-A)، رگة کوارتز- سولفید برشی (II-B) و رگة باریت- سولفید (II-C) شناخته میشود. کانهزایی II-A با حضور کالکوپیریت و اندکی مس آزاد در سنگ میزبان داسیت پورفیری دگرسان رخ داده است (شکلهای 3- B و 3- C). کانهزایی (II-B) با کانههای فلزی پیریت و اسفالریت درشتبلور، کالکوپیریت، گالن و مقادیر اندک سولفید بیسموت، فریبرجیت، طلای آزاد و نامریی با باطلة اصلی کوارتز شناخته میشود (شکلهای 3- E و 3- F). کانهزایی (II-C) نیز با حضور کانههای فلزی گالن و اسفالریت همراه باطله باریت روی داده است (شکل 3- G)؛
3) مرحلة پس از کانهزایی: با دو زیرمرحلة پیدایش رگة کربنات تأخیری (III-A) ساختهشده از کلسیت و دولومیت (شکل 3- H) و مرحلة برونزاد (III-B) متشکل از کانههای اصلی کالکوسیت و کوولیت و فرعی مالاکیت- آزوریت، کوپریت و گوتیت (شکل 3- I) شناخته میشود.
دگرسانی آرژیلیک با مجموعه کانیهای رسیِ کائولینیت- ایلیت± دیکیت، بههمراه دگرسانی سیلیسی (مجموعة کوارتز± ژاسپر) و دگرسانی سریسیتی (مجموعة مسکوویت± پیریت) از اصلیترین دگرسانیهای مرتبط با کانهزایی در منطقه بهشمار میروند. همچنین، دگرسانیهای فرعی پروپلیتیک با مجموعه کانیهای کلریت- کلسیت± اپیدوت در فاصلة دورتر از کانهزایی در سنگهای آتشفشانی میزبان کانهزایی دیده میشود. مراحل زمانی رخداد کانهزایی در توالی پاراژنتیک شکل 4 نشان داده شده است.
دگرسانی
دگرسانیهای آرژیلیک، سیلیسی، سریسیتی و پروپیلیتیک از مهمترین دگرسانیهای شناساییشده در کانسار آتشانبار هستند. بیشتر رگههای معدنی در ارتباط نزدیک با دگرسانیهای آرژیلیک± سریسیتی و سیلیسی هستند. دگرسانی آرژیلیک که مهمترین و فراوانترین دگرسانی در منطقه بهشمار میرود بخش بزرگی از محدودة جنوب دانسفهان را زیر پوشش گرفته است و رونق بسیاری از معادن کائولن بهعنوان خاک صنعتی در ناحیة بویینزهرا را بهدنبال داشته است. دگرسانی آرژیلیک در کانسار آتشانبار در نمونة دستی با رنگ سفید مات تا زرد نخودی، لمس پودری و چگالی سبک شناخته میشود که بهویژه در مناطق گسلی فراوانی بیشتری دارد. با بهکارگیری فناوری طیفسنج پراش پرتوی ایکس (XRD) این دگرسانی با مجموعه کانیشناسی کائولینیت، ایلیت و بهطور فرعی دیکیت و آلبیت شناسایی شد (شکل 5- A).
شکل 4. توالی پاراژنتیک و مراحل رخداد کانهزایی در کانسار طلای آتشانبار (ضخامت خطوط نشاندهندة فراوانی است).
Figure 4. Paragenetic sequence and mineralization stages in the Atash-Anbar gold deposit (The thickness of the lines indicates the mineral frequency).
دگرسانی سریسیتی با رنگ زرد تا قهوهای روشن (پیامد اکسیداسیون پیریت) همراه مجموعه کانی مسکوویت± پیریت، همراه با دگرسانی آرژیلیک و در بخشهایی از سنگ میزبان آتشفشانی منطقه روی داده است. در پی این دگرسانی، بلورهای پلاژیوکلاز در ساختمان سنگها در حاشیه یا مرکز تجزیه شدهاند و مسکوویتهای ریزبلور بههمراه کانیهای کدر پیریت در آنها پدید آمده است (شکل 5- B). دگرسانی سیلیسی به رنگ سفید تا خاکستری در مجاورت رگههای سولفیدی کانهدار با وسعت 20 سانتیمتر تا 5 متر و کانیهای شاخص کوارتز و ژاسپر شناسایی شد (شکل 5- C). دگرسانی پروپیلیتیک به رنگ سبز تا قهوهای، با تجزیة کانیهای فرومنیزین (آمفیبول و بیوتیت) و جایگزینی همه یا بخشی از آنها با محصولات ثانویة دگرسانی (مانند: کلریت، اپیدوت و کلسیت) روی داده است (شکل 5- D). این دگرسانی بهویژه سنگهای آندزیت منطقه را تحتتأثیر قرار داده است.
شکل 5. تصویرهای میکروسکوپی و طیفسنج XRD از دگرسانیهای منطقة آتشانبار. A) حضور کائولینیت و ایلیت در دگرسانی آرژیلیک± سریسیتی برپایة نتایج XRD؛ B) دگرسانی سریسیتی با حضور پیریت و اکسیدهای آهن؛ C) دگرسانی سیلیسی؛ D) کانیهای کلسیت، کلریت و اپیدوت در دگرسانی پروپیلیتیک (XPL[4]: نور پلاریزه متقاطع؛ TL[5]: نور عبوری).
Figure 5. Photomicrographs and XRD spectroscopy images of alterations in Atash-Anbar area. A) Presence of kaolinite and illite in argillic-sericite alteration based on XRD result; B) Sericite alteration with pyrite and iron oxides; C) Silicic alteration; D) Calcite, chlorite and epidote minerals in propylitic alteration (XPL: cross-polarized light, TL: transmission light).
کانیشناسی و شیمی بلور
برپایة بررسیهای کانهنگاری میکروسکوپی، کالکوپیریت (فراوانی 50 درصدحجمی)، گالن و اسفالریت (مجموع فراوانی: 40 درصدحجمی) و پیریت، سولفید بیسموت، فریبرجیت، کالکوسیت- کوولیت، طلا و مس آزاد (مجموع فراوانی: کمتر از 10 درصدحجمی)، بهترتیب از مهمترین کانههای فلزی هستند. این کانهها همراه باطلههای کوارتز، باریت، دولومیت و کلسیت پدید آمدهاند. در میان آنها، کانههای اصلی کالکوپیریت، گالن، اسفالریت و پیریت تجزیة شیمیایی نقطهای شدند. نتایج بهدستآمده به شرح زیر هستند:
کالکوپیریت: در بررسیهای میکروسکوپی، کالکوپیریت با ابعاد نزدیک به 4/0 تا بیشتر از 1 میلیمتر، بهصورت نیمهشکلدار تا بیشکل و رنگ بازتابی زردپررنگ شناسایی شد. این کانی در رگة کالکوپیریت (مرحلة II-A) و همراه با پیریت شکلدار در رگة برشی کوارتز- سولفید (مرحلة II-B) دیده شد (شکل 6- A). برپایة دادههای بهدستآمده از تجزیة ریزکاو الکترونی، محتوای آهن در ترکیب کالکوپیریتها برابربا 01/30 تا 91/30 درصدوزنی (میانگین: 43/30 درصدوزنی) و مس برابربا 46/34 تا 17/35 درصدوزنی (میانگین: 83/34 درصدوزنی) است. همچنین، در این کالکوپیریتها مقدار اندکی (کمتر از 2/0 درصدوزنی) نقره، کبالت، بیسموت و نیکل نیز دیده شد (جدول 1).
