كانسارها (1)

چکيده

کانسار کلاه دروازه با سنگ ميزبان کربناتى (دولوميت و آهکهاى دولوميتى) با سن کرتاسه زيرين در 20 کيلومترى جنوب غرب اصفهان قرار دارد که حاوى مقادير عظيمى از ذخاير روى و سرب مى‌باشد. کانى دولوميت زين اسبى قسمت اعظم بافت سنگ ميزبان را تشکيل مى‌دهد که در اثر نفوذ سيالات گرم به داخل سنگهاى کربناته همزمان با مرحله کانه‌زايى تشکيل شده است. در حقيقت اين کانى، دگرسانى دولوميتى را نشان مى‌دهد. تعداد کانى‌هاى اصلى کانسار محدود است و شامل اسفالريت، اسميت زونيت، گالن و سروزيت بوده و کانى‌هاى باطله دولوميت و باريت هستند. کانه‌زايى در کلاه دروازه ديرزاد يا اپى‌ژنتيک مى‌باشد و رسوبگذارى کانه به شکل رگه‌اى، پرکننده حفرات و جانشينى است.
ترکيب ايزوتوپى اکسيژن کانسار با ترکيب ايزوتوپى اکسيژن کربناتهاى همزاد تفاوت دارد در حاليکه کربناتهاى همزاد، ميزان 0 تا 2- در هزار را نشان مى‌دهند. محدوده تغييرات سنگهاى کربناته کلاه دروازه بين 04/7- تا 96/11- در هزار است. ترکيب مشابه سنگهاى کربناته هم‌سن مى‌باشد.

مقدمه

واحدهاى کربناتى منطقه اصفهان ـ ملاير با سن کرتاسه زيرين داراى کانسارهاى فلزى باارزشى مى‌باشند که از اين محدوده بيش از 20 کانسار مختلف گزارش شده است. ايرانکوه بخشى از اين ناحيه است که از معادن مختلف روى و سرب گوشفيل، تپه سرخ، گود زندان و خانه گرگى‌ها تشکيل مى‌شود. يکى از اين معادن عظيم، معدن روى و سرب کلاه دروازه مى‌باشد. کلاه دروازه بخشى از دامنه جنوبى ايرانکوه است که در 20 کيلومترى جنوب غرب اصفهان قرار دارد. سنگ درونگير ماده معدنى دلوميت و آهکهاى دولوميتى کرتاسه زيرين هستند که مقادير قابل توجهى ذخاير روى و سرب دارند ولى مقدار باريت کم مى‌باشد. براى تعيين نحوه پيدايش اين کانسار، علاوه بر مطالعات صحرايى و سنگ‌شناسى بيشتر از شواهد ايزوتوپى استفاده شده است. همچنين مطالعات قبلى و ساير تحقيقات در اين زمينه مورد بررسى مجدد قرار گرفت.

کانسار

کانسار به بخشی از پوسته زمین گفته می‌شود که تحت شرایط خاص زمین شناسی ، ماده معینی در آن متمرکز شده به طوریکه از نظر اقتصادی ارزش داشته باشد. مقدار (تناژ)، کیفیت (عیار) ، محل جغرافیایی و بازار مصرف از عوامل تعیین کننده اقتصادی است.[۱] ارزش اقتصادی یک کانسار براساس آستانه اقتصادی محاسبه شده در مرحله ارزیابی ذخیره معدنی، تعیین می‌گردد. در نتیجه برای آغاز هرگونه عملیات معدنکاری می بایست این آستانه اقتصادی مورد تایید قرار گیرد.

زمين‌شناسى کانسار

کانسار کلاه دروازه در لايه‌هاى دولوميتى با يک توالى کربناتى کم‌عمق دريايى و سن کرتاسه تحتانى مجاور گسل کلاه دروازه قرار دارد. اين توالى توسط شيل و مارن کرتاسه تحتانى پوشيده شده است. استوک‌هاى گرانوديوريتى در منطقه کلاه قاضى در 20 کيلومترى جنوب شرقى ناحيه مورد مطالعه قرار دارند. اين توده نفوذى به داخل شيارهاى ژوراسيک نفوذ کرده اما شواهدى براى نفوذ آن به سنگهاى کرتاسه تحتانى وجود ندارد. دلريت‌هايى با سن ترشيارى در امتداد گسل يال جنوبى ايرانکوه ديده مى‌شوند اما سطح تماس مستقيم با کانسار ندارند.

