مطالعه میانبارهای سیال در فلوریت های کانسار باریت کمشچه اردستان ـ استان اصفهان

دسته زمین شناسی اقتصادی واکتشاف
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و یکمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده گیتی فرقانی تهرانی۱، محمد علی رجب زاده
تاريخ برگزاری ۲۵ مهر ۱۳۸۴

Abstract:
The komshecheh barite deposit is located at ۱۲۰ Km from Esfahan, Central Iran zone. The barite-fluorite mineralization has occurred in dolomite of Triass, as stratifrom and vein types. Fluorite is the most aboundance mineral in association with barite and is regarded as by product. Because of aboundace and investigation facilities of the fluid inclusions in fluorite, this mineral is selected to determine the nature of mineralizing fluids by using the thermomeric analyses. In this regard ۲۵ fluorite samples are measured. Two phases’ liquide- rich inclusions are the most aboundant (۸۰%). The hemogenization temperature is measured from ۱۳۰C to ۱۶۹C with an average ۱۵۰C. The salinity of the mieraliser fluid is in the range of ۳.۷۱-۲۵.۴ with an average ۱۲ wt% NaCl equiv. . The average density of fluid is ۱-۱.۱ g/cm۳. As Te values of primary and pseudosecondary inclusions are lower than –۲۰.۸c (the eutectic temperature of pure H۲O- NaCl system) these inclusions can be placed in NaCl-H۲O-CaCl۲MgCl۲ system. This situation can be explained by their dolomitic host rocks. Some of the inclusions are placed in mixed H۲O- Salt -CO۲ system. The quantity of these inclusions increaces toward the upper levels of the deposit. The absence of boiling evidences in primary fluid inclusions, abundance of carbonic phases in upper levels and dominance of liquid-rich two phases along with the increase of fluorite content in the upper levels the deposit indicate that the mixing between two fluids from (H۲O-NaCl-CaCl۲ MgCl۲) system with (H۲O- Salt -CO۲) system is occurred and the CO۲ content of the mineralizing fluid increases. Deacrising of PH value of the fluid resaults the deposition of the main fluorite. The lack of obvious changes in the homogenization temperature also show that, this mixing has occurred isothermally. The resaults from thermometric investigations show that the mineraliser is similar to the fluids of low temperature epigenetic carbonate hosted deposits (Irish- type and  MVT  deposits).

چکیده :
معدن باریت کمشچه در فاصله120 کیلومتری شمال شرقی اصفهان و در زون ایران مرکزی واقع شده است.کانه زایی باریت ـ فلوریت در سنگ های دولومیتی تریاس به اشکال لایه ای و رگه ای رخ داده است. فلوریت فراوانترین و مهمترین کانی همراه با باریت می باشد و به صورت محصول فرعی مورد بهره برداری قرار میگیرد. از آنجا که فلوریت همه جا درکنار باریت حضور داشته و نیز به دلیل فراوانی و سهولت مطالعه میانبارهای سیال درفلوریت نسبت به باریت، به منظور تشخیص ماهیت سیال کانه زا، بر روی 25 نمونه از فلوریت با بافتها، رنگها و از موقعیت ها و ترازهای مختلف کانه زایی، مطالعات انجماد و همگن سازی صورت گرفته است. اکثریت جمعیت میانبارهای سیال (80 درصد ) از نوع دوفازی غنی از مایع می باشند. مطالعات انجماد و همگن سازی نشان می دهدکه حداقل دمای تشکیل فلوریت در گستره 169-130 درجه سانتی گراد و میانگین 150 درجه سانتی گراد می باشد. شوری محلولهای سازنده فلوریت در گستره 4/25-71/3 درصد وزنی معادل NaCl بوده و شوری میانگین حدود 12 درصد وزنی معادل Na Cl و چگالی سیستم در محدوده 1/1ـ1 گرم بر سانتی متر مکعب است. پایین تر بودن  مقادیر Te از 8/20- درجه سانتی گراد (دمای یوتکتیک سیستم خالص NaCl-H2O ) به احتمال زیاد مربوط به حضور مقادیر متغیر یونهای کلسیم و منیزیم در سیالات کانی ساز بوده و لذا میتوان میانبارها را در سیستم H2O – NaCl – CaCl2 MgCl2 قرار داد. این امر با دولومیتی بودن سنگ میزبان نیز تایید می گردد .گروهی از میانبارهای سیال اولیه نیز در سیستم H2O – CO2 – Salt مخلوط قرار میگیرند . با در نظر گرفتن فراوانی این میانبارها به سمت ترازهای بالاتر کانسار، غالب بودن فراوانی میانبارهای سیال دو فازی غنی از مایع و نیز افزایش تمرکز فلوریت در سطوح بالاتر می توان فرض نمود که در ترازهای بالا اختلاط دو سیال با ترکیبات مذکور رخ داده است.در این شرایط افزایش CO2 سیال باعث شده که اسیدیته محلول حامل فلوریت کاهش یافته و در نتیجه بخش اعظم فلوریت نهشته شود. عدم مشاهده تغییر محسوس در روند دمای همگن شدن نیز نشانه فرآیند اختلاط است. بررسی های میکروترمومتریک نشان می دهد که سیال حامل فلوئور احتمالا مشابه سیالات مربوط به کانسارهای دیرزاد با میزبان کربناته (ذخایر تیپ ایرلندی و ذخایر تیپ دره می سی سی پی) می باشد.
