تحول سیال‌های کانه‏‌ساز در کانسار طلای داشکسن، شمال‏‌خاوری قروه، باختر ایران، برپایة ترکیب شیمیایی تورمالین و داده‏‌های سیال‌های درگیر

تورمالین به‌علت پایداری در بازة گسترده‏‏‌ای از دما با بیشینة 700 تا 900 درجة سانتیگراد و فشار با بیشینة 4 تا 6 گیگاپاسکال (Krosse, 1995; Ota et al., 2008; van Hinsberg et al., 2011) در محیط‏‏‌های گوناگون زمین‏‏‌شناسی دیده می‌شود. با توجه به واکنش‏‏‌های جانشینی متفاوت، تنوع ترکیب شیمیایی و ماهیت ساختاری منحصر به‌فرد تورمالین سبب شده است که این کانی به‌عنوان شاخص سنگ‏‏‌شناسی و فلززایی اهمیت یابد (Slack et al., 1984). شیمی این کانی سیلیکاته بُردار پیچیده و فرمول پایة آن XY₃Z₆(T₆O₁₈)(BO₃)₃V₃W است (Hawthorne and Henry, 1999) (جدول 1). در این میان، سه عضو پایانی اصلی با نام‏‏‌های شورل غنی از آهن، دراویت غنی از منیزیم و البایت غنی از لیتیم وجود دارد (Henry et al., 2011). بیشتر تورمالین‏‏‌ها در سنگ‏‏‌های آذرین فلسیک و اسیدی غنی از سدیم با مقدار متوسطی از آهن و منیزیم و از نوع دراویت و شورل هستند. تورمالین‏‏‌های درون سنگ‏‏‌های دگرگونه و دگرنهاد معمولاً منطقه‏‏‌بندی نوسانی و ترکیب هیبریدی دارند که نشان‌دهندة سنگ میزبان و فاز سیال بوردار آنهاست (Van Hinsberg et al., 2011)؛ اما تورمالین‏‏‌های ماگمایی به‌علت پیدایش در سیستمی بسته معمولاً بافتی یکنواخت و بدون منطقه‏‏‌بندی دارند (London and Manning, 1995). بیشتر رگه‏‏‌های تورمالین‏‏‌ با انواع فرایندهای گرمابی همراه هستند. این فرایندها شامل انواع رگه‏‏‌های مرتبط با سنگ‏‏‌های گرانیتوییدی، گرایزن، جانشینی، اسکارن، تنوره‏‏‌های برشی و ذخیره‌های مس- مولیبدن- طلای پورفیری که خاستگاه ‌عنصرهای اقتصادی Cu، Mo، Au، W و فلزات پایه‏‏‌ هستند (Raith et al., 2004). ازاین‌رو، شناسایی تورمالین‌های گوناگون اطلاعات ارزشمندی دربارة خاستگاه، ماهیت و تکامل سیال گرمابی کانه‏‏‌ساز ارائه می‌دهد (Slack and Trumbull, 2011).

جدول 1. برخی گونه‏‏‌های تورمالین برای شناسایی ویژگی‏‏‌های سیال (Dutrow and Henry, 2018).

Table 1. Some tourmaline species for determining fluid characteristics (Dutrow and Henry, 2018).

* X- site vacancy (□)

کانسارهای پورفیری با سامانه‏‏‌های اپی‏‏‌ترمال که در نزدیکی یا بخش بالای ذخایر پورفیری جای گرفته‏‏‌اند می‏‏‌توانند ارتباط ژنتیکی نزدیکی داشته باشند (Sillitoe, 2010; Waters et al., 2011). از کانسارهای پورفیری- اپی‏‏‌ترمال در جهان می‏‏‌توان کانسارهای مس- طلا- مولیبدن جیانگچی شرق چین (Mao et al., 2011)، پلی‏‏‌متال آکوآریکای آرژانتین (Franchini et al., 2011)، مس- طلای التر آرژانتین (Maydagán et al., 2013)، طلای کوپلر ترکیه (Imer et al., 2016)، و در ایران کانسارهای طلای داشکسن (ساری‏‏‌گونای) (Richards et al., 2006) و مس- طلای چوران (Zarasvandi et al., 2021) را نام برد. کانسار طلای داشکسن در شمال‏‏‌باختر ایران، شمال‏‏‌خاوری شهرستان قروه در استان کردستان، در فاصلة پهنه‏‏‌های ساختاری ارومیه- دختر و سنندج- سیرجان جای دارد (شکل 1- A).

شکل 1. A) نقشة ساختاری شمال‏‏‌باختری ایران و جایگاه کانسار داشکسن میان پهنة ماگمایی ارومیه- دختر و پهنة سنندج- سیرجان (اصلاح شده پس از محجل و همکاران (Mohajjel et al., 2003))؛ B) نقشة زمین‏‏‌شناسی کانسار طلای داشکسن (اصلاح شده از شرکت معدنی زرکوه (Richards et al., 2006)).

Figure 1. A) Structural map of northwest Iran and position of Dashkasan deposit between UDMA and Sanandaj- Sirjan zone (modified after Mohajjel et al. (2003)); B) Geologic map of the Dashkasan gold deposit (modified after Zarkuh mining company (Richards et al., 2006)).

پهنة طلادار با درازای میانگینِ 1200 متر و پهنای میانگینِ 350 متر با راستای شمال‏‏‌خاوری- جنوب‏‏‌باختری (N33E)، ذخیرة‏‏‌ اکسیدی بالغ بر 52 میلیون تن با عیار‏‌ میانگینِ 77/1 گرم بر تن طلاست (Richards et al., 2006). کانسار طلای داشکسن گذری از سامانة پورفیری به گرمابی است (Richards et al., 2006; Alaminia et al., 2018) و در آن کانی تورمالین به‏‏‌فراوانی در دگرسانی‏‏‌های فیلیک و سیلیسی سامانة پورفیری و همراه با رگه‏‏‌های طلادار سامانه اپی‏‏‌ترمال یافت می‌شود. این کانسار به‏‏‌علت ویژگی‏‏‌های زمین‏‏‌شناسی و کانی‏‏‌زایی همواره مورد توجه زمین‏‏‌شناسان بوده است و تا کنون بررسی‌های گوناگونی روی آن انجام شده است. از میان این بررسی‌ها می‏‏‌توان بررسی‏‏‌ کانی‏‏‌شناسی و خاستگاه ذخیره (Rastad et al., 2000)، تیپ کانه‏‏‌زایی و سن‏‏‌سنجی (Richards et al., 2006)، دورسنجی (Felegari, 2014; Maanijou et al., 2014)، زمین‌شیمی سنگ کل (Granian et al., 2016) و تعیین خاستگاه و بررسی کانسنگ‏‏‌های سولفیدی و اکسیدی (Moradi, 2018; Moradi et al., 2019) را نام برد.

در ایران پژوهش‏‏‌های بسیاری روی کانی تورمالین‏‏‌با طیف‏‏‌های مختلف سنگی انجام شده است (Esmaeily et al., 2009; Karimpour and Stern, 2010; Mirsepahvand et al., 2012; Mansouri Esfahani and Khalili, 2014; Rasekh et al., 2016; Ahmadi Khalaji et al., 2016; Moazzen et al., 2017; Mansouri Esfahani and Bakhshi, 2018; Zall et al., 2019; Jamshidibadr et al., 2021)، اما تا کنون بررسی‌های‏‏‌ دقیقی روی ویژگی‌های تورمالین‏‏‌ها در کانسارهای پورفیری- اپی‏‏‌ترمال انجام نشده است. در این پژوهش تلاش شد ویژگی‌های کانی‏‏‌شناسی و ترکیب شیمیایی تورمالین‏‏‌های مرتبط با کانسار پورفیری- اپی‏‏‌ترمال داشکسن، با به‌کارگیری تصویرهای میکروسکوپ الکترونی روبشی و فناوری ریزکاو الکترونی، بررسی و مقایسه شود. پس از انجام نسل‏‏‌بندی رگه‏‏‌های مختلف کانه‏‏‌دار، از بررسی‌های سیال‌های درگیر کوارتز رگه‏‏‌های تورمالین‏‏‌دار، برای تعیین شرایط PTX (فشار- دما- ترکیب) سیال کانه‏‏‌ساز طلا استفاده شد.