کانسارهاى رسوبى (sedimentary ore-deposits)

رسوبات را مى توان به دو گروه زير تقسيم نمود:
1-رسوبات نابرجا (Allochthonous deposits) نهشته هائى را گويند که بداخل محيطى که در آن رسوب کرده اند،حمل شده اند.اين رسوبات شامل:
-گروه آوارى (terrigenous or clastic deposits) مانند رسها، ماسه ها، کنگلومراهاى آوارى سيليسى که در برگيرنده کانسارهاى پلاسرى (placer deposits) مى باشد.
-گروه آذرآوارى (pyroclastic deposits) شامل توفها، لاپيلى توفها،آگلومراها وبرشهاى آتشفشانى .
2-رسوبات برجا(Autochthonous deposits) شامل رسوباتى است که در محيط تشکيل خود نهشته شده اند مانند:
-گروه رسوب شيميائى(chemical precipitates) که شامل کربناتها،نهشته هاى اورانيوم دار،رسوبات تبخيرى،چرتها،سازند آهن لايه اى (BIF) وفسفات ها مى باشد.
-گروه نهشته هاى آلى (Oragenic deposits)شامل ذغال سنگها ،شيلهاى نفتي. گروه نهشته هاى برجاى ماندى (بازماندىResdual deposits) مانند لاتريت وبوکسيت ها

کانسارهاى نوع اسکارنى (Skarn-type ore deposits)

اسکارن هاى واقعى از واکنش بين محلول هاى ماگمايى يا گرمابى در حرارت بالا با سنگهاى کربناته بوجود مى آيند ونوع کانيهاى تشکيل شده در آنها بستگى دارد به:
-ترکيب شيميايى و کانى شناختى سنگ کربناته
-ترکيب شيميايى محلول هاى ماگمايى يا گرمابى
-درجه حرارت محلولها وعمق آنها
از سوى ديگر گسترش زون اسکارنى ناشى از واکنش فوق بستگى به حجم محلولها، تخلخل مفيد،ميزان خرد شدگى ودرزه شدگى، و واکنش پذيرى سنگ کربناته دارد. در مقابل اسکارن هاى واقعى، اسکارنوئيدها (هورنفلس هاى کالک سيليکاته) وجود دارد که در شرايط دگرگونى ناحيه ويا همبرى،بدون اضافه شدن محلول هاى ماگمايى يا گرمابى وتحت تاثير حرارت توده هاى نفوذى يا حرارتى ناشى از دگرگونى ناحيه اى بوجود مى آيند. اسکارنوئيدها در مقايسه با اسکارن هاى واقعى ريزدانه تر هستند وتغييرات کانى شناختى آنها بسيار کمى مى باشد.بى شک نمايانگر کانسارهايى از نوع اسکارن است که در آن کانسارهاى Cu-Mo در مجاورت توده نفوذى مونزونيتى، کانسارهاىPb-Zn,Cu با فاصله از توده نفوذى ودر امتداد گسل هاى قطع کننده سنگ کربناته وبالاخره رگه هاى طلا ونقره در امتداد رگچه ها وشکافها خيلى دورتر از توده نفوذى قرار گرفته اند. بنابراين اسکارن هامهمترين منبع تنگستن ومس،آهن وموليبدن،سرب- روى ومقدار جزئى کبالت، طلا،نقره ،بيسموت، قلع،بريليوم وکانيهاى صنعتى ،گرافيت ،آسبست ولاستونيت،فلوگوپيت،تالک ،منيزيت، گارنت وفلوئوريت مى باشد.