مقدمه
معدن باریت کمشچه با ذخیره حدود 1651000 تن و عیار حدود 49 درصد باریت و 10-8 درصد فلوریت (گزارش شرکت باریت فلات ایران،1378) در زمره معادن با پتانسیل اقتصادی بالا در ایران می باشد. امکان معدنکاری روباز بر اهمیت سرمایه گذاری باریت در این معدن افزوده است. عمده مصرف باریت به عنوان یک عامل وزن دهنده در گلهای حفاری مورد نیاز در حفاری چاههای نفت و گاز می باشد. مصارف شیمیایی باریت نیز بسیار متنوع بوده و بیش از 2000 نوع ترکیبات باریم در صنایع مختلف کاربرد دارد.
 
بحث و نتیجه گیری
معدن باریت کمشچه در منطقه ای با ابعاد 800 متر در400 متر ، در طول جغرافیایی   51 51  شرقی و عرض جغرافیایی 56 32 شمالی ، در فاصله 120 کیلومتری شمالشرق اصفهان و در تپه های شرقی سلسله جبال ناحیه اردستان با امتداد شمالغرب – جنوبشرق واقع شده است. ناحیه اردستان در حاشیه غربی زون ایران مرکزی و در بخش جنوبی  زون ارومیه ـ دختر قرار داشته و عمدتاً شامل سنگهای آتشفشانی  متعلق به ترشیری و رسوبی متعلق به دوران مزوزوییک می باشد . همچنین توده های نفوذی متعددی با ترکیب متوسط تا بازیک به داخل واحد های سنگی فوق الذکر  نفوذ نموده است. رخنمون واحدهای سنگی در محدوده معدن شامل سنگهای رسوبی مزوزوییک، به شرح زیر می باشد :
- دولومیتهای متمایل به زرد معادل با سازند شتری به سن تریاس پایین
- شیلهای سیاه ، ماسه سنگ کوارتزیتی وسنگهای آهکی و دولومیتی معادل با سازند نای بند به سن تریاس میانی
- سنگهای آهکی و مارنهای کرتاسه زیرین
 کانه زایی در معدن کمشچه با تشکیل کانیهای باریت و فلوریت (به شکل پراکنده در تمام سطوح کانه زایی)، و گالن و آزوریت و مالاکیت به میزان ناچیز همراه است. کانه زایی باریت به دو شکل رگه ای با امتداد منطبق بر محور چین و چینه کران منطبق بر لایه بندی رسوبی دیده می شود. در نوع رگه ای کانی فلوریت بسیار فراوان و در ابعاد مختلف در درزه ها و شکافها حضور دارد. در نوع لایه ای میزان فلوریت کمتر از نوع رگه ای می باشد.کانی فلوریت همراه با باریت ، اغلب به رنگهای سفید و شیری دیده می شود. عملکرد شدید سیستم های گسلی مختلف موجب جابجایی  و به هم ریختگی وضعیت واحد های کانسنگی شده است.