شکل 6. تصویرهای میکروسکوپ نوری و الکترونی از کانههای فلزی کانسار آتشانبار از محدودة کانهزایی نخست. A) ذرات پیریت شکلدار (Py2) در میزبان کالکوپیریت؛ B) کانه گالن در میزبان باریت؛ C) اسفالریتهای درشت بلور بیشکل (Sp1)؛ D) منطقهبندی در اسفالریتهای نسل دوم (Sp2)؛ E) ذرات دانه پراکنده پیریت (Py1) در مرحلة پیش از کانهزایی؛ F) پیریتهای درشتبلور با منطقهبندی (Py2)، G) بلورهای سولفید بیسموت بهصورت میانبار در کالکوپیریت؛ H) تصویر میکروسکوپ الکترونی از بلور سولفید بیسموت؛ I) بلور فریبرجیت با حاشیه کالکوسیت در میزبان کوارتز؛ J) ذرات طلای آزاد در میزبان کالکوپیریت؛ K، L) تصویرهای میکروسکوپ الکترونی از ذرات طلای آزاد؛ M) مس آزاد همراه کوپریت در میزبان کوارتز (Frg: فریبرجیت؛ XPL: نور پلاریزة متقاطع؛ PPL[6]: نور پلاریزة عادی؛ RL[7]: نور بازتابی؛ BSE[8]: تصویر الکترون پسپراکنده).
Figure 6. Photomicrographs and SEM images of ore minerals at the Atash-Anbar deposit from the first mineralization area. A) Euhedral-grained pyrite (Py2) in the chalcopyrite; B) Galena in the barite; C) Anhedral coarse-grained sphalerite (Sp1); D) Zoning in the second generation of sphalerite (Sp2); E) Disseminated pyrite (Py1) in the pre-mineralization stage; F) Zoned coarse-grained pyrite (Py2); G) Bi-sulfide inclusions within the chalcopyrite; H) SEM image of Bi-sulfide minerals; I) Freibergite crystal with chalcocite rims within quartz; J) Nnative gold grains in the host chalcopyrite; K, L) SEM images of native gold grains; M) Native copper associated with cuprite in quartz (Frg: Freibergite; XPL: cross-polarized light, PPL: plane polarized light; RL: reflected light; BSE: backscattered electron image).
جدول 1. دادههای ریزکاو الکترونی بهدستآمده (برپایة درصدوزنی) از تجزیة کالکوپیریتهای کانسار آتشانبار.
Table 1. EPMA data (in wt%) of chalcopyrite in the Atash-Anbar deposit.
Stage |
Cu |
Fe |
S |
Au |
Se |
Bi |
Ag |
Sb |
Co |
Ni |
As |
Total |
Chaclcopyrite vein (II-A) |
34.91 |
30.79 |
35.07 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.04 |
b.d. |
0.04 |
b.d. |
b.d. |
100.86 |
35.11 |
30.71 |
34.86 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.09 |
b.d. |
0.03 |
b.d. |
b.d. |
100.80 |
|
34.80 |
30.68 |
34.73 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.02 |
b.d. |
0.02 |
b.d. |
b.d. |
100.25 |
|
34.94 |
30.49 |
34.99 |
b.d. |
b.d. |
0.02 |
0.04 |
b.d. |
0.04 |
0.01 |
b.d. |
100.54 |
|
34.85 |
30.91 |
34.91 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.04 |
b.d. |
0.05 |
b.d. |
b.d. |
100.75 |
|
34.82 |
30.55 |
34.73 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.09 |
b.d. |
0.03 |
0.01 |
b.d. |
100.22 |
|
34.86 |
30.57 |
34.83 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.06 |
b.d. |
0.02 |
b.d. |
b.d. |
100.35 |
|
34.94 |
30.25 |
34.74 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.11 |
b.d. |
0.04 |
0.01 |
b.d. |
100.08 |
|
34.61 |
30.47 |
34.56 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.04 |
b.d. |
0.02 |
b.d. |
b.d. |
99.69 |
|
34.52 |
30.11 |
35.00 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.07 |
b.d. |
0.04 |
b.d. |
b.d. |
99.74 |
|
34.66 |
30.57 |
34.54 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.02 |
b.d. |
0.03 |
b.d. |
b.d. |
99.82 |
|
34.46 |
30.22 |
34.86 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.09 |
b.d. |
0.02 |
0.01 |
b.d. |
99.67 |
|
34.65 |
30.42 |
34.64 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.03 |
b.d. |
0.01 |
b.d. |
b.d. |
99.76 |
|
34.84 |
30.41 |
34.45 |
b.d. |
b.d. |
0.01 |
0.07 |
b.d. |
0.03 |
b.d. |
b.d. |
99.81 |
|
Qtz- sulfide breccia vein (II-B) |
35.02 |
30.43 |
34.90 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.07 |
b.d. |
0.03 |
b.d. |
b.d. |
100.45 |
34.92 |
30.46 |
34.84 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.11 |
b.d. |
0.05 |
b.d. |
b.d. |
100.38 |
|
34.98 |
30.48 |
34.77 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.01 |
b.d. |
0.03 |
b.d. |
b.d. |
100.26 |
|
34.82 |
30.26 |
34.67 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.03 |
b.d. |
0.04 |
b.d. |
b.d. |
99.82 |
|
34.61 |
30.01 |
34.60 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.06 |
b.d. |
0.02 |
b.d. |
b.d. |
99.31 |
|
35.17 |
30.25 |
34.56 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.05 |
b.d. |
0.02 |
0.01 |
b.d. |
100.06 |
|
34.93 |
30.32 |
34.70 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.04 |
b.d. |
0.04 |
b.d. |
b.d. |
100.03 |
|
34.86 |
30.23 |
34.83 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.02 |
b.d. |
b.d. |
99.93 |
|
34.94 |
30.48 |
34.83 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.03 |
b.d. |
b.d. |
100.29 |
|
34.77 |
30.21 |
34.59 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.07 |
b.d. |
0.02 |
b.d. |
b.d. |
99.65 |
b.d.: below detection limit
گالن: در بررسیهای میکروسکوپی، گالن با ابعاد نزدیک به 5/0 تا 1 میلیمتر، رنگ بازتابیِ سفید مات، بهصورت نیمهشکلدار تا شکلدار و رخ مثلثی شناسایی شد. این کانی بهصورت افشان در رگة برشی کوارتز- سولفید (مرحلة II-B) و رگة باریت- سولفید (مرحلة II-C) دیده شد (شکل 6- B). در نمونههای دستیِ رگة باریت- سولفید، ذرات گالن با ابعاد نزدیک به 1 سانتیمتر نیز دیده شدند (شکل 3- G). برپایة دادههای بهدستآمده از تجزیة ریزکاو الکترونی، محتوای سرب در ترکیب گالنها برابربا 36/83 تا 89/86 درصدوزنی (میانگین: 50/85 درصدوزنی) است. مقادیر مس (میانگین: 40/0 درصدوزنی)، بیسموت (میانگین: 50/1 درصدوزنی)، نقره (میانگین: 65/0 درصدوزنی) و آهن (میانگین: 18/0 درصدوزنی) نیز در ترکیب گالنهای رگة برشی کوارتز- سولفید (مرحلة II-B) آشکار شدند (جدول 2). همچنین، در ترکیب گالنها، مقداری تلوریم و روی نیز بهصورت ناچیز (کمتر از 03/0 درصدوزنی) آشکار شدند (جدول 2).
جدول 2. دادههای ریزکاو الکترونی بهدستآمده (برپایة درصدوزنی) برای گالنهایِ کانسار آتشانبار.
Table 2. EPMA data (in wt%) of galena in the Atash-Anbar deposit.
