مطالعات ژئوشیمیایی، کانی‌شناسی و سیالات درگیر کانسار مس، نیکل، کبالت و اورانیم مسکنی، انارک (ایران مرکزی)

مقدمه

کانسارها و نشانه‌های معدنی مس در ایران، وابستگی تنگاتنگی با سیستم ماگمایی جوانتر از کرتاسه دارند (خویی و همکاران 1387). از میان هفت کانسار عمدتاً کوچک برای مس، نیکل و کبالت منطقه انارک، تالمسی و مسکنی دو کانسار مهم و تنها کانسارهایی هستند که مس، نیکل و کبالت را با هم تولید کرده‌اند. هیچ‌گونه گزارشی دربارة شروع معدن‌کاری در منطقه وجود ندارد، اما معدن‌کاری در این منطقه در سال 1960 متوقف شده، معادن هم اکنون تحت مراقبت و محافظت هستند. اخیراً کانه‌زایی اورانیم در این کانسارها کشف شد (Sarcia and Sarcia, 1960) و این امر فعالیت‌های اکتشافی مجددی را توسط سازمان انرژی اتمی ایران برانگیخت. کانسارهای معدنی منطقه، همچنین دارای غنی شدگی آرسنیک و به میزان کم سرب، روی، طلا و نقره هستند. ساختمان درونی افیولیت‌های انارک با افیولیت‌هایی که در مراکز گسترش بستر اقیانوس‌ها شکل گرفته‌اند متفاوت است؛ هرچند که وقایع بعدی این ساختمان را به هم ریخته‌اند. اجزای سازنده این افیولیت‌ها به عناصری محدود می‌شود که در درون هارزبورژیت­های میزبان واقع شده‌اند (باقری، 1372). بیشتر کانه‌زایی‌های مس انارک در مناطق ولکانیکی ائوسن، همزمان هستند. همه اندیس‌های مس شناسایی شده با ﻣﻨﺸﺄ ولکانیکی بین منطقه ولکانیکی کوه دم و اطراف آن واقع شده است. این کانه‌زایی‌ها در مناطق گسله و یا در مناطق ضعیف تکتونیکی مشاهده می‌شوند.

از مهمترین نهشته‌های موجود در منطقه مورد مطالعه، نهشته‌های گرمابی مس – نیکل – کبالت با ترکیبی بسیار پیچیده است. ترکیب کانیایی و جایگاه زمین‌شناسی این نهشته‌ها مشابه با تشکیلات پنج عنصری است (Bagheri et al., 2007). همچنین، بر طبق نظر بعضی از محققان نهشته‌های تالمسی و مسکنی با کمپلکس‌های ولکانیکی ائوسن (شوشونیت‌های عشین) ارتباط تنگاتنگی دارند و از انواع ولکانوژنیک هستند (احمدی، 1381). علی‌رغم اهمیت اقتصادی و مطالعات فشرده، هنوز هم مطالعات برروی ژنز آن‌ها ادامه دارد.

کانسار مس، نیکل، کبالت و اورانیم مسکنی در 22 کیلومتری غرب انارک و 18 کیلومتری جنوب روستای عشین و در مختصات جغرافیایی ˚53 و ́́27 و ˝00 طول شرقی و ˚33 و ́19 و ˝30 عرض شمالی واقع است (شکل‌ 1). برای دسترسی به کانسار می‌توان از جاده آسفالته نایین – انارک استفاده نمود که در 9 کیلومتری انارک، راه شنی به طرف غرب جدا می‌شود و پس از طی مسیر 25 کیلومتری به روستای تالمسی می‌رسد و معدن مسکنی در 6 کیلومتری شرق روستای تالمسی قرار دارد (شکل‌ 1).

زمین‌شناسی منطقه

کانه‌زایی مس، نیکل، کبالت، آرسنیک و اورانیم در منطقه انارک در محل تقاطع کمربند ماگمایی ارومیه – دختر با گسل بزرگ کویر – درونه رخ داده است (شکل‌های 1 و 2). مطالعات ژئوشیمیایی نشان می‌دهد که این ماگماتیسم در این منطقه وابسته به فرورانش بوده است (Bagheri et al., 2007).

