رفتار ژئوشیمیایی سرب در زون های سه گانه کانسار سرچشمه

فاز سیال در حالت های مختلف می تواند نقش قابل توجهی در پراکنش و تمرکز عناصر فلزی در کانی ها و سنگ های مختلف داشته باشد. این نقش در مکان هایی که با فاز سیال مرتبط می شوند بسیار مشهود تر است. از آن جمله می توان به کانسار های پورفیری اشاره کرد که تحت تاثیر نفوذ محلول های هیدروترمال به وجود آمده اند.

در کانسار هایی چون کانسار مس سرچشمه له سیالات نفوذی نیز عمل کرد گسترده ای داشته اند و انحلال و جا به جایی عناصر فلزی را موجب گشته اند، مجموع فعالیت های محلول های هیدروترمال اولیه و سیالات نفوذی بعدی باعث پیچیدگی در رفتار ژئوشیمیایی عناصر فلزی شده است.

عناصر فلزی به تبع ویژگی های ژئوشیمیایی خود می توانند در خلال هر یک از این فرآیند ها رفتار های متفاوتی نشان دهند و در بخش های خاصی غنی شدگی یا تهی شدگی یابند.

بخشی از عناصر در فاز های هیدروترمال ابتدایی جذب می شوند در حالی که برخی دیگر تا مراحل انتهایی فعالیت محلول در آن باقی می مانند.

همچنین گروهی از عناصر به دلیل تحرک بالا توسط سیالات نفوذی شسته شده و به زون های پایینی مهاجرت می کنند در حالی که برخی از آن ها با داشتن تحرک کم چندان تحت تاثیر فرآیند فروشست این سیالات قرار نمی گیرند.

در مجموع این ویژگی های ژئوشیمیایی عناصر هستند که کنترل کننده پراکنش و نحوه تمرکز آن ها در سنگ ها و کانی های مختلف می باشند، هر چند ترکیب کانی شناسی موجود در محیط نیز نقش عمده ای در این میان ایفا می نماید وحضور برخی کانی ها از جمله اکسید های آهن و کانی های رسی می تواند در جذب و تثبیت عناصر فلزی تاثیر به سزایی داشته باشد.

موقعیت جغرافیایی

معدن مس سرچشمهدر استان کرمان و در 65 کیلومتری جنوب غربی رفسنجان واقع شده است. طول و عرض جغرافیایی این معدن به ترتیب 53 درجه و 55 دقیقه و 29 درجه و 58 دقیقه می باشند. ارتفاع منطقه از سطح دریا به 2500 متر می رسد و تغییرات دمای آن بین 5- تا 32 درجه ساتی گراد است.

این معدن در حد فاصل بین رفسنجان و سیرجان یا رفسنجان و شهر بابک واقع شده است. دسترسی به این معدن از راه های کرمان-رفسنجان-شهر بابک و نیز کرمان-رفسنجان-سیرجان امکان پذیر می گردد.

زمین شناسی عمومی

معدن مس سرچشمه بخش میانی کمربند کوه زایی  دهج-ساردوئیه را به خود اختصاص می دهد ودر بخش مرکزی و شمالی ارتفاعات بند ممزار-پاریز قرار گرفته است. سنگ های آتشفشانی ائوسن قدیمی ترین واحدهای سنگی منطقه هستند که عمدتا ترکیب آندزیتی دارند. استوک   گرانودیوریتی سرچشمه پورفیری فاز نفوذی اصلی منطقه را تشکیل می دهد و پس از آن نفوذ توده گرانودیوریتی پورفیری دانه ریز تاخیری و دایک های مختلف واحدهای سنگی مهم را شامل می شوند.

با تبلور توده نفوذی سرچشمه پورفیری سیالات باقی مانده در درزه و شکستگی های توده متبلور شده و سنگ میزبان نفوذ کرده و دگرسانی شدید این سنگ ها را موجب شده اند. به علت تجمع عناصر فلزی و گوگرد در این سیالات، کانی سازی سولفیدی به نحو گسترده ای در منطقه به وجود آمده است و سولفید های مختلف از جمله پیریت، کالکوپیریت، کولیت، کالکوسیت و غیره در نقاط مختلف و زون های آلتراسیون گوناگون به ویژه زون های فیلیک و پتاسیک شکل گرفته اند. بدین ترتیب عناصر فلزی متناسب با ویژگی های ژئوشیمیایی خود رفتار های متفاوتی نشان داده و در زون های گوناگون متمرکز شده اند. اما قرآیند های فروشست و انباشت نیز نقش به سزایی در جا به جایی عناصر ایفا کرده و با شستن عناصر از بخش های بالایی و متمرکز کردن آن ها در بخش های پایین تر منجر به فقیر شدگی یا غنی شدگی افق های  مختلف کانسار گشته اند.

