بررسی اکتشافی پتانسیل تیتانیم قره آغاج ارومیه

دسته زمین شناسی اقتصادی واکتشاف
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و یکمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده یوسف رحیم سوری ، عبدالمجید یعقوب پور
تاريخ برگزاری ۲۵ مهر ۱۳۸۴

Abstract:                                                                                                                                  
Qara Aqaj titanium  potential is located at ۳۷ Km  NWof Urumiyeh  in the west Azarbaijan Province ,Iran . The main host rocks include wherlite, lherzolite and clinopyroxenite.                The opaque minerals of the ore are ilmenite,titanomanetite,manetite and  accessory minerals  as  green spinel,hematite and  pyrrhotite. Based on ۱۵۰۰-۲۱۰۰  points  counting of  thin-polish sections,weight  percentage of ilmenite in exposured  and unexposed ultramafic units in order  are ۱۰.۸۲ and ۹.۱۹ %.                                                                                                                  
        ‏The ultramafic and mafic units in Qara Aqaj potential formed a layered shape igneous complex .The type of  this potential is low  grade magmatic ilmenite with ilmenite as  typical  mineralogy and ferrogabbroic facies(parent magma).Based on prefeasibility studies,the           Quality of Qara Aqaj titanium ore is low.                                                                                     
  Magnetometric studies and exploratory drilling indicated that the maximum depth of          titanium mineralization (uncontinuous) limited to ۶۲m in Borehole۱ and ۶۸m in Borehole۲.       On the basis  of  host rocks, accompanying rocks , mineralogy  and  chemical composition,  the Qara Aqaj titanium potential has several similarities with the Kauhajarvi low- grade         apatite- ilmenite-magnetite deposite,western Finland.                                                                                                                     

چکیده :
سنگهای میزبان اصلی پتانسیل تیتانیم قره آغاج ارومیه را مجموعه ای از سنگهای اولترامافیک ورلیت،  لرزولیت وکلینوپیروکسنیت تشکیل میدهند. کانی های کدر کانسنگ  شامل ایلمنیت ، تیتانو مگنتیت ، مگنتیت و به مقدار جزئی اسپینل سبز ، هماتیت  و پیروتیت  میباشند . با توجه به بررسی های  اکتشافی بعمل آمده  بر اساس مطالعات سنگ نگاری  ، کانه نگاری ( جهت تعیین درصدهای  حجمی و  وزنی کانیهای  کدر کانسنگ ازطریق شمارش کانیهاتوسط شمارشگرنقطه ای وتعیین درصد اقتصادی کانی ایلمنیت وتغییرات ابعاد بلوری آن)،مغناطیس سنجی  زمینی، حفاریهای اکتشافی،تجزیه های شیمیایی عناصر نادر خاکی و … و کیفیت مقدماتی ماده  معدنی  مشخص گردید که  پتانسیل  تیتانیم  قره آغاج ارومیه  دارای تیپ ایلمنیت ماگمایی  همساز ( عیار پایین )  با کانی شاخص ایلمنیت ، ماگمای والد  فروگابرویی  با  سری  ماگمایی تحولی( با تمایل بیشتر به سمت تولئیتی )  است  .متوسط  درصد  وزنی  ایلمنیت در واحد های اولترامافیک سطحی و عمقی به ترتیب82/10 و19/9 درصد تعیین شده اند .   سنگهای  میزبان کانی سازی با سنگهای مافیک و حدواسط  همبر تشکیل یک مجموعه آذرین  لایه ای شکل را  داده اند. حداکثر عمق کانی سازی در گمانه های اکتشافی بطور ناپیوسته به اعماق 62 تا 68 مترختم شده است .   
    با توجه به عیار پایین کانی ایلمنیت، درهم رشدی کانیهای غیراقتصادی تیتانیم در ایلمنیت ، وجود ادخال هایی  فراوان ازآپاتیت و پیروتیت در ایلمنیت ها،درجه آزادی نسبتا پایین، عدم کانی سازی اقتصادی عناصر نادر خاکی بعنوان محصول جانبی و مشکلات کانه آرایی ومشکلات استخراجی درارتباط با هندسه کانسار،کیفیت کانسنگ این پتانسیل پایین ارزیابی می شود .    
