خصوصیات ژئوشیمیایی لگهای مغناطیسیmagnetic lag و غیر مغناطیسی non-magnetic ناحیه کوبار، استرالیا و نقش آنها در اکتشاف ذخایر فلزی پنهان و کاربرد احتمالی آن در ایران
| دسته | ژئوشیمی |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | اولین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران |
| نویسنده | صمد علیپور |
| تاريخ برگزاری | ۰۴ شهریور ۱۳۷۶ |
در مناطق خشک و نیمه خشک استرالیا و مناطق مشابه، هوازدگی عمیق سنگهای بستر، لاتریتی شدن و مقادیر متغیری از مواد منتقل شده منجر به تشکیل نواحی کانه داری شده که بصورت بسیار ظریف در سطح زمین نمایان گردیده اند. استفاده از لگ به عنوان عامل برای چنین محیطهایی قبلاٌ بوسیله اسمیت و پردیکس (1983)، دانلوپ و همکاران (1983)، تیلور و همکاران (1984)، کارور و همکاران (1987) بررسی گردیده است.
این خصوصیت ژئوشیمیایی در ناحیه نیمه خشک و متالوژیک کوبار در تشکیلاتی از حوضه دریایی دونین نمودار شده (گلن، 1992) که حامل ذخایر و معادن مهمی با مقادیر قابل توجهی طلا، مس، سرب، روی و دیگر عناصر می باشد. سیلیسی شدن سنگهای کانه دار همراه رگه های سیلیسی سیستم تیپیکی را در میان سیستم های کانی زایی موسوم به سیستم کوبار حاصل کرده است.
از نظر توپوگرافی، ناحیه از برجستگیهای کم ارتفاعی تشکیل شده که با هوازدگی بسیار عمیق و گاه تا عمق 150 متری و یک مجموعه کوارتز - کائولینیتی همراه است. زون های آهن دار کم و بیش در اعماق حفظ گردیده و در سطح زمین لایه قرمزی از کولویوم راتشکیل داده که آغشتگی توسط رسوبات بادی در آن هویدا است. کالکریت آسیون در مقیاس وسیعی توسعه یافته در حالیکه سیلیسی شدن هم در بخش فوقانی و هم تحتانی حالت موضعی از خود نشان می دهد.
لندفرمهای ناحیه در یک مطالعه سیستماتیک با تفکیک لندفرمهای رسوبی و فرسایشی از هم متمایز گشته اند(سینیور 1992). در چنین محیطهایی لگها در وسعت فراوانی هم از کولویوم های سطحی و هم از هوازدگی سنگهای بستر حاصل شده اند که خصوصیات مهم و انواع آنها در ارتباط نزدیکی با لندفرمهای رسوبی و فرسایشی می باشند. بر اساس ژنز و مورفولوژی (علیپور و همکاران،1995) سه نوع لگ شناخته شده اند:
1- لگهای اولیه:
این گروه بافتهای مادر را در مقیاس وسیعی حفظ کرده، که خود به دو نوع لیتیک و فرولیتیک تقسیم می شوند. اگر چه مرز مشخصی بین این دو وجود ندارد، اما در 20 درصد از اکسید آهن خصوصیات لیتیکی مخدوش و لگها فرولیتیکی می گردند. شکل نامنظم، سطح خشن و ناهموار، رنگ خاکستری تا زرد از مشخصات بارز این گروه است. لگهای غیر مغناطیسی بیشتر در این گروه قرار می گیرند.
2- پیزوئیدها:
این گروه شامل لگ های غنی از آهن با بافت ثانویه، پوسته براق ورنی شده، با شکل کروی و گردشدگی کامل می باشند. ضخامت پوسته از حدود چند میکرون تا حدود یک میلیمتر متغیر است. این گروه با توجه به ساختمان داخلی خود به دو زیر گروه تقسیم می شوند:
الف- پیزوئیدهای ساده، که دارای یک هسته با یک پوسته یا پوسته های متعدد لایه بندی شده است.
ب- پیزوئیدهای مرکب که دارای حداقل دو هسته می باشند. غالب لگ های این گروه خاصیت مغناطیسی دارند. پیزوئیدها معمولاٌ دارای سیستمی از ترکهای متعدد در پوسته یا هسته و یا در هر دو قسمت می باشند( Septaria) که از آبدهی لگها حاصل گردیده اند.