روش انجام پژوهش

پس از بررسی‌های صحرایی و انتخاب محل‏‏‌های مناسب، شمار 15 نمونة سنگی برای بررسی‌های میکروسکوپی و بررسی شیمی تورمالین و خاستگاه آن برداشت شد. مقاطع با میکروسکوپ‏‏‌ نوری دومنظورة Olympus مدل BX60F5 بررسی شدند. سه نوع کانی تورمالین در بررسی‌های سنگ‌نگاری مقاطع نازک- صیقلی شناسایی شدند. شمار 25 نقطه از تورمالین‏‏‌های مرتبط با دگرسانی‏‏‌های سامانة پورفیری و شمار 11 نقطه از تورمالین‏‏‌های رگه‏‏‌های برشی مرتبط با سامانة گرمابی، روی شش نمونه مقطع نازک- صیقلی انتخاب و نشانه‏‏‌گذاری شدند.

بررسی شیمی تورمالین‏‏‌ها با فناوری تجزیة ریزکاو الکترونی (EPMA[1]) مدل SX100 ساخت شرکت Cameca فرانسه، ولتاژ شتاب‏‏‌دهندة kv15 و شدت جریانnA 20 در آزمایشگاه کانی‏‏‌شناسی مرکز تحقیقات فرآوری مواد معدنی ایران (کرج) انجام شد. در آزمایشگاه، پیش از تابش الکترونی، مقاطع با لایة نازکی از کربن به ضخـامت تقریبی 50 آنگسـتروم پوشش داده شدند. قطر پرتوی تابشی بین 2 تا 5 میکرون و آستانة آشکارسازی دستگاه برای ‌عنصرهای مختلف از 100 پی‏‏‌پی‏‏‌ام کمتر بود. داده‌های به‌دست‌آمده از این تجزیه با نرم‌افزار Cameca PAP تصحیح شدند. محاسبة فرمول ساختاری کانی تورمالین برپایة 31 آنیون (OH، O) با Wintourclass به روش استوکیومتری انجام شده است. برپایة روش پیشنهادیِ یاووز و همکاران (Yavuz et al., 2014)، میزان بور 3 اتم در هر واحد فرمولی فرض شد.

همچنین، شمار 4 مقطع دوبر صیقل با ضخامت متوسط 130 میکرون، برای بررسی میان‏‏‌بارهای سیال در کانی کوارتز همراه با رگه‏‏‌های کوارتز- تورمالین- پیریت، تهیه شد. میانبارهای سیال با دستگاه لینکام مدل THM600 دارای کنترل‏‏‌کنندة حرارتی TMS92 و سردکنندة LNP در آزمایشگاه سیال‌های ‏‏‌درگیر دانشگاه اصفهان بررسی شدند. بازة دمایی 170- تا 600+ درجة سانتیگراد و دقت دستگاه 1/0± درجة سانتیگراد است.

نام اختصاری کانی‏‏‌ها از ویتنی و اوانس (Whitney and Evans, 2010) برگرفته شده است.

زمین‏‏‌شناسی کانسار

از دید برخی زمین‏‏‌شناسان کانسار طلای داشکسن در پهنة دگرگونی- ماگمایی سنندج- سیرجان (Rastad et al., 2000; Maanijou et al., 2013) و به باور ریچاردز و همکاران (Richards et al., 2006) و ریچاردز (Richards, 2015) در پهنة ماگمایی ارومیه- دختر جای گرفته است. محدودة بررسی‌شده در فاصلة میان سه روستای داشکسن، نی‏‏‌بند و بهارلو جای دارد. آهک‏‏‌های تریاس، اسلیت، فیلیت، کوارتزیت و دولومیت‏‏‌های ژوراسیک کهن‏‏‌ترین واحدهای سنگی هستند که برونزدهای محدودی از آنها در میان مناطق نی‏‏‌بند و بهارلو دیده می‏‏‌شوند (Rastad et al., 2000; Khan Nazer et al., 2015). کوه‏‏‌های گنبدی ساری‏‏‌داغ و آق‏‏‌داغ دو مخروط آتشفشانی با ترکیب داسیت- آندزیت و سن میوسن میانی هستند که مورفولوژی اصلی منطقه را شکل داده‏‏‌اند. کانسار طلای داشکسن در گنبد ساری‏‏‌داغ (ساری‏‏‌گونای) جای گرفته است و برپایة بازدید صحرایی، گسترده‏‏‌ترین واحدهای سنگی در منطقة معدنی به‌ترتیب شامل داسیت‏‏‌/ریوداسیت‏‏‌های پورفیری با سن 11 میلیون ‏‏‌سال پیش که از شمال‏‏‌خاوری تا مرکز پیشکار استخراجی را دربرگرفته‏‏‌اند، برش‏‏‌های گرمابی که بیشتر در بخش‏‏‌های جنوب و جنوب‏‏‌خاوری دیده می‌شوند و واحد آندزیت که بیشتر در بخش جنوب‏‏‌باختری دیده می‏‏‌شوند (Richards et al., 2006; Moradi et al., 2019) (شکل 1- B).

داسیت و ریوداسیت که فراوان‏‏‌ترین واحدهای سنگی در محدودة معدنی داشکسن هستند، سنگ میزبان اصلی طلا به‌شمار می‌روند. برپایة ویژگی‏‏‌های میکروسکوپی، بافت پورفیری و کمتر گلومروپورفیری دارند و کانی‏‏‌های سازندة این سنگ‏‏‌ها شامل کوارتز، پلاژیوکلاز، سانیدین و کانی‏‏‌های فرعی آمفیبول و بیوتیت هستند. پهنة بِرش‏‏‌ گرمابی با جنس داسیت میزبان اصلی تورمالین‏‏‌ها به‌شمار می‏‏رود. این پهنه ابعادی نزدیک به 50 در 90 متر با روند شمال‏‏‌خاوری- جنوب‏‏‌باختری دارد و قطعات خردشدة آن کمتر از 1 سانتیمتر تا نزدیک به 25 سانتیمتر دیده می‌شود. سنگ‏‏‌های آندزیتی با رنگ تیره، بافت پورفیری و بیشتر از بلورهای پلاژیوکلاز، هورنبلند سبز، بیوتیت و کمی کلینوپیروکسن، کوارتز، همراه با مقادیر ناچیزی آپاتیت، تیتانیت و زیرکن ساخته شده‌اند.

بررسی‌های پیشین گویای عملکرد دو گسل اصلی با روند NE-SW با مولفة بُرشی راستگرد در منطقه است که شواهد آن با بررسی روند گسل‏‏‌ها و درزه‏‏‌ها (اغلب NE-SW) تایید شده است (Moradi et al., 2019). جابجایی دو گسل یادشده موجب پیدایش پهنة بُرشی در منطقه شده است که میزبان کانه‏‏‌سازی طلا است (Moradi et al., 2019).

دگرسانی و کانه‏‏‌زایی

دگرسانی درونزاد در کانسار داشکسن گسترش بالایی دارد و برپایة بررسی‌های میکروسکوپی، به دو صورت جانشینی کا‏‏‌نی‏‏‌های اولیه سنگ و نهشت در فضاهای خالی و شکستگی‏‏‌ها رخ داده است. پهنه‏‏‌های فیلیک (مجموعة سریسیت- کوارتز- پیریت)، سیلیسی (مجموعة کوارتز±پیریت) و تورمالینی (مجموعة تورمالین±کوارتز) مهم‌ترین دگرسانی‏‏‌هایی هستند که تورمالین در آنها یافت می‏‏‌شود. کوارتز فراوان‌ترین کانی دگرسانی در سنگ دیواره است که در زمینه و یا به‌صورت رگچه دیده می‏‏‌شود و گاه تا بیش از 50 درصدحجمی کانسنگ طلا را دربر گرفته است. سریسیت‏‏‌ها نیز فراوان هستند و به سه صورت ریزبلور در زمینه، درشت بلور و شعاعی یافت می‌شوند (Moradi et al., 2019). دگرسانی‏‏‌های فیلیک و سیلیسی در واحد داسیت/ریوداسیت پورفیری و دگرسانی‏‏‌های فیلیک و تورمالینی با گسترش کمتر در واحد برشی رخ داده‏‏‌اند. درون قطعات داسیتی بِرش گرمابی، کانی‏‏‌های سریسیت، کوارتز، پیریت‏‏‌های دوده‏‏‌ای و مواد آلی (Richards et al., 2006) که بیشتر به صورت پراکنده هستند دیده می‏‏‌شوند. دگرسانی پروپیلیتیک (مجموعة کلریت ± اپیدوت ± کلسیت) در واحد آندزیتی کمترین شدت دگرسانی را نشان می‏‏‌دهد. پهنة آرژیلیک رخنمون‏‏‌های فراوان و پراکنده‏‏‌ای دارد. بررسی پراش پرتوی ایکس نشان‌دهندة حضور کانی‏‏‌های ایلیت، کائولینیت، مونت‏‏‌موریونیت، مسکوویت (از نوع سریسیت)، آلونیت، زئولیت (هیولاندیت، لامونتیت)، کوارتز، ژاروسیت، و گوتیت در این پهنه است (Rastad et al., 2000; Maanijou et al., 2014; Moradi, 2018). همراهی لامونتیت و هیولاندیت با رس‏‏‌ها، بیشتر در سامانه‏‏‌های زمین‌گرمایی دما بالا دیده می‏‏‌شود؛ اما حضور اکسیدهای آهن پیامد تأثیر دگرسانی برونزاد دانسته می‏‏‌شود (Richards et al., 2006).