   با توجه به بررسی ها و مقایسات صورت پذیرفته ، پتانسیل تیتانیم قره آغاج بیشترین تشابه را با کانسار آپاتیت- ایلمنیت- مگنتیت عیار پایین کایوهاجاروی در فنلاند نشان میدهد
مقدمه :
     پتانسیل  تیتانیم  قره آغاج  ارومیه ( با مشخصات جغرافیایی ً 07 وَ 48 وْ44  تا ً13 وَ50 وْ44 طولهای شرقی و ً11 وَ46 وْ37 تاً31 وَ47 وْ37 عرض های شمالی) که در37 کیلو متری شهر ارومیه و دو کیلومتری شمال روستای  قره آغاج  واقع شده  است در سال  1372  و در طی پتانسیل یابی و پی جوییهای صورت پذیرفته توسط اداره کل معادن و فلزات آذربایجانغربی شناسایی گردید  و متعاقباً بر روی این پتانسیل و طی سه مرحله جداگانه  اکتشافات مقدماتی ، نیمه تفصیلی وتفصیلی( فاز یک) صورت پذیرفت ، نتایج حاکی از وجود کانساری اقتصادی با  ذخیره 207 میلیون تن کانسنگ  با  عیار متوسط25/8 درصد TiO2  داشته است .
    مطالعات و نتایج  بدست آمده توسط نویسندگان  مقاله که  بر اساس مطالعات سنگ نگاری  69  مقطع نازک،     کانه نگاری35 مقطع نازک- صیقلی، نتایج اکتشافات ژئوفیزیکی به طریقه مغناطیس سنجی، حفاریهای اکتشافی،  تجزیه های  شیمیایی( اکسید های اصلی و عناصر نادر خاکی) و زمین شناسی اقتصادی صورت گرفته است نشان داد که  با توجه به محدودیت های  موجود نمی توان به این  ذخیره به عنوان کانساری اقتصادی ( در زمان حال )  نگریست لذا آن را تحت عنوان پتانسیل  بررسی  حواهیم  نمود.
 
بحث :
        پتانسیل  تیتانیم  قره  آغاج   ارومیه  از  لحاظ  تقسیمات   زمین  شناسی  ایران در زون   ساختاری -  رسوبی
خوی – مهاباد ( نبوی ، 1355 ) واقع  شده است . مطالعات سنگ نگاری ،  سنگ های  میزبان  اصلی کانی سازی  را سنگ های  اولترامافیک از نوع  ورلیت ، لرزولیت و در حجم کمتری کلینوپیروکسنیت با بافت  عمدتا دانه ای نیمه شکل دار و انباشتی  مشخص نموده اند  .  سن احتمالی  این مجموعه آذرین بعد از پرمین تعیین شده است .با توجه  به  مطالعات  کانه نگاری ، کانی های کدر کانسنگ  ایلمنیت ، تیتانومگنتیت  ،  مگنتیت  و  به مقدارجزئی اسپینل سبز ، هماتیت و پیروتیت  تعیین شده اند .
    کانی های کدر هم  به  حالت  ادخال  درون کانی های  سیلیکاته ( کانی سازی غیراقتصادی )  و هم  به حالت تاخیری(کانی سازی اقتصادی)  فضاهای خالی بین بلوری را پرکرده اند. بافت ادخالها (نسل اول کانی سازی ها) اغلب  کروی  بوده و مبین به دام  افتادن   قطرک های   اکسیدی  در  فازهای   سیلیکاته  در مرحله  اولیه  تشکیل کانسارهای  تیتانیم میباشد ( فورس،1991)  ؛ ابعاد ادخالها  معمولاً بین01/0 میلیمتر تا حداکثر  3/0 میلیمترمیباشد. نحوه دوم کانی سازی که فضاهای خالی بین بلوری را بصورت تاخیری پرکرده اند دارای بافت های  بین دانه ای تا  انباشتی ( نسل دوم کانی سازی  با  ابعاد بلوری 02/0  میلیمتر تا حداکثر 8/0 میلیمتر)  و  اکسلوشن ( نسل سوم کانی سازی  با  تیغه هایی  به  ضخامت های کمتر از  01/ 0  میلیمتر تا حداکثر 04/0 میلیمتر)  میباشد.