منطقه‌بندی مشخصی از کانسارها در منطقه انارک وجود دارد. از غرب به شرق، سه نوع کانسار مس قابل تشخیص است: 1- کانه‌زایی مس در ارتباط با ولکانیک‌های ائوسن؛ 2- کانه‌زایی مس، نیکل، کبالت، اورانیم با نسبت Cu/(Ni + Co) که از 2 تا 50 همراه با سنگ‌های ولکانیک تغییر می‌کند؛ 3- کانی‌زایی مس، نیکل، کبالت و آرسنیک با نسبت متغیر Cu/(Ni + Co)، 02/0 که در 5 تا 20 کیلومتری شرق از ولکانیک‌های ائوسن توزیع شده‌اند (Bagheri et al., 2007).

شکل 1-a) و b) موقعیت منطقه از لحاظ زون‌بندی، راه‌های دسترسی به منطقه و نمایش تصویر ماهواره‌ای آن،

c) حفر ترانشه به‌منظور نمونه‌برداری

شکل 2- ساختارهای مهم زمین‌شناسی، تکتونیکی و موقعیت کانسارهای مسکنی و تالمسی در منطقه مورد مطالعه (Bagheri et al., 2007)

محدوده کانسار تاقدیس نامتقارنی با امتداد شمال‌غرب – شمال‌شرق را به نمایش می‌گذارد که توسط گسله‌های شمال‌غرب – شمال‌شرقی، شمال‌شرق – جنوب‌غربی و شرق – شمال‌شرقی به هم ریخته شده و جا به‌جایی در آن صورت گرفته است (Romanko et al., 1984). در هسته تاقدیس دگرگونه‌های سازند درختک رخنمون داشته، شامل سه واحد به شرح زیر هستند:

- بخش زیرین شامل مجموعه مسکوویت، اپیدوت، کلریت، شیست، پایین لایه‌های آهک مرمری شده است؛

- بخش میانی شامل مجموعه کلریت، مسکوویت، اپیدوت، شیست، پایین لایه‌های کوارتزیت است؛

- بخش فوقانی شامل مجموعه مسکوویت، کلریت، اپیدوت، اکتینولیت شیست است.

بر روی مجموعه دگرگونه سازند درختک واحد معادل کنگلومرای کرمان به سن پالئوسن به‌صورت دگرشیب قرار گرفته که خود یک کنگلومرای پلی ژنتیک با قطعات ریز و درشت گرد شده شامل سنگ‌های دگرگونه و سنگ آهک خاکستری کرتاسه زیرین اوربیتولین‌دار با یک قاعده مارن و ماسه سنگ قرمز به‌طور ناهمساز قرار می‌گیرد. برروی کنگلومرای پالئوسن کرمان، ابتدا گدازه‌های تراکی آندزیت – آندزیت پورفیری مربوط به بخش زیرین سازند گرگاب و سپس واحد آندزیت – پورفیری مربوط به بخش فوقانی سازند گرگاب قرار می‌گیرد.

محدوده کانسار مسکنی در داخل واحد تراکی‌آندزیت – آندزیت زیرین قرار دارد که با مرز گسلیده شمال‌غرب – شمال‌شرق برروی مجموعه دگرگونه درختک قرار داشته، خود با دو گسله تقریباً شرقی – غربی و شمال‌غرب – شمال‌شرق به‌صورت یک بلوک مثلثی شکل رخنمون دارد. در یال جنوب‌غربی تاقدیس، نهشته‌های ماسه سنگ، مارن، سنگ آهک و کنگلومرای سازند سهلاب به‌صورت هم‌شیب برروی مجموعه آتشفشانی سازند گرگاب قرار گرفته، خود به‌طور ناهمساز توسط کنگلومرا و مارن قرمز رنگ الیگوسن معادل سازند قرمز زیرین پوشیده می‌شود. در یال شمال‌شرقی تاقدیس نهشته‌های سازند سهلاب رخنمون نداشته، مجموعه ماسه سنگ، کنگلومرا و مارن و بین لایه‌های توف و گدازه‌های آندزیتی ائوسن بالا – الیگوسن با مرز گسلیده برروی سنگ‌های قدیمی‌تر قرار دارد، که به طرف بالا به‌صورت ناهمساز توسط مجموعه سازند قرمز زیرین که دارای رخساره عمدتاً مارنی و ماسه سنگی و کمتر کنگلومرایی است، پوشیده می‌شود.