3- لگهای آواری بدون آهن
این گروه فاقد بافت اولیه مشخص و بدون آهن است. انواع عمده این گروه شامل کوارتز رگه ای، سیلکریت و کالکریت می باشند.
تکنیک های نمونه گیری و آنالیز شیمیایی:
بعد از یک مطالعه توجیهی روی 600 نمونه، لگهای بین 12-2 میلیمتری در سه نقطه پیرامون محل نمونه گیری به شعاع تا 20 متری جمع آوری گردیدند. انتخاب سه نقطه سبب کاهش و یا حذف اثرات محیطی و آنومالی های مصنوعی از محل نمونه گیری می شود. انتخاب اندازه درشت تر از دو میلیمتری سبب کاهش آلودگی بادی از ذرات زیر دو میلیمتر شده و عدم یا کاهش بخش مغناطیسی در لگهای بالایی 12 میلیمتر دلیل انتخاب این حد است.
بیش از دوهزار نمونه عامل بعد از شستشو با آب مقطر دی آیونایز ابتدا با آهنربای دستی به دو بخش مغناطیسی و غیر مغناطیسی جدا و سپس بخش غیر مغناطیسی به سه بخش: لیتیک، فرولیتیک و اجزای آواری تفکیک شده و تا زیر 100 مش آسیاب گردید. نتایج شیمیایی محل هر نمونه سطحی با حفر یک سونداژ و نمونه گیری از هر 1/5 متر گمانه ها مورد مقایسه قرار گرفت.
نمونه های توجیهی برای انتخاب مناسبترین روش تجزیه با انواعی از روشهای هضم ناقص و کامل مورد آزمایش قرار داده شد. با توجه به نتایج حاصل و برای حذف اثرات زمینه و سایر عوامل، روش هضم کامل به عنوان روش اصلی انتخاب گردید.
در تجزیه نمونه ها برای عناصری مثل سرب، روی، مس، کروم، نیکل،منگنز، آهن،آرسنیک و بیسموت و آنالیز اکسیدهای اصلی از دستگاههای ICP, XRF و جذب اتمی استفاده گردید.
نتایج
توزیع لگها توسط لندفرمهای ناحیه کنترل می شود. لگهای مغناطیسی از کانی مگهمایت غنی بوده و غالباٌ دارای منشاء ثانویه اند لگهای غیر مغناطیسی از نظر ژنز بیشتر اولیه و در ارتباط با سنگ بستر ناحیه می باشد.
نتایج مطالعه از سه ناحیه مجزا با خصوصیات مورفولوژیکی و آنومالی های متفاوت نشان داد که روی و مس دارای مقدار بیشتر و شدت قویتر در لگهای غیر مغناطیسی در نواحی فوقانی آنومالیهای زیرزمینی گمانه ها می باشند.
آهن در پروفیل خاک زیر 7% اما در لگهای مغناطیسی تا 80 درصد افزایش یافته است. سرب در لگهای مغناطیسی دارای مقدار بیشتر اما در لگهای غیر مغناطیسی با وصف کمی مقدار کانتراست بهتری را در منطقه آنومالی نشان می دهد. تخلیه بعضی عناصر از قسمت فوقانی پروفیل با افزایش کالکریت در هر سه ناحیه همخوانی دارد. افزایش منگنز هم در سطح و هم در عمق تخلیه عناصری مثل آرسنیک، کروم و سرب را به همراه دارد.
آرسنیک،بیسموت،کروم، کبالت و سرب معمولاٌ در لگهای مغناطیسی افزایش داشته و با مقدار افزایش آهن افزایش مستقیم نشان می دهد که علامت کنترل این فلزات توسط آهن است. اما مس، روی و منگنز بیشتر در لگهای غیر مغناطیسی افزایش یافته و رابطه ای با آهن از خود نشان نمی دهند. در مجموع آنومالی ها در لگ های مغناطیسی نامنظم و غیر سیستماتیک بوده اما در وسعت بیشتری پخش شده اند، درصورتیکه در لگهای غیر مغناطیسی آنومالی ها منظم تر اما در محدوده کوچکتری پخش شده اند.
