زمین شناسی، کانه نگاری و ژئوشیمی کانسار آهن ۱۶ ب بافق یزد

مقدمه پراکندگی کانسارهای آهن در ایران از لحاظ زمانی مربوط به دوره خاص زمین ساختی نیست. ذخایر آهن بافق با ۳۹ کانسار و اندیس معدنی با حدود دو میلیارد تن کانسنگ آهن، یکی از مهمترین مناطق استخراج سنگ آهن در ایران است. کانسارهای آهن سه چاهون، چادرملو و چغارت، هر یک به ترتیب ۱۱۷، ۴۰۰ و ۲۱۶ میلیون تن ذخیره دارند کانسار آهن آنومالی ۱۶ ب بافق در زون ساختاری ایران مرکزی واقع شده است. مواد و روش ­ها با توجه به پیمایش­های صحرایی و مطالعه مغزه­های حفاری که در منطقه انجام شده است. ۵۴ نمونه جهت مطالعات سنگ نگاری و کانه­نگاری، ۴۴ (۱۹ نمونه کانسنگ و ۲۵ نمونه از توده نفوذی و سنگ میزبان) نمونه از مغزه­های حفاری جهت تجزیه شیمیایی عناصر اصلی و کمیاب به روش طیف سنجی پلاسمای جفت شده القایی - طیف سنجی جرمی (ICP-MS) مدل Varian برای ۴۴ عنصر در آزمایشگاه شرکت فرآوری کرج و ۵ نمونه از سنگ­های نفوذی میزبان رگه­های کانه­دار به روش فلورسانس اشعه ایکس (XRF) ساخت کمپانی PHILIPS مدل  PW۱۴۸۰در آزمایشگاه فرآوری کرج برای اکسیدهای اصلی تجزیه شده است. طبق تقسیم بندی واحدهای ساختمانی- رسوبی ایران، منطقه مورد مطالعه در زون ایران مرکزی واقع شده است (Nabavi, ۱۳۵۵). در این زون قدیمی ترین سنگ­های دگرگونی پرکامبرین وجود دارد (Aghanabati, ۱۳۸۴). منطقه معدنی بافق بخشی از ریز صفحه ایران مرکزی(خاوری) است که تکامل این ریز صفحه در ارتباط با کوهزایی کاتانگایی و حرکات تکتونیکی آن طی ۶۰۰ میلیون سال گذشته است (Taghavi, ۲۰۰۷). مهمترین ذخایر مگنتیت های توده ای نئوپروتروزوئیک-کامبرین پیشین در سنگ­های آتش فشانی بافق در دیاترم­ها (بالا آمدگی­های مواد گوشته ای) در حاشیه فروافتادگی­های کالدراهای ایگنمبریتی واقع شده است (Förster et al, ۱۹۹۴). ذخایر مربوط به دیاترم­ها که در منطقه معدنی بافق مشخص شده اند شامل ذخایر چاه­گز، چادر ملو، چغارت و سه چاهون است. کانی­سازی­های پراکنده آهن و عناصر نادر خاکی در منطقه معدنی بافق با ایجاد ریفت درون قاره­ای ارتباط مستقیم دارد. فعالیت­های آتشفشانی، ماگماتیسم و تکتونیک منطقه تا حدی متاثر از فرایند کافتی شدن است که سبب کانی­سازی در سنگ­های آذرین شده است (Samani, ۱۹۹۳). کانسار ۱۶ب بخشی از محدوده معدنی بافق و ریز قاره ایران مرکزی، خاوری است. بر اساس ویژگی­های سنگ و چینه­شناختی، منطقه معدنی بافق- ساغند به سه بخش غربی، مرکزی و شرقی تقسیم می شود (Ramezani and Tukker, ۲۰۰۳). قدیمی­ترین سنگ­ها در بخش شرقی (نئوپروتروزوئیک-کامبرین پیشین) و جوانترین سنگ­ها در بخش غربی (ائوسن) قرار گرفته است. گسل نی­باز-چاتک جداکننده دو بخش غربی و مرکزی از یکدیگر است. بخش­های مرکزی و شرقی نیز بوسیله پشت بادام از یکدیگر جدا می­شوند.   