نهشته‌های کواترنری شامل پادگانه‌ها و مخروط افکنه‌های قدیمی و بلند دشت، پادگانه‌ها و مخروط افکنه‌های جوان دشت میانی و نهشته‌های دلتایی و پست دشت است. نهشته‌های بلند دشت، شامل: کنگلومرا با قطعات درشت در زمینه رسی و سیلتی، نهشته‌های جوان دشت میانی شامل کنگلومرا با قطعات متوسط و ریز در زمینه رسی و سیلیسی و نهشته‌های دلتایی و پست دشت شامل عمدتاً رس، سیلت و ماسه است.

همان‌طور که در بالا به آن اشاره شد، نقش خطواره‌ها و تکتونیک در کانه‌زایی در منطقه انارک شایان توجه است. مناطق کانه‌زایی در محل برخورد دو خطواره مشاهده می‌شود، زیرا در این نواحی صعود ماگما و سیالات گرمابی تسهیل می‌شود. دو خطواره‌ای که در منطقه انارک یکدیگر را قطع می‌کنند، هردو در زمان ماگماتیسم و کانه‌زایی بسیار فعال بوده‌اند. بنابراین، احتمالاً حوضه‌های کششی ایجاد شده در محل برخورد برای مدت زمان طولانی قادر به بقا نبوده‌اند و مجاری بزرگ‌تر و منفرد که به انتقال ماگما و سیالات گرمابی همراه با یکدیگر منجر شده، به مجاری کوچک‌تر تبدیل می‌شوند. این مجاری کوچک تنها به عنوان مجرایی برای به گردش در آوردن سیالات جوی عمل کرده که ماگما در آن تنها نقش یک موتور حرارتی را ایفا می‌کند. این پدیده به شکل‌گیری منطقه کانه‌زایی با چندین کانسار کوچک مشابه در محل برخورد دو خطواره در منطقه انارک منجر شده است.

یکی از مهم‌ترین ذخایر این منطقه تالمسی است که بررسی‌های Bagheri و همکاران (2007) نشان داد که کانه‌زایی در آن، در دو مرحله اصلی رخ داده است: اولین مرحله شامل کانه‌زایی سولفیدی شکافه پرکن و مربوط به ولکانیسم ائوسن است. در مرحله دوم با فاصله نسبتاً زیاد میوسن نسبت به مرحله اول، کانه‌های چند فازی آرسنیکی نیکل، کبالت و اکسیدهای اورانیم تشکیل شده‌اند.

روش انجام پژوهش

پس از نمونه‌برداری، برای انجام مطالعات میکروسکوپی، مینرالوگرافی کانه‌ها و سیالات درگیر، مقاطع دوبرصیقل، صیقلی، نازک صیقلی و نازک تهیه شد. مطالعات میکروترمومتری سیالات درگیر شامل دو بخش گرم کردن برای پی بردن به دمای همگن شدن یا دمای کانه‌سازی و سرد کردن برای پی بردن به درصد شوری و به این ترتیب پی بردن به خصوصیات فیزیکوشیمیایی سیالات کانه‌ساز است. در پایان، با استفاده از نتایج تجزیه‌های ژئوشیمیایی نمونه‌های با سنگ میزبان شوشونیتی به روش XRF و اندازه‌گیری مقادیر عناصر Co، Ni، Cu، Zn، Pb، Th، U، Zr و Sr نمودارهای همبستگی این عناصر نسبت به هم ترسیم شده و نتایج آن تجزیه و تحلیل شد.

مینرالوگرافی و پتروگرافی

در مطالعات کانی‌شناسی برروی مقاطع صیقلی و نازک صیقلی کانه‌های نیکلین (NiAs)، کالکوسیت (Cu₂S)، کالکوپیریت (CuFeS₂)، راملزبرژیت (NiAs₂) و مالاکیت Cu₂Co₃(OH)₂(شکل 3) مشاهده شد. در این مقاطع، همان‌طور که در شکل دیده می‌شود، کانی کالکوسیت (شکل‌های 3-A و 3-B) تحت هجوم محلول‌های نیکل‌دار قرار گرفته و به این ترتیب در حال جانشین شدن با نیکلین است. کانه راملزبرژیت در اطراف نیکلین (شکل 3- C) به‌صورت حاشیه‌ای است. بنابراین، می‌توان استنباط کرد که در این منطقه دو فاز کانه‌زایی رخ داده است: فاز اول مربوط به ولکانیسم ائوسن و به‌صورت سولفیدی شکافه پرکن و فاز دوم نیز مربوط به محلول‌های حاوی سیالات نیکل و آرسنیک‌دار است. بنابراین، کالکوسیت و کالکوپیریت مربوط به فاز اول کانه‌زایی بوده و نیکلین و راملزبرژیت مربوط به فاز دوم کانه‌زایی هستند (شکل 4). حضور راملزبرژیت به‌صورت کانه حاشیه‌ای در اطراف نیکلین نیز نشان‌دهندة پیشرفت ته‌نشین شدن نیکل و افزایش نسبت آرسنیک در محلول‌های کانه‌دار است.