Stage |
Pb |
S |
Zn |
Cu |
Fe |
Au |
Se |
Bi |
Cd |
Ag |
Te |
Total |
Qtz- sulfide breccia vein (II-B) |
84.06 |
13.35 |
b.d. |
0.36 |
0.19 |
b.d. |
b.d. |
1.60 |
b.d. |
0.59 |
0.01 |
100.16 |
83.36 |
13.41 |
b.d. |
0.25 |
0.11 |
b.d. |
b.d. |
1.66 |
b.d. |
0.70 |
b.d. |
99.49 |
|
84.15 |
13.21 |
b.d. |
0.35 |
0.15 |
b.d. |
b.d. |
1.28 |
b.d. |
0.59 |
b.d. |
99.75 |
|
83.87 |
13.23 |
b.d. |
0.26 |
0.15 |
b.d. |
b.d. |
1.52 |
b.d. |
0.73 |
0.01 |
99.77 |
|
83.41 |
13.41 |
b.d. |
0.53 |
0.32 |
b.d. |
b.d. |
1.41 |
b.d. |
0.60 |
b.d. |
99.69 |
|
Brt- sulfide vein (II-C) |
85.70 |
13.32 |
0.02 |
0.01 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
99.05 |
86.04 |
13.38 |
b.d. |
b.d. |
0.01 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.03 |
99.46 |
|
85.79 |
13.37 |
b.d. |
0.01 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.05 |
b.d. |
99.22 |
|
86.45 |
13.23 |
b.d. |
b.d. |
0.01 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.02 |
99.71 |
|
86.55 |
13.19 |
0.01 |
0.01 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
99.76 |
|
86.08 |
13.43 |
0.01 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.13 |
b.d. |
0.08 |
0.02 |
99.75 |
|
86.23 |
13.35 |
b.d. |
0.02 |
0.02 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.04 |
b.d. |
99.65 |
|
86.13 |
13.32 |
0.01 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.01 |
99.47 |
|
86.89 |
13.24 |
b.d. |
0.03 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.03 |
b.d. |
99.20 |
|
86.42 |
13.25 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.03 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
99.70 |
|
86.59 |
13.25 |
b.d. |
0.01 |
0.01 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.04 |
b.d. |
99.90 |
|
85.84 |
13.34 |
0.03 |
b.d. |
0.01 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
99.22 |
|
86.08 |
13.30 |
b.d. |
b.d. |
0.01 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.05 |
b.d. |
99.44 |
|
85.73 |
13.23 |
b.d. |
b.d. |
0.01 |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
b.d. |
0.05 |
0.02 |
99.03 |
b.d.: below detection limit
اسفالریت: در بررسیهای میکروسکوپی، اسفالریت با ابعاد نزدیک به 3/0 تا 8/0 میلیمتر و رنگ بازتابی خاکستری شناخته میشود که در دو نسل، در یکی بهصورت بیشکل (شکل 6- C) با بازتابش داخلی زرد تا قهوهای و در دیگری بهصورت شکلدار با منطقهبندی با بازتابش داخلی سرخرنگ (شکل 6- D) دیده شد. اسفالریتهای بیشکل در رگة برشی کوارتز- سولفید (مرحلة II-B) و اسفالریتهای با منطقهبندی با ابعاد نزدیک به 5/0 سانتیمتر در رگة باریت- سولفید (مرحلة II-C) یافت میشوند. برپایة تجزیة نقطهای روی اسفالریت، در ترکیب آن محتوای روی برابربا 32/61 تا 90/66 درصدوزنی (میانگین: 07/65 درصدوزنی) و آهن برابربا 04/0 تا 40/2 درصدوزنی (میانگین: 90/0 درصدوزنی)، بهدست آمدهاند. همچنین، در ترکیب اسفالریتها، مقدار کادمیم (میانگین: 46/0 درصدوزنی) و مس (میانگین: 30/0 درصدوزنی) نیز آشکار شد (جدول 3). در ترکیب اسفالریتها، مقداری سلنیم، آرسنیک، نقره، آنتیموان و سرب بهصورت ناچیز (کمتر از 03/0 درصدوزنی) حضور دارند. برپایة دادههای EPMA، حداکثر مقدار 1500 گرم در تن طلا (معادل 15/0 درصدوزنی) بهصورت نامریی[9] در هر دو نسلِ اسفالریتِ کانسار آتشانبار شناسایی شد (جدول 3). نسبت عنصری Zn/Cd در اسفالریتها برابربا 90/80 تا 30/368 (میانگین: 6/188) بهدست آمد. نسبت Zn/Cd در اسفالریتهای نسل نخست برابربا 85/52 تا 58/138 (میانگین: 76/91) و در اسفالریتهای نسل دوم برابربا 05/102 تا 68/361 (میانگین: 58/268) بهدست آورده شد. همچنین، درصدمولار FeS در اسفالریتهای نسل نخست برابربا 11/0 تا 14/0 درصدمولار و در اسفالریتهای نسل دوم برابربا 4/1 تا 0/4 درصد مولار است (جدول 3).
جدول 3. دادههای ریزکاو الکترونی بهدستآمده (برپایة درصدوزنی) برای اسفالریتهایِ کانسار آتشانبار.
Table 3. EPMA data (in wt%) of sphalerite in the Atash-Anbar deposit.
Stage |
Cd |
Sb |
Ag |
Zn |
Cu |
Ni |
S |
Au |
Fe |
Pb |
Total |
Zn/Cd |
FeS* (mol%) |
Less shaped sphalerite (II-B) |
0.66 |
b.d. |
b.d. |
66.63 |
b.d. |
b.d. |
32.63 |
b.d. |
0.07 |
b.d. |
100.02 |
100.95 |
0.12 |
0.68 |
b.d. |
0.01 |
66.43 |
0.02 |
b.d. |
32.20 |
b.d. |
0.07 |
b.d. |
99.42 |
97.69 |
0.12 |
|
0.77 |
b.d. |
b.d. |
66.21 |
0.01 |
b.d. |
32.63 |
b.d. |
0.07 |
b.d. |
99.71 |
85.99 |
0.12 |
|
0.73 |
b.d. |
b.d. |
66.31 |
b.d. |
b.d. |
32.09 |
0.15 |
0.07 |
b.d. |
99.37 |
90.84 |
0.12 |
|
0.78 |
0.02 |
b.d. |
66.34 |
b.d. |
0.01 |
32.33 |
b.d. |
0.08 |
b.d. |
99.56 |
85.05 |
0.14 |
|
0.75 |
b.d. |
0.01 |
66.30 |
0.01 |
b.d. |
32.16 |
b.d. |
0.07 |
0.01 |
99.34 |
88.40 |
0.12 |
|
0.66 |
0.02 |
b.d. |
66.40 |
b.d. |
b.d. |
32.39 |
0.03 |
0.07 |
0.09 |
99.68 |
100.61 |
0.12 |
|
0.71 |
0.01 |
0.01 |
66.38 |
b.d. |
b.d. |
32.30 |
b.d. |
0.08 |
b.d. |
99.49 |
93.49 |
0.14 |
|
0.74 |
b.d. |
b.d. |
66.49 |
b.d. |
b.d. |
32.66 |
b.d. |
0.07 |
b.d. |
99.98 |
89.85 |
0.12 |
|
0.68 |
b.d. |
b.d. |
66.44 |
b.d. |
b.d. |
32.56 |
0.08 |
0.07 |
b.d. |
99.84 |
97.71 |
0.12 |
|
0.75 |
b.d. |
b.d. |
66.32 |
b.d. |
0.01 |
32.40 |
0.11 |
0.07 |
0.06 |
99.74 |
88.43 |
0.12 |
|
0.82 |