نتایج و بحث در محدوده کانسار انواع سنگ­های آذرین، دگرگونی وجود دارد. مهم­ترین سنگ­های آذرین منطقه گابرو، دیوریت، سینیت، کوارتز مونزوسینیت،گرانیت و سنگ­های بازیک به شدت دگرسان شده (متابازیت) است. سنگ­های دگرگونی منطقه مرمر و سنگ­های اسکارنی است. گابرو، سینیت، گرانیت، کوارتز مونزوسینیت از سنگ­های آذرینی هستند که در حاشیه محدوده و در نتایج حاصل از مغزه­گیری دیده شده است. سنگ گرانیتی محدوده از نوع لوکوگرانیت و با بافت هیپ ایدیومورفیک و گرافیکی(هم­رشدی فلدسپار پتاسیک و کوارتز) از هم­رشدی بلورهای پلاژیوکلاز به صورت تیغه­های منشوری و فلدسپات سدیک به صورت بلورهای بی­شکل و قطور همراه با دانه­های کوارتز بی­شکل تا نیمه­شکل­دار با حواشی گرد شده یا خلیجی است. مگنتیت، هماتیت، آلکالی فلدسپار­ها و بیوتیت جز کانی­های فرعی و سرسیت، کانی­های رسی، اپیدوت و کربنات­ها از کانی­های ثانویه این طیف سنگ­ها هستند. مقدار کانی­های کدر در این نمونه­ها ۸ تا ۱۰ درصد است. در برخی مقاطع بلورها، در اثر فشارهای تکتونیکی، شکسته و خرد شده و بافت کاتاکلاستی را به وجود آورده­اند. کانی­زایی فلزی در منطقه مورد مطالعه در ارتباط با سنگ­های سینیتی، گابرویی و اسکارنی رخ داده است، کانی­شناسی محدوده مورد مطالعه بسیار ساده است و شامل دو دسته کانی­های فلزی و غیرفلزی (باطله) می­باشد. کانی­های فلزی مگنتیت، هماتیت، پیریت و کالکوپیریت است که با کوارتز، اکتینولیت، کلسیت و اپیدوت همراهی می­شود و به شکل­های مختلف در داخل سنگ­های میزبان، توده­های نفوذی سینیتی، گابرویی و اسکارنی دیده شده است. کانی­سازی دارای ساخت توده­ای و بافت­های پرکننده فضای خالی، جانشینی (مارتیتیزاسیون)، عدم آمیزش و افشان از بافت­های غالب در نمونه­ها هستند. بررسی نتایج حاصل از مطالعات تجزیه نمونه­های کانسنگ نشان می­دهد که مقدار اکسیدآهن کل در نمونه­های برداشت شده از ۲۵ تا۷۵ درصد تغییر می­کند. مقدار سیلیس در نمونه­ها از (۵ تا ۴۵) درصد متغیر است. میزان تیتانیم در نمونه­های کانسنگ منطقه مورد مطالعه از ۱/۰ تا ۵/۰ درصد است. با توجه به روند تغییرات بین تیتان و آهن منفی است. تیتانیوم معمولا در ساختار مگنتیت وارد می­شود (Bin et al, ۲۰۱۶). میزان تغییرات اکسید پتاسیم از حدود ۱/۰ تا ۸/۱ درصد متغیر است. مقدار فسفر در نمونه­های مورد آنالیز از ۰۲/۰ تا ۳۵/۰ متغیر است که این موضوع نشاندهنده عدم وجود کانه­های فسفات­دار در کانه­زایی این کانسار بوده و تغییرات مقدار فسفر نسبت به آهن تا حدودی