شکل 3- (A کالکوسیت (Cc) که توسط نیکلین (Ni) احاطه شده است، (B کالکوسیت (Cc) که تحت هجوم محلول‌های نیکل‌دار قرار گرفته است. کالکوسیت مربوط به فاز اول و نیکلین مربوط به فاز دوم است، (C راملزبرژیت (Ra) در اطراف نیکلین مشاهده می‌شود که نشان‌دهندة ته‌نشست نیکل و افزایش درصد آرسنیک در محلول‌های کانه‌دار است، (D کالکوپیریت (Cpy) و کالکوسیت در کنار هم دیده می‌شوند، (E مالاکیت (Ma) به فرمول Cu₂Co₃(OH)₂، کربنات آبدار مس و کانی ثانویه معمول در زون اکسیدان است.

شکل 4- توالی پاراژنتیکی مجموعه کانی‌های مطالعه شده

بررسی مقاطع نازک تهیه شده از مغزه‌های موجود در منطقه بیانگر سنگ میزبان آندزیتی است. در زمینه سنگ‌ها بیشتر کانی پلاژیوکلاز قابل مشاهده است. دگرسانی کربناته و سیلیسی شدن به شکل جانشینی و رگچه‌ای قابل مشاهده است. در این مقاطع، برش چند منشایی ولکانیکی کربناته و دگرسان شده دیده می‌شود که قطعات ولکانیک بعضاً کلریتی شده‌اند. بافت غالب موجود در مقاطع نازک بافت آمیگدالوییدال است که در واقع، حفره‌ها با کلسیت و کوارتز پر شده و سنگ اصلی آندزیت تا آندزیت‌بازالت با بافت جریانی (فلوییدال) است که میکرولیت‌ها (پلاژیوکلاز) در زمینه سنگ دارای یک جهت هستند (شکل 5). در این مقاطع کلینوپیروکسن‌ها سالم و الیوین‌ها دگرسان شده‌اند که باز هم گویای سنگ آندزیت تا آندزیت بازالت است. الیوین‌ها توسط کلسیت و کوارتز جایگزین شده‌اند. الیوین‌ها را می‌توان بقایای فاز آتشفشانی اولیه و کلسیت و کوارتز را حاصل دگرسانی الیوین توسط محلول‌های گرمابی دانست که البته، بیشتر قالب دگرسان شده الیوین و حفره‌های ایجاد شده را جانشین نموده‌اند. به‌طور کلی، دو مرحله دگرسانی را می‌توان تشخیص داد؛ به‌طوری که ابتدا سیلیس ته‌نشین شده و بعد کلسیت حفره‌ها را پر کرده است (شکل 6).

شکل 5- A) الیوین که در حال جانشینی با کوارتز و کلسیت است (بدون آنالیزور)، B) با آنالیزور، C) حفره‌ای در میان میکرولیت‌های پلازیوکلاز جهت‌دار که با کلسیت و کوارتز پر شده است (بافت حفره ای) (با آنالیزور)، D) بدون آنالیزور.

شکل 6- A و B) ولکانیک برشی پلی ژنیک کربناته شده و سیلیسی شده، C) دو نوع دگرسانی سیلیسی و کربناته شدن، ابتدا سیلیس ته‌نشست شده و بعد کلسیت حفره را پر نموده است، D) آندزیت بازالت با بافت جریانی کربناته و سیلیسی شده میکرولیت‌های ریز دارای بافت پورفیری جریانی

مطالعه سیالات درگیر

پس از نمونه‌برداری از رگه‌های کانه‌دار با قطر حدود 10 تا 40 سانتی متر و امتداد شمال‌غربی – شمال‌شرقی مقاطع دوبر صیقل به‌منظور مطالعه سیالات درگیر تهیه شد. نوع سیالات درگیر کانسار مسکنی بر اساس دسته‌بندی Shepherd و همکاران (1985) بیشتر جزو سیالات درگیر دو فازی غنی از مایع (L + V) هستند. سیالات درگیر منطقه را از لحاظ شکل ظاهری (مورفولوژیکی) می‌توان به‌صورت زیر تقسیم‌بندی کرد:

1- سیالات درگیر دارای شکل نامنظم؛

2- سیالات درگیر کروی شکل؛

3- سیالات درگیر کشیده و باریک.