0.01 |
b.d. |
66.34 |
b.d. |
b.d. |
32.66 |
b.d. |
0.06 |
b.d. |
99.91 |
80.90 |
0.11 |
|
Zoned sphalerite (II-C) |
0.25 |
b.d. |
b.d. |
65.87 |
0.05 |
b.d. |
31.77 |
0.04 |
0.79 |
0.03 |
98.82 |
263.48 |
1.40 |
0.27 |
b.d. |
b.d. |
64.77 |
0.16 |
b.d. |
32.15 |
0.04 |
1.61 |
b.d. |
99.02 |
239.89 |
2.79 |
|
0.25 |
b.d. |
b.d. |
64.15 |
0.67 |
b.d. |
32.06 |
0.01 |
1.24 |
0.13 |
98.52 |
256.60 |
2.17 |
|
0.25 |
0.01 |
b.d. |
65.88 |
0.09 |
b.d. |
32.24 |
0.03 |
0.83 |
b.d. |
99.39 |
263.52 |
1.45 |
|
0.22 |
0.02 |
0.03 |
64.76 |
0.26 |
0.01 |
32.24 |
b.d. |
1.55 |
0.04 |
99.13 |
294.36 |
2.68 |
|
0.22 |
b.d. |
0.07 |
65.13 |
0.12 |
0.01 |
32.26 |
b.d. |
1.46 |
b.d. |
99.29 |
296.05 |
2.53 |
|
0.21 |
b.d. |
0.02 |
65.25 |
0.08 |
b.d. |
32.19 |
b.d. |
1.48 |
0.04 |
99.32 |
310.71 |
2.56 |
|
0.33 |
0.01 |
0.07 |
62.53 |
1.10 |
b.d. |
32.00 |
b.d. |
2.04 |
0.07 |
98.15 |
189.48 |
3.52 |
|
0.28 |
0.04 |
0.07 |
61.32 |
1.94 |
b.d. |
32.14 |
b.d. |
1.85 |
0.05 |
97.70 |
219.00 |
3.19 |
|
0.23 |
0.03 |
b.d. |
61.88 |
1.06 |
b.d. |
32.44 |
b.d. |
2.40 |
0.14 |
98.21 |
269.04 |
4.06 |
|
0.21 |
0.03 |
b.d. |
64.84 |
0.04 |
0.01 |
32.29 |
0.04 |
1.88 |
b.d. |
99.32 |
308.76 |
3.23 |
|
0.17 |
0.04 |
b.d. |
62.61 |
1.04 |
b.d. |
32.09 |
0.06 |
1.65 |
0.07 |
97.77 |
368.29 |
2.86 |
|
0.26 |
b.d. |
b.d. |
64.68 |
0.14 |
b.d. |
32.77 |
b.d. |
1.66 |
0.05 |
99.57 |
248.77 |
2.82 |
|
0.23 |
b.d. |
b.d. |
63.54 |
0.75 |
b.d. |
32.01 |
b.d. |
1.44 |
0.03 |
98.02 |
276.26 |
2.51 |
b.d.: below detection limit, FeS mol% = (n1/n1+n2)*100, n1=Fe/molecular weight Fe, n2=S/molecular weight S
پیریت: با ابعاد نزدیک به 2/0 تا 7/0 میلیمتر و رنگ بازتابی زرد روشن دستکم در دو نسل شامل، پیریتهای نخستین ریزبلور و افشان (شکل 6- E) و پیریتهای خوشوجه درشت بلور با منطقهبندی (شکل 6- F) شناسایی میشود. پیریتهای ریزبلور در مرحلة پیش از کانهزایی (مرحلة I) و پیریتهای دارای منطقهبندی در رگة کوارتز- سولفید برشی (مرحلة II-B) دیده شد. پیریتهای نسل دوم گاهی بهصورت میانبار در میزبان کالکوپیریت رگة کوارتز- سولفید برشی دیده شدند (شکل 6- A). برپایة دادههای تجزیة نقطهای روی پیریتهای کانسار آتشانبار، دو عنصر گوگرد (برابربا 7/51 تا 7/53 درصدوزنی) و آهن (برابربا 3/45 تا 0/47 درصدوزنی) بهعنوان سازندههای اصلی این کانی بیشترین فراوانی را دارند. همچنین، نیکل به مقدار 10 تا 98 گرم در تن و کبالت به مقدار 100 تا 950 گرم در تن در ترکیب پیریتها آشکار شد. ازاینرو، نسبت Co/Ni در آنها برابربا 2/1 تا 8/45 است (جدول 4). پیریتهای نسل دوم دارای منطقهبندی محتوای آرسنیک بالایی دارند (از 13/0 تا 54/2 درصدوزنی). وجود عنصرهای طلا و نقره با حداکثر فراوانی 11/0 درصدوزنی در ترکیب پیریتها نشان میدهد این کانه میزبان خوبی برای این جفت عنصر در این منطقه است.
سولفید بیسموت: در بررسیهای میکروسکوپی، سولفید بیسموت با ابعاد نزدیک به 1/0 تا 3/0 میلیمتر، رنگ بازتابی سفید مات تا زرد روشن، ناهمسانگردی خاکستری و بلورهای کشیده دیده شد (شکل 6- G). در تصویرهای الکترون پسپراکنده (BSE)، این کانة فلزی بیشتر بهصورت میانبار در کالکوپیریتهای رگة برشی کوارتز- سولفید (مرحلة II-B) دیده شد (شکل 6- H). برپایة دادههای ریزکاو الکترونی بیشتر کانههای سولفیدی بیسموتدار به سری بیسموتینیت- آیکینیت متعلق هستند.
فریبرجیت: در بررسیهای میکروسکوپی، فریبرجیت با ابعاد نزدیک به 3/0 تا 8/0 میلیمتر، تهرنگ بازتابی خاکستری تا قهوای، فاقد ناهمسانگردی و بلورهای بیشکل شناسایی میشود (شکل 6- I). این کانی فلزی نیز در رگی برشی کوارتز- سولفید (مرحلة II-B) دیده شد.
طلای آزاد: در بررسیهای میکروسکوپ نوری و الکترونی، طلای آزاد با ابعاد نزدیک به 20 تا 100 میکرون، رنگ بازتابی زرد طلایی، شدت بازتابش بالا دیده شد (شکل 6- J). در تصویرهای الکترون پسپراکنده (BSE)، طلای آزاد، بهویژه در میزبان کالکوپیریت، در رگة برشی کوارتز- سولفید (مرحلة II-B) شناسایی شد (شکلهای 6- K و 6- L).
کالکوسیت- کوولیت: بیشتر بهصورت جانشینی به رنگهای بازتابی آبی روشن تا تیره در اطراف کانههای درونزاد سولفیدی مس (مانند: کالکوپیریت) دیده شدند. در کانسار آتشانبار، کانیهای همراه کالکوسیت- کوولیت مالاکیت و آزوریت هستند که همگی بهصورت محصولات ثانویه مس و در پی نوسان سطح آب زیرزمینی منطقه پس از پیدایش کانسنگ درونزاد پدید آمدهاند.
مس آزاد: در بررسیهای میکروسکوپی، مس آزاد با ابعاد 2/0 تا 5/0 میلیمتر، رنگ بازتابی قرمز مسی، همسانگردی و سختی صیقلی پایین شناسایی شد (شکل 6- M). مس آزاد بیشتر همراه مجموعة ذرات اکسیدی ثانویه کوپریت در رگة تودهای کالکوپیریت (مرحلة II-A) همراه باطله کوارتز دیده شد.
بحث
زمینشیمی پیریت
همانگونهکه گفته شد عنصرهای کبالت و نیکل در ساختمان پیریت در جایگاه Fe2+ جایگزین میشوند. برپایة بررسیهای برالیا و همکاران (Bralia et al., 1979)، نسبت Co/Ni در پیریت برای بررسی خاستگاه کانسار کاربرد دارد:
1) بیشتر پیریتهای با خاستگاه رسوبی نسبت کم Co/Ni (میانگین: 63/0) دارند؛
2) پیریتهای با خاستگاه گرمابی مقادیر متفاوتی از کبالت و نیکل دارند (میانگین 17/1Co/Ni=)؛
3) پیریت با خاستگاه آتشفشانی- بروندمی در نهشتههای سولفید تودهای نیز با نسبت بالای Co/Ni (برابربا 50- 5؛ میانگین: 7/8) شناخته میشوند.
جدول 4. دادههای ریزکاو الکترونی بهدستآمده (برپایة درصدوزنی) برای پیریتهایِ کانسار آتشانبار.
Table 4. EPMA data (in wt%) of pyrite in the Atash-Anbar deposit.