در معدن داشکسن، ذرات نامریی طلا به‏‏‌صورت محلول جامد در شبکه سولفید (پیریت‏‏‌های آرسنیک‏‏‌دار ریزدانه و کمتر آرسنوپیریت) و به‏‏‌ندرت دانه‏‏‌های مریی طلا در کوارتز حفره‏‏‌دار تأخیری در همراهی با کانی‏‏‌های آنتیموان و آرسنیک‏‏‌دار دیده می‌شوند (Richards et al., 2006). برپایة شواهد صحرایی و میکروسکوپی، کانی‏‏‌سازی سولفیدی و طلا با دماسنجی‏‏‌های افشان (20 درصد حجم ذخیره)، برشی (30 درصد حجم ذخیره)، و رگه- ‏‏‌رگچه‏‏‌ای یا فضا پرکن (50 درصد حجم ذخیره)، در میزبان سنگ‏‏‌های داسیت/ریوداسیت پورفیری پدید آمده است. کانه‏‏‌های پهنة طلادار به‌ترتیب فراوانی شامل استیبنیت (گاه تا 60 درصدحجمی رگه)، رآلگار و اورپیمنت (10 درصدحجمی رگه)، پیریت (5 تا 20 درصدحجمی سنگ)، مارکاسیت (2- 1 درصدحجمی)، گالن (5 درصدحجمی)، آرسنوپیریت (4- 1 درصدحجمی)، کالکوپیریت (2- 1 درصدحجمی)، اسفالریت (کمتر از 5/0 درصدحجمی) و بورنیت (کمتر از 5/0 درصدحجمی) است. دگرسانی پیریت به اکسید و هیدروکسیدهای آهن تا ژرفای 20 تا 150 متر را می‌توان در گمانه‏‏‌های اکتشافی ردیابی کرد.

کانه‏‏‌زایی افشان: این کانه‌زایی بیشتر با حضور کانی‏‏‌های سولفیدی پیریت، کالکوپیریت و بورنیت با حجم کمتر از 5 درصد نمونه در زمینة داسیت دگرسان‌شده دیده می‏‏‌شود و میانگین عیار طلای کمتر از ppm 2/0 دارد.

کانه‏‏‌زایی برشی گرمابی: پس از کانه‏‏‌زایی افشان، مهم‌ترین بخش کانه‏‏‌دار و پرعیار کانسار داشکسن، برش‏‏‌های گرمابی هستند. قطعات خردشده برش، از جنس سنگ دیواره و به شکل زاویه‏‏‌دار تا نیمه‏‏‌زاویه‏‏‌دار و با اندازه‏‏‌ متغییر دیده می‏‏‌شوند. تورمالین که مهم‌ترین کانی باطله همراه کانه‏‏‌زایی طلا به‌شمار می‌رود در این بخش از کانسنگ حضور چشمگیری دارد؛ به‏‏گونه‌ای‌که گاه تا بیش از 50 درصدحجمی سنگ را دربر می‌گیرد.

کانه‏‏‌زایی رگه- رگچه‏‏‌ای یا شکافه پرکن: این کانه‌زایی فراوان‌ترین و پرعیارترین بخش ذخیره است و در پنج گروه رگة ‏‏‌پرشیب با روند غالب NNE-SSW دیده می‌شود که به‏‏‌ترتیب زمانی از قدیم به جدید شامل:

1) رگة کوارتز- تورمالین- پیریت (عیار طلا کمتر از 1 گرم در تن) (شکل 2- A)؛

2) رگة کوارتز- استیبنیت- پیریت (عیار طلا کمتر از 6/3 گرم در تن) (شکل 2- B)؛

3) رگة کوارتز- پیریت شکل‌دار (عیار طلا 7/0 گرم در تن)؛

4) رگة کوارتز- پیریت دانه_‏‏‌ریز (عیار طلا کمتر از 7/0 گرم در تن) (شکل 2- A)؛

5) رگة کوارتز- گالن- اسفالریت (عیار طلا کمتر از 7/6 گرم در تن) است (شکل 2- C؛ Richards et al., 2006; Moradi, 2018).

شکل 2. تصویرهای میکروسکوپی نور بازتابی از کانه‏‏‌های مختلف در کانسار داشکسن. A) رگة کوارتز- تورمالین- پیریت که با رگچه کوارتز- پیریت دانه‏‏‌ریز (گوشه پایین راست) قطع شده است؛ B) همرشدی استیبنیت و پیریت با کوارتز در میزبان داسیت، C) کانی گالن از اطراف با سروزیت جایگزین شده است.

Figure 2. Reflected- light photomicrographs of various ore mineral from the Dashkasan deposit. A) Quartz- tourmaline- pyrite vein has been cut off by fine- grained pyrite- quartz veinlet (Bottom right corner); B) Intergrowth of stibnite and pyrite with quartz in dacite host- rock, C) Around of the galena mineral changed to the cerussite.

تورمالین

با توجه به ویژگی‌های صحرایی، تورمالین‏‌ها به سه شکل مختلف دیده می‏‏‌شوند:

1) به‏‏‌صورت رگه‏‏‌‌های نزدیک به چند متر با ضخامت متغییر 10 تا 50 سانتیمتر در میزبان داسیت پورفیری (شکل 3- A)؛

2) به‏‏‌صورت استوک‏‏‌ورک در میزبان داسیت تا آندزیت پورفیری دگرسان (شکل 3- B)؛

3) به‏‏‌صورت سیمان پرکنندة قطعات داسیت برشی (شکل‌های 3- C و 3- D).

شکل 3. تصویر نمونة دستی و صحرایی از ساخت‏‏‌های مختلف تورمالین در کانسار طلای داشکسن. A) رگة تورمالین در میزبان داسیت پورفیری؛ B) ساخت استوک‏‏‌ورک تورمالین در میزبان داسیت پورفیری دگرسان؛ C) قطعات داسیت پورفیری در فرم برش با زمینة تورمالین؛ D) تورمالین در زمینة دارای قطعات درشت و ریز داسیت پورفیری (ماتریکس پشتیبان) (رگه- رگچه‏‏‌های تورمالین در A و B، و قطعات داسیت در C، با پیکان سرخ‌رنگ نشان داده شده‏‏‌اند).

Figure 4. Photographs of hand-specimen and field samples of various tourmaline structures in the Dashkasan gold deposit. A) Tourmaline vein in the hosted by dacite porphyry; B) Tourmaline stockwork structure in the altered host dacite porphyry; C) Brecciated dacite porphyry clasts in the tourmaline groundmass; D) Tourmaline in the groundmass of coarse and fine dacite porphyry (matrix supported). The tourmaline vein/veinlets in A, B photos, and dacite clasts are marked with red arrows.

برپایة بررسی‌های میکروسکوپی، سه نوع تورمالین در کانسار طلای داشکسن شناسایی شد. تورمالین‏‌های سوزنی نوع اول به‏‏‌صورت ریز تا متوسط بلور (کمتر از 1/0 تا 3/0 میلیمتر) و به‏‏‌صورت اجتماعات بلوری و پراکنده در دگرسانی فیلیک حضور دارند و کانی‏‏‌های همراه آن شامل کوارتز درشت بلور، سریسیت و پیریت هستند (شکل‏‏‌های 4- A و 5- A و 5- D). تورمالین‏‌های شعاعی یا خورشیدی نوع دوم با ابعاد 2/0 تا 3/0 میلیمتر، همراه با کوارتزهای دانه متوسط و بیشتر به‌صورت بافت پرکننده و اغلب همراه با دگرسانی سیلیسی دیده می‏‏‌شوند (شکل‏‏‌های 4- B و 5- B و 5- E). تورمالین‏‌های تیغه‏‏‌ای در فرم دسته جارویی نوع سوم با ابعاد 2/0 تا 6/0 میلیمتر، با منطقه‏‏‌بندی ضعیف، در کانسنگ برش گرمابی شناسایی شدند (شکل 5- F). نوع اخیر از تورمالین‏‌ها به‌صورت رگه- ‏‏‌رگچه‏‏‌ای در میزبان دگرسانی فیلیک همراه کانی‏‏‌های کوارتز و پیریت دیده شد (شکل 4- C و 4- D).