1-اسکارن هاى زون فرو رانش حاشيه قاره ها

الف- اسکارن هاى تنگستن

اين اسکارن ها در عمق 5-15 کيلومترى در مجاورت توده هاى گرانوديوريتى تا کوارتز مونزونيتى تشکيل مى گردند ودر دوران هاى اول ودوم زمين شناسى شناخته شده اند. نظير کانسارهاى تنگستن تاسمانيا(استراليا) وکاليفرنياى آمريکا. در اين اسکارن ها دو مرحله کانى سازى وجود دارد:
- مرحله تشکيل کالک سيليکات هاى بدون آب
- مرحله تشکيل سيليکاتهاى آبدار ،که در آن محلولهاى ماگمايى موجود دگرسانى کالک سيليکاتها و در نتيجه سيليکاتهاى آبدار بوجود مى آيد. کانى سازى مس در اين مرحله صورت مى گيرد

ب- اسکارن هاى مس پورفيرى

اين اسکارن ها در مجاورت توده هاى نفوذى کالکو آلکالن با سنگهاى کربناته تشکيل شده اند وتوده هاى نفوذى عمدتاً از نوع گرانوديوريت تا مونزونيت بوده من تبلور در عمق کم،داراى بافت پورفيرى نيز هستند.وجود برش هاى نفوذى،دايکهاى متعدد ،درز وشکاف ها ،دليل بر وجود فشار بالاى ماگماى اين سنگها در هنگام نفوذ است.اسکارن هاى مس پورفيرى عمدتاً از نوع کلسيک وبه ندرت منيزيم دار مى باشند وکانيهاى اصلى را آنداراديت Ca3Fe2(Sio4)3 وديوپسيد CaMg(sio3)2 تشکيل مى دهد.در اسکارن پورفيرىCarr fork آمريکا (Alikinson etal 1978) سه مرحله کانى سازى به شرح زير تشخيص داده است
- مرحله اول: اين مرحله در دماي400-500 ، با نفوذ محلول هاى ماگمايى در سنگ کربناته وماسه سنگها موجب تشکيل ديوپسيد ،ولاستونيت،کوارتز،کلسيت، آندراديت ومقدار جزئى پيريت وکالکوپيريت گرديده است.
- مرحله دوم: نقش اساسى در تشکيل ذخيره مس داشته وموجب دگرسان شدن کالک سيليکاتهاى مرحله اول شده است. حدود 3/2 کانى سازى در اين مرحله صورت گرفته است. در اسکارن هاى مس پورفيرى ،چون معدنCarr Fork زون بندى منظمى ديده مى شود ومس در زون غنى از گارنت (آندراديت واقع گرديده است.

ج - اسکارن هاى آهن نوع منيزيم دار

محلول هاى ماگمايى غنى از آهن از ماگماى گرانوديوريتى-کوارتز مونزونيتى منشاء گرفته،ضمن نفوذ در سنگ هاى دو لوميتى ،منجر به تشکيل اسکارن آهن منيزيم دار مى شود. بر خلاف اسکارن آهن نوع کلسيک ،زون اندواسکارن در اين گروه تشکيل نمى شود..زيرا ميزان منيزيم محلول هاى ماگمايى(گرانوديوريت،کوارتز مونزونيت)پائين است در عوض ميزان آهن آنها بالاست.وقتى سنگ ميزبان از منيزيم غنى باشد، محلول ها گرايش دارند که آهن خود را بداخل سنگ دولوميتى غنى از منيزيم تخليه نمايند يعنى آهن وارد شبکه گارنت وپيروکسن شده وذخيره مگنتيت تشکيل مى شود. توالى کانى سازى از توده نفوذى بطرف خارج شامل ديوپسيد،اسپينل،فورستريت،کلسيت است که در مرحله بعدى دگرسانى به تالک ،سرپانتين وفلوگوپيت تبديل مى گردند.

2-اسکارن هاى زون فرو رانش جزاير قوسى

الف:اسکارن هاى آهن جزاير قوسى

اين نوع اسکارن هاى آهن از نوع کلسيک هستند واز محلول هاى غنى از آهن ماگماهاى گابرويى-ديوريتى منشاء‌گرفته اند.نفوذ اين محلول ها در سنگ هاى آهکى منجر به تشکيل اسکارن آهن نوع کلسيک مى شوند. در اين نوع اسکارن ،زون اندو اسکارن گسترده و وسيع است ودرآن پديده سديم متاسماتيزم به ميزان قابل توجهى صورت گرفته است. زون اندواسکارن حاوى کانيهاى اپيدوت،آلبيت،اسکاپوليت وپيروکسن است وزون اگزو اسکارن حاوى کانيهاى آندراديت-گروسولاريت غنى از آهن،هدرتبرژيت-ديوپسيد واپيدوت است. دگرسانى کالک سيليکاتهاى فوق موجب تشکيل آکتينوليت،کلريت ،کلسيت وکوارتز گرديده است.ذخيره آهن در زون گارنت-پيروکسن وبخشى از آن در اندواسکارن متمرکز شده است. معادن مهم اين نوع اسکارن در کشورهاى شوروى ،کوبا،فيليپين وژاپن واقع شده اند.