Stage |
Cu |
Fe |
Au |
Se |
S |
Bi |
Sb* |
Ag |
Te |
Co* |
Ni* |
As |
Total |
Co/Ni |
Fine- grain pyrite (I) |
0.03 |
46.17 |
b.d. |
55 |
52.98 |
b.d. |
154 |
0.05 |
b.d. |
450 |
23 |
b.d. |
99.27 |
19.6 |
0.01 |
46.46 |
b.d. |
25 |
53.29 |
0.02 |
123 |
0.04 |
b.d. |
620 |
18 |
b.d. |
99.88 |
34.4 |
|
0.07 |
46.22 |
b.d. |
25 |
53.59 |
0.01 |
121 |
0.08 |
b.d. |
440 |
17 |
b.d. |
100.01 |
25.9 |
|
b.d. |
46.47 |
b.d. |
15 |
53.38 |
b.d. |
220 |
0.01 |
b.d. |
310 |
39 |
b.d. |
99.90 |
7.9 |
|
b.d. |
46.43 |
b.d. |
34 |
53.21 |
0.01 |
102 |
0.06 |
b.d. |
330 |
89 |
b.d. |
99.73 |
3.7 |
|
0.01 |
46.60 |
b.d. |
55 |
53.73 |
b.d. |
65 |
0.01 |
b.d. |
480 |
12 |
b.d. |
100.39 |
40.0 |
|
0.01 |
46.38 |
b.d. |
65 |
53.63 |
b.d. |
41 |
0.05 |
b.d. |
600 |
74 |
b.d. |
100.13 |
8.1 |
|
0.03 |
46.36 |
b.d. |
87 |
53.56 |
b.d. |
96 |
0.06 |
b.d. |
450 |
10 |
b.d. |
100.06 |
45.0 |
|
0.05 |
46.14 |
b.d. |
123 |
53.61 |
b.d. |
123 |
0.11 |
b.d. |
540 |
22 |
b.d. |
99.97 |
24.5 |
|
0.12 |
46.11 |
b.d. |
55 |
53.72 |
b.d. |
103 |
0.07 |
b.d. |
390 |
74 |
b.d. |
100.06 |
5.3 |
|
0.04 |
45.43 |
b.d. |
102 |
53.59 |
b.d. |
85 |
0.05 |
b.d. |
520 |
65 |
b.d. |
99.17 |
8.0 |
|
0.01 |
45.46 |
b.d. |
25 |
53.33 |
b.d. |
63 |
0.03 |
b.d. |
410 |
22 |
b.d. |
98.86 |
18.6 |
|
b.d. |
45.45 |
b.d. |
95 |
53.03 |
b.d. |
78 |
0.05 |
b.d. |
380 |
56 |
b.d. |
98.56 |
6.8 |
|
b.d. |
45.80 |
b.d. |
85 |
53.16 |
b.d. |
63 |
0.01 |
b.d. |
510 |
63 |
b.d. |
99.02 |
8.1 |
|
b.d. |
46.48 |
b.d. |
75 |
53.21 |
b.d. |
55 |
0.01 |
b.d. |
450 |
74 |
b.d. |
99.74 |
6.1 |
|
Zoned pyrite (II-B) |
0.03 |
46.05 |
0.06 |
65 |
52.09 |
b.d. |
69 |
0.02 |
0.01 |
250 |
23 |
0.98 |
99.26 |
10.9 |
0.08 |
46.15 |
b.d. |
35 |
52.02 |
b.d. |
65 |
0.02 |
0.02 |
350 |
68 |
1.17 |
99.47 |
5.1 |
|
0.05 |
46.43 |
0.07 |
77 |
52.69 |
b.d. |
123 |
0.01 |
0.03 |
410 |
21 |
0.59 |
99.85 |
19.5 |
|
0.03 |
46.17 |
0.05 |
43 |
52.19 |
b.d. |
145 |
b.d. |
b.d. |
360 |
41 |
1.07 |
99.50 |
8.8 |
|
0.02 |
46.29 |
0.10 |
92 |
52.74 |
b.d. |
123 |
b.d. |
b.d. |
111 |
94 |
0.50 |
99.68 |
1.2 |
|
b.d. |
46.26 |
0.04 |
121 |
52.42 |
b.d. |
96 |
b.d. |
0.02 |
100 |
31 |
0.72 |
99.49 |
3.2 |
|
0.07 |
46.06 |
b.d. |
18 |
51.73 |
b.d. |
142 |
b.d. |
b.d. |
230 |
85 |
1.36 |
99.25 |
2.7 |
|
0.03 |
46.28 |
0.06 |
b.d. |
52.94 |
b.d. |
103 |
b.d. |
b.d. |
120 |
49 |
0.13 |
99.44 |
2.4 |
|
0.03 |
46.45 |
0.03 |
b.d. |
52.67 |
b.d. |
123 |
b.d. |
b.d. |
250 |
80 |
0.13 |
99.31 |
3.1 |
|
0.01 |
46.25 |
0.05 |
b.d. |
52.68 |
b.d. |
105 |
0.02 |
b.d. |
850 |
98 |
0.41 |
99.43 |
8.7 |
|
0.03 |
46.11 |
0.04 |
b.d. |
52.28 |
b.d. |
63 |
0.04 |
b.d. |
630 |
26 |
0.86 |
99.36 |
24.2 |
|
0.04 |
46.16 |
0.05 |
b.d. |
52.60 |
b.d. |
86 |
b.d. |
0.01 |
710 |
33 |
0.71 |
99.57 |
21.5 |
|
0.04 |
46.05 |
0.06 |
b.d. |
52.20 |
b.d. |
97 |
b.d. |
b.d. |
550 |
12 |
0.95 |
99.30 |
45.8 |
|
0.07 |
45.79 |
0.11 |
127 |
52.08 |
b.d. |
88 |
b.d. |
b.d. |
690 |
23 |
1.33 |
99.40 |
30.0 |
|
0.01 |
46.35 |
b.d. |
b.d. |
52.82 |
b.d. |
69 |
b.d. |
0.01 |
120 |
16 |
0.33 |
99.51 |
7.5 |
|
0.01 |
46.42 |
b.d. |
b.d. |
52.61 |
b.d. |
78 |
0.02 |
b.d. |
950 |
37 |
0.14 |
99.21 |
25.7 |
|
0.15 |
45.33 |
b.d. |
21 |
52.51 |
b.d. |
136 |
b.d. |
b.d. |
260 |
12 |
2.54 |
100.53 |
21.7 |
|
0.07 |
46.97 |
b.d. |
b.d. |
52.10 |
b.d. |
280 |
0.02 |
b.d. |
107 |
74 |
0.27 |
99.47 |
1.4 |
b.d.: below detection limit, * in ppm
برپایة بررسیهای کانهنگاری و ریزکاو الکترونی، شواهدی از وجود کانة مستقل کبالت در کانسار آتشانبار یافت نشد و دادههای تجزیه نقطهای نشاندهندة حضور کبالت تنها بهصورت جایگزین در ترکیب کانههای پیریت و کالکوپیریت هستند. برپایة نتایج تجزیه ریزکاو الکترونی، در ساختار پیریتهای کانسار آتشانبار، مقدار کبالت برابربا 100 تا 950 گرم در تن (میانگین: 422 گرم در تن) و محتوای نیکل برابربا 10 تا 98 گرم در تن (میانگین: 45 گرم در تن) آشکار شد که ازاینرو، نسبت Co/Ni در آنها برابربا 2/1 تا 45 (میانگین: 3/15) بهدست آمد (جدول 4). ازاینرو، پیریتهای ریزدانه نسل نخست که در مرحلة پیش از کانهزایی گرمابی پدید آمدهاند، بیشتر سرشت ولکانوژنیک دارند. همچنین، بیشتر پیریتهای با منطقهبندیِ نسل دوم خاستگاه گرمابی دارند (شکل 7).
برپایة یافتههای دوران و همکاران (Duran et al., 2015)، نسبتهای عنصری Se/As و Co/Sb در ترکیب پیریت میتواند نوع کانهزایی (گرمابی مرتبط با سیستمهای پورفیری- اپیترمال و ماگمایی) را از یکدیگر تفکیک کند. برپایة این یافتهها، محتوای سلنیم و کبالت در پیریتهای ماگمایی از انواع گرمابی بهمراتب بالاتر است. با توجه به این بررسیها و ترسیم ترکیب پیریتهای نسل نخست و دوم کانسار آتشانبار در نمودار لگاریتمی نسبت Se/As دربرابر Co/Sb، همة نقاط در بخش گرمابی و مرتبط با سیستمهای پورفیری- اپیترمال جایابی شدهاند (شکل 8- A). عنصرهای نیکل و طلا بهترتیب بهصورت یونهای Ni2+ و Au1+ تا مقادیر بالا در ترکیب Fe2+ پیریت جایگزین میشوند. محتوای این جانشینی تعیینکنندة نوع پیدایش کانسار نیز است. به این ترتیب، با توجه به وجود مقدار طلا در پیریتهای نسل دوم کانسار آتشانبار، موقعیت این پیریتها در نمودار لگاریتمی عنصرهای نیکل دربرابر طلا رسم شد و با توجه به آن، همة نقاط در محدوده ذخایر گرمابی و طلای نوع کارلین جای گرفتهاند (شکل 8- B).
