ویژگیهای ایزوتوپهای پایدار (O,C) و ژئوشیمی کانسنگ کانسار سرب قومیشلو، اصفهان، ایران: رهیافتی بر شرایط کانیزایی | ||
| پژوهشهای دانش زمین | ||
| دوره 17، شماره 1 - شماره پیاپی 66، 1405، صفحه 43-59 اصل مقاله (1.63 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/esrj.2026.107028 | ||
| نویسندگان | ||
| مصطفی نژادحداد* 1؛ سمیه سلامب اللهی2 | ||
| 1پژوهشکده مواد پیشرفته و فناوریهای نوین، سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران | ||
| 2پژوهشگر آزاد، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه کانسارهای سرب و روی با منشأ رسوبی در طیف گستردهای از سنگهای میزبان، از کربناتی تا سیلیسی - آواری، تشکیل میشوند (Nejadhadad et al, 2025). ویژگی برجسته کانسارهای سرب و روی رسوبی، نبود ارتباط ژنتیکی مشخص با سنگهای آتشفشانی یا آذرین است (Anderson, 1975). این کانسارها در سه بازه زمانی نسبت به سنگ میزبان نهشته میشوند (Leach and Song, 2019 ) شامل: 1) بروندمی همراه با رسوبگذاری اولیه با نام سدکس3 (SEDEX)(کانسارهای نوع رسوبی بروندمی) در سنگهای تخریبی مانند شیل و ماسهسنگ، 2) نهشت ماده معدنی در دیاژنز اولیه تا دیاژنز پسین (Irish-type deposits)، 3) نهشت دیرزاد (Epigenetic) یا تیپ دره میسیسیپی (MVT). اگرچه لایهبندی سولفیدهای فلزی با سنگهای میزبان سیلیسی - آواری معمولاً بهعنوان نشانهای از کانسارسازی تیپ سدکس در نظر گرفته میشود، اما در برخی از این کانسارها، ماده معدنی بهصورت جانشینی در سنگهای کربناتی تشکیل شده است. همچنین برخی کانسارهای تیپ دره میسیسیپی (MVT) ممکن است در سنگهای ماسهسنگی نیز پدید آمده باشند (Leach et al, 2005; Nejadhadad et al, 2017). کانسارهای MVT معمولا سنگ میزبان کربناتی دارند و شواهدی از دگرسانی دما پایین مانند تشکیل برش های انحلالی، دولومیتی شدن و سیلیسی شدن سنگ میزبان را به ارث میبرند (Corbella et al, 2004, Nejadhadad et al, 2018). از اینرو باطله همراه با ماده معدنی شامل کانیهای کلسیت ثانویه، دلومیت و کوارتز با مقادیر متفاوتی باریت است (Leach et al, 2005; Nejadhadad et al, 2023). همانند کانسار مهدی آباد یزد با ذخیره بیشتر از 400 میلیون تن فلز سرب و روی که حدود 40 میلیون تن ذخیره باریت دارد (Liu et al, 2023). از سوی دیگر، نسبت و درصد فلزات سرب و روی در این کانسارها بسیار متفاوت است. در برخی از این کانسارها مقدار روی غالب است (Leach et al, 2005) مانند کانسارهای سرب و روی منطقه آرکانزاس آمریکا (Zn/Pb>16) یا معدن سرب وروی ایرانکوه (Ghazban et al, 1994). در برخی از کانسارهای سرب و روی ماده معدنی غنی از سرب است مانند کانسارهای جنوب شرق میسوری(حوضه ویبرنوم ترند) و کانسار سرب راونج که نسبت روی به سرب کمتر از 10درصد است (Zn/Pb<0.1) (Plumlee et al, 1994; Nejadhadad et al, 2016). کانسارهای سرب و روی ایران در چهار پهنه ساختاری تشکیل شدهاند. این پهنههای ساختاری شامل: 1) پهنه دگرگونی سنندج-سیرجان (SSZ) مانند کانسارهای محدوده معدنی ایرانکوه (Ghazban et al, 1994) و تیران (Nejadhadad et al, 2018)، معدن دره نقره (Nejadhadad et al, 2023) و کانسار انگوران (Boni et al, 2007)، 2) کانسارهای کمربند فلززایی یزد-انارک (YAMB) در ایران مرکزی مانند