مقاله ای کامل درباره کانسارها
(بخش اول)
18.jpg
چکيده
کانسار کلاه دروازه با سنگ ميزبان کربناتى (دولوميت و آهک هاى 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 کاني هاى تشکيل شده در آنها بستگى دارد به:
-ترکيب شيميايى و کانى شناختى سنگ کربناته
-ترکيب شيميايى محلول هاى ماگمايى يا گرمابى
-درجه حرارت محلول ها 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، کانسارهاى Pb-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. چنان چه 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.
کاني هاى پلاسرى که بدرجات مختلف داراى ويژگي ها فوق هستند عبارتند از:
کاسيتريت،کروميت،مس،الماس،گرونا،ايلمنيت،مگنتيت، پلاتين ، روتيل، زير کن، ياقوت (کروندوم قرمز ruby) ، مونازيت] فسفات خاک هاى 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 سنگ ها وکاني ها 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 کاني هاى 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 آنها 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.
(بخش سوم)
کانسارهاى افشان (پراکنده) واستوک ورک همراه با توده هاى نفوذى
Disseminated and stock work deposits associated with plutonic intrusives
مباحث مطرح در اين بخش، در ارتباط با بررسى کانسارهائى است که فرايندهاى معدنکارى در آنها عموماً جهت فرآورى فلزات مس، موليبدن و قلع صورت گرفته ودر عين برخوردارى از عيار کم،تناژ آنها نسبتاً بالا ودر مواردى بسيار بالا است. کانسارهاى مورد عموماً در حين نفوذ توده هاى آذرين درونى با ترکيب اسيدى تا حدواسط تشکيل شده واز ويژگي هاى متعارف آنها،دگرسانى گسترده وشديد سنگ ميزبان در برگيرنده آنها است.
کانسارهاى اقتصادى اينگونه نهشته ها يا بصورت پراکنده در ساختار سنگ ميزبان ويا توام با رگچه هاى کوارتز وبصورت توده اى با رگچه هاى پيچيده بفرم استوک ورک ديده مى شود.در بسيارى از کانسارهاى ممکن است هر دوفرم رگچه اى استوک ورک افشان واز مينراليزاسيون مشاهده گردد. اولين توده هاى پورفيرى که جهت استخراج وفرآورى در اينگونه کانسارها مورد بهره بردارى قرار گرفت. در ايالت جنوب غربى آمريکا واقع بود وشروع فرآيندهاى معدنکارى در دهه 1920 ميلادى در واقع نقطه عطفى در دانش معدنکارى به شمار مى رود ،چرا که تا اين هنگام هيچ ذخيره اى که عيار کانسار در توده ميزبان تا اين حد اندک باشد،مورد بهره بردارى واقع نگشته نود.
تا سال 1898 که روش شناور سازى (flotation) توسطfrancis and Stanley Elmore ابداع شد، استخراج چنين ذخايرى ميسر نبود،ليکن اهميت ابداع اين روش تا سال ها مسکوت مى ماند وبکار گرفته نشد. نظر به اينکه اولين ذخيره مس پورفيرى به همراه توده هائى از سنگ ميزبان با ترکيب کوارتز پورفيرى مورد اکتشاف واقع گشت،لذا نام مس پورفيرى براى اين ذخاير در بين تمام متخصصين فن معدنکارى مصطح گشت .به مرور زمان با کاوش ذخاير مشابه از موليبدن وقلع وبا گسترش وتوزيع اندک نسبت به مس پورفيرى ،نام موليبدن پورفيرى(porphyry molybdenum deposits)و قلع پورفيرى (porphyry tin deposits) براى اين دسته از کانسارها نيز رايج گشته است. امروز باگسترش دانش معدنکارى ،نام مس پورفيري و موليبدن پورفيرى بر ذخايرى استناد دارد که تناژ آنها بترتيب بين 500 تا 50 ميليون تن و تناژ قلع پورفيرى بين 2 تا 20ميليون باشد.