سیالات درگیر از نظر اندازه بسیار ریز و بیشتر بین 7-3 میکرون هستند.

شکل 7- سیالات درگیر اولیه با اندازه 7 – 3 میکرون که با فلش نشان داده شده‌اند.

(الف) رده‌بندی ژنتیکی سیالات درگیر:

بر مبنای نحوه زایش یا زمان به تله افتادن سیال، سه نوع سیال درگیر از دیدگاه ژنتیکی شناسایی شده‌اند که به رده‌بندی پاراژنتیکی نیز معروف است و شامل سیالات درگیر اولیه، ثانویه و ثانویه کاذب هستند (Shepherd et al., 1985; Pirajno, 2009). سیالات درگیر اولیه در صورتی به‌وجود می‌آیند که بی نظمی همزمان با رشد بلور آغاز و با ادامه رشد آن بسته شود که بیشتر سیالات درگیر انتخاب شده برای مطالعه در این تحقیق از نوع اولیه‌اند (شکل‌های 7-الف و ب).

سیالات درگیر ثانویه، پس از پایان تبلور کانی میزبان شکل می‌گیرند و زمانی ایجاد می­شوند که پس از رشد بلور، به هر دلیلی در آن شکستگی ایجاد شود و محلول­های بعدی در این شکستگی به دام افتند. این سیالات فقط داده­هایی را در مورد مراحل بعدی فعالیت­های گرمابی به‌دست می­دهند. سیالات درگیر ثانویه کاذب زمانی به‌وجود می­آیند که همزمان با رشد بلور و پیش از کامل شدن رشد بلور در آن شکستگی ایجاد شود (Pirajno, 2009).

(ب) میکروترمومتری سیالات درگیر:

مطالعات میکروترمومتری در آزمایشگاه سیالات درگیر دانشگاه اصفهان با استفاده از یک دستگاه میکروسکوپ زایس (ZIESS) و به وسیله دستگاه Linkam مدل THM600 با کنترل کننده حرارتی TMS94 و سرد کننده LNP که برروی میکروسکوپ زایس نصب شده، انجام پذیرفت. همان طور که گفته شد، مطالعات میکروترمومتری شامل دو بخش گرم کردن و سرد کردن است. مرحله اول برای به‌دست آوردن دمای همگن شدن یا دمای کانه‌سازی است که در این مرحله سیال درگیر آن‌قدر حرارت داده می‌شود تا همه فازهای آن به یک فاز اصلی همگن شود که به آن دمای همگن شدن (T_H) گفته می‌شود. در آزمایش انجماد، سیال درگیر سرد می‌شود تا فاز مایع آن به فاز جامد تبدیل شود. پس از سرد کردن، دوباره نمونه گرم می‌شود تا جایی که آخرین بلور یخ ذوب شود. دمایی که در آن آخرین بلور یخ ذوب می‌شود، به دمای ذوب آخرین قطعه یخ (T_Lm) معروف است که این عمل را برای غلبه بر مقاومت ذاتی محلول در مقابل انجماد انجام می‌دهند. مقدار شوری با استفاده از نمودارها و جدول‌هایی که به‌وسیله Shepherd و همکاران (1985) ارائه شده، قابل اندازه‌گیری است. در این آزمایش، نمونه‌ها تا سقف 320 درجه سانتی‌گراد گرم شدند (جدول 1) و همه سیالات مورد مطالعه طی گرم کردن به فاز مایع همگن شدند.

با توجه به همگن شدن همه سیالات درگیر مورد مطالعه به فاز مایع، می‌توان نتیجه گرفت که پدیده جوشش رخ نداده یا حداقل در نمونه‌های مورد مطالعه دیده نشده است. تنها در دو مورد دمای همگن شدن به بیش از 320 درجه سانتی‌گراد رسید (جدول 2) که احتمالاً حاصل پدیده نشت و قابل صرف نظر کردن است.