شکل 4. تصویرهای میکروسکوپی نور عبوری متقاطع (XPL[2]) از تورمالین‌های گوناگون‌ در کانسار داشکسن. A) تورمالین‏‏‌های سوزنی نوع اول در دگرسانی فیلیک؛ B) تورمالین‏‏‌های شعاعی نوع دوم در دگرسانی سیلیسی؛ C) تورمالین تیغه‏‏‌ای کشیده نوع سوم در رگة کوارتز- پیریت در میزبان داسیت دگرسان؛ D) رگه تورمالین- پیریت در زمینه دگرسانی فیلیک.

Figure 4. Cross-polarized light (XPL) photomicrographs of various tourmaline types in the Dashkasan deposit. A) First-type of needle tourmalines in the phyllic alteration; B) Second-type of radial tourmalines in the silicification alteration; C) Third-type bladed tourmaline within a quartz-pyrite vein in the altered host dacite; D) Tourmaline- pyrite vein in the phyllic alteration groundmass.

شکل 5. تصویرهای میکروسکوپی در نوری عبوری (PPL[3]) و الکترونی روبشی (BSE[4]) از انواع مختلف تورمالین در کانسار طلای داشکسن. A، D) تورمالین سوزنی نوع اول؛ B، E) تورمالین شعاعی نوع دوم؛ C، F) منطقه‏‏‌بندی در تورمالین تیغه‏‏‌ای نوع سوم.

Figure 5. Polarized light (PPL) and back-scattered electron microscopy (BSE) images of different types of tourmaline in the Dashkasan gold deposit. A, D) First type of the needle tourmaline; B, E) Second type of the radial tourmaline; C, F) Zoning in the third type of the bladed tourmaline.

الف- شیمی کانی تورمالین

تنوع ترکیبی بالا در تورمالین‏‏‌ها به‌علت تغییرات ‌عنصرهای Ca و Na و فضای خالی در سایت X و تغییرات ‌عنصرهای Fe، Mg و Al در سایت Y است (Yavuz et al., 2008). در تورمالین‏‏‌های منطقة داشکسن، ‌عنصرهای اصلی SiO₂، Al₂O₃، FeO، MgO، CaO و Na₂O تغییرات گسترده‏‏‌ای نشان می‏‏‌دهند. میانگین این اکسیدها به‌ترتیب در تورمالین‏‏‌های نوع اول برابربا 73/37، 36/32، 35/8، 88/6، 44/1 و 54/1 درصدوزنی (جدول 2)، در نوع دوم برابربا 23/38، 35/30، 12/10، 87/6، 82/1 و 56/1 درصدوزنی (جدول 3) و در نوع سوم برابربا 34/40، 64/32، 36/4، 92/7، 13/0 و 37/2 درصدوزنی (جدول 4) است. میانگین Ʃ(Fe+Mg) در تورمالین‏‏‌های نوع اول، دوم و سوم به‌ترتیب 74/2، 38/2 و 99/2 درصدوزنی است. میانگین نسبت‏‏‌ Fe/(Fe+Mg) در تورمالین‏‏‌های نوع اول، دوم و سوم به‌ترتیب برابربا 40/0، 45/0 و 23/0 و نیز میانگین Na/(Na+Ca) به‌ترتیب برابربا 66/0، 61/0 و 97/0 است. مقایسة نسبت‏‏‌های یادشده نشان‏ می‌دهد تورمالین‏‏‌های نوع سوم که با کانه‏‏‌زایی طلا مرتبط هستند بیشترین مقدار نسبت Na/(Na+Ca) و کمترین میزان نسبت Fe/(Fe+Mg) را نشان می‌دهند.

جدول 2. داده‏‏‌های ریزکاو الکترونی مربوط به بلورهای تورمالین‏‏‌ نوع اول از سامانة پورفیری به‌همراه فرمول تجربی (apfu) برپایة 31 آنیون (O، OH) و آهن کل دوظرفیتی.

Table 2. Microprobe electron data of the first type tourmaline crystals of porphyry system with empirical formula (atoms per formula unit, apfu) based upon a 31 anion (O, OH) and total Fe⁺².

جدول 2. ادامه.

Table 2. Continued.

جدول 3. داده‏‏‌های ریزکاو الکترونی مربوط به بلورهای تورمالین‏‏‌ نوع دوم از سامانة پورفیری (برپایة درصدوزنی) به‌همراه فرمول تجربی (برپایة apfu) برپایة 31 آنیون (O، OH) و آهن کل دو ظرفیتی.

Table 3. Microprobe electron data of the second type tourmaline crystals of porphyry system (at. %) with empirical formula (apfu) based upon a 31 anion (O, OH) and total Fe⁺².

جدول 4. داده‏‏‌های ریزکاو الکترونی مربوط به بلورهای تورمالین‏‏‌ نوع سوم از سامانة برشی گرمابی به‌همراه فرمول تجربی (برپایة apfu) برپایة 31 آنیون (O، OH) و آهن کل دو ظرفیتی.

Table 4. Microprobe electron data of the third type tourmaline crystals of epithermal system with empirical formula (apfu) based upon a 31 anion (O, OH) and total Fe⁺².

bdl: below detection limit

R₁=Na+K+Ca

R₂=Mg+Fe⁺²+Mn+Fe⁺³+Cr+V+Ti+Al

R₃=Al+Fe³⁺+Mg+1.33Ti

ب- تغییرات ترکیب شیمیایی در تورمالین‏‏‌ها

برای بررسی تغییرات ترکیبی در ‌عنصرهای Fe، Mg، Na و Ca و شناسایی نوع تورمالین‏‏‌ها، نمودار دوتایی نسبت Mg/(Mg+Fe) ‌دربرابر X-vacancy/(X-vacancy+Na) به‌کار برده شد (Henry and Dutrow, 2001). در این نمودار تورمالین‏‏‌های نوع اول و سوم در محدودة دراویت، و نوع دوم در قلمروی دراویت تا شورل جای گرفتند. همچنین، یک نمونه از نوع اخیر در محدوده فوییتیت منیزیم دار جانمایی شده است (شکل 6- A). نمودار دوتایی نسبت Fe/(Fe+Mg) ‌دربرابر Na/(Na+Ca) (Jiang et al., 2002) نیز ترکیب تورمالین‏‏‌ها را تأیید می‏‏‌کند (شکل 6- B). در این نمودار، تورمالین‏‏‌های نوع اول و دوم در مقایسه با نمونه‏‏‌های تورمالینی نوع سوم میزان Fe بالاتری دارند.

در محاسبات داده‏‏‌های ریزکاو الکترونی، Fe_tot به‏‏‌صورت Fe²⁺ در نظر گرفته می‏‏‌شود؛ اما Fe³⁺ چه‌بسا در جایگاه‏‏‌های Z و Y تورمالین نیز وجود داشته باشد (Yavuz et al., 2008). برای بررسی وضعیت جانشینی در جایگاه Y، نمودار تغییرات Fe_tot ‌دربرابر Mg (شکل 6- C) به‌کار برده شد. در این نمودار، تورمالین‏‏‌ با ترکیب شورل- دراویت روی خط 3‏‏‌Ʃ(Fe+Mg)= جای می‏‏‌گیرد و در زیر خط 3 پدیدة جانشینی Al در مکان اکتاهدرال Y رخ می‏‏‌دهد، یا به گفتة دیگر، میزان Al در R₂ افزایش می‏‏‌یابد. هرچه مقدار Ʃ(Fe+Mg) کمتر باشد، جانشینی Al در جایگاه Y بیشتر می‌شود (London and Manning, 1995). برپایة این نمودار، همة تورمالین‏‏‌ها‏‏‌ی نوع اول و سوم داشکسن در زیر خط ترکیبی شورل- دراویت جای گرفتند و تورمالین‏‏‌های نوع دوم هم‏‏‌راستایی با بردار MgFe_-1 نشان می‏‏‌دهند. پراکندگی داده‏‏‌های تورمالین‏‏‌های نوع دوم نشان می‏‏‌دهند جایگزینی‏‏‌های □Al(NaMg)_-1 و □Al(NaFe)_-1 در نمونه‏‏‌های نوع دوم دیده می‌شوند (شکل 6- C). آنچه از این نمودار بر می‏‏‌آید اینست که میزان جانشینی Al در جایگاه Y نمونه‏‏‌های نوع دوم که کمترین مقدار Ʃ(Fe+Mg) را نسبت به دو نوع دیگر دارند، بیشتر است. این نکته خود گویای نقش آشکار Al در هنگام رشد گونة دوم تورمالین‏‏‌هاست. شاید بتوان گفت تورمالین‏‏‌های نوع اول و سوم با جانشینی Al در جایگاه Y و حضور ‌عنصرهای Na و Mg، ترکیب دراویت دارند؛ اما ترکیب تورمالین‏‏‌های نوع دوم با جانشینی Mg بیشتر نسبت به میزان Fe، از دراویت به شورل گرایش پیدا کرده است. ازاین‌رو، با توجه به واکنش‏‏‌های جانشینی، تورمالین‏‏‌های داشکسن روند تهی‏‏‌شدگی از آهن و غنی‏‏‌شدگی منیزیم نشان می‏‏‌دهند. نمودار سه‏‌تایی برپایة میزان K، Na، Ca و فضای خالی X-site vacancy، نشان‏‌دهندة رده‏‏‌بندی سه نوع تورمالین‏‌های قلیایی، کلسیک و تورمالین‏‌هایی با جایگاه X خالی، است (Hawthorne and Henry, 1999). برپایة آن، تورمالین‏‏‌های کانسار داشکسن در قلمروی تورمالین‏‏‌های قلیایی جای می‏‏‌گیرند (شکل 6- D)؛ هرچند دو نوع اول و دوم اندکی به قطب گروه کلسیک گرایش دارند. این نکته نشان‌دهندة بالا‌بودن مقدار سدیم و پتاسیم در مقایسه با میزان کلسیم موجود در جایگاه X برای تورمالین‏‏‌های نوع سوم است. بر خلاف تورمالین‏‏‌های نوع اول و دوم، تفاوت چشمگیری در مقدار کمبود در جایگاه X نمونه‏‏‌های تورمالین‏‏‌ نوع سوم دیده می‏‏‌شود (شکل 6- B).