کانسار جهانی مهدیآباد (Reichert et al, 2008) و معدن سرب نخلک (Jazi et al, 2017) از نوع دره میسیسیپی (MVT) 3) در کمربند فلززایی طبس-پشت بادام با کانسارهای سرب-روی-باریت مانند کانسارهای ازبککوه (Ehya et al, 2014) و 4) در منطقه مرکزی رشتهکوه البرز مانند کانسارهای دونا و الیکا (Zabihitabar et al, 2015). کانسار سرب قومیشلو یکی از کانسارهای کمربند فلززایی سرب و روی اصفهان-ملایر است که در پهنه دگرگونی سنندج-سیرجان قرار دارد. در این پژوهش سعی شده تا با بررسی زمینشناسی کانسار، تعیین ویژگیهای زمین شیمیایی کانی گالن و مقدار ایزوتوپ های پایدار کربن و اکسیژن (δ18O و δ13C) منشا احتمالی سیالات کانسارساز و شرایط زمین شیمیایی حاکم بر نهشت ماده معدنی تفسیر شود. شناسایی الگوی کانسارسازی به عنوان رهیافتی برای ادامه فرایند اکتشاف تودههای معدنی جدید در محدوده کانساری و کمربند سرب و روی اصفهان- ملایر اهمیت دارد. مواد و روشها در مرحله نخست، عملیات صحرایی شامل بررسی زمینشناسی منطقه کانساری و نواحی مجاور، مطالعه ویژگیها و الگوهای ساختاری، و برداشت نمونههایی با بافتها و ساختهای متفاوت بهمنظور تهیه مقاطع سنگنگاری و کانهنگاری انجام گرفت. از این نمونهها، ۳۰ مقطع نازک و صیقلی تهیه شد. همچنین تعداد ۱۲ نمونه گالن به روش دستی و زیر میکروسکوپ بینوکولار خالصسازی گردید و جهت آنالیز عنصری، به آزمایشگاه LabWest در استرالیای غربی ارسال و با روش ICP-MS مورد اندازهگیری قرار گرفتند. نمونههایی از آهکهای تازه (fresh limestone)، آهکهای واقع در ناحیه کانهزایی (mineralized limestone)، کلسیتهای پیش از کانهزایی (pre-ore stage calcite)، کلسیتهای تأخیری پس از کانهزایی (late-stage calcite)، دولومیتهای مرتبط با کانهزایی، کوارتز و سنگهای سیلیسیشده مرتبط با کانهزایی، بهمنظور انجام مطالعات ایزوتوپی اکسیژن و کربن، به روش جدایش دستی در زیر میکروسکوپ نوری دوچشمی (binocular) خالصسازی شدند. این نمونهها جهت انجام آنالیزهای ایزوتوپی به آزمایشگاه ایزوتوپهای پایدار دانشگاه کورنل (Cornell Isotope Laboratory) در ایالات متحده آمریکا ارسال شدند. نتایج و بحث کانسار سرب و باریت قومیشلو بهعنوان یکی از کانسارهای با سنگ میزبان کربناته، در کمربند سرب و رویِ فلززایی اصفهان - ملایر و در پهنه دگرگونی سنندج - سیرجان ایران قرار دارد. کانسار قومیشلو از نوع کانسار رگهای بوده و نسبت به سنگهای میزبان کربناته کرتاسه، در مرحله دیرزاد نهشته شده است. سنگهای آهکی بهعنوان سنگ میزبان رایج کانسارهای سولفیدی فلزات پایه از نوع دره میسیسیپی شناخته میشوند (Leach et al, 2005). این مطالعه نشان میدهد که همزمان چندین عامل کنترلکننده در مکانیابی و نهشت کانسنگ نقش داشتهاند. نهشت کانسنگ در کانسار قومیشلو توسط سه عامل اصلی سنگشناسی، چینهشناسی و ساختاری کنترل میشود. این عوامل را میتوان بهعنوان کنترلکنندههای اساسی مهاجرت سیالهای فلزدار در مقیاس منطقهای یا معدنی در نظر گرفت که موجب تمرکز جریان سیال و ایجاد فضاهای مناسب برای فرآیندهای نهشت کانسنگ شدهاند (Nejadhadad et al, 2023). در کانسار قومیشلو، کانیزایی در سنگهای کربناته کرتاسه که بر روی سازندهای شیلی - ماسهسنگی ژوراسیک یا واحدهای شیلی - کربناته کرتاسه قرار دارند، رخ داده است. (شکل 2A) واحدهای شیل