بررسى هاى دقيق وداده هاى حاصل از مطالعات تجربى نشان داده است که همزمان با پيدايش کانسارهاى پورفيرى،گروهى از عناصر بصورت محصولات جانبى نيز قابل فرآورى هستند از جمله:
» موليبدن وطلا بهمراه مس پورفيرى
» قلع وتنگستن وپيريت به همراه موليبدن پورفيرى
» بيسموت،فلئوريت،تنگستن فموليبدن وپيريت بهمراه قلع پورفيرى مشاهده شده اند.
ذخاير مس پورفيرى در حال حاضر بيش از 50 درصد نياز دنياى صنعت را برآورده مى سازد وتوزيع مکانى آنها نيز اغلب روى کمربندهاى کوهزایى در نقاط مختلف جهان تمرکز يافته است.
- ذخاير موليبدن پورفيرى گرچه پاسخگوى 70% نياز صنايع وابسته است،ليکن تعداد معادن در حال فرآورى اين ماده، به زحمت بالغ بر ده عدد مى باشد.
- استوک ورکهاى قلع به سبب وجود پاره اى مشکلات در استخراج،کمتر مورد بهره بردارى قرار گرفته ودر حال حاضر عمده نياز صنايع به اين فلز با استخراج نهشته هاى آبرفتى(پلاسرها)تامين مى شود.
نظر به اينکه پيدايش وتشکيل ذخاير مس وموليبدن پورفيرى مرتبط با يکديگرهستند لذا على الرغم اختصاص سرفصل هايى به ژنز ذخاير مس پورفيرى،به بعضى از نکات برجسته ومهم تشکيل ذخاير موليبدن پورفيرى نيز اشاره خواهد شد.
کانسارهاى مس پورفيرى (Phorphyry copper deposits)
همانگونه که در ابتداى اين مبحث بدان اشاره شد،ذخاير مس پورفيرى،توده هاى استوک ورک يا پراکنده اى کم عيار ،با تناژ زياد هستند که ممکن است موليبدن، طلا ونقره نيزبصورت محصولات جنبى توام با تشکيل آن پديده آمده باشند.پاراژنز متعارف اين ذخاير عموماً به صورت مس- موليبدن(copper-molybdenum) ويا مس- طلا(copper-gold)مى باشد.ارزش اين کانسارها تابعى از روش هاى معدنکارى اعم از روباز (open pit) ويا در صورت زير زمينى بودن،اسخراج بلوکى (block caving) است. داده هاى تجربى نشان مى دهد که تغييرات عيار اين ذخاير بين1-4/ .درصد و ميزان ذخيره آنها بالغ بر 1000 ميليون تن مى باشد.در ضمن با کمى دقت بر جدول شماره (1)ملاحظه مى گردد که ميزان ذخيره در مواردى بيش از رقمى است که بدان اشاره شد.
استخراج انتخابى(selective mining) دراين کانسارها امر غير ممکنى است وسنگ ميزبان استوک ورک وکانه زائى افشان بايد بطور يکجا استخراج شود.اين امر باعث ايجاد برخى از بزرگترين حفره هاى ساخت بشر در پوسته زمين گرديده است.
يک کانسار تيپيک مس پورفيرى، توده اى نفوذى ومرکب،استوانه اى واستوک مانند(cylindrical stock like) است که رخنمونى کشيده يا نامنظم با ابعادى در حدود2*5/1 کيلومتر داشته واغلب سنگهاى متوسط دانه با بافتى همسان دانه(Equigranular) آنرا در بر مى گيرد.قسمت ميانى توده نفوذى با بافت پورفيرى،سازنده بخش مينراليزه پورفيرى آن است که در بردارنده ذخاير مس مى باشد.
عيار وتناژ يک کانسار،مقدار کل فلز کانسار را مشخص مى نمايد.اما افت مکرر قيمت مس سبب شده تا در سال هاى اخير به عيار(grade) اهميت بيشترى داده شود. چرا که هزينه هاى توليد در يک معدن با عيار پائين (low grade) وتناژ بالا در قياس با عيار اقتصادى جهان، مى توان يک توده معدنى را به پيکره اى بى ارزش تبديل کند. بعنوان مثال اگر قيمتهاى مربوط به عمليات استخراج امروزى مس در دهه 1970 هم برقرار مى بود،فقط تعداد معدودى از معادن که در اين دهه از فعاليت خود را آغاز کرده اند قادر به تامين هزينه هاى مربوط مى شدند.