شکل 7. نمودار دوتایی کبالت دربرابر نیکل (Bralia et al., 1979) برای پیریتهای نسل نخست و دوم کانسار آتشانبار
Figure 7. Binary graph of cobalt versus nickel values (Bralia et al., 1979) in the first- and second-generation of pyrites at the Atash-Anbar deposit.
شکل 8. A) نمودار لگاریتمی نسبت Se/As دربرابر Co/Sb (Duran et al., 2015) برای پیریتهای دوم؛ B) نمودار لگاریتمی دوتایی نیکل دربرابر طلا (Large et al., 2009) برای نمایش محدودة ذخایر گوناگون.
Figure 8. A) Logarithmic diagram of Se/As versus Co/Sb in the second generation of pyrite (Duran et al., 2015); B) Binary logarithmic diagram of nickel versus gold, showing the range of different deposits (Large et al., 2009).
تعیین گونههای مختلف آرسنیک و طلا
عنصرهای طلا و آرسنیک بهصورت جفت عنصری[10] و با ظرفیتهای مختلف میتوانند در ترکیب شیمیایی پیریت ذخایر گوناگون مشارکت کنند. برپایة یافتههای رایچ و همکاران (Reich et al., 2005)، بیشینة جانشینی طلا در ساختار پیریت به محتوای آرسنیک آن بستگی دارد. همچنین، عوامل دیگری مانند تغییرات دما، دگرسانی و دگرگونیهای بعدی، مقدار عنصرهای کمیاب و ابعاد ذرات از دیگر کنترلکنندههای تمرکز طلا در پیریت هستند (Deditius et al., 2014). طلا بیشتر بهصورت ذرات آزاد (Au0)، محلولجامد در شبکة کانی (Au+) یا نانوذرات (Au- و Au3+)، در میزبان کانههای سولفیدی آرسنیکدار تشکیل میشود (Li et al., 2003; Xing et al., 2019). از 300 تا ppm 9000 طلا بهصورت نامریی در شبکة کانة پیریت نیز جانشین میشود (Deditius et al., 2008). همچنین، آرسنیک با یون As1- (جانشین گوگرد در شرایط احیاء تا بیشینة 19 درصدوزنی) و یونهای As2+، As3+ و As5+ (جانشین آهن در شرایط اکسیدان تا بیشینة 5/5 درصدوزنی)، در سیال گرمابی حضور دارد (Reich et al., 2005; Deditius et al., 2008; Kusebauch et al., 2019). البته بررسیهای کیان و همکاران (Qian et al., 2012) نشان میدهند یون As3+ تا 24 درصدوزنی در ساختمان پیریت متمرکز میشود. برپایة بررسیهای ریزکاو الکترونی، پیریتهای نسل دوم دارای منطقهبندی و دو نسل اسفالریت در کانسار طلای آتشانبار مهمترین میزبانهای طلای نامریی[11] بهشمار میروند (جدولهای 3 و 4). محتوای طلا و آرسنیک در پیریتهای با منطقهبندی بهترتیب از 300 تا ppm 1100 و 1300 تا ppm 25400 (برابربا 5/2 درصدوزنی) در تغییر است. مقدار بالای آرسنیک احتمال حضور فازهای میکرونی آرسنینپیریت را نشان میدهد (شکل 9- A). برای بررسی روند همبستگی جفت عنصرهای آرسنیک و طلا در ساختار پیریتها، تجزیة نقطهای ردیفی در دو راستا از مرز تا مرکز بلور پیریت نسل دوم انجام شد (شکل 9). برپایة این تجزیهها، تمرکز طلا در حاشیة بلور دچار تهیشدگی میشود و در مرکز بلور تمرکز آن افزایش مییابد (شکل 9- B). این در حالیست که تمرکز آرسنیک در مقایسه با طلا روند معکوس دارد و در مرکز بلور نسبت به حاشیه نوعی تهیشدگی نشان میدهد.
طلا در ترکیب پیریت بهصورت محلولجامد با کاتیون Au+ یا ذرات آزاد با ترکیب Au0 دیده میشود (Bakken et al., 1989; Cook and Chryssoulis, 1990; Mao, 1991; Fleet and Mumin, 1997).
برپایة نمودار دوتایی طلا دربرابر آرسنیک و بهرهگیری از منحنی انحلالپذیری طلا که رایچ و همکاران (Reich et al., 2005)، پیشنهاد کردهاند، طلا در کانسار آتشانبار هم بهصورت کاتیون Au+ و محلولجامد در ترکیب پیریتهای نسل دوم و هم بهصورت ذرات آزاد (شکل 6- J) با سرشت Au0 وجود دارد (شکل 10).
حضور آرسنیک در ساختار پیریت به دو صورت جانشینی As1- بهجای گوگرد و پیدایش ترکیب Fe(S,As)2 (Simon et al., 1999; Blanchard et al., 2007) و یا جانشینی As3+ بهجای آهن و پیدایش ترکیب (Fe, As)S2 (Deditius et al., 2008) روی میدهد. رابطة منفی گوگرد و آرسنیک در ترکیب پیریت نشاندهندة وجود ترکیب نخست و رابطة منفی میان آهن و آرسنیک گویای حضور ترکیب دوم در کانسار است (Fleet and Mumin, 1997; Reich et al., 2005; Wu et al., 2019). برپایة دادههای تجزیة نقطهای روی پیریتهای نسل دوم، یک رابطة شیمیایی منفی میان آرسنیک و آهن و نیز عنصرهای آرسنیک و گوگرد دیده شد (شکلهای 11- A و 11- B). این پدیده شاید گویای حضور همزمان یونهای As3+ و As1- در ترکیب پیریتهای کانسار آتشانبار است. همچنین، در این شرایط مقادیر ناچیزی از عنصرهای مس و نقره بهترتیب، بهصورت جایگزینی Au3+ + Cu+ ↔ 2Fe2+ و As3+ + Ag+ ↔ 2Fe2+ توانستهاند در ترکیب پیریتهای نسل دوم کانسار آتشانبار متمرکز شوند (جدول 4).
شکل 9. A) تجزیة نقطهای در دو امتداد مشخص از بلور پیریت و وضعیت تمرکز آرسنیک در آن؛ B) تجزیة نقطهای در همان امتدادها و بررسی وضعیت طلا در ساختمان پیریت (تصویر BSE).
Figure 9. A) Point analysis in two specific directions of the pyrite crystal and arsenic concentration; B) Point analysis in the same line and investigation of the gold in the pyrite structure (BSE Image).
شکل 10. حضور طلا بهصورت محلولجامد و آزاد در پیریتهای نسل دوم کانسار آتشانبار.
Figure 10. Presence of gold as a solid solution and nanoparticles in the second-generation of pyrites at the Atash-Anbar deposit.
شکل 11. تعیین گونة آرسنیک در ترکیب پیریتهای نسل دوم کانسار آتشانبار.
Figure 11. Determination of arsenic species in the composition of the second generation of pyrites in the Atash-Anbar deposit.
زمینشیمی اسفالریت
اسفالریت با داشتن فرمولی ساده طیف گستردهای از عنصرهای کمیاب با دو سازوکار متفاوت را در ترکیب خود جای میدهد (Cook et al., 2009; Ye et al., 2011). این دو سازوکار عبارتند از:
1- جانشینی ساده یونهای هم اندازه (مانند ← Zn2+ Fe2+، Cd2+، Mn2+، Co2+ یا ← Se2- S2)؛
2- جانشینی مرکب دو کاتیون در موقعیت یک کاتیون (مانند Zn2+ ← In3+ و Cu+).