در برخی از مقاطع مورد مطالعه مشاهده گردیدکه مگنتیت های نسل چهارم نیز وجوددارندکه به حالت رگچه ای(با ضخامت های 1/0 میلیمتر تا حداکثر25/0 میلیمتر) کانی های نسل دوم را قطع نموده اند . با توجه به  مطالعات کانه نگاری بعمل آمده  مشخص گردید که  ایلمنیت دارای  سه نسل کانی سازی  ،  مگنتیت دارای  چهار نسل کانی سازی ، تیتانومگنتیت  ( در ابعاد 15/0 میلیمتر تا 7/0 میلیمتر) و اسپینل سبز ( با ابعاد1/0 میلیمتر تا 5/0 میلیمتر) دارای یک نسل کانی سازی( بصورت پرکننده  فضاهای خالی ) و پیروتیت دارای  چهار نسل کانی سازی(نسل اول بصورت  ادخال با بافت چشم پرنده ای مشخص و ابعاد کمتر از01/0 میلیمترتا04/0 میلیمتر، اغلب درون ایلمنیت ، مگنتیت و اسپینل،نسل دوم بصورت بلورهای خرد و شکسته شده با ابعاد01/0 میلیمترتا2/0 میلیمترو با بافت کاتاکلاستیک  (خرد شده) ، نسل سوم بصورت  بلورهایی با بافت منطقه ای با  ابعاد  15/0  میلیمتر تا 25/0 میلیمتر  و نسل چهارم  بصورت پرکننده  فضاهای  خالی با  ابعاد 4/0 میلیمتر تا 2/1 میلیمتر)  می باشند.
  با توجه به مطالب اشاره شده فوق میتوان دریافت که فقط ایلمنیت های نسل دوم کانی سازی قابلیت کانه آرایی و استحصال  را  دارند  لذا درصد  وزنی این نسل از  کانی سازی می تواند  مبین درصد  اقتصادی پتانسیل  تیتانیم قره آغاج  ارومیه  باشد. با توجه به  اینکه  تجزیه های  شیمیایی  درصد ‏TiO2کل ( متعلق به کانیهای اکسیدی ، سیلیکاتی و…) کانسنگ را در اختیار قرار میدهند برای  همین متوسط درصد   TiO2 تجزیه های  شیمیایی مبین درصدTiO2    اقتصادی کانسنگ  نمی باشد ،  با روش  X.R.D. نیز که یک روش  نیمه کمی است نمی توان درصد  ایلمنیت اقتصادی را مشخص ساخت لذا جهت تعیین درصد اقتصادی ایلمنیت و حداکثر درصد اقتصادی TiO2 کانسنگ  از  روش شمارش  کانیهای اقتصادی ایلمنیت توسط شمارشگر نقطه ای ( ‍‍Point Counter ) استفاده  نمودیم( مشابه بررسیهای صورت پذیرفته توسط فورس ،1991 ) .
    جهت مطالعه و شمارش کانی های کدر کانسنگ 35 مقطع نازک- صیقلی معرف که از بین 69 نمونه دستی و مغزه  حفاری ( مربوط به گمانه اکتشافی BH1  ) که  قبلاً سنگ نگاری  آنها کاملاً مورد مطالعه قرارگرفته بود ،  انتخاب ، تهیه و مطالعه شدند . در هر مقطع نازک- صیقلی بسته  به کیفیت مقطع بین 1500 تا 2100 نقطه( مربوط به کلیه کانی های کانسنگ ) شمارش شدند. پس از شمارش کانی های کدر و سایر کانی های کانسنگ اقدام به محاسبه نسبتها ، درصدهای  حجمی و  وزنی کانی های کدر کانسنگ  گردید . با  توجه به  مطالعات و محاسبات صورت پذیرفته  ،  متوسط  درصد  وزنی  اقتصادی ایلمنیت  در واحدهای  اولترامافیک  سطحی 82/10 درصد و در  واحدهای  اولترامافیک  عمقی 19/9  درصد  تعیینن گردیدند ، متوسط درصد وزنی تیتانومگنتیت  و مگنتیت نیز در واحدهای  اولترامافیک  سطحی به ترتیب 85/8   و 01/6 درصد و در واحدهای  اولترامافیک  عمقی 22/8 و 62/5  درصد تعیین شده اند . با توجه به درصدهای  وزنی  ایلمنیت می توان  حداکثر درصد  اقتصادی  TiO2  پتانسیل  قره آغاج در واحدهای اولترا مافیک سطحی را 626/5 درصد ودر واحدهای عمقی778/4 درصد درنظر گرفت( معمولاً مقادیر واقعی از  این مقدار نیز کمتر  خواهند  بود) .با  مقایسه این  اعداد با متوسط درصد TiO2 بدست آمده از روی260 نمونه لیتو ژئوشیمی مراحل اکتشافی قبلی(25/8 درصد) متوجه اختلاف624/2 تا 472/3  درصد میشویم که این مقادیر اختلاف در ارتباط با کانی سازی غیراقتصادی ایلمنیت(بصورت نسلهای  اول وسوم کانی سازی )  و کانی های غیر اقتصادی تیتانیم دار نظیر مگنتیت تیتان دار، اوژیت و اکتینولیت  که می توانند در شبکه  بلوری  خود  بین 0 تا 15  درصد TiO2  داشته باشند ، می باشد .