در نمودار سه‌تایی Mg-Ca-Fe_tot، ترکیب و خاستگاه تورمالین‏‏‌های داشکسن از دیدگاه سنگ‏‏‌شناسی و غنی‏‏‌شدگی یا تهی‏‏‌شدگی از ‌عنصرهای فرومنیزین بررسی شد (Henry and Guidotti, 1985). تصویر‌کردن داده‏‌ها روی این نمودار نشان می‌دهد تورمالین‏‌های بررسی‌شده، در میان دو قطب غنی از آهن و منیزیم و در گسترة ترکیبی متاپسامیت و متاپلیت‏‏‌های فقیر از کلسیم و سنگ‏‌های کوارتز- تورمالین‏‏‌دار جای می‏‏‌گیرند (شکل 7- A). در این میان، تورمالین‏‏‌های نوع سه، تمرکز بیشتری در نیمة وابسته به دراویت در نمودار سه‏‏‌تایی دارند.

شکل 6. ترکیب تورمالین‏‏‌های کانسار طلای داشکسن در نمودارهای رده‏‏‌بندی. A) نمودار Mg/(Mg+Fe) ‌دربرابر X-vacancy/(X-vacancy+Na) (Henry and Dutrow, 2001)؛ B) نمودار Fe/(Fe+Mg) ‌دربرابر Na/(Na+Ca) (Jiang et al., 2002)؛ C) نمودار Mg ‌دربرابر Fe_tot (Medaris et al., 2003)؛ D) نمودار سه‏‏‌تایی برپایة تهی‏‏‌شدگی X-site (Henry et al., 2011).

Figure 6. Composition of tourmalines from Dashkasan gold deposit in the classification diagrams. A) Variation of Mg/(Mg+Fe) versus X-vacancy/(X-vacancy+Na) (Henry and Dutrow, 2001); B) Fe/(Fe+Mg) versus Na/(Na+Ca) plot (Jiang et al., 2002); C) Mg versus Fe_tot diagram (Medaris et al., 2003); D) ternary diagram based on empty space (X-site vacancy) (Henry et al., 2011).

به‏‏‌طور کلی، تورمالین‏‏‌ها می‌توانند سه روند مایل به سمت یووایت، یعنی جانشینی Ca (Fe, Mg) (Na, Al)_-1، نقص آلکالی (تهی‏‏‌شدگی قلیایی)، یعنی گرایش به جانشینی R₁(Al)(Na(Fe, Mg)_-1 و نقص پروتونی (پروتون‌زدایی)، یعنی گرایش به جانشینی (R₃)O(R₂)OH)_-1 را نشان دهند یا اینکه در فاصلة میان این روندها جای گیرند (Manning, 1982). جایگاه تورمالین‏‏‌های داشکسن روی نمودار R₃ ‌دربرابر R₁+R₂ (شکل 7- B) نشان می‏‏‌دهد ترکیب شیمیایی تورمالین‏‏‌ها از شورل به سوی دراویت، تهی‏‏‌شدگی قلیایی‏‏‌ها افزایش می‏‏‌یابد و جانشینی Al با نقص آلکالی همراه است.

در ترکیب شیمیایی تورمالین، واکنش‏‏‌های تبادلی میان ظرفیت‏‏‌های همانند یا متغیر (مانند جانشینی ^YMg²⁺↔^YFe²⁺ در جایگاه Y) دیده می‌شود (شکل 7). رسم نمونه‏‏‌های تورمالین داشکسن در نمودار Fe نسبت به Al، یک برازش خطی وارون را نشان می‏‏‌دهد و این آرایه بیشترین سازگاری را با جانشینی Fe³⁺Al_-1 دارد (شکل 7- C) و نشان‌دهندة درجة کم جانشینی و حضور Al است. در نمودار Ca دربرابر X-vacancy، دو روند متفاوت دیده می‏‏‌شود. تورمالین‏‏‌های مربوط به سامانة پورفیری (نوع اول و دوم) جانشینی ‌عنصرهای آلومینیم و منیزیم را با کلسیم نشان می‏‏‌دهند؛ اما تورمالین‏‏‌های نوع سوم که مربوط به پهنة برش گرمابی هستند، کمترین میزان کلسیم را دارند و جانشینی Al، Na و Mg را در موقعیت خالی X نشان می‏‏‌دهند (شکل 7- D).

شکل 7. ترکیب تورمالین‏‏‌های کانسار داشکسن در: A) نمودار سه‌تایی برپایه Mg-Ca-Fe_tot (Henry and Guidotti, 1985)؛ B) نمودار دوتایی برای R₁+R₂ ‌دربرابر R₃ (Manning, 1982). در این نمودار R₁=Na+Ca، R₂=Fe_tot+Mg+Mn²⁺ و R₃=Al+1.33Ti هستند؛ C) نمودار Al دربرابر Fe؛ D) نمودار Ca ‌دربرابر X-vacancy؛ E) نمودار Ca ‌دربرابر Na؛ F) نمودار Al دربرابر Na (بردارهای تبادلی از مداریس و همکاران (Medaris et al., 2003)).

Figure 7. Representative of the Dashkasan deposit tourmalines. A) On the ternary diagram of Mg–Ca- Fe_tot (Henry and Guidotti, 1985); B) Binary diagram for R₁+R₂ versus R₃ (Manning, 1982). In this diagram, R₁=Na+Ca, R₂=Fe_tot+Mg+Mn^2+, and R₃=Al+1.33Ti; C) Al versus Fe diagram; D) Ca versus X- vacancy diagram; E) Ca versus Na diagram; F) Al versus Na diagram (exchange vectors from Medaris et al. (2003))

در نمودار تغییرات کلسیم ‌دربرابر سدیم (شکل 7- E)، تورمالین‏‏‌های نوع اول و دوم تا اندازه‌ای غنی‏‏‌شدگی سدیم و کلسیم (apfu 36/0- 15/0Ca~) نشان می‏‏‌دهند؛ اما تورمالین‏‏‌های نوع سوم کلسیم کمتری (apfu 1/ Ca<) دارند. روند افزایشی در تورمالین‏‏‌های نوع سوم نشان‏‏‌دهندة نبود جانشینی Ca و Na در این نمونه‏‏‌هاست (شکل 7- E). توزیع نقاط تورمالین نوع سوم در نمودار Al ‌دربرابر Na نشان می‏‏‌دهد جانشینی □Al₃O₂Na-₁R₂₊(OH)_-2 مهم است و نشان‏‌دهندة پیدایش فضای تهی در جایگاه X است (شکل 7- F)؛ اما جایگزینی‏‏‌ها در دو نوع دیگر متفاوت است. این بدان معناست که جانشینی‏‏‌ها در تورمالین‏‏‌های نوع اول به موازات بردار AlOR₂₊(OH)_-1 و در تورمالین‏‏‌های نوع دوم با روند Al₂ONa_-1R₂₊(OH)_-1 روی می‌دهند (شکل 7- F).