ثابت است. اکسید منیزیم از ۱ تا ۱۲ درصد است. افزایش مقدار اکسید منیزیم ناشی از وجود کانی­های فرومنیزیم از جمله آمفیبول و دولومیت است. روند تغییرات اکسید منیزیم نسبت به آهن دارای شیب منفی است که این نشاندهنده عدم وجود احتمالی جانشینی منیزیم به جای آهن با دو بار مثبت است. تغییرات مقدار اکسید آلومینیوم از ۲ تا ۱۲ درصد و مقدار اکسید کلسیم از ۲ تا نزدیک ۲۶ درصد است. مقدار عناصر کبالت و نیکل در نمونه­های کانسنگ به ترتیب از ۳ تا ۷۵ و ۱ تا ۱۷ گرم در تن است. مقدار کروم و وانادیم در محدوده مورد مطالعه به ترتیب ۱۰ تا ۹۶ و ۴۰ تا ۱۲۰ گرم در تن است. رفتار عناصر نادر خاکی برای تعیین نحوه تشکیل، برای کانسارهای آهن با منشا متفاوت آذرین یا رسوبی دارای اهمیت است (Naslund et al, ۲۰۰۰). در این کانسار همبستگی مثبتی بین عناصر نادر خاکی با P۲O۵ در منطقه اسکارنی (خارج از منطقه آنومالی) دیده نشده است (Zamanian et al, ۲۰۱۴). برای بهتر نمایان شدن همبستگی­ها می­توان اعداد در یک ضریب ثابت ضرب یا تقسیم نمود (Zamanian et al, ۲۰۱۴). نسبت Eu/Eu* و Ce/Ce* که بنا بر معادلات روابط ۱ و ۲: رابطه ۱) Eu/Eu*= {(۲Eu) sp/ (Eu)ch}/ {(Sm)sp/(Sm)ch} + {(Gd)sp/(Gd)ch} رابطه ۲) Ce/Ce*= {(۲Ce) sp/ (Ce)ch}/ {(La)sp/(La)ch} + {(Pr)sp/(Pr)ch} محاسبه می­شود و مقیاسی از بی­هنجاری بوده و مقادیر بالاتر از ۱ بی­هنجاری مثبت و مقادیر کمتر از ۱ بی هنجاری منفی است. مقادیر محاسبه شده برای Eu/Eu* بین ۴/۱ تا ۴/۲ و Ce/Ce* بین ۶۷/۰ تا ۲۸/۳ در تغییر است. این ارتباط بین Ce و REE بیان کننده ثابت شدن Ce به صورت Ce۴+ در شرایط اکسیدی و اسیدی است، در حالی که در شرایط بازی عنصر Ce با لیگاندهای کربنات، تشکیل هم­بافت داده و از گستره شسته شده و حرکت می­کند که باعث بی­هنجاری منفی Ce می­گردد (Gasper et al, ۲۰۰۷). رفتار Eu در نمونه­ها قابل اندازه­گیری نبوده است بر همین اساس نمی­توان راجع به نتایج آن بررسی مناسبی نمود. تفریق بیشتر در بخش LREE از نمودار قابل مشاهده است، جایی که میانگین La/Sm ۱۲ می­باشد، در حالی که میانگین نسبت Gd/Lu در بخش HREE برابر با ۹۵/۲ است. الگوی تغییرات REE در این کانسار نشان می­دهد که تحت­تاثیر دگرسانی هیدروترمال قرار گرفته است. مقدار مجموع عناصر نادر خاکی بین ۱/۱۳ تا ۱/۳۷۵ گرم در تن است که مشابه میزان گزارش شده برای کانسارهای مگنتیت­دار اسکارنی می­باشد (Gasper et al, ۲۰۰۷)، با توجه به نمودار نرمالایز شده نمونه ها دارای غنی شدگی در LREE و تهی شدگی در HREE بوده و همچنین آنومالی مثبت Eu است (مقدار اندازه­گیری شده در نمونه (P-۳۴)، که این وضعیت نشان دهنده کانسارهای