آنومالی سطحی عناصری که در اعماق بوسیله گمانه ها تایید گردیده اند در لگهای غیر مغناطیسی منظم تر و کنتراست بهتری را نشان می دهند که بیانگر منشاء محلی لگهای غیر مغناطیسی از سنگهای بستر در همان ناحیه است.
آزمایش زمانی لگهای آسیاب نشده با انحلال در اسید کلریدریک 6 مول (50درصد) نشان داد که بعضی از فلزات مانند سرب در قسمت بیرونی لگها متمرکز شده اند در صورتیکه عناصری مانند روی و مس در قسمتهای مرکزی لگ فراوانترند. این موضوع هماهنگی مستقیمی با تشکیل مگهمایت در لگ های مغناطیسی داشته و نشان می دهد که در ضمن تبدیل هماتیت و لیمونیت به مگهمایت، بعضی از عناصر به قسمت بیرونی لگ و یا به نواحی ضعیفتر آن مهاجرت می نمایند. (زی، 1994). مهاجرت عناصری نظیر سرب، کروم و نیکل به قسمتهای سطحی لگ ممکن است موجب شود این عناصر در اثر عواملی مانند سایش و یا فرسایش و یا انحلال متعاقباٌ از لگ خارج شوند. رابطه بین آهن و عناصر معرف
Trace - elements خصوصاٌ در لگهای مغناطیسی پیچیده بوده و رابطه منفی آهن با عناصر مس، روی، منگنز کاملاٌ روشن است. الگوی پراکنش و توزیع سرب، روی، مس و دیگر عناصر نشان می دهد که لگهای مغناطیسی می توانند در ارزیابی اولیه با پوشش وسیع Reconnaissance و لگهای غیر مغناطیسی در مراحل دقیقتر بعدی اکتشاف در محدوده های کوچکتر Follow - up به عنوان نمونه عامل برای تعیین محل دقیق ذخیره مورد استفاده قرار داده شوند. لذا تفکیک مواد مغناطیسی و غیر مغناطیسی در ردیابی ذخایر پوشیده به خاطر تغییر حد آستانه عناصر Treshold قبل از هر نوع آنالیز شیمیایی ضروری و مفید خواهد بود.
ساختمان لگها نشان می دهد که تمام لگها از اندازه میکرون تا به چند سانتیمتر می توانند مخلوطی با منشاء اولیه یا ثانویه باشند. لذا انتخاب لگ به عنوان نمونه عامل به جای خاک و تفکیک بر اساس خاصیت مغناطیسی آنها، در نواحی جنگلی، ماسه های مناطق کویری، سنگریزه های بیابانی و حتی در نمونه های زمین های کشاورزی در ایران ضمن پالایش داده ها کاربرد وسیعی در اکتشاف ذخایر پوشیده خواهد داشت.
این خصوصیت ژئوشیمیایی در ناحیه نیمه خشک و متالوژیک کوبار در تشکیلاتی از حوضه دریایی دونین نمودار شده (گلن، 1992) که حامل ذخایر و معادن مهمی با مقادیر قابل توجهی طلا، مس، سرب، روی و دیگر عناصر می باشد. سیلیسی شدن سنگهای کانه دار همراه رگه های سیلیسی سیستم تیپیکی را در میان سیستم های کانی زایی موسوم به سیستم کوبار حاصل کرده است.
از نظر توپوگرافی، ناحیه از برجستگیهای کم ارتفاعی تشکیل شده که با هوازدگی بسیار عمیق و گاه تا عمق 150 متری و یک مجموعه کوارتز - کائولینیتی همراه است. زون های آهن دار کم و بیش در اعماق حفظ گردیده و در سطح زمین لایه قرمزی از کولویوم راتشکیل داده که آغشتگی توسط رسوبات بادی در آن هویدا است. کالکریت آسیون در مقیاس وسیعی توسعه یافته در حالیکه سیلیسی شدن هم در بخش فوقانی و هم تحتانی حالت موضعی از خود نشان می دهد.