و شیلی - کربناته بهعنوان سفرههای ناتراوا در یک توالی چینهشناسی عمل میکنند و نقش مهمی در کنترل مسیر مهاجرت سیال ایفا میکنند (Leach et al, 2005). در نهایت، حضور درزهها و شکستگیهای حاصل از فعالیت گسلها باعث افزایش نفوذپذیری، تمرکز جریان سیال و ایجاد فضاهای خالی مناسب برای نهشت ماده معدنی در سنگ میزبان کانسار قومیشلو شده است. بخش عمده کانیزایی در رگههای گسلی با روند NE–SW و در فضاهای خالی درون شکستگیها متمرکز است. بنابراین، گسلش و خردشدگی سنگها عامل اصلی ایجاد فضاهای باز ساختاری در سنگهای میزبان کرتاسه بالایی محسوب میشوند. Bottom of Form کانیشناسی ماده معدنی و باطله در کانسار قومیشلو نسبتاً ساده است و کانیهای زیر به ترتیب فراوانی شناسایی شدهاند: گالن، پیریت، اسفالریت، تتراهدریت و کالکوپیریت بهعنوان کانههای اولیه؛ کلسیت، باریت، دولومیت و کوارتز بهعنوان کانیهای باطله؛ و سروزیت، اکسیدهای آهن (عمدتاً لیمونیت)، اسمیتزونیت، کوولیت و مالاکیت بهعنوان کانیهای ثانویه با منشأ سطحی. کانی گالن در کانسار قومیشلو، همانند کانسارهای جنوبشرق میسوری (Sverjensky, 1986)، نسبت به اسفالریت غالب است. بر این اساس، کانسار قومیشلو در رده کانسارهای غنی از سرب با نسبت Zn/(Zn+Pb) < 0/1 قرار میگیرد. در کانسارهای سرب، علاوه بر عناصر اصلی سازنده گالن (Pb و S)، نقره بهعنوان مهمترین محصول جانبی از نظر اقتصادی مطرح است. این امر ناشی از فراوانی نسبی و ارزش بالای این فلز میباشد (Zheng et al, 2000). علاوه بر نقره، عناصر دیگری از جمله آنتیموان، بیسموت، آرسنیک، روی، کادمیوم، سلنیوم و مس نیز بهصورت جزئی در ساختار کانی گالن حضور دارند. مقدار میانگین نقره در نمونههای کانسار قومیشلو حدود 660 ppm است. ضریب همبستگی نقره با آنتیموان قوی (r = 0/84) بوده، در حالیکه با آرسنیک (r = 0/66) و مس (r = 0/60) همبستگی متوسطی نشان میدهد (جدول 2). نقره میتواند به اشکال مختلفی در گالن متمرکز شود (Gregory et al, 2014)؛ از جمله حضور به صورت محلول جامد در شبکه بلوری گالن و یا به صورت ادخال کانیهای سولفوسالتی مانند جوردانیت و تتراهدریت (Lan et al, 2024). مقدار δ¹⁸O در سنگهای دگرسانشده تابعی از مقدار اولیه δ¹⁸O در سنگ مادر، ترکیب ایزوتوپی سیال واکنشدهنده (که ویژگیهای منشأ سیال را حفظ میکند)، دمای سیال واکنشدهنده و درجه تعادل سنگ با سیال در زمان دگرسانی است (Bortnikov, 2006; Nejadhadad et al, 2023). مقادیر δ¹⁸O ثبت شده در کربناتهای دگرسانشده کانسار قومیشلو (آهکهای سیلیسیشده و دولومیتیشده) نسبت به سنگهای کربناته اولیه فاقد دگرسانی، مقادیر کمتری را نشان میدهند. به عبارت دیگر، با فاصله گرفتن از بخش کانهدار و در آهکهای بدون دگرسانی، مقادیر δ¹⁸O بزرگتر است. مقدار δ¹⁸O در نمونههای سنگ میزبان بدون کانهزایی حدود +22‰ بوده، در حالیکه این مقدار در نمونههای سنگ میزبان دگرسانشده و کانهدار تا حدود +20‰ کاهش مییابد. در مقابل، مقادیر δ¹⁸O در نمونههای کلسیت، سیلیس و دولومیت به ترتیب حدود +16‰، +18‰ و +18‰ است. بنابراین، در زمان نهشت ماده معدنی و با افزایش میزان برهمکنش سیال کانهدار با سنگ میزبان، مقدار δ¹⁸O از نظر ایزوتوپی کاهش یافته است (اختلافی در حدود6‰ ) کمترین مقدار δ¹⁸O در نمونههای کلسیت تأخیری مشاهده میشود که این امر احتمال