تیپ اسکارن است (Bea et al, ۱۹۹۶). به احتمال زیاد غنی شدگی و تهی شدگی نشان می­دهد که این عناصر به صورت جانشینی در شبکه کانی­های گارنت و زیرکن و همچنین کانه مگنتیت می­توانند حضور داشته باشند. نتیجه­ گیری از دیدگاه زمین­شناسی کهن­ترین سنگ­های این ناحیه، واحد­های دگرگون شده پرکامبرین از نوع گنایس، میکاشیست، آمفیبولیت و میگماتیت بوده که پی سنگ منطقه را تشکیل داده است. محدوده کانی­سازی به شکل کامل بوسیله سری رسوبات ترشیاری وکواترنری حوضه بافق پوشیده شده است. توده نفوذی زیر زون کانه­دار دیوریت­ - سینیت­های قلیایی است. در این کانسار انواع سنگ­های آذرین، دگرگونی وجود دارد. از نظر پتروگرافی سنگ­های آذرین محدوده شامل گابرو، سینیت، کوارتز مونزوسینیت، گرانیت و سنگ­های بازیک به شدت دگرسان شده (متابازیت) است. سنگ­های دگرگونی منطقه از مرمر و سنگ­های اسکارنی است. کانی­زایی فلزی در ارتباط با سنگ­های سینیتی، گابرویی رخ داده است. مگنتیت فراوانترین کانه اکسیدی آهن در محدوده مورد مطالعه است و با ساخت توده­ای، نواری، پرکننده فضاهای خالی و افشان دیده می­شود. دانه­های آن شکل­دار تا بی­شکل است. مگنتیت در نزدیکی سطح زمین اکسید شده و به کانی­های هماتیت، گوتیت و دیگر اکسیدهای آهن دگرسان می­شود. دیگر کانی­های فلزی همراه مگنتیت، پیریت و کالکوپیریت است که با کوارتز، اکتینولیت، کلسیت و اپیدوت به شکل­های مختلف در داخل سنگ­های میزبان، توده­های نفوذی سینیتی، گابرویی و اسکارنی دیده شده است. تطابق نمودارهای عناصر نادر در کانی­سازی آهن­ و توده نفوذی نشاندهنده احتمالی یکسان بودن منشا کانی­سازی با توده نفوذی است. عیار اکسید آهن در کانسنگ بین ۲۵ تا ۷۵ درصد تغییر می­کند. عنصر آهن با اکسیدهای تیتانیم، منیزیم، منگنز، فسفر، پتاسیم و سدیم همبستگی منفی نشان می­دهد. بر اساس رابطه کبالت با نیکل، کروم با نیکل، کروم با وانادیم، این کانسار آهن در محدوده کانسارهای با منشا هیدروترمال قرار می­گیرد. با توجه به نسبتAl/Co  و Sn/Ga این کانسار در محدوده کانسارهای تیپ اسکارنی قرار می­گیرد. بر اساس الگوهای پراکندگی عناصر کمیاب کانسار آهن آنومالی ۱۶ ب با کانسارهای تیپ اسکارنی بیشتر شباهت دارد. شواهد زمین­شناسی، کانی­شناسی و کانه­نگاری و همچنین ژئوشیمیایی کانی مگنتیت نشاندهنده منشاء اسکارنی برای کانی­سازی آهن آنومالی ۱۶ب است. آهن توسط سیالات داغ حاصل از توده­های نفوذی، جابجا شده و در حدفاصل بین واحدهای دگرگونی اسکارن و مرمر تجمع حاصل کرده است.

زمین شناسی، کانه نگاری و ژئوشیمی کانسار آهن ۱۶ ب بافق یزد Keywords:

کانه زایی آهن , ژئوشیمی , اسکارن , آنومالی ۱۶ ب , بافق , یزد