با توجه به رابطه تنگاتنگ بین فلوریت و باریت و نیز فراوانی و سهولت مطالعات مربوط به میانبارهای سیال در کانی فلوریت این تحقیق بر روی 25 نمونه فلوریت صورت گرفته است. برای انجام مطالعات دماسنجی از دستگاه Linkam قابل نصب بر روی میکروسکپ نوری استفاده گردیده است. تعداد 200 اندازه گیری بر روی  میانبارهای نوع اولیه و ثانویه کاذب و تعداد 55 اندازه گیری بر روی میانبارهای نوع ثانویه انجام شده است. در انتخاب میانبارهای سیال  ثانویه جهت مطالعات میکروترمومتریک سعی شده است  از نمونه هایی که دچارپدیده های   Necking –down ، ترکیدگی، تراوش و کشیدگی شده اند اجتناب گردد، زیرا این پدیده ها باعث ایجاد نسبتهای متغیر مایع به بخار در میانبارها شده و در نتیجه داده های بدست آمده  صحیح نخواهند بود . همچنین از میانبارهایی که در آنها در طی مراحل سرمایش  کلاترات Clathrate)) تشکیل می شود نیز صرف نظر گردیده است زیرا تشکیل کلاترات باعث میشود آب موجود در میانبار جذب کلاترات شده و در نتیجه غلظت نمک در سیال آبگین باقی مانده  افزایش یابد و در نتیجه ارزیابی شوری صحیح نباشد(Shepherd 1985). همچنین برخی از این میانبارها قبل از هموژن شدن دچار پدیده تراوش میشوند و در نتیجه داده های مربوط به دمای همگن شدن نیز قابل اطمینان نخواهند بود(Williams-jones et al. 1992). میانبارهای مورد مطالعه از نوع اولیه یا ثانویه کاذب دوفازی غنی از مایع میباشند. از نظر ریخت شناسی ، میانبارهای سیال در کانیهای فلوریت معدن باریت کمشچه بسیار متغیر بوده و شامل اشکال منفی بلوری کامل و ناقص ، تخت ،  میله ای ، تیغه ای ، عدسی ،  آمیبی ، بسیار مسطح و فوق العاده نامنظم می شوند . از نظر فراوانی میانبارهای سیال دو فازی غنی از مایع L+V ) ( فراوانترین نوع بوده و 80 درصد میانبارها را در بر می گیرند. کلیه میانبارهای سیال اولیه و ثانویه کاذب در این گروه قرار می گیرند . درجه پرشدگی  میانبارهای اولیه یکنواخت و در حدود 9/0 می باشد.20درصد باقی مانده شامل میانبارهای دو فازی غنی از بخار(V+L ) میانبارهای سه فازی (حضور چندین فاز اسیرL+V+S)  ) ، میانبارهای دو فازی (با یک حبابCO2 در مرکز و مایع CO2 در حاشیه)  ، میانبارهای تک فاز بخار و تک فاز مایع می باشند . این میانبارها از انواع  ثانویه می باشند. همراهی میانبارهای سیال دو فازی با میانبارهای سیال تک فازی بخار یا تک فاز مایع نشان دهنده پدیدهNecking-down و یا به دام افتادن میانبارها در شرایط جوشش محلولهای کانسنگ ساز می باشد(Valenza et al 2000). تشخیص ماهیت ذرات اسیر به وسیله X-ray Microanalysis امکان پذیر است. مطالعه سرمایش قبل از مطالعه گرمایش صورت می پذیرد زیرا فلوریت کانی نرمی بوده و در هنگام گرمایش ممکن است میانبارهایی که در دمای بالا همگن می شوند به دلیل بالا رفتن فشار داخلی دچار کشیدگی شده و در نتیجه ترکیب میانبار دستخوش تغییر گردد
( Williams-jones et al 1992). در مطالعه سرمایش امکان ثبت سه دما وجود دارد :1 - دمای انجماد میانبار 2- دمای ذوب اولین بلور یخ ( دمای یوتکتیک ) 3- دمای ذوب آخرین بلور یخ. از انجام مطالعه سرمایش روی 200میانبار سیال اولیه و ثانویه کاذب  نتایج زیر حاصل شده است :
          Tf در دامنه 100- تا 35-درجه سانتی گراد، Tfm در دامنه 75- تا 35- درجه سانتی گراد و Tm در دامنه 24- تا 2/2- درجه سانتی گراد .شوری سیال معادل با 4/25 تا 71/3 درصد وزنی معادل NaCl بوده و فراوان ترین شوری معادل با 12 درصد وزنی معادل NaCl می باشد. عدم مشاهده میانبار های سیال با فاز کانیایی دختر ( Daughter phase) نیز به دلیل غیر اشباع بودن سیال کانی ساز می باشد. چگالی این سیال در گستره 1/1ـ1 گرم بر سانتی متر مکعب قرار می گیرد (نمودار 1).
بین دمای یوتکتیک و دمای ذوب آخرین بلور یخ رابطه مستقیم وجود دارد  به این معنی که با افزیش شوری (به عبارتی کاهش دمای ذوب آخرین بلور یخ ) دمای ذوب اولین بلور یخ کاهش می یابد زیرا در سیستم های آبگین پایین تر بودن دمایTm   نمایانگر حضور نسبتهای بیشتری از نمک می باشد.