ترکیب تورمالین‏‏‌های نوع اول در فاصلة میان دو بردار تهی‏‏‌شدگی قلیایی و پروتون‌زدایی جای گرفته‏‏‌ است که چه‌بسا گویای سرشت ماگمایی آنهاست؛ اما تورمالین‏‏‌های نوع دوم و سوم به‌سوی بخش بیرونی بردارها کشیده شده‏‏‌اند که این ویژگی از ویژگی‏‏‌های تورمالین‏‏‌های گرمابی است. تورمالین‏‏‌های داشکسن محتوای قلیایی بالایی دارند. برپایة جانشینی‏‏‌های کاتیونی، تورمالین‏‏‌های نوع سوم بر خلاف دو نوع اول و دوم که به تورمالین‏‏‌های کلسیکی گرایش دارند در جایگاه X آنها، مقدار سدیم و پتاسیم نسبت به مقدار کلسیم بیشتر است. چنین تورمالین‏‏‌های قلیایی عموماً در شرایط اسیدی و دمای کم پدید می‌آیند (Rosenberg and Foit, 1979; Collines, 2010). نسبت Ʃ(Fe/Mg) در تورمالین‏‏‌های نوع اول و دوم به‌ترتیب برابربا 68/0 و 82/2 است و میزان Al آنها در جایگاه اکتاهدری Y بالاست. نسبت Ʃ(Fe/Mg) نوع سوم به میزان 30/0 و مقدار Al در آنها کمتر است و کاستی کمتری در جایگاه X نشان می‌دهند. مقدار Mg و نسبت Fe/(Fe+Mg) در تورمالین نوع سوم کمتر از دو نوع دیگر است. ناهمخوانی میان Fe⁺² و Mg نشان‏‌دهندة تأثیر شاره‏‏‌های ماگمایی در پیدایش تورمالین‏‏‌های نوع اول و دوم است. همچنین، کم‏‏‌بودن مقدار Al در تورمالین‏‏‌های نوع سوم ویژگی گرمابی را نشان می‌دهد؛ اما کمتر‌بودن مقدار Fe⁺² نسبت به Mg در هر سه نوع گویای نقش سیال‌های گرمابی در پیدایش تورمالین‏‏‌هاست (Cavarretta and Puxeddu, 1990). در نمودار سه‏‏‌تایی Al-Fe-Mg (Henry and Dutrow, 2012)، تورمالین‏‏‌های داشکسن از روند O-T (اکسی‏‏‌دراویت- پروندرایت) پیروی می‏‏‌کنند (شکل 8- A). چنین تورمالین‏‏‌هایی همراستای بردار FeAl_-1 هستند. جانشینی کاتیونی Fe³⁺ بجای Al نشان‌دهندة شرایط اکسیدی در زمان پیدایش این نوع تورمالین‏‏‌هاست (Henry and Dutrow, 2012). به باور دوترو و هنری (Dutrow and Henry, 2018)، تورمالین‏‏‌هایی که در مناطق برشی پدید می‌آیند افزایش نفوذپذیری، با نفوذ سیال‌های سدیم و بوردار همراه بوده است. مقدار بالای سدیم تورمالین‏‏‌های نوع سوم که در پهنة گسلی پدید آمده‏‏‌اند نیز آن را تایید می‏‏‌کند. نسبت بالای FeO/(FeO+MgO) در تورمالین‏‏‌ها (از 8/0 تا 1) نشان‌دهندة بسته‌بودن سامانة ماگمایی، درون گرانیتویید، نبود دخالت سیال خارجی و نبود آلایش آ‏‏‌نها با رسوب‌های غنی از آلومینیم است. چنانچه این نسبت برابربا 6/0 تا 8/0 باشد نشان‏‌دهندة تورمالین‏‏‌هایی است که در نزدیکیِ تودة نیمه‌ژرف آذرین هستند و اختلاط سیال ماگمایی و گرمابی را نشان می‏‏‌دهند. اگر این نسبت از 6/0 کمتر باشد نشان‏‏‌دهندة تورمالین‏‏‌های دور از تودة نیمه‌ژرف است و گواهی بر خاستگاه خارجی بور و وجود سامانة گرمابی است (Pirajno and Smithies, 1992). این نسبت در تورمالین‏‏‌های نوع اول و دوم به‏‏‌طور میانگین، نزدیک به 6/0 است و نشان‏‏‌دهندة پیدایش این تورمالین‏‏‌ها هنگام رخداد اختلاط سیال ماگمایی و گرمابی است. در تورمالین‏‏‌های نوع سوم این نسبت برابربا 4/0 است و ازاین‌رو، نشانة دخالت حجم بالایی از آب‏‏‌های جوی هنگام پیدایش آنها در سامانة گرمابی است (شکل 8- B).

شکل 8. نمایش ترکیب تورمالین‏‏‌های کانسار طلای داشکسن در: A) نمودار سه‏‏‌تایی Fe- Mg- Al. تورمالین‏‏‌هایی با ترکیب اکسی‏‏‌دراویت تا پووندرایت (روند O-P) نشان داده شده‌اند؛ B) نمودار MgO ‌دربرابر FeO/FeO+MgO (Pirajno and Smithies, 1992).

Figure 8. Tourmaline composition from the Dashkasan deposit in A) ternary diagram of Al-Fe-Mg. Tourmalines with oxy-dravite to povondraite compositions are shown (O-P direction); B) Distribution of the Dashkasan tourmalines in the diagram of MgO versus FeO/FeO+MgO (Pirajno and Smithies, 1992).

بررسی سیال‌های درگیر

الف- سنگ‌نگاری سیال‌های درگیر

برای تعیین دما، سیال‌های درگیر در کانی کوارتز درون رگه‏‏‌های کوارتز- تورمالین- پیریت (نسل اول رگه‏‏‌ها) بررسی شدند. سنگ‌نگاری سیال‌های درگیر اولیه نشان می‏‏‌دهد این میانبارها به‏‏‌صورت جداگانه^[5] و گاه خوشه‏‏‌ای^[6] به شکل‏‏‌های چندضلعی، سه‏‏‌گوش، بیضوی، کشیده، میله‏‏‌ای، نامنظم و بی‏‏‌شکل دیده می‏‏‌شوند و اندازة آنها از 5 تا 40 میکرون در تغییر است. هرچند سیال‌های درگیر با شکل منفی‌بلور در کوارتزهای همراه با تورمالین نیز به‏‏‌ندرت دیده می‏‏‌شوند. برپایة شمار فازهای موجود در دمای اتاق، چهار گروه سیال درگیر در کانی کوارتز شناسایی شدند که شامل سیال‌های درگیر دوفازیِ مایع+گاز (L+V)، سه‏‏‌فازیِ مایع + گاز + هالیت (L+V+S) و تک فازِ مایع (L) و تک فازِ گاز (V) هستند. از آنجایی که افزون‌بر پراکندگی سیال‌های درگیر سه فازی، شمار آنها اندک بود و احتمال داشت ثانویه باشند، از بررسی ریزدماسنجی آنها چشم‌پوشی شد. برپایة سنگ‌نگاری و از دیدگاه اجتماع سیال‌های درگیر^[7]، بیشتر سیال‌های درگیر دوفازیِ‏‏‌ L+V همراه سیال‌های درگیر تک فازِ مایع (L) و گاز (V) و به‏‏‌ندرت همراه سیال‌های درگیر سه‏‏‌فازیِ L+V+S دیده شدند. تصویرهایی از سیال‌های درگیر در شکل 9 آورده شده‌اند.