لندفرمهای ناحیه در یک مطالعه سیستماتیک با تفکیک لندفرمهای رسوبی و فرسایشی از هم متمایز گشته اند(سینیور 1992). در چنین محیطهایی لگها در وسعت فراوانی هم از کولویوم های سطحی و هم از هوازدگی سنگهای بستر حاصل شده اند که خصوصیات مهم و انواع آنها در ارتباط نزدیکی با لندفرمهای رسوبی و فرسایشی می باشند. بر اساس ژنز و مورفولوژی (علیپور و همکاران،1995) سه نوع لگ شناخته شده اند:
1- لگهای اولیه:
این گروه بافتهای مادر را در مقیاس وسیعی حفظ کرده، که خود به دو نوع لیتیک و فرولیتیک تقسیم می شوند. اگر چه مرز مشخصی بین این دو وجود ندارد، اما در 20 درصد از اکسید آهن خصوصیات لیتیکی مخدوش و لگها فرولیتیکی می گردند. شکل نامنظم، سطح خشن و ناهموار، رنگ خاکستری تا زرد از مشخصات بارز این گروه است. لگهای غیر مغناطیسی بیشتر در این گروه قرار می گیرند.
2- پیزوئیدها:
این گروه شامل لگ های غنی از آهن با بافت ثانویه، پوسته براق ورنی شده، با شکل کروی و گردشدگی کامل می باشند. ضخامت پوسته از حدود چند میکرون تا حدود یک میلیمتر متغیر است. این گروه با توجه به ساختمان داخلی خود به دو زیر گروه تقسیم می شوند:
الف- پیزوئیدهای ساده، که دارای یک هسته با یک پوسته یا پوسته های متعدد لایه بندی شده است.
ب- پیزوئیدهای مرکب که دارای حداقل دو هسته می باشند. غالب لگ های این گروه خاصیت مغناطیسی دارند. پیزوئیدها معمولاٌ دارای سیستمی از ترکهای متعدد در پوسته یا هسته و یا در هر دو قسمت می باشند( Septaria) که از آبدهی لگها حاصل گردیده اند.
3- لگهای آواری بدون آهن
این گروه فاقد بافت اولیه مشخص و بدون آهن است. انواع عمده این گروه شامل کوارتز رگه ای، سیلکریت و کالکریت می باشند.
تکنیک های نمونه گیری و آنالیز شیمیایی:
بعد از یک مطالعه توجیهی روی 600 نمونه، لگهای بین 12-2 میلیمتری در سه نقطه پیرامون محل نمونه گیری به شعاع تا 20 متری جمع آوری گردیدند. انتخاب سه نقطه سبب کاهش و یا حذف اثرات محیطی و آنومالی های مصنوعی از محل نمونه گیری می شود. انتخاب اندازه درشت تر از دو میلیمتری سبب کاهش آلودگی بادی از ذرات زیر دو میلیمتر شده و عدم یا کاهش بخش مغناطیسی در لگهای بالایی 12 میلیمتر دلیل انتخاب این حد است.
بیش از دوهزار نمونه عامل بعد از شستشو با آب مقطر دی آیونایز ابتدا با آهنربای دستی به دو بخش مغناطیسی و غیر مغناطیسی جدا و سپس بخش غیر مغناطیسی به سه بخش: لیتیک، فرولیتیک و اجزای آواری تفکیک شده و تا زیر 100 مش آسیاب گردید. نتایج شیمیایی محل هر نمونه سطحی با حفر یک سونداژ و نمونه گیری از هر 1/5 متر گمانه ها مورد مقایسه قرار گرفت.
نمونه های توجیهی برای انتخاب مناسبترین روش تجزیه با انواعی از روشهای هضم ناقص و کامل مورد آزمایش قرار داده شد. با توجه به نتایج حاصل و برای حذف اثرات زمینه و سایر عوامل، روش هضم کامل به عنوان روش اصلی انتخاب گردید.
در تجزیه نمونه ها برای عناصری مثل سرب، روی، مس، کروم، نیکل،منگنز، آهن،آرسنیک و بیسموت و آنالیز اکسیدهای اصلی از دستگاههای ICP, XRF و جذب اتمی استفاده گردید.
نتایج
توزیع لگها توسط لندفرمهای ناحیه کنترل می شود. لگهای مغناطیسی از کانی مگهمایت غنی بوده و غالباٌ دارای منشاء ثانویه اند لگهای غیر مغناطیسی از نظر ژنز بیشتر اولیه و در ارتباط با سنگ بستر ناحیه می باشد.