کانسارهاى بازمانديى ( Residual deposits)
در ارتباط با رسوبات نابرجا گفته شد که مواد رسوبى در نتيجه فرآيندهاى مکانيکى يا شيميائى انتقال يافته در حوضه اى ديگر دوبار نهشته شده اند. اگر اين نهشته ها تحت فرآيندهاى هوازدگى وعمل آبهاى سطحى قرار گيرند،با خارج شدن مواد قابل انحلال آنها ممکن است از چنان تمرکز بالائى برخوردار گردند که کانسارهاى بازماندى را بوجود آورند.براى تشکيل چنين کانسارهائى،هوازدگى شيميائى شديد (intens chemical weathering) بمانند هوازدگى موجود در شرايط آب و هوايى استوائى با بارندگى بالا ضرورت دارد.تحت اين شرايط اکثر سنگها به خاکى تبديل مى شوند که به آن لاتريت (laterite) مى گويند.
از آنجا که هيدروکسيدهاى آهن وآلومينيوم از غير قابل حل ترين مواد طبيعى محسوب مى شوند، لذا لاتريت ها عمدتاً از آنها تشکيل يافته اند. اگر چه اين لاتريت هاى دو گانه نمى توانند منبع با ارزشى براى هر يک از دو فلز آهن وآلومينيوم باشند ولى در برخى موارد مى توانند به صورت نهشته هاى بازماندى با عيار بالا تنها از يک عنصر آلومينيم يا آهن باشند. در اينصورت به بحث نهشته هاى بازماندى زير مى پردازيم.
الف- نهشته هاى بازماندى آلومينيم
لاتريتى که عمدتاً از هيدروکسيد آلومينيوم خالص باشد،بوکسيت(Bauxite) ناميده مى شود که کانسنگ اصلى آلومينيم است.آلومينيم فلزى است که در هم وسايل،از قوطى نوشابه گرفته تا صنعت هواپيماسازى مورد استفاده قرار دارد. اين عنصر پس از اکسيژن وسيليس سومين عنصر فراوان پوسته زمين است و1/8 درصد آنرا مى سازد.
آلومينيم داراى ميل ترکيبى بالائى با اکسيژن بوده وبصورت خالص يافت نمى شود.در مواد هوازده ،آلومينيم در کانيهاى رسى يا در کانيهاى صرفاًآلومينيم دار نظير کيبسيتgibbsite=Al (OH)3 ،بوهميت Boehemite =Alo(OH)ودياسپورDiaspore=Alo(OH) که کانيهاى اصلى بوکسيت هستند، تجمع مى يابد.
مينرالوژى بوکسيت ها به سن آن بستگى دارد.بوکسيت هاى جوان ترکيب گيبسيت دارند و با گذشت زمان ،جاى خود را به بوهيت ويا دياسپور مى دهد.بوکسيتى داراى ارزش اقتصادى است که داراى مختصات و ويژگي هاى زير باشد.
19.png
کانسارهاى بوکسيتى معمولاً نهشته هاى بزرگى هستند که به صورت روباز استخراج مى شوند.
طبقه بندى بوکسيت ها:
1- بوکسيت هاى سطح تراز بالا يا مناطق مرتفع (High lelvel or upland bauxites)
اين بوکسيتها معمولاً بر روى سنگ منشاء آتشفشانى يا آذرين تشکيل مى شوند که پوشش مسطحى به ضخامت حداکثر30 متر داشته وفلات هاى واقع در مناطق حاره اى تا نيمه حاره اى را مى پوشانند.نمونه آن در تله هاى دکان (Deccan Traps ) هندوستان،کوئيزلند جنوبى،غنا وگينه می باشد نوعی بوکسيت متخلخل وسست است وبافت سنگ مادر را حفظ کرده،عمدتاً گيبسيتى هستند،مستقيماًبر روى سنگ مادر قرار گرفته وفاقد هر گونه لايه رس بين بوکسيت وسنگ مادر است. بوکسيتى شدن عمدتاً از الگوى درزه اى(Joint pattern) سنگ مادر پيروى کرده وگسترش ان به سمت کمر پائين توده مى باشد.