ب- ریزدماسنجی

برای تعیین شرایط فیزیکوشیمیایی سیال کانه‏‏‌ساز، بررسی سیال‌های درگیر روی کانی‏‏‌های کوارتز همزاد با تورمالین در رگه‏‏‌های کوارتز- تورمالین- پیریت انجام شد. از این‌رو، بررسی روی پانزده سیال درگیر اولیه (P) با موقعیت منفرد و درون‌دانه‏‏‌ای که همگی از نوع دوفازی (L+V) بودند، متمرکز بوده است. همة سیال‌ها در زمان دماسنجی به فاز مایع همگن شدند (جدول 5). دمای ذوب نخستین یخ یا دمای یوتکتیک (T_fm) برای این نوع سیال‌های درگیر از 6/52- تا 6/53- درجة سانتیگراد متغیر است. این مقادیر دمایی، با حضور نمک‏‏‌های H₂O–MgCl₂·CaCl₂ در ترکیب سیال گرمابی سازندة کانسار داشکسن همخوانی دارد (Van den Kerkhof and Hein, 2001). همچنین، مقدار دمای ذوب نهایی یخ (Tm_ice) در این سیال‌های درگیر از 12- تا 9/12- درجة سانتیگراد متغیر است که با شوری از 9/15 تا 8/16 درصدوزنی (میانگین: 5/16) (معادل نمک طعام (wt% NaCl_eq) معادل است. دمای همگن‏‏‌شدن در این سیال‌های درگیر از 185 تا 254 درجة سانتیگراد (میانگین: 225 درجة سانتیگراد) در تغییر است (شکل 10- A). گفتنی است در شمار کمی از سیال‌های درگیر نوع L+V، فاز CO₂ تشخیص داده شد که در دمای نزدیک به 8/58- درجة سانتیگراد ذوب شد. از آنجایی‌که دی‌اکسید‌کربن خالص نقطة ذوب کمی (6/56- درجة سانتیگراد) دارد (Burruss, 1981)؛ این دمای ذوب در سیال‌های درگیر کانسار داشکسن احتمالاً نشان‌دهندة حضور ترکیب‌های گازی دیگر مانند CH₄، H₂S یا N₂ است.

شکل 9. A، B) تصویرهای میکروسکوپی از سیال‌های درگیر دوفازی (مایع+گاز)؛ C) سه فازی (مایع+گاز+جامد)، در میزبان بلورهای کوارتز در رگة کوارتز- تورمالین- پیریت کانسار داشکسن.

Figure 9. A, B) Microscopic photographs of two phases of fluids inclusions (liquid+ gas); C) Three phases (liquid+ gas+ solid) in the host of quartz crystals in the quartz-tourmaline-pyrite vein of the Dashkasan deposit.

جدول 5. داده‏‏‌های ریزسنجی سیال‌های درگیر اولیه در کانی کوارتز از رگه‏‏‌های کوارتز- تورمالین- پیریت کانسار داشکسن.

Table 5. Microthermometric results of primary fluid inclusions in quartz mineral of quartz- tourmaline- pyrite veins from the Dashkasan deposit.

پ- تعیین چگالی و تخمین شرایط فشار سیال

چگالی سیال‌های دوفازی‏‏‌ موجود در کوارتز با برنامة فلینکور^[8] و همچنین، با به‌کارگیری نمودار شوری ‌دربرابر دمای همگن‌شدن (Bodnar, 1983) به‌دست آورده شد (شکل 10- A). چگالی به‌دست‌آورده‌شده در سیال‌های درگیر از 94/0 تا 1 گرم بر سانتیمتر مکعب، در تغییر است. به طور کلی، میانگین چگالی در سیال‌های درگیر برابربا g/cm³ 97/0 به‏‏‌دست آمد. کاهش دمای همگن‏‏‌شدن سیال‌های درگیر همزمان با ثابت‌ماندن مقدار شوری یک روند خطی نشان می‏‏‌دهد (شکل 10- A). پدیدة افزایش چگالی با کاهش دما تحت‌تأثیر پدیده جوشش سیالی با چگالی بیشتر را پدید می‌آورد. در نمودار دما ‌دربرابر شوری سیال‌های درگیر (Shepherd et al., 1985)، روند خطی به‌سوی کاهش دما چه‌بسا به سرد‌شدن سیال با شوری ثابت در بازة زمانی کوتاه اشاره می‌کند (شکل 10- A). همزیستی سیال‌های درگیر غنی از فاز مایع و غنی از گاز، حضور کلسدونی، کوارتز ریز بلور، کلسیت تیغه‏‏‌ای، بافت کلوفرم و برشی‏‏‌شدن از نشانه‏‏‌های رخداد فرایند جوشش در سیال‌های درگیر است (White and Hedenquist, 1995; Hedenquist et al., 2000). اگر در سیال‌های درگیر جوشش رخ داده باشد نیازی به تصحیح فشار نیست و دمای همگن‏‏‌شدن با دمای پیدایش کانسار برابر است (Roedder and Bodnar, 1980). همراه‌بودن برش داسیتی با واحد داسیت پورفیری چه‌بسا نشان‌دهندة پیدایش برش گرمابی در ژرفای کم است. در کانسار طلای داشکسن وجود حجم بزرگی از کانسنگ برشی گرمابی و همچنین، همزادی سیال‌های درگیر غنی از بخار و غنی از مایع، از شواهد مهم رخداد جوشش هستند که برای اثبات آنها به شمار نقاط اندازه‏‏‌گیری بیشتری نیاز است. در این پژوهش، نمودار پیشنهادیِ بودنار (Bodnar, 1983) برای سنجش فشار برپایة مقادیر شوری و دمای همگن‏‏‌شدن نهایی به‌کار برده شد. برپایة نمودار دمای همگن‏‏‌شدن (برپایة ℃) ‌دربرابر فشار (برپایة بار) و تصویرکردن مقدار سیال‌های درگیر روی آن، سیال کانه‏‏‌ساز از 20 تا 45 بار (معادلِ ژرفای کمتر از 1 کیلومتر) پدید آمده‏‏‌ است که این ویژگی با شرایط پیدایش کانسارهای اپی‏‏‌ترمال طلا سازگار است (شکل 10- B).

شکل 10. A) جایگاه سیال‌های درگیر دوفازی اولیه روی نمودار شوری ‌دربرابر دمای همگن‏‏‌شدن و نمایش منحنی‏‏‌های چگالی (برپایة گرم بر سانتیمتر مکعب) در آن (Wilkinson, 2001)؛ B) نمودار دوتایی فشار- دما (Bodnar, 1983) و جایگاه میانبارهای سیال کانسار داشکسن در منحنی‏‏‌های هم فشار (ایزوبار) کمتر از 50 بار.

Figure 10. A) Situation of the primary fluid inclusions (two phases) in the diagram of salinity versus homogenization temperature and presentation density curves (based on gr/Cm³) in it (Wilkinson, 2001); B) Binary diagram of temperature- pressure (Bodnar, 1983) and position of fluid inclusions in the Dashkasan deposit in the isobar curves lower than 50 bar.

خاستگاه و تحول سیال کانه‏‏‌ساز

دست کم چهار خاستگاه برای سیال‌های گرمابی کانه‏‏‌دار در محیط‏‌های مختلف زمین‏‌شناسی در نظر گرفته می‌شود:

1) سیال‌های گرمابی خاستگاه‌گرفته از توده‏‌های آذرین درونی ژرف (Bodnar, 1995)؛

2) سیال‌های گرمابی خاستگاه‌گرفته از آب‏‏‌های‏‌ دریایی شور (Hanor, 1994)؛

3) انحلال هالیت و سیال‌های به‌دام‌افتاده در افق‏‌های سنگ بستر منطقه (Fontes and Matray, 1993)؛

4) سیال‌های گرمابی ناشی از آبزدایی کانی‏‌ها هنگام رخداد واکنش‏‌های دگرگونی (Svensen et al., 1999; Markl et al., 1998).