جدول 1- مربوط به نمونه کلسیت و کوارتز ایستگاه 1 (نوع فازها = L+V؛ نوع همگن شدن = به مایع؛ نوع میانبار = اولیه)

جدول 2- مربوط به نمونه کلسیت ایستگاه 2 (نوع فازها = L+V؛ نوع همگن شدن = به مایع؛ نوع میانبار = اولیه)

در شکل 9 نمودار فراوانی دمای همگن شدن نمونه­ها به نمایش در آمده و بیانگر آن است که حدود 70 درصد نمونه­ها در ایستگاه‌ شماره 2 و حدود 50 درصد نمونه­ها در ایستگاه 1 دارای دمای همگن شدن 150 - 130 درجه سانتی‌گراد با میانگین 140 درجه سانتی‌گراد هستند. شکل 10 بیانگر حداقل دو محدوده پراکندگی کاملاً مشخص برای دمای همگن شدن در مقابل درصد شوری سیالات درگیر است که در شکل با عنوان فاز اول و فاز دوم به نمایش در آمده است. نمودار دمای همگن شدن - شوری به همراه خطوط کنتوری با چگالی ثابت، نموداری است که می‌توان توسط آن چگالی سیال را تعیین کرد (Bodnar, 1983). طبق این نمودار چگالی سیالات درگیر در محدوده 1/1-1، 1 - 9/0 و 8/0 - 7/0 قرار می‌گیرد (شکل 11). در صورت در اختیار داشتن شوری سیال و چگالی، می‌توان میزان فشار را محاسبه نمود.

با توجه به سه محدوده چگالی که در بالا ذکر شد، دمای همگن شدن 150 - 130 درجه سانتی‌گراد و همین‌طور، دمای همگن شدن 267 – 243 درجه سانتی‌گراد تقریباً سه محدوده فشاری به‌صورت: دو محدوده کمتر از 50 بار و یک محدوده در حدود 50 بار به‌دست می‌آید (شکل 11).

ژئوشیمی

نمونه‌های مطالعه شده از سنگ‌های آتشفشانی محدوده تالمسی و مسکنی ماهیت آلکالن داشته، دارای ترکیب شوشونیتی – اولتراپتاسیک هستند (شکل 12). بهترین تعریف برای آن‌ها ماگمای شوشونیتی است که با ولکانیسم حاشیه قاره‌ای و فرایندهای فرورانش مرتبط است (Jung et al., 1976)، اخیراً، آبساروکیت و توسکانیت در 5 کیلومتری شمال معدن تالمسی (احمدی، 1381) تعیین شده‌اند.

سنگ‌های پتاسیک منطقه از لحاظ K₂O بیش از 5/6 درصد وزنی، MgO بیش از 4/4 درصد وزنی، Al₂O₃ بیش از 2/16 درصد وزنی غنی هستند و از نظر میزان TiO₂ (بیش از 9/0) فقیر هستند و میزان نسبت K₂O/Al₂O₃ در آن‌ها پایین است (کمتر از 5/0). ترکیب آن‌ها معمولاً از سیلیس غیر اشباع تا مقادیر SiO₂متوسط تغییر می‌کند، اما در تعداد کمی از نمونه‌ها SiO₂متجاوز از 61 درصد وزنی است.

مقادیر بالای الیوین و همچنین آلبیت و ارتوکلاز نورماتیو در برخی نمونه­ها، بیانگر الیوین – آلکالن بازالت به عنوان ماگمای اولیه است (Muller and Groves, 1997). سنگ‌های کمان ماگمایی همراه با شوشونیت است که از طریق ذوب بخشی پوسته اقیانوسی فلوگوپیت‌دار در عمق 120 کیلومتری تشکیل شده است (Muller and Groves, 1997).