      با توجه به مطالعات سنگ نگاری ، کانه نگاری ، درصد اقتصادی ایلمنیت ،  ابعاد کانی های ایلمنیت ، درصد TiO2  کنسانتره  ایلمنیت و محصولات  جانبی پتانسیل  تیتانیم  قره آغاج  ارومیه  و مقایسه آن  با مقادیر مربوطه کانسارهای معروف تیتانیم  جهان  با  تیپ ایلمنیت ماگمایی ( نظیر آلارد لیک  ، تلنس ، استورژانژن و …) متوجه می شویم که پتانسیل تیتانیم  قره آغاج ارومیه دارای سنگ های میزبان متفاوت ؛درصد اقتصادی ایلمنیت پایین تر و ابعاد کانی های ریزتر ( 01/0 تا 08/ 0 میلیمتر) ؛ درهم رشدی های  فراوان  ایلمنیت  با کانی های غیر اقتصادی اکسیدی و غیراکسیدی ،درصد TiO2 کنسانتره ایلمنیت بسیار پایین تر( بین20 تا30 درصد )،وجود ادخال هایی  از آپاتیت و پیروتیت درون  ایلمنیت های نسل دوم کانی سازی  ، عدم وجود محصولات  جانبی کانسار بصورت  اقتصادی ( نظیر عناصر نادر خاکی V …, Nd , Ce , La  و Pt ) و مشکلات کانه آرایی(به دلیل درجه آزادی پایین  ایلمنیت  با توجه  به  دلایل  اشاره  شده )  و  مشکلات  استخراجی (  به دلیل  موازی  قرارگرفتن  لایه های   اولترامافیک کانسنگ با واحدهای غیراقتصادی  مافیک که درنمونه های دستی هردو واحد تیره رنگ میباشندکه پس ازانفجار وآتشباری،سنگجوری آنها ازهم بسیار مشکل خواهد بود و عیارکنسانتره درحد بالایی پایین خواهد آمد ) لذا کیفیت کانسنگ  پایین ارزیابی  میشود . ضمنا ً با توجه به نتایج  مغناطیس سنجی زمینی  وحفاری های اکتشافی،حداکثر عمق کانی سازی  بطور ناپیوسته به62 تا 68 متر ختم میگردد . با توجه به این نتایج ، ضخامتهای   واحدهای  اولترامافیک  در عمق که  به حالت  لایه ای   با   واحدهای  مافیک (  اولیوین کلینوپیروکسن گابرو ، کلینوپیروکسن گابرو ) و حد واسط( دیوریت ها )  قرارگرفته اند بین 5/1  مترتا حداکثر 22 متر در تغییر میباشد .    واحدهای اولترامافیک ، مافیک و حدواسط این پتانسیل مجموعه ای آذرین لایه ای شکل را تشکیل داده اند .
      با توجه به مطالعاتی که در ارتباط  با  ژنز این  پتانسیل صورت پذیرفته  است  مشخص گردید که این پتانسیل دارای تیپ ایلمنیت  ماگمایی  با  رخساره( Facies ) فروگابرویی است . از سه مرحله اصلی تشکیل کانسارهای  ایلمنیت  ماگمایی  میتوان مرحله اول ( تشکیل کانیهای اکسیدی آهن و تیتانیم  به صورت  قطرک و ادخال هایی با بافت مدور درون کانیهای سیلیکاتی) و مرحله دوم (تشکیل کانیهای ایلمنیت، مگنتیت، تیتانومگنتیت  و آپاتیت  با  بافت  دانه ای  و انباشتی که  به صورت تاخیری  فضاهای  خالی بین کانیهای سیلیکاتی را پر کرده اند) را بطور مشخصی در پتانسیل تیتانیم قره آغاج ارومیه مشاهده نمود .