طی این فرآیند ها سه زون اکسیدان، سوپرژن و هیپوژن به وجود آمده که فرآیند فروشست عمدتا در زون اکسیدان و فرآیند انباشت عمدتا در زون های سوپرژن و تا حد کمتری در زون هیپوژن عمل کرده اند.

بدین ترتیب انتظار می رود که در زون اکسیدان حالت فقیر شدگی و در زون سوپرژن وتا حدی  در زون هیپوژن حالت غنی شدگی عناصر را شاهد باشیم. اما به دلیل ویژگی های ژئوشیمیایی برخی عناصر و ترکیب کانی شناسی موجود در زون های مختلف ممکن است این پدیده در مورد  عناصر خاصی مشاهده نشود که از آن جمله می توان به عمل کرد عنصر سرب در زون های سه گانه (اکسیدان، سوپرژن، هیپوژن) کانسار پورفیری سرچشمه اشاره کرد.

بر اساس 37 مورد آنالیز صورت گرفته بر روی نمونه های برداشت شده از زون های سه گانه کانسار سرچشمه  میانگین فراوانی سرب در زون اکسید 16/43 پی پی ام، در زون هیپوژن 37 پی پی ام و در زون سوپرژن 36 پی پی ام اندازه گیری شده است.

همان گونه که مشاهده می شود تمرکز سرب در زون اکسید با وجود این که فرآیند فروشست به شدت در این منطقه عمل کرده و جا به جایی شدید عناصر را به بخش های زیرین موجب گشته است همچنان به مقدار قابل ملاحظه ای بیش از زون های هیپوژن و سوپرژن می باشد. اگر در ابتدا نقش فرآیند های فروشست و انباشت را نادیده بگیریم و به بررسی عمل کرد محلول های هیدروترمال در متمرکز کردن این عنصر بپردازیم باید به این نکته اشاره کنیم که عنصر سرب خواص ژئوشیمیایی بسیار نزدیکی با عنصر پتاسیم نشان می دهد(شعاع یونی سرب=2/1 و شعاع یونی پتاسیم=33/11).از این همانند عنصر پتاسیم، سرب نیز در فاز محلول تا آخرین لحظه باقی می ماند و کمتر وارد ساختار کانی ها می شود و در انتهایی ترین مرحله کانی سازی محلول های هیدروترمال که با شکل گیری زون بالایی اکسید منطبق است وارد ترکیب کانی های شکل گرفته می شود. بدین ترتیب طبیعی به نظر می رسد که تمرکز سرب در زون اکسید بالاتر از این مقدار در زون های زیرین باشد.

با تاثیر آب های نفوذی و شسته شدن عناصر فلزی  به زون های زیرین و انباشت آن ها به ویژه در زون سوپرژن انتظار می رود که سرب نیز در زون اکسید فقیر شدگی و در زون های زیرین غنی شدگی نشان دهد. ولی مطالعات نشان  می دهند که سرب در خلال هوازدگی شیمیای از نرخ تحرک کمتری برخوردار استو غالبا نمک های سرب با آنیون های رایج تنها به مقدار جزئی انحلال پذیر هستند.         

همچنین سرب محلول توسط کانی های رسی و اکسید های آهن تا حد زیادی قابل جذب است(m)

بدین ترتیب و با توجه به این که در زون اکسید ، تمرکز گسترده اکسیدهای آهن و تاحدی کانی های رسی را شاهد هستیم و نیز به دلیل تحرک جزئی سرب در خلال فرآیند های هوازدگی می توان چنین استدلال کرد که این عنصر تحت تاثیر فرآیند فروشست، جا به جایی قابل ملاحظه ای صورت نداده و از آن جایی که طی فرآیند های هیدروترمال در زون بالایی تمرکز بیشتری یافتهاست. بنابراین همچنان غلظت میانگین  سرب در زون اکسیدد  بالاتر  از زون های زیرین می باشد.

ویژگی های ژئوشیمیایی عناصر و ترکیب کانی شناسی موجود، نقش عمده ای در نحوه تجمع و پراکنش عناصر ایفا می کنند. این مسئله در مورد عنصر سرب به خوبی قابل بررسی است چنان که در زون های اکسید، سوپرژن و هیپوژن کانسار سرچشمه که عمل کرد فرآیندهای فروشست و انباشت باعث جا به جایی و انباشت عناصر مختلف فلزی ازجمله مس،روی، وکادمیوم و غیره از سطح به پایین شده اند ولی عنصر سرب همچنان در زون اکسید غنی شدگی نشان می دهد. علت این امر در تمرکز اولیه این عنصر در بخش های بالایی به دلیل ویژگی های ژئوشیمیایی خاص و تحرک کم و جذب آن توسط اکسید های آهن و کانی های رسی موجود در زون اکسید می باشد که در مجموع باعث غنی شدگی بیشتر سرب در زون اکسید و تمرکز کمتر آن در زون های سوپرژن و هیپوژن می باشد