ب: اسکارن هاى سرب و روى

اسکارن هاى سرب و روى در زون فرورانش جزاير قوسى، حاشيه قاره ها وتصادم قاره ها تشکيل گرديده اند. اين اسکارن ها اکثراً در بالاى ذخاير مس پورفيرى،موليبدن پورفيرى ويا قلع پورفيرى در سنگهاى کربناته تشکيل شده اند. پايدارى کمپلکس هاى سرب و روى بيشتر از کمپلکس هاى مس ،موليبدن و قلع در محلول ماگمايى است، از اين رو مى توانند تا فاصله زيادترى از توده هاى نفوذى حمل گردند وسپس در شرايط مناسب بر جاى گذاشته شوند. محلول ماگمايى وگرمابى از طريق گسلها از مرکز سيستم به حرکت در آمده ودر مسير خود ضمن عبور از سنگهاى کربناته در شرايط بالا بودن درجه حرارت محلول ومناسب بودن ترکيب شيميائى محلول وسنگ ميزبان،تشکيل اسکارن خواهند داد.چنانچه درجه حرارت پايين باشد به جاى اسکارن ،ذخيره جانشينى تشکيل مى شود. از خصوصيات مهم اسکارن هاى سرب و روى مى توان بالا بودن درصد پيروکسن،تشکيل ذخيره در زون پيروکسن، بالا بودن مقدار منگنر وعدم ارتباط مستقيم اسکارن با توده هاى نفوذى را نام برد.

ج: اسکارن هاى موليبدن

اين اسکارن ها در مجاورت با توليت يا استوک هاى گرانوديوريت-کوارتز مونزونيت با سنگهاى کربناته تشکيل شده اند.
ايدو کراز،ولاستونيت،هدنبرزژيت>------ مرحله اول کانى سازى
فلوئوريت،اپيدوت، اکتينوليت،هورنبلند<------ مرحله دوم کانى سازى
گالن+اسفالريت+پيروتيت+کالکوپيريت وپيريت مگنتيت وموليبدنيت <----- کانى هاى فلزي.

د: اسکارن هاى قلع

اين اسکارن ها بطور عمده با گرانيت هاى نوع s در ارتباطند وشامل دو نوع کلسيک ومنيزيم دار هستند.
در اسکارن هاى قلع منيزيم دار سه مرحله اول کانى سازى مشاهده گرديده است:
فورستريت،پيروکسن،اسپينل<------ مرحله اول
بورات هاى منيزيم وقلع دار >------- مرحله دوم
کاستريت <------ آزاد شدن قلع<------ محلول هاى اسيد+بوراتهاى منيزيم وقلع دار<--- مرحله سوم
در اسکارن هاى نوع کلسيک در مرحله ابتدائى کانيهاى آندراديت،ولاستونيت،ايدوکراز ،بوراتها، تشکيل گرديده ودر اين مرحله قلع در داخل شبکه آندراديت وبورات جايگزين شده ودر مرحله بعدى محلول هاى اسيدى موجب آزاد شدن بخشى از قلع وتشکيل کاسيتريت شده اند.

کانسارهاى پلاسرى (placer deposits)

کانسارهاى پلاسرى انباشته هاى مکانيکى از نوع نهشته هاى نابرجا هستند که طى فرآيندهاى رسوبى تمرکز دهنده کانيهاى سنگين ،تشکيل مى گردند. تمرکز کانيهاى سنگين در اين فرآيندهاى رسوبى تمرکز دهنده کانيهاى سنگين ،تشکيل مى گردند. تمرکز کانيهاى سنگين در اين فرآيندها،جدايش ثقلى مکانيکى (mechinical durability) در مقابل هوازدگى(weathering) داشته باشند.
کانيهاى پلاسرى که بدرجات مختلف داراى ويژگيها فوق هستند عبارتند از :
کاسيتريت،کروميت،مس،الماس،گرونا،ايلمنيت،مگنتيت، پلاتين ، روتيل، زير کن، ياقوت (کروندوم قرمز ruby) ، مونازيت]فسفات خاکهاى نادر [(Ce,LA,Nd,Th)(Po4,Sio4) ، زينوتايم (xenotime=Ypo4)