نسبت Zn/Cd و تعیین شرایط دما: جانشینی Cd در شبکة اسفالریت بیشتر در دمای کم رخ میدهد. افزونبر دما، حضور کمپلکسهای Cd، شوری (غلطت Cl)، تراکم گوگرد احیاء و pH سیال از عوامل اصلی کنترلکنندة غلظت Cd در اسفالریت هستند (Scott, 1983). با توجه به این موضوع، محتوای Cd و نسبت Zn/Cd در ترکیب اسفالریت پایة پژوهشهای اخیر برای ردهبندی ذخایر سرب و روی هستند. برپایة آنها، ذخایر معدنی دارای اسفالریت، به سه گروه دما بالا- متوسط، کم دما و بروندمی (متصاعدی- رسوبی یا SEDEX[12]) دستهبندی شدهاند (Schmitt et al., 2009).
سیستم دما بالا- متوسط: این سیستم در شرایط دمایی °C250 تا 200 روی میدهد، شامل طیف گستردهای از ذخایر گرمابی (مانند: ذخایر گرمابی مرتبط با تودههای آذرین درونی، پورفیری، اپیترمال، اسکارن و سولفید تودهای) است. در این سیستمها تغییرات Cd از 2410 تا 4126 ppm (میانگین: ppm 2933) و نسبت Zn/Cd نیز در گستره 223- 155 (میانگین: 195) هستند.
سیستم کم دما: این سیستم به ذخایر MVT تعلق دارد که بهطور مشخص در دمای کمتر از °C200 پدید میآید. این سیستم مقدار بالای Cd (در گسترة ppm 34981- 2415؛ میانگین: ppm 9399) و نسبت Zn/Cd کمتر از دیگر گروهها (در گسترة 201- 17؛ میانگین: 101) نشان میدهند.
سیستم ذخایر SEDEX: همچنین، سیستم ذخایر SEDEX با داشتن مقدار ناچیز Cd (در گسترة ppm 996- 595؛ میانگین: ppm 832) و نسبت Zn/Cd چشمگیر (در گسترة 368- 316؛ میانگین: 353) شناخته میشود. تغییرات غلظت Cd در اسفالریتهای کانسار آتشانبار برابربا 1700 تا ppm 8200 (میانگین: ppm 4657) بهدست آمد. نسبت عنصری Zn/Cd نیز در آنها برابربا 90/80 تا 30/368 (میانگین: 6/188) بهدست آمد. نسبت Zn/Cd در اسفالریتهای نسل نخست (مرحلة II-B) برابربا 85/52 تا 58/138 (میانگین: 76/91) و اسفالریتهای نسل دوم (مرحلة II-C) برابربا 05/102 تا 68/361 (میانگین: 58/268) بهدست آورده شد (جدول 3). با توجه به این نسبت و مقدارهای کادمیم، اسفالریتها مرتبط با کانهزایی در سیستمهای گرمابی دما متوسط- بالا (از 200 تا C° 250) هستند (شکل 12).
شکل 12. نمودار توزیع Cd و نسبت Zn/Cd در اسفالریتهای ذخایر گوناگون چین (برپایة بررسیهای ون و همکاران (Wen et al., 2016) و مقایسه این دادهها با ترکیب اسفالریتهای کانسار آتشانبار.
Figure 12. Diagram of Cd distribution and Zn/Cd ratio in the sphalerites from various China deposits (based on Wen et al. (2016)) and comparison of these data with the composition of sphalerites in the Atash-Anbar deposit.
تعیین وضعیت سولفیداسیون: کاتیون Fe2+ مهمترین عنصر جایگزین Zn2+ در کانی اسفالریت است که محتوای آن معیاری برای تعیین پارامترهای دما و فشار پیدایش ذخیره است. مقدار آهن در اسفالریت با دما نسبت مستقیم و با فعالیت گوگرد (Log aS2) و فشار محیط نسبت عکس دارد (Barnes, 1997; Lusk and Calder, 2004). مقدار FeS در اسفالریت با افزایش دما و ثابتماندن فشار افزایش مییابد و با ثابتماندن دما، بهازای افزایش فشار محیط محتوای FeS اسفالریت دچار کاهش میشود (Barnes, 1997). برپایة بررسیهای چامانسکه (Czamanske, 1974)، در صورت کمبودن محتوای آهن در اسفالریتها (بهطور معمول کمتر از 6/0 درصدوزنی)، این میزان نشاندهندة همزمانی رخداد اسفالریت با کانة پیریت است؛ زیرا در هنگام پیدایش همزمان این کانیها بخش مهم آهن محیط جذب پیریت میشود. برپایة شواهد شیمی کانهها، این نکته با محتوای کم آهن در اسفالریتهای نسل نخست بهعلت حضور پیریت همراه آن در مقایسه با اسفالریتهای نسل دوم غنی از آهن سازگار است. برپایة دادههای تجزیة نقطهای، محتوای درصدمولی FeS در اسفالریتها از 11/0 درصدمولار (اسفالریت نسل نخست) تا 0/4 درصدمولار (اسفالریت نسل دوم) در تغییر است (جدول 3). با توجه به دمای متوسط °C 220 برای رخداد کانهزایی سولفیدی، تغییرات LogfS2 از 10- تا 14- بهدست آمد که با وضعیت سولفیداسیون بالا تا متوسط برای این کانسار همخوانی دارد (شکل 13).
شکل 13. نمودار دوتایی دما دربرابر LogfS2 (برپایة نمودار پایه پیشنهادیِ اینودی و همکاران (Einaudi et al., 2003) و نمایش روند سولفیداسیون در کانسار آتشانبار با درصدمولار FeS در اسفالریتهای نسل نخست (Sp1) و دوم (Sp2).
Figure 13. LogfS2 versus temperature binary diagram (based on diagram by Einaudi et al. (2003)) and showing the sulfidation trend in the Atash-Anbar deposit by molar percentage of FeS in the first (Sp1) and second (Sp2) generations of sphalerites.
رابطة اکتیویتة گوگرد (Log aS2) و تمرکز طلا: برای دستیابی به میزان اکتیویتة گوگرد (Log aS2) و رابطة درصدمولی FeS با میزان تمرکز طلا در ترکیب شیمیایی اسفالریتها، تغییرات درصدمولی FeS نمونههای اسفالریت در نمودار دوتایی دما (°C) دربرابر Log aS2 (Scott and Barnes, 1971) بررسی شد (شکل 14). ازاینرو، مقدار عددی اکتیویتة گوگرد یا Log aS2 سیال کانهساز برابربا 11- تا 13- بهدست آمد. اسفالریتهای نسل نخست بهعلت پیدایش در شرایط اکتیویته بالای گوگرد (در مقایسه با اسفالریت نسل دوم) و حضور کمپلکسهای - Au(HS)2 بیشتر توانستهاند تا 15/0 درصدوزنی طلا را در ترکیب خود جای دهند (جدول 3). ازاینرو، همانگونهکه در نمودار دوتایی Log aS2 دربرابر T دیده میشود، نوعی رابطة معکوس میان افزایش درصدمولی FeS و تمرکز طلا در ساختمان اسفالریتها وجود دارد که در کانسار آتشانبار نیز صادق است (شکل 14).
جابجایی و سازوکار تهنشست
برای دستیابی به چگونگی رخداد فلزها و تهنشست آن در ذخایر معدنی مختلف نخست باید ویژگیهای زمینشیمیایی و ترمودینامیک حاکم بر جابجایی آنها در سامانههای گرمابی ارزیابی شود. جابجایی فلزها در سامانههای گرمابی بیشتر با کمپلکسهای کلریدی (AuCl2-) و بیسولفیدی (-Au(HS)2) در شرایط فیزیکوشیمیایی متفاوت روی میدهد. ازاینرو، کمپلکس کلریدی در شرایط اسیدی، شوری و دمای بالا (بیشتر از C° 300) و فقیر از H2S (logfO2 نسبتً بالا) غالب است (Palʹyanova, 2008). همچنین، کمپلکس بیسولفیدی در شرایط شوری کم، logfO2 کم و pH متغیر، فلزها را با ترکیبهای بیسولفیدی مختلف انتقال میدهد. ترکیب بیسولفیدی - Au(HS)2 بهعنوان کمپلکس مهمی در شرایط pH نزدیک به خنثی تا اسیدی ضعیف در محلولهای سولفیدی احیایی کم دماست (Shenberger and Barnes, 1989; Benning and Seward, 1996)؛ اما ترکیبهای AuHSo و - HAu(HS)2 در شرایط pH قلیایی پایدارتر هستند (Benning and Seward, 1996).