رخداد فرایندهای اختلاط^[9] و کاهش دما در پی رقیق‏‌شدگی سطحی سیال^[10]، کاهش ناگهانی فشار^[11] و رخداد جوشش^[12]، شرایط خوبی را برای ناپایداری کمپلکس‏‌های فلزی به‌ویژه بی‏‏‌سولفیدهای طلا و نقره و کلریدهای سرب، مس و اورانیم فراهم می‏‌کنند. با وجود این، ته‏‌نشینی ‌عنصرهای فلزی مختلف به محتوای فلزی و غلظت کمپلکس‏‏‌های کلروری و سولفوری در محیط بستگی دارد (Boiron et al., 2010). در نمودار دمای همگن‏‌شدن نهایی ‌دربرابر شوری (شکل 10- A) و مقایسة آن با روندهای مختلف تحول سیال (مانند جوشش، اختلاط با آب‏‏‌های رقیق، فشارزدایی و مانند آن) پیشنهادیِ ویلکینسون (Wilkinson, 2001)، گمان می‌رود رگه‏‌های کوارتز- تورمالین- پیریت کانسار داشکسن در پی فشارزدایی ناگهانی محیط هنگام ورود سیال به فضایی ناپیوسته و کاهش دما با شوری ثابت پدید آمده‌اند (شکل 10). پدیدة فشارزدایی هنگامی روی می‏دهد که سیال گرمابی کانه‏‏‌دار در پی رخداد شکستگی/گسلش ناگهانی یا کاهش وزن طبقات بالایی، به‌یکباره از شرایط لیتواستاتیک (با گرادیان 27 مگاپاسکال در کیلومتر) وارد شرایط هیدرواستاتیک (با گرادیان 10 مگاپاسکال در کیلومتر) ‏‏‌شود (Driesner and Heinrich, 2007). در این شرایط بسیاری از سنگ‏‏‌های میزبان آتشفشانی در پی این کاهش ناگهانی فشار شکسته می‌شوند و به‏‏‌صورت قطعات برشی زاویه‏‏‌دار متشکل از داسیت و ریوداسیت در یک سیمان غنی از تورمالین، پیریت، کوارتز و کانی‏‏‌های سولفیدی دیگر، جای می‌گیرند. با توجه به این پدیده، رخداد فرایند فیزیکوشیمیایی فشارزدایی ناگهانی و رخداد کانه‏‏‌زایی در محیط برشی شکنا، دور از انتظار نیست (Moradi et al., 2019). همچنین، برپایة بررسی‌های بارنز (Barnes, 1997)، به دنبال عملکرد سیال گرمابی و تبادلات سیال- سنگ در تعادل با سنگ‏‏‌های آتشفشانی میزبان، مجموعه واکنش‏‌های شیمیایی زنجیره‏‏‌ای مانند آبکافت (افزوده‏‌شدن یون H⁺) و آبپوشی (ترکیب با H₂O) در دما و شوری‏‏‌های متوسط تا کم رخ می‌دهند. این فرایند باعث دگرسانی کانی‏‏‌های اولیه سنگ آذرین مانند پتاسیم‌فلدسپار می‌شود و در پی آن، بخش بزرگی از کانی‏‌های رسی مانند کائولینیت پدید می‌‌آیند و مقادیر بالای کاتیون‏‏‌های فلزی در محیط آزاد می‏‏‌شوند. به‌دنبال آن، به‌علت وجود فضاهای شکستگی و مجراهای مناسب، این ‌عنصرها به بخش‏‌های بالایی کانسار راه می‌یابند و تحت‌تأثیر فرایندهای فیزیکوشیمیایی تله- خاستگاه^[13] (Barnes, 1997)، مانند فشارزدایی و ترکیب با آب‏‏‌های جوی کم دما، pH سیستم به‏‏‌طور ناگهانی تغییر می‌کنند و فلزات مختلف مانند طلا به‏‏‌تدریج نهشته می‏‏‌شوند. فراوانی کریستوبالیت و کوارتز در پهنة سیلیسیِ کوه آق‏‏‌داغ (در مغزه‏‏‌های حفاری)، به سیلیکای اپالی نسبت داده می‏‏‌شود که برخورد فعالیت‏‏‌های نیمه‌ژرف دما بالا با سطح آب دیرینه را نشان می‏‏‌دهد (Richards et al., 2006). در منطقة طلای داشکسن گمان می‌رود در مراحل پایانی کانه‏‏‌زایی، بخش‏‏‌هایی از ذخیره احتمالاً تحت‌تأثیر آب‏‏‌های جوی کم دما بوده است. روند سیال‌های درگیر بررسی‌شده در نمودار دوتایی شوری- دمای همگن‏‏‌شدن در شکل 10- B که بادنار (Bodnar, 1983) پیشنهاد کرده است، این موضوع را تأیید می‏‏کند.

برداشت

با توجه به توضیحات ارائه‌شده، شواهد صحرایی و سنگ‌نگاری تورمالین‏‏‌های بررسی‌شدة داشکسن سه نوع هستند. ترکیب تورمالین‏‏‌های نوع اول و دوم که از سامانة پورفیری برداشت شده‌اند دراویت مایل به شورل است؛ اما تورمالین نوع سوم که از سامانه برش گرمابی گرفته شده‌اند ترکیب دراویت دارند. این تورمالین‏‏‌ها در سنگ میزبان داسیت‏‏‌پورفیری و برشی یافت می‌شوند. این بازة کمابیش گستردة تغییرات ‌عنصرهای اصلی به تجزیة کانی‏‏‌هایی مانند بیوتیت، پلاژیوکلاز و آمفیبول نسبت داده می‌شود که در هنگام تبلور تورمالین نسبت آب/سنگ افزایش می‏‏‌یابد (Baksheev et al., 2016). همچنین، اجزای مورد نیاز کلسیم، منیزیم و آلومینیم از کانی‏‏‌های سیلیکاتة سنگ میزبان فراهم آورده می‌شوند و محلول‏‏‌های غنی از بور (B) سبب تبلور گسترده تورمالین می‏‏‌شوند. غنی‌بودن تورمالین‏‏‌های داشکسن از Mg به خاستگاه آنها از سنگ‏‏‌های دگرگونی متاپسامیت و متاپلیت‏‏‌های فقیر از کلسیم و سنگ‏‌های کوارتز- تورمالینی و ورود Mg از آنها به ساختار تورمالین نسبت داده می‏‏‌شود. سیال‌های سازندة تورمالین‏‏‌های قلیایی داشکسن، اسیدی و دمای کمی داشته‏‏‌اند. بررسی جانشینی‏‏‌های کاتیونی نشان می‏‏‌دهد تورمالین‏‏‌های نوع اول و دوم ویژگی دوگانه دارند و به شرایط ماگمایی- گرمابی نزدیک می‏‏‌شوند؛ اما تورمالین‏‏‌های نوع سوم به شرایط گرمابی وابسته هستند. این موضوع با محاسبة نسبت FeO/(FeO+MgO) نیز تایید می‏‏‌شود.

جدول 6. ویژگی‌های تورمالین‏‏‌ها در کانسار طلای داشکسن.

Table 6. Characteristics of tourmalines from the Dashkasan gold deposit.

بررسی‌ها روی شیمی تورمالین نشان می‌دهند کانه‏‏‌زایی تورمالین‏‏‌ در کانسار داشکسن تغییراتی از طیف ماگمایی- گرمابی به گرمابی دارد. بررسی‌ سیال‌های درگیر نیز این نکته را تایید می‏‏کند. وجود کانی هالیت به‌عنوان فاز جامد چه‌بسا مشارکت سیالی ماگمایی- گرمابی در پیدایش رگه‏‏‌ها را نشان می‌دهد. بررسی ریزدماسنجی نیز نشان می‏‏‌دهد رگه‏‏‌های کوارتز- تورمالین- پیریت در کانسار داشکسن (دمای 185 تا 254 درجة سانتیگراد و متوسط شوری 5/16 درصدوزنی نمک طعام) در پی عملکرد فیزیکوشیمیایی سیال کانه‏‏‌ساز در شرایط فشارزدایی ناگهانی و احتمالاً اختلاط تدریجی با آب‏‏‌های جوی کم ژرفا پدید آمده‌اند. ازاین‌رو، یافته‌های این پژوهش با بررسی‌های پیشین (Richards et al., 2006; Alaminia et al., 2018; Moradi et al., 2019) سازگاری دارد.

بنابراین دو گروه تورمالین‏‏‌ نوع اول و دوم شناسایی‌شده که از دگرسانی‏‏‌های فیلیک و سیلیسی پدید آمده‌اند، ارتباط نزدیک‏‏‌تری با فرایندهای ماگمایی دارند. نوع سوم تورمالین که به‏‏‌صورت بافت پرکنندة حفره‌ها همراه با رگه‏‏‌های کواتز دیده می‌شود، پس از فروکش‌کردن فعالیت‏‏‌های ماگمایی، در پی ورود شاره‏‏‌های گرمابی بور دار پدید آمده است. در تازه‌ترین پژوهش روی منطقة داشکسن، دلیل این تغییرات مرتبط با یک زمین‌لرزه یا انفجار بزرگ در دیوارة دهانة اصلی آتشفشان دانسته شده است (Moradi et al., 2019).

سپاس‏‏‌گزاری

این پژوهش بخشی از پایان‌نامة کارشناسی‌ارشد نگارندة نخست است. از آقای دکتر کاظم قلی‏‏‌زاده و خانم دکتر ناهید شبانیان به‏‌ترتیب برای همکاری در انجام تجزیه‏‏‌های کانی‏‏‌شناسی و محاسبات نرم‏‏‌افزاری سپاس‏‌گزاری می‏‏‌شود. در پایان از داوران و سردبیر محترم مجلة پترولوژی که با حوصله و توجه فراوان به افزایش کیفیت کار پژوهشی کمک کرده‏‏‌اند سپاس‏‌گزاری می‏‏‌شود.

[1] Electron Probe Micro Analyzer

[2] Cross Polarized Light

[3] Plane Polarized Light

[4] Back-scattered electrons

[5] Isolate

[6] Cluster

[7] Fluid Inclusion Assemblage

[8] Flincor

[9] fluid mixing

[10] surface fluid dilution

[11] depressurization

[12] boiling

[13] source- trapping