مرحله سوم تشکیل کانسارهای  ایلمنیت  ماگمایی که فرار سیال غنی از  Fe  ،  Ti  وP  از طریق شکستگی های گسلی به سطوح پایین تر سنگ میزبان  است  در پتانسیل تیتانیم قره آغاج ارومیه به طورکامل تشخیص داده نشده   است  ولی میتوان رگه های به  ضخامت های کمتر از  5  سانتی متر غنی از کانیهای کدر را  در امتداد تعدادی از سطوح جابجایی (سطوح گسل های فرعی) سنگ های  میزبان  مشاهده نمود . مرحله دوم تشکیل این کانسارها ، کانسارهای ایلمنیت ماگمایی همساز و مرحله سوم تشکیل این کانسارها ،کانسارهای  ایلمنیت  ماگمایی ناهمساز  را بوجود می آورند .
        با توجه به مطالعات و مقایسات به عمل آمده  ، پتانسیل تیتانیم  قره آغاج  ارومیه  از لحاظ سنگهای  میزبان ، سنگهای همراه ، کانی شناسی کانسنگ و ترکیب شیمیایی بیشترین تشابه را با کانسار آپاتیت – ایلمنیت –مگنتیت عیار پایین کایوهاجاروی در فنلاند غربی نشان می دهد .         
 
نتیجه گیری :
       با توجه به بررسی های بعمل آمده در مورد پتانسیل تیتانیم قره آغاج ارومیه نتایج زیر بدست آمده اند :
 - این پتانسیل دارای تیپ  ایلمنیت ماگمایی(از نوع همساز) با کانی شاخص ایلمنیت ، ماگمای والد فروگابرویی  و سری ماگمایی تحولی ( با تمایل بیشتر به سمت تولئیتی ) است .
 -  متوسط درصد  وزنی اقتصادی  ایلمنیت  این  پتانسیل  در واحدهای  اولترامافیک  سطحی  و عمقی به  ترتیب 82/10 و 19/ 9 درصد تعیین شده اند  که  در  مقایسه  با  تعریفی که  توسط  فورس  ( 1991 )  برای  کانسارهای ایلمنیت  ماگمایی اشاره شده است  این  مقادیر حداقل  مقادیر می باشند .                                                            – ابعاد کانیهای  اقتصادی ایلمنیت این پتانسیل بین02/0  میلیمتر تا حداکثر 8/0 میلیمتربوده ودارای ادخال هایی از آپاتیت   و پیروتیت و درهم رشدی هایی از کانیهای غیر اقتصادی در متن خود میباشند که  این مواردکانه آرایی کانسنگ و تولید کنسانتره با عیار بالایی از TiO2 را با مشکل مواجه خواهد ساخت .
-  مطالعات ژئوفیزیک  اکتشافی ( مغناطیس سنجی زمینی ) و حفاریهای اکتشافی نشان داده اند که حداکثر عمق کانی سازی بصورت ناپیوسته به 62متر ( در گمانه اول ) و 68 متر(در گمانه دوم ) ختم می گردد .
- با توجه به نتایج  تجزیه های شیمیایی مشخص گردید که  این  پتانسیل فاقد کانی سازی اقتصادی ازمحصولات جانبی نظیر عناصر نادر خاکی La ،Ce ،Nd و … ،V ، Pt  و فلزات پایه می باشد .
- با توجه به  محدودیت های  اشاره شده فوق کیفیت  کانسنگ  تیتانیم  پتانسیل  قره آغاج  ارومیه  پایین ارزیابی میشود ، این پتانسیل از لحاظ کیفیت دارای اختلاف فاحشی با کانسارهای اقتصادی هم تیپ بوده و بیشترین تشابه را از لحاظ  سنگهای  میزبان کانی سازی ، سنگهای همراه  ، کانیهای کدر و ترکیب شیمیایی کانسنگ  با کانسار آپاتیت – ایلمنیت - مگنتیت عیارپایین کایوهاجاروی در فنلاند نشان می دهد .

کلید واژه ها: آذربایجان غربى