شکل 12- دیاگرام K₂O – SiO₂ سنگ‌های آتشفشانی منطقه تالمسی و مسکنی (ABS = آبساروکیت، SHO = شوشونیت، BAN = باناکیت). برگرفته از Foley و همکاران (1987) و Le Maitre (1989) (مربع = مطالعات جدید (Bagheri et al., 2007)، دایره = مطالعات Tarkian و همکاران، 1983)

مقدار مس، نیکل، کبالت و اورانیم جالب توجه است. نیکل (میانگین 42 ppm) در مقادیر مرتبط با آندزیت‌های کالک‌آلکالن منطقه اردستان است (Tarkian, 1972). مقدار ماکزیمم مس حدود 109 ppm و دارای میانگین 31 ppm است. هرچند مقدار ماکزیمم 211 ppm توسط Tarkian و همکاران (1983) در یک باناکیت تازه که حاوی دانه‌های ریز مس خالص است گزارش شده است. مقدار میانگین اورانیم حدود 3/2 ppm بوده و در برخی موارد به بیش از 16 ppm نیز می‌رسد، اما انطباق خاصی بین این مقادیر و K₂O و SiO₂ سنگ‌ها وجود ندارد. در اکثر نمونه‌ها با میزان بالای اورانیم (بیش از 6 ppm) نسبت Th/U کمتر از 1 است (شکل 13). همان‌طور که توسط (Ruzicka, 1990) مشخص شده، میزان Th/U در شرایط دمای بالا و ماگمایی حدود 1/5 است، ولی فرآیندهای گرمابی و رسوبی باعث جدایش Th از U در سیالات می‌شود که باعث تشکیل کانسارهای رگه‌ای و اپی ژنتیک در دماهای زیر 500 درجه سانتی‌گراد و با نسبت Th/U کمتر از 1 می‌شود. بنابراین، میزان بالای اورانیم در این سنگ‌ها در ارتباط با تفریق ماگمایی نیست. مقداری از اورانیم که احتمالاً به درون سنگ میزبان مهاجرت کرده، می‌تواند در ارتباط با محلول‌های گرمابی اورانیم‌دار باشد. برخلاف نمونه‌های رگه ای، هیچ انطباقی بین تغییرات U، Cu و Ni در نمونه‌های سنگ میزبان وجود ندارد. عدم انطباق، از جمله ویژگی‌های شاخص شوشونیت‌ها و آندزیت‌هاست که نشان می‌دهد این عناصر از سنگ میزبان ﻣﻨﺸﺄ نگرفته‌اند. نمونه‌برداری ژئوشیمیایی به‌منظور بررسی تغییرات عناصر جزیی در کانسار مسکنی در مقیاس 5000/1 و از رگه‌های موجود صورت پذیرفت (نتایج تجزیه نمونه‌ها در جدول 3 ارائه شده است). نتایج حاصل از پردازش داده‌ها بیانگر حضور بی‌هنجاری مس، نیکل، کبالت و اورانیم در محدوده کانسار است ضمن آنکه تغییرات روی، سرب، توریم، اورانیم، زیرکونیم و استرانسیم نیز بررسی شد. منحنی‌های همبستگی کبالت و اورانیم، نیکل و اورانیم، مس و اورانیم، کبالت و نیکل، نیکل و مس و در نهایت کبالت و مس به عنوان عناصر با اهمیت در شکل 14 ترسیم شده‌اند. برای محاسبه مقدار همبستگی این عناصر نسبت به هم، از فرمول همبستگی موجود در بخش محاسبات آماری نرم افزار Excel استفاده شد. همان‌طور که در جدول 4 مشخص است، همبستگی بین کبالت و نیکل، مس و اورانیم بیش از بقیه است. نکته جالب توجه، همبستگی نسبتاً بالای اورانیم و نیکل است. این دو عنصر در سیستم‌های ماگمایی رفتاری کاملاً متفاوت دارند، اما در سیستم‌های گرمابی بدون ارتباط با ماگماتیسم (مثلاً شورابه‌های حوضه‌ای) می‌توانند گاه هر دو از سنگ‌های اطراف شسته، در مناطق مناسب مجدداً نهشته شوند. به‌همین دلیل، همبستگی بالای آن‌ها می‌تواند به‌خاطر ته‌نشست آن‌ها به‌طور تقریباً همزمان در مرحله دوم کانه‌زایی باشد.