2- بوکسيت هاى نوع جلگه اى (penplain bauxites) يا مناطق کم ارتفاع
اين بوکسيت ها در سطح تراز پائين خطوط ساحلى مناطق حاره اى نظير سواحل آمريکاى جنوبى- استراليا ومالزى يافت مى شود. تشکيل بافت پيزوليتى از ويژگى آنها بوده واغلب ترکيب بوهميتى دارند. ضخامت آنها کمتر از 9 متر بوده،اغلب بوسيله يک لايه رسى قاعده اى کائولينيتى از سنگ منشاء جدا مى گردد .اين نهشته ها با افقهاى آوارى ناشى از فعاليت هاى رودخانه اى يادريائى همراه مى باشد.
3- بوکسيت هاى کارستى (karst bauxites)
از قديمى ترين بوکسيت ها بوده وسطوح نامنظم سنگ آهک يا دولوميت هاى کارستى شده را مى پوشانند.بافت آنها بطور کلى مى تواند:کنکرسيونى ،پيزوليتى ،االيتى ،لايه اى باشد واز نظر کانى شناختى،حاوى کانسنگهاى بوهميتى هستند.
4- بوکسيت هاى انتقال يافته يا رسوبى (transported or sedimentary bauxites)
از نوع بوکسيت هاى غير بازماندى هستند که بر اثر فرسايش و رسوبگذارى مجدد مواد بوکسيتى، تشکيل شده اند.
5- لاتريت هاى غنى از آهن
6- بوکسيت ها ولاتريت هاى طلا دار
کانسارهاى قلع گرانيتى يا قلع پورفيرى
مطالعات وبررسى هاى پترولوژيکى نشان مى دهد که گرانيت هاى قلع دار بيشتر به سرى S (خاستگاه پوسته اى )Crustal origin تعلق دارند ،در صورتيکه کانسارهاى مس - موليبدن پورفيرى همراه گرانيتوئيدهاى سرىI(خاستگاه مانتلى Mantle origin) تشکيل مى گردند.
از ويژگي هاى گرانيتوئيدى هاى سرى S يا سرى ايلمنيت مى توان از:
20.png
نام برد. از ويژگي هاى گرانيتوئيدهاى سرى (I) يا سرى منيتيت مى توان از:
نام برد.
21.png
تقسيم بندی کانسارهاى قلع گرانيتى از نظر جايگاه تکتونيکى (سه گروه)1- کانسارهاى قلع زون تکتونيکى تصادم دو قاره با ويژگى زير:- کانه زائى در گرانيتهايى اتفاق مى افتد که در مرحله نهايى نفذ تشکيل گرديده اند.
- گرانيت هاى قلع دار غنى از اکسيدهاى Na2O,k2o,Sio2 هستند. با بالا رفتن درصد اين اکسيدها حلاليت قلع ،تنگستن وموليبدن در گرانيت ها افزايش مى يابد.
گرانيت هاى قلع از عناصر Pb,W,Th,U,REE,Y,Ga,Rb,Nb,Ta,Sn,Be,B,Li,F غنى هستند.
گرانيت هاى قلع دار غنى از اکسيدها وعناصرH2O,Feo,CaO,Mgo,Al2O3,Ti02,Eu,Ni,Ba,Sr,p2o5 فقيرند.
-کانسارهاى قلع در زون تصادم دو قاره به انواع گرايزنى ورگه اى تقسيم مى شوند.زون بندى دگرسانى وژئوشيميايى اين نوع کانسار در شکل آمده است.