نتایج مطالعه از سه ناحیه مجزا با خصوصیات مورفولوژیکی و آنومالی های متفاوت نشان داد که روی و مس دارای مقدار بیشتر و شدت قویتر در لگهای غیر مغناطیسی در نواحی فوقانی آنومالیهای زیرزمینی گمانه ها می باشند.
آهن در پروفیل خاک زیر 7% اما در لگهای مغناطیسی تا 80 درصد افزایش یافته است. سرب در لگهای مغناطیسی دارای مقدار بیشتر اما در لگهای غیر مغناطیسی با وصف کمی مقدار کانتراست بهتری را در منطقه آنومالی نشان می دهد. تخلیه بعضی عناصر از قسمت فوقانی پروفیل با افزایش کالکریت در هر سه ناحیه همخوانی دارد. افزایش منگنز هم در سطح و هم در عمق تخلیه عناصری مثل آرسنیک، کروم و سرب را به همراه دارد.
آرسنیک،بیسموت،کروم، کبالت و سرب معمولاٌ در لگهای مغناطیسی افزایش داشته و با مقدار افزایش آهن افزایش مستقیم نشان می دهد که علامت کنترل این فلزات توسط آهن است. اما مس، روی و منگنز بیشتر در لگهای غیر مغناطیسی افزایش یافته و رابطه ای با آهن از خود نشان نمی دهند. در مجموع آنومالی ها در لگ های مغناطیسی نامنظم و غیر سیستماتیک بوده اما در وسعت بیشتری پخش شده اند، درصورتیکه در لگهای غیر مغناطیسی آنومالی ها منظم تر اما در محدوده کوچکتری پخش شده اند.
آنومالی سطحی عناصری که در اعماق بوسیله گمانه ها تایید گردیده اند در لگهای غیر مغناطیسی منظم تر و کنتراست بهتری را نشان می دهند که بیانگر منشاء محلی لگهای غیر مغناطیسی از سنگهای بستر در همان ناحیه است.
آزمایش زمانی لگهای آسیاب نشده با انحلال در اسید کلریدریک 6 مول (50درصد) نشان داد که بعضی از فلزات مانند سرب در قسمت بیرونی لگها متمرکز شده اند در صورتیکه عناصری مانند روی و مس در قسمتهای مرکزی لگ فراوانترند. این موضوع هماهنگی مستقیمی با تشکیل مگهمایت در لگ های مغناطیسی داشته و نشان می دهد که در ضمن تبدیل هماتیت و لیمونیت به مگهمایت، بعضی از عناصر به قسمت بیرونی لگ و یا به نواحی ضعیفتر آن مهاجرت می نمایند. (زی، 1994). مهاجرت عناصری نظیر سرب، کروم و نیکل به قسمتهای سطحی لگ ممکن است موجب شود این عناصر در اثر عواملی مانند سایش و یا فرسایش و یا انحلال متعاقباٌ از لگ خارج شوند. رابطه بین آهن و عناصر معرف
Trace - elements خصوصاٌ در لگهای مغناطیسی پیچیده بوده و رابطه منفی آهن با عناصر مس، روی، منگنز کاملاٌ روشن است. الگوی پراکنش و توزیع سرب، روی، مس و دیگر عناصر نشان می دهد که لگهای مغناطیسی می توانند در ارزیابی اولیه با پوشش وسیع Reconnaissance و لگهای غیر مغناطیسی در مراحل دقیقتر بعدی اکتشاف در محدوده های کوچکتر Follow - up به عنوان نمونه عامل برای تعیین محل دقیق ذخیره مورد استفاده قرار داده شوند. لذا تفکیک مواد مغناطیسی و غیر مغناطیسی در ردیابی ذخایر پوشیده به خاطر تغییر حد آستانه عناصر Treshold قبل از هر نوع آنالیز شیمیایی ضروری و مفید خواهد بود.
ساختمان لگها نشان می دهد که تمام لگها از اندازه میکرون تا به چند سانتیمتر می توانند مخلوطی با منشاء اولیه یا ثانویه باشند. لذا انتخاب لگ به عنوان نمونه عامل به جای خاک و تفکیک بر اساس خاصیت مغناطیسی آنها، در نواحی جنگلی، ماسه های مناطق کویری، سنگریزه های بیابانی و حتی در نمونه های زمین های کشاورزی در ایران ضمن پالایش داده ها کاربرد وسیعی در اکتشاف ذخایر پوشیده خواهد داشت.