شکل 13- نمودار پراکندگی Th/U نسبت به U

جدول 3- نتایج تجزیه نمونه‌های با سنگ میزبان شوشونیتی به روش XRF

شکل 14- منحنی تغییرات عناصر و مقدار شیب بهترین خط عبوری از نقاط برای: الف)کبالت در مقابل اورانیم، ب) نیکل در مقابل اورانیم،
پ) مس در مقابل اورانیم، ت) کبالت در مقابل نیکل، ث) نیکل در مقابل مس، ج) کبالت در مقابل مس

جدول 4- مقادیر همبستگی بین عناصر مختلف

بحث و نتیجه‌گیری

با توجه به نتایج به‌دست آمده برای دمای همگن شدن و درصد شوری، ﻣﻨﺸﺄ سیالات کانه‌ساز دارای حداقل دو ﻣﻨﺸﺄ متفاوت، یا دو مرحله اصلی کانی‌زایی جداگانه (فاز اول و فاز دوم) است. احتمالاً آن دسته از سیالات که تقریباً دارای دمای بالاتر – شوری پایین‌تر هستند، بیانگر سیال کانه‌ساز با ﻣﻨﺸﺄ ولکانیکی، دسته دیگر که تقریباً دارای دمای پایین‌تر – شوری بالاتر هستند، بیانگر سیال کانه‌ساز با ﻣﻨﺸﺄ شورابه‌های حوضه‌ای است. البته، احتمال اختلاط با آب‌های جوی در هنگام نهشت کانه‌ها را نیز باید مورد توجه قرار داد.

مطالعات مینرالوگرافی حاکی از حداقل دو مرحله کانه‌زایی است که در شکل‌های 3-A و 3-B نیز دیده می‌شود. کالکوسیت به فاز اول کانه‌زایی و شکافه پرکن و به ولکانیسم ائوسن و نیکلین که در این اشکال در حال جانشین کردن کالکوسیت است به محلول‌های نیکل، آرسنیک، کبالت و اورانیم‌دار مربوط مرحله دوم کانه‌زایی مربوط است. مطالعات کانی‌شناسی مقاطع نازک نیز حاکی از سنگ در برگیرنده آندزیتی پتاسیم بالا (شوشونیت) است، کربناتی و سیلیسی شدن نیز به دگرسانی ثانویه و هجوم سیالات مربوط است. با توجه به شکل 9 مشاهده می‌شود که حداقل دو گروه از سیالات درگیر با شوری مجزا قابل تشخیص هستند.

همان‌طور که در مقادیر بالا نیز کاملاً مشخص است و با توجه به شکل 14، همبستگی کبالت و اورانیم و نیکل و اورانیم و مس و اورانیم نسبتاً بالاست و با توجه به پایین بودن همبستگی بین نیکل و مس، کبالت و مس و همین‌طور، همبستگی بالای کبالت و نیکل نسبت به یکدیگر می‌توان این طور استنباط کرد که کبالت و نیکل به فاز کانه‌زایی مجزا از مس مربوط هستند (مراجعه شود به داده‌های تجزیه نمونه‌ها به روش XRF در جدول 3).

با توجه به همبستگی نسبی مس با اورانیم می‌توان دو حالت را فرض نمود. با در نظر گرفتن این نکته که اورانیم در حالت اکسیدان محلول و در حالت احیا ته نشست می‌کند، می‌توان نتیجه گرفت که شرایط احیایی به‌وجود آمده توسط سولفیدهای مس باعث ته نشست اورانیم شده است، یا آنکه مس و اورانیم به‌صورت کمپلکس کربناته به محیط حمل شده‌اند (Bagheri, 2009). از طرفی، نسبت Th/U کمتر از 1 بیانگر رفتار متضاد Th و U در سنگ‌های رسوبی و آذرین است و نشان‌دهندة ﻣﻨﺸﺄ جوی و شورابه‌های حوضه‌ای اورانیم است (شکل 13)؛ به این معنا که اورانیم موجود، از سنگ میزبان ﻣﻨﺸﺄ نگرفته است (McLennan and Taylor 1979).

داده‌ها (جدول 3) گویای آن است که کبالت با نیکل بیشترین و با مس کمترین همبستگی را نشان می‌دهد. همبستگی‌های منفی در موارد بالا چشم‌گیر نبوده، در واقع اصلاً وجود ندارد، اما در کل، همبستگی منفی با میزان قابل توجه بین دو عنصر نشان‌دهندة آن است که با ورود یکی از آن دو عنصر به محیط، دیگری از آن خارج می‌شود که این نتیجه با مطالعات صورت گرفته توسط سیالات درگیر و مطالعات مینرالوگرافی توسط نگارنده، مبنی بر عملکرد چندین فاز کانه‌زایی مجزا و با شرایط ژئوشیمیایی متفاوت در کانسار مسکنی همخوانی دارد.