از آنجا که مقادیر Tfm  میانبارهای سیال دو فازی اولیه از 8/20 درجه سانتی گراد (دمای یوتکتیک سیستمNaCL-H2O ) ) پایین تر است در نتیجه سیستم این میانبارهای سیال یک سیستم NaCl-H2O خالص نمی باشد و در نتیجه احتمالا کاتیونهای دیگری هم در سیستم حضور دارند که عمده آنها کلسیم می باشد (Williams-jones et al. 1992). در مواردی که Tfm  میانبارها  از دمای یوتکتیک سیستم NaCl-H2O-CaCl2 (4/54 درجه سانتی گراد )پایین تر است احتمالا نمکهای دیگری از قبیل نمکهای منیزیم پتاسیم و …در سیستم حضور دارد . (Valenza et al. 2000). این شواهد با دولومیتی بودن سنگ میزبان کانسنگ باریت –فلوریت کمشچه همخوانی دارد.
ارتباطات فوق نمایانگر این است که کلسیم یک کاتیون عمده می باشد و مشخصه سیالات رقیق حوضه رسوبی می باشد که در آن سدیم فراوانترین کاتیون بوده و در برخی گونه های شورتر، کلسیم نیز حضور دارد. اما به دلیل این که داده های دقیق تری دال بر پیچیده تر بودن سیستم  از سیستم H2O – NaCl – CaCl2 MgCl2   در دسترس نیست، میانبارها را در این سیستم قرار می دهیم. ( Valenza 2000 ;Hanor 1994)
در برخی از میانبارهای سیال اولیه، در طی مراحل سرمایش کلاترات تشکیل می شود. تشکیل کلاترات نشانه حضور گونه های کربونیک در فاز بخار این قبیل میانبارها است، هرچند در ظاهر هیچ فاز مایع کربونیکی مجزایی حضور ندارد (Williams-jones et al. 1992 ). این میانبارها در سیستم مخلوط H2O-CO2-Salt قرار می گیرند.
 یک بررسی اجمالی روی نتایج حاصل از سرمایش در فلوریت ترازهای مختلف کانسار نشان می دهد که به سمت ترازهای بالاتر، درصد میانبارهایی که در آنها کلاترات تشکیل می شود افزایش می یابد. در این سطوح همچنین میانبارهای سیال ثانویه با ترکیب CO2 خالص دیده می شوند. این میانبارها دو فازی و به صورت حباب در حباب(  in Bubble  Bubble ) بوده، دمای همگن شدن آنها نزدیک به 1/31 درجه سانتی گراد (همگن شدن بحرانی ) و دمای ذوب آخرین بلور یخ نیز 6/56 – می باشد   (  Shepherd 1985 ).
با انجام مطالعه گرمایش و ثبت دمای همگن شدن میانبارهای سیال، حداقل دمای به دام افتادن میانبار به دست می آید.کلیه میانبارهای سیال اولیه به حالت مایع همگن می شوند . این امر نشان میدهد که سیالی که میانبار از آن به دام افتاده است یک مایع بوده است(Kinsland 1977) . گستره دمای همگن شدن بین139 تا 5/169درجه سانتی گراد و بیشترین فراوانی مربوط به دمای 150 درجه سانتیگراد  می باشد. انجام مطالعه گرمایش روی میانبارهای سیال ثانویه نشانگر دمای 220 درجه سانتیگراد است.
عدم مشاهده روند کاهش یا افزایش در دمای همگن شدن میانبارهای اولیه و ثانویه کاذب و نیز یکنواختی نسبت مایع به بخار این میانبارها نشانگر همگن بودن سیال کانه ساز حامل فلوریت و به عبارتی عدم جوشش سیال  می باشد. از مجموعه این شواهد و نیز افزایش میزان فازهای کربن دار به سمت ترازهای بالایی کانسار و حضور میانبارهای دو فازی غنی از مایع، می توان استنباط نمود که عامل نهشت مقادیر بیشتر فلوریت در سطوح بالاتر کانسار کمشچه، رقیق شدن و کاهش اسیدیته سیال NaCl-H2O-CaCl2MgCl حامل فلوریت بوسیله سیال مخلوط H2O-CO2-Salt  می باشد. این فرآیند، یک فرآیند اختلاط هم دما می باشد. عدم مشاهده تغییر عمده در حرارت تشکیل کانسار، شاهدی بر این امر است.
با توجه به ارتباط میانگین حداقل دمای تشکیل کانسار و میانگین شوری میانبارهای سیال، (نمودار 2 ) میزبانی کانسار توسط دولومیت، برشی شدن و انحلال سنگ میزبان،  می توان نتیجه گرفت که این کانسار در زمره کانسارهای کم دمای دیرزاد با میزبان کربناته (تیپ ایرلندی و تیپ دره می سی سی پی )  قرار می گیرد(Wilkinson 2001;Volenza et al.2000). منشا فلوئور می تواند از توالیهای رسوبی منطقه و یا  حاصل از آبشویی مسکویت وبیوتیت سنگهای گرانیتی در فواصل دورتر باشد.
 

کلید واژه ها: اصفهان