2- کانسارهاى قلع واقع در کافت هاى بين قاره اى (intractinental rifts) اين کانسارها در مراحل ابتدايى تشکيل ريفتى (مرحله گنبدى شدن) به همراه گرانيت هاى قليايى (ناشى از ذوب پوسته قاره اى) به وجود مى آيند. به همراه آن علاوه بر قلع REE,Ta,Nb کشف شده اند. شکل توده هاى گرانيتى قلع دار اين تيپ بيضوى تا حلقوى مى باشد و بافت. آنها پورفيرى تا گرانولار است.گرانيت هاى واقع در ريفت ها به گرانيت غير کوهزايى نيز معروف است.ريفت هاى مهم حاوى قلع عبارتند از برزيل، نيجريه وميسورى آمريکا از ويژگيهاى سنگ شناختى وشيميايى اين گرانيتها:
-افزايش در عناصر Be,Y,Rb,Zr,REE,Th,U,Zn,Ta,Nb,Sn,W وF
-کاهش در نسبت هاى Rb/Zr,Ba/Rb,K/Rb
-افزايش در نسبت Rb/Sr
-کاسيتريت (Sno2) کانى اصلى وعلاوه بر آن مقدار جزيى ولفراميت (Fe,Mn)WO4 وکلمبيت (Fw,Mn)(Nb,Ta206) تانتاليت Al2SiO4(F,OH)2 فلئوريت وليپدوليت k(Li,Al)3(Si,Al)4010(F,OH)2 از گروه ميکا نيز يافت مى شود.
-بافت ذخيره اين کانسارها بطور عمده از نوع پراکنده است.
-بخش اعظم ذخيره در کنتاکت فوقانى توده هاى نفوذى واقع مى شود.
3- کانسارهاى قلع واقع در زون فرو رانش حاشيه قاره ها کانسارهاى قلع واقع در زون فرورانش حاشيه قاره ها به کانسارهاى قلع پورفيرى معروف اند ودر بوليوى، مکزيک وآمريکا کشف شده اند. سنگ هاى همراه آنها عمدتاً از نوع گرانيت،ريوليت تا داسيت پورفيرى کالکوآلکالن تا آلکالن است ودر عمق کم تا نزديک سطح زمين تشکيل مى گردند.بافت برشى در اين ذخاير فراوان است. بافت ذخيره اين کانسارها از نوع پراکنده ،رگه اى ومقدار محدودى برشى(
Breccia) است. کانيهاى همانند ذخيره اين کانسارها عبارتند از: کاسيتريت، کوارتز، پيريت، کالکوپيريت، پيروتيت، استانيت(
Cu2SnFeS4)،اسفالريت وآرسنوپيريت است.
پگماتيت و کانه هاى با ارزش آنها، به گروه جداگانه اى از سنگهاى ديرماگمايى (
late magmatic) تعلق دارند که در مرحله پايانى انجماد توده هاى نفوذى تشکيل و در نزديکى بام آنها ديده مى شوند.اين سنگها از نظر همانندى ترکيب،وابسته به سنگهاى نفوذى و زاينده خود هستند. ولى در مقياس کوچکتر آنجا که به شکل دايک با ساخت منطقه اى درونى، ونا يکنواختى در اندازه دانه ها و وجوددگرسانى متاسماتيک در پاراژنز مى باشند، با نفوذيهاى ماگمايى اختلاف دارند. پگماتيتها با انواع مختلف سنگهاى آذرين درونى وبا هرترکيبى وابستگى دارند،ولى پگماتيت هى گرانيتى فراوانترين آنها هستند وآنها بدليل فراوانى گرانيت ها در قاره ها است. پگماتيت ها با انواع مختلف سنگهاى آذرين درونى وبا هر ترکيبى وابستگى دارند،ولى پگماتيتهاى گرانيتى فراوانتر آنها هستند وآنها به دليل فراوانى گرانيت در قاره ها است.
پگماتيت هاى قليايى کمتر ديده مى شوند وپگماتيت هاى بازيک والترابازيک کمياب ترند. کاني هاى تشکيل دهنده پگماتيتهاى گرانيتى همان کاني هاى تشکيل دهنده گرانيت بوده وشامل ميکروکلين، پلاژيو کلاز، کوارتز وميکا مى باشد.[/size]