شکل 14. نمودار ارتباط فازی Log aS2 دربرابر T در سیستم Fe-Zn-S (Scott and Barnes, 1971) که در آن تغییرات همزمان Log aS2 و درصدمولار FeS در اسفالریتهای نسل نخست (Sp1) و نسل دوم (Sp2) کانسار آتشانبار نشان داده شده است.
Figure 14. Phase relation diagram of LogaS2– versus T diagram in Fe-Zn-S system (Scott and Barnes, 1971), showing simultaneous changes of LogaS2 and molar percentage of FeS in the first (Sp1) and second (Sp2) generations of sphalerites in the Atash-Anbar deposit.
با به یادداشتن این نکته که کمپلکسهای کلریدی AuCl2- در pH اسیدی و دمای بیشتر از C° 400 عمل میکنند، عملکرد آنها در کانسار آتشانبار با ابهام همراه است. از سوی دیگر، همزمانی رخداد طلا با کانههای اسفالریت و گالن که فلز آنها بیشتر در سیال با کمپلکسهای کلریدی جابجا میشوند مورد بحث است. البته در صورت وجود مقدارهای بالای H2S در محیط (در پی تبادل سیال با سنگ دربرگیرندة کانههای سولفیدی) اسفالریت برپایة واکنش 1 پدید میآید. وجود پیریتهای دانه پراکنده در سنگهای آتشفشانی پیش از مرحلة کانهزایی (مرحلة I)، بالابودن مقادیر H2S و تأمین آن از سنگ میزبان را توجیه میکند.
واکنش 1:
Zn2++H2S→ZnS+2H+
با وجود این، با توجه به شواهدی مانند همراهی پاراژنتیک طلا با کانههای سولفیدی پیریت و اسفالریت، عدم رخداد کانیهای اکسیدی (مانند: هماتیت و مگنتیت)، دمای متوسط- بالا سیالکانهساز (از 200 تا 250 درجة سانتیگراد)، مجموعة دگرسانی آرژیلیک± سریسیتی، pH نزدیک به خنثی تا اسیدی و اکتیویته بالای گوگرد (log aS2) در هنگام رخداد طلا، نقش کمپلکسهای بیسولفیدی -Au(HS)2 در انتقال طلا را قویتر میکنند. واکنشهای 2 و 3 پیدایش طلا از کمپلکسهای بیسولفیدی را بهخوبی نشان میدهند.
واکنش 2:
4Au(HS)2-+2H2O+4H+→4Au0+8H2S+O2
واکنش 3:
HAu(HS)20+0.5H2→4Au0+2H2S
کاهش فعالیت گوگرد احیایی (-S2) در محیط، بیش از 2 برابر نسبت به تغییرات pH در ناپایداری کمپلکسهای بیسولفیدی طلا مؤثر است (Mikucki, 1998). از دلایل کاهش فعالیت -S2 میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
1- اختلاط سیال طلادار با سیال فقیر از -S2؛
2- اکسیداسیون H2S و –HS به سولفات (-SO42) در پی درآمیختن با سیال جوی اکسیژندار؛
3- واکنش سیال طلادار با سنگ میزبان آهندار (FeO).
از آنجاییکه در کانسار آتشانبار، کانهزایی رگهای سولفید- باریت (مرحلة II-C) در مرحلة پس از کانهزایی طلا رخ داده است، گمان میرود افزایش log fO2 محیط و ناپایداری کمپلکسهای بیسولفیدی در پی کاهش فعالیت -S2 نقش مؤثری در تهنشینی طلا در رگة برشی کوارتز- سولفید (مرحلة II-B) داشته است. گمان میرود برپایة واکنش 4، یونهای سولفات در ترکیب باریت احتمالاً در حضور CH4 سیال (با توجه به شرایط احیاء محیط)، کانههای اسفالریت و گالن را همراه با آزادکردن مقادیر بالای CO2 در محیط در رگة سولفید- باریت (مرحلة II-C) پدید آوردهاند.
واکنش 4:
BaSO4+CH4+Zn2+→ZnS+Ba2++CO2+2H2O
برپایة واکنش 5، با بالارفتن مقادیر CO2 در سیال، یونهای کلسیم و منیزیم آزاد در محیط با این گاز وارد واکنش شدهاند و فضای خالی و شکستگیهای سنگ میزبان و کانهزاییهای سولفیدی پیشین را بهصورت رگههای کربناتی تأخیری (مرحلة III-A) پر کردهاند.
واکنش 5:
Ca2++Mg2++2CO2+2H2O→CaMg(CO3)2+4H+
برداشت
کانسار چندفلزی آتشانبار با عیار میانگینِ 13/2 گرم در تن طلا نیز همانند بسیاری از ذخایر چندفلزی رگهای در پهنة ماگمایی ارومیه- دختر، از دیدگاه فضایی و زمانی، مرتبط با سنگهای آتشفشانی تا نیمهژرف ائوسن پدید آمده است. کانهزایی با سرشت اپیژنتیک در سنگ میزبان داسیت پورفیری ائوسن میانی (واحد Eord)، روی داده است. طلا هم بهصورت ذرات آزاد (Au0) در میزبان کالکوپیریت و هم بهصورت نامریی (Au+) در ترکیب کانههای اسفالریت و پیریت پدید آمده است. گمان میرود بهعلت همراهی پاراژنتیک طلا با کانههای سولفیدی، عدم رخداد کانیهای اکسیدی (مانند: هماتیت و مگنتیت) و اکتیویتة بالای گوگرد، طلا با کمپلکسهای بیسولفیدی -Au(HS)2 در دمای متوسط- بالا (از 200 تا C° 250) و pH نزدیک به خنثی تا اسیدی (وجود دگرسانی آرژیلیک± سریسیتی) در سیال انتقال یافته باشد. ازاینرو، اسفالریت نسل نخست در مقایسه با نسل دوم بهعلت پیدایش در اکتیویتة بالای گوگرد (Log aS2=-11) بیشتر توانستهاند در حضور کمپلکسهای -Au(HS)2 تا 15/0 درصدوزنی طلا را در ترکیب خود جای دهند. پس از آن، در پی آمیختن سیال احیایی طلادار با سیال جوی غنی از اکسیژن، فرایند اکسیداسیون H2S و -HS به سولفات (-SO42) روی داده است. در نتیجه اکتیویتة -S2 کاهش یافته است و کمپلکسهای بیسولفیدی ناپایدار شدهاند. در پایان، طلا در رگة برشی کوارتز- سولفید نهشته شده است. پیدایش رگههای سولفید- باریت پس از کانهزایی طلا نشاندهندة افزایش logfO2 محیط و پیدایش یونهای سولفات همزمان با پیدایش گالن و اسفالریت در این مرحله است. در مجموع با توجه به همة شواهد، کانسار چندفلزی آتشانبار، در بخش شمالی پهنة ارومیه- دختر در دمای متوسط- بالا (از 200 تا C° 250)، pH نزدیک به خنثی تا اسیدی و شرایط انتقالی سولفیداسیون بالا تا حد واسط (تغییرات LogfS2 از 10- تا 14-) پدید آمده است.
سپاسگزاری
بخشی از منابع مالی این پژوهش توسط مرکز حمایت از پژوهشهای دانشگاهی توسط سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی ایران (ایمیدرو) تأمین شده است. از موسسه زمینشناسی و کانیشناسی Novosibirsk روسیه سپاسگزاری میشود. همچنین، از مالک معدن آتشانبار، جناب آقای انصاری برای همکاری در بازدیدها و عملیات نمونهبرداری صمیمانه سپاسگزاری میشود. نویسندگان از داوران گرامی مجلة پترولوژی برای دقتنظر و پیشنهادهای سازنده بسیار سپاسگزارند.
[1] X-Ray Diffraction
[2] Electron Probe Micro Analyzer
[3] Feather-like
[4] Cross Polarized Light
[5] Transmission Light
[6] Plane Polarized Light
[7] Reflected Light
[8] Backscattered Electron Image
[9] invisible gold
[10] coupled
[11] invisible
[12] Sedimentary exhalative deposits