تبادل ایزوتوپی میان سیالات کانهدار و سنگ میزبان را تقویت میکند. در واقع، کاهش مقادیر δ¹⁸O در کانیهای دگرسانی ناشی از افزایش دما و حضور و برهمکنش گسترده سیالات گرم کانهدار با سنگهای کربناته میزبان در ناحیه کانهزایی است که منجر به برقراری تعادل ایزوتوپی ثانویه در کانیهای دگرسانشده میشود (Schindler et al, 2016). مقادیر δ¹³C(PDB)در نمونههای سنگ میزبان تازه و کمدگرسانشده کانسار قومیشلو حدود +1‰ است که با مقادیر کربناتهای دریایی کرتاسه همخوانی دارد (Gilg et al, 2008; Drake et al, 2009). مقدار δ¹³C در نمونههای دگرسانشده، دولومیتهای پرکننده شکستگیها و سنگهای سیلیسیشده به تدریج کاهش یافته و به مقادیر کمتر از −2‰ میرسد. مشابه با δ¹⁸O، کمترین مقدار δ¹³C(PDB) در نمونههای کلسیت تأخیری مشاهده میشود که تا حدود −3‰ کاهش یافته است. دلیل اصلی کاهش مقدار ایزوتوپ سنگین کربن، تأثیر فعالیتهای زیستی یا حضور مواد آلی در سیال کانهزایی است. اکسیداسیون حرارتی مواد آلی و هیدروکربنها در زمان رسوبگذاری کربناتهای اپیژنتیک میتواند موجب کاهش مقادیر δ¹³C و تشکیل کانیهای کربناته جدید با مقادیر δ¹³C کمتر نسبت به سنگ میزبان اولیه شود (Gröcke, 2000; Gilg et al, 2003; Evans and Battles, 2011). نتیجهگیری در کانسار قومیشلو، باریت و گالن به صورت همراه و با الگوی نهشت تناوبی تهنشین شدهاند. شرایط انحلال و تهنشینی این دو کانی در محیطهای زمینشناسی با یکدیگر متفاوت است. شواهد زمینشناسی و بافتی بیانگر آن است که نهشت کانسنگ پس از فرآیندهای سنگشدگی کربناتهای اولیه سنگ میزبان و همزمان با فعالیتهای زمینساختی رخ داده است. این موضوع نشاندهنده کانیزایی دیرزاد نسبت به سنگ میزبان بوده و با الگوی توصیف شده برای کانسارهای سرب و روی رسوبی اپیژنتیک، از جمله کانسارهای نوع MVT، تطابق دارد (Schindler et al, 2016). سیالات اکسیدان غنی از سرب، در شرایط فقدان گوگرد احیایی، قادر به حمل مقادیر قابلتوجهی از کمپلکسهای کلریدی محلول سرب هستند. با افزایش میزان گوگرد محلول در سیال، سرب بهصورت سولفید سرب (گالن) کاهیده شده و بهسرعت تهنشین میشود (Hanor, 1996). دگرسانی در کانسار قومیشلو شامل فرآیندهای سیلیسیشدن و دولومیتیشدن سنگ میزبان، همراه با نهشت کلسیتهای ثانویه دیرزاد است. بررسی مقادیر ایزوتوپهای پایدار کربن و اکسیژن (δ¹⁸O و δ¹³C) در نمونههای کربناته این کانسار، نشاندهنده تبادل ایزوتوپی کربن و اکسیژن میان سیالات گرمابی تهیشده از نظر δ¹⁸O و غنی از کربن آلی با سنگ میزبان اولیه میباشد. با توجه به ارتباط مؤثر کانهزایی با گسلهایی با روند NE–SW و همچنین تغییرات مقادیر ایزوتوپهای پایدار در نواحی دگرسان و کانهدار، به نظر میرسد سطوح گسلی به عنوان کانالهایی برای تسهیل جریان و حرکت سیال عمل کردهاند. وجود فضاهای خالی مناسب، همراه با واکنش سیال کانهدار با سنگ میزبان کربناته، موجب تغییر شرایط فیزیکوشیمیایی سیال حامل فلز و در نهایت نهشت ماده معدنی اپیژنتیک شده است (Plumlee et al, 1994). | ||
| کلیدواژهها | ||
| کانسار سرب قومیشلو؛ کنترل کنندههای زمینشناسی؛ کانهزایی دیرزاد؛ زمین شیمی گالن؛ ایزوتوپهای پایدار O و C | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 723 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 312 |
||