سافيرshapire (fine blue corundum)

ازآنجا که سولفيدها به آسانى متلاشى وتجزيه مى شوند،لذا به ندرت بصورت پلاسر تمرکز مى يابند ولى در زمان هائى مانند پرکامبرين که با کمبود آتمسفر اکسيد کننده روبرو بوده است،استثناهائى وجود داشته است. پلاسرهائى که در همان سرچشمه مبداء از محل تخريب سنگها وکانيها تشکيل مى شوند،پلاسرهاى انباشتى(residual placers)ناميده مى شوند ولازمه آن وجود سطح نسبتاً صاف است. اگر سطح زمين شيبدار و در آن دامنه اى بوجود آيد،در اين دامنه خزش يا سرخوردن (creep) اتفاق مى افتد وپلاسرهاى دامنه اى(Eluvial placers) بوجود مى آيند.
پلاسرهائى که طى فرآيند آب و هوازدگى فروپاشيده مى گردند و در پاى دامنه کوهها جاى مى گيرند بنام واريزه (Scree) يا تالوس(Talus) و يا پلاسرهاى دلوويال (diluvial placers) ناميده مى شوند.در بعضى از تقسيم بنديها چون اسميرنوف(1976)اين پلاسرها بنام پلاسرهاى پرولوويال يا کوولوويال (proluvial ore colluvial placers) نامگذارى شده اند. اگر موارد آوارى وفرسوده شده بوسيله جريان هاى رودخانه اى جابجا شوند،پلاسرهاى رودخانه اى (sream ore Alluvial placrs) ناميده مى شوند.
مقدار رسوبگذارى در خود دره صفر است،باعريض شدن دره وکاهش شيب آن بطرف محل خروج دره، کانيهاى سنگين نهشته شده وکانيهاى سبک تر به نقاط دورتر برده مى شود،وبهمين نحو اگر جريان پرشتاب آب بر روى بستر رودخانه اى حازى باشد، مانع از تجميع کانيهاى سنگين مى شود. آبشارها وچالابهاى مربوطه از مکان هاى مناسب در انباشته شدن کانيهاى سنگين مى باشدمحل تلاقى يک رود فرعى پرشتاب با يک رود اصلى کمى شتاب نيز معمولاً مکان ديگرى براى انباشته شدن اين کانيها است.
رسوبگذارى در يک رودخانه مئاندرى پرشتاب بدين نحو است که جريان سريعتر در انحناى خارجى مئاندر وجريان کندتر در سمت مخالف آن قرار دارد.محل تلاقى اين دو جريان يعنى محل شکل گرفتن پشته هاى نقطه اى (points bars) مکانى مناسب براى رسوبگذارى کانيهاى سنگين است. با مهاجرت حانبى مئاندر رگه معدنى غنى از کانه ( paystreak )ساخته مى شود که بوسيله رسوبات آبرفتى پوشيده شده وسرانجام در فاصله اى دور از مسير امروزى رودخانه جاى مى گيرد. پلاسرهاى دريابارى(Beach placer) در درازاى کرانه درياچه ها ،درياها واقيانوسها تشکيل مى گردند. افزون بر پلاسرهاى فوق ،پلاسرهاى يخچالى (glacial placers) نيز در نتيجه فعاليت يخچالى وهمچنين پلاسرهاى بادرفتى(Aeolian placers) در نتيجه کنش باد بوجود مى آيند.
کانسارهاى موليبدن پورفيرى (Molybdenum porphyry deposits )
کانسارهاى موليبدن پورفيرى کانسارهائى هستند که سنگ ميزبان آنها داراى بافت پورفيرى، ذحيره آنها با ابعاد گسترده و با بافت پراکنده(disseminated) واستوک ورک (stock work) مشخص است.65% موليبدن آمريکا و 50% موليبدن کانادا از کانسارهاى موليبدن پورفيرى تهيه مى گردند. اين کانسارها به دو نوع تقسيم مى شوند:
1-کانسارهاى موليبدن پورفيرى نوع گرانيتى يا غنى از فلوئور(>F)
2-کانسارهاى موليبدن پورفيرى نوع مونزونيتى يا کم فلوئور (>F)

1-کانسارهاى موليبدن پورفيرى نوع گرانيتى غنى از فلوئور

اين کانسارها که به نوع(climax) يا غنى از فلوئور نيز معروف هستند،همزمان با سنگهاى گرانيتى يا ريوليتى غنى ازسيليس وعناصر پتاسيک تشکيل مى گردند.موقعيت تکتونيکى آنهازون فرو رانش حاشيه قاره ها است بدين نحو که پوسته قاره اى نسبتاً ضخيم مى باشد. شکل توده سنگ ميزبان استوک مانند بوده وابعاد آنها از چند صد متر تا 2 کيلومتر متغيير مى باشد.دماى تشکيل آنها در مرکز سيستم بين 650-500 درجه سانتيگراد ودر حاشيه خارجى به 350 درجه سانتيگراد مى رسد. از معادن مهم آن هندرسون (Henderson)،کيليماکس(climax) وغيره در ايالت کلرادوى آمريکا است.

2-کانسارهاى موليبدن پورفيرى نوع مونزوتيتى کم فلوئور

اين کانسارها در زون فرو رانش حاشيه قاره ها گزارش شده اند وهمراه با سنگهاى مونزونيتى يا گرانوديورتى پورفيرى آلکالن کشف شده اند.به شکل استوک وباتوليت هستند وذخيره در بالاى توده نفوذى قرار دارد. بافت آن استوک ورک وبه مقدار جزئى از نوع پراکنده مى باشد. قسمت اعظم ذخيره در زون پتاسيک مرکز سيستم وبخش محدودى از آنها در زون فيليک وسيليسى واقع است.
اختلاف اساسى اين نوع کانسار با نوع گرانيتى در منشاء ماگما وترکيب شيميايى محلول هاى ماگمايى است که موجب تغييراتى در زون هاى دگرسانى مى گردد. همين متغيير ها موجب افزايش زون هاى دگرسانى وبالا رفتن عيار در کانسارهاى نوع گرانيتى مى شود.
کانسارهاى مس پورفيرى واقع در خاستگاه جزاير قوسى(يا در اصطلاح کانسارهاى مس پورفيرى نوع ديوريتى)
اين کانسارها در کمربندهاى زون فرورانش قوسى همراه سنگهائى با ترکيب ديوريتى –توناليتى کالکوآلکالن که نسبت ايزوتوپى اوليه استرانسيوم آ نها يعنى (sr87/Sr)i=.702-0705 باشد تشکيل مى شوند.اکثر ذخاير کشف شده از اين نوع در حاشيه غربى اقيانوس آرام واقع شده اند. وجود اختلاف در ترکيب شيميائى محلول هاى ماگمائى وع مونزونيتى-کوارتز مونزونيتى (واقع درخاستگاههاى قاره اى) ومحلول هاى ماگمائى نوع مونزونيتى- کوارتز مونزونيتى (واقع در خاستگاه قاره اى) ومحلول هاى ماگمائى نوع ديوريتى (واقع در خاستگاه جزاير قوسى)موجب تغييراتى در زون هاى آلتراسيون ،عيار و مواد جانبى ذخيره مى شوند. در محلول هاى نوع ديوريتى مقدار CA,Fe,Mg افزايش يافته ولى مقدار S2-,K+1 کاهش مى يابد. به دليل پائين بودن مقدار سولفيدها ،زون فيليک (زون کوارتز- سريسيت- پيريت) در نوع ديوريتى تشکيل نمى شود. در سيستم نوع ديوريتى فقط دو زون پروپيليتيک وپتاسيک يافت مى شود.محصول جانبى اين کانسارها طلا است در صورتى که در نوع مونزونيتى-کوارتز مونزونيتى (واقع در خاستگاه قاره اى)محصول جانبى موليبدن است.عيار مس در نوع ديوريتى کمتر است.
بالا بودن فشارگاز اکسيژن در محلول ماگمائى نوع ديوريتى موجب مى شود که طلا در مرکز سيستم متمرکز شود.بالا بودن مقدار منيتيت وانیدريت ،دليل بر بالا بودن اکسيژن محلول ماگمائى است.
ادامه دارد.... /س