نقش دولومیت در تشکیل کانسار کلاه دروازه، دامنه جنوبی ایرانکوه ( جنوب اصفهان)

دسته زمین شناسی اقتصادی واکتشاف
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده علی قاسمی* ،** فریدون غضبان ،بتول تقی پور
تاريخ برگزاری ۱۷ اسفند ۱۳۸۴

چکیده ۱>

کانسار کلاه دروازه با سنگ میزبان کربناتى (دولومیت و آهکهاى دولومیتى) با سن کرتاسه زیرین در ۲۰ کیلومترى جنوب غرب اصفهان قرار دارد که حاوى مقادیر عظیمى از ذخایر روى و سرب مى‌باشد. کانى دولومیت زین اسبى قسمت اعظم بافت سنگ میزبان را تشکیل مى‌دهد که در اثر نفوذ سیالات گرم به داخل سنگهاى کربناته همزمان با مرحله کانه‌زایى تشکیل شده است. در حقیقت این کانى، دگرسانى دولومیتى را نشان مى‌دهد.
تعداد کانى‌هاى اصلى کانسار محدود است و شامل اسفالریت، اسمیت زونیت، گالن و سروزیت بوده و کانى‌هاى باطله دولومیت و باریت هستند. کانه‌زایى در کلاه دروازه دیرزاد یا اپى‌ژنتیک مى‌باشد و رسوبگذارى کانه به شکل رگه‌اى، پرکننده حفرات و جانشینى است.
ترکیب ایزوتوپى اکسیژن کانسار با ترکیب ایزوتوپى اکسیژن کربناتهاى همزاد تفاوت دارد در حالیکه کربناتهاى همزاد، میزان ۰ تا ۲- در هزار را نشان مى‌دهند. محدوده تغییرات سنگهاى کربناته کلاه دروازه بین ۰۴/۷- تا ۹۶/۱۱- در هزار است. ترکیب مشابه سنگهاى کربناته هم‌سن مى‌باشد.
Abstract
The Zn-Pb deposit in Kolah-Darvazeh is located in southwest of Isfahan. The results of stable isotopes investigation in the Zn. Pb deposit hosted by lower cretaceous carbonates provide information concerning the nature of fluid (s) responsible for mineralization and associated dolomitization.
The of these dolostones ranges between ۰ to ۲۰/۰۰ in accordance with cretaceous seawater.
Host rock dolostones show depletion in (۷.۰۴-۱۱.۹۶۰/۰۰) due to diagenesis and or recrystallization increased temperatures.The presence of saddle dolomite in the host rock and its association with mineralization implies that the temperatures of the ore fuild (s). Based on isotope date the are stage dolomites ore interpreted as having formed from warm saline metalliferous brines arriving to the ore site from depth.
The release of the metalliferous brines appears to have been due to dehydration reactions in the underlying Jurassic Shales and reginoal tectonisms.

مقدمه

واحدهای کربناتی منطقه اصفهان ـ ملایر با سن کرتاسه زیرین دارای کانسارهای فلزی باارزشی می‌باشند که از این محدوده بیش از 20 کانسار مختلف گزارش شده است. ایرانکوه بخشی از این ناحیه است که از معادن مختلف روی و سرب گوشفیل، تپه سرخ، گود زندان و خانه گرگی‌ها تشکیل می‌شود. یکی از این معادن عظیم، معدن روی و سرب کلاه دروازه می‌باشد.
کلاه دروازه بخشی از دامنه جنوبی ایرانکوه است که در 20 کیلومتری جنوب غرب اصفهان قرار دارد. سنگ درونگیر ماده معدنی دلومیت و آهکهای دولومیتی کرتاسه زیرین هستند که مقادیر قابل توجهی ذخایر روی و سرب دارند ولی مقدار باریت کم می‌باشد.
برای تعیین نحوه پیدایش این کانسار، علاوه بر مطالعات صحرایی و سنگ‌شناسی بیشتر از شواهد ایزوتوپی استفاده شده است. همچنین مطالعات قبلی و سایر تحقیقات در این زمینه مورد بررسی مجدد قرار گرفت.

بحث :

زمین‌شناسی کانسار

کانسار کلاه دروازه در لایه‌های دولومیتی با یک توالی کربناتی کم‌عمق دریایی و سن کرتاسه تحتانی مجاور گسل کلاه دروازه قرار دارد.
این توالی توسط شیل و مارن کرتاسه تحتانی پوشیده شده است. استوک‌های گرانودیوریتی در منطقه کلاه قاضی در 20 کیلومتری جنوب شرقی ناحیه مورد مطالعه قرار دارند. این توده نفوذی به داخل شیارهای ژوراسیک نفوذ کرده اما شواهدی برای نفوذ آن به سنگهای کرتاسه تحتانی وجود ندارد. دلریت‌هایی با سن ترشیاری در امتداد گسل یال جنوبی ایرانکوه دیده می‌شوند اما سطح تماس مستقیم با کانسار ندارند.

سنگ شناسی

این کانسار از توالی سنگهای رسوبی ( شیل، مارن و سنگهای کربناتی ) تشکیل شده است که حداکثر ضخامت سنگهای کرتاسه تحتانی در ناحیه ایرانکوه، 800 متر می باشد( زاهدی و 1976) و از واحد های زیر تشکیل شده است:

آهک خاکستری ضخیم لایه تا توده ای

این واحد از نظر سنگ شناسی شامل آهک خاکستری ضخیم لایه تا توده ای با فسیل اربیتولین و رودیست دار است که سن آهک خاکستری به احتمال قوی بارمین فوقانی می باشد. بالاترین بخش این واحد آهک خاکستری ا ست که در مجاورت دولومیت قرار می گیرد. این واحد به عنوان میزبان بخشی از کانسنگ کلاه دروازه، خانه گرگی و گود زندان دارای اهمیت فراوانی می باشد. این بخش با توجه به مطالعات سنگ شناسی بر اساس تقسیم بندی دانهام (1962) وکستون بایواسپارایت بوده و از نظر بافت، ایدیوپاتیک p ( تقسیم بندی Sibley, Gregg ، 1984) را تشکیل می دهند.

دولومیت قرمز تا قهوه ای

بر اساس مطالعات میکروسکوپی و سنگ شناسی این واحد عمدتا از بلورهای درشت و منظم دولومیت تشکیل می شود که فضای خالی میان آنها، بعضا از کربنات روی پر شده است و هیدروکسد آهن هم در زمینه و همچنین فضای خالی میان آنها وجود دارد.  واحد دولومیت زیرین و فوقانی طبق  تقسیم بندی Gregg and Sibley( 1984)  ایدیوپاتیک C نیز در فضای خالی دیده می شوند.
دولومیت های زین اسبی که معرف دماهای بین 50 تا 150 درجه سانتیگراد هستند و بافت گزنوتوپیک را تشکیل می دهند در مقاطع نازک سنگها قابل مشاهده هستند.
روی واحد فوق را شیل و مارن سبز رنگ می پوشاند که دارای آهک خاکستری فسیل دار است. بزرگترین بیرون زدگی شیل در کوهپایه های پایین معدن گود زندان به طرف غرب و همچنین کانسار کلاه دروازه است.

تکتونیک

رشته کوه ایرانکوه از نظر ساختمانی دو تحول مهم تکتونیکی را پشت سر گذاشته است. پدیده های ساختمانی ممتد در امتداد غرب – شمال غرب، ساختمان اصلی ناحیه را تشکیل می دهند به طور کلی از نظر زمانی این پدیده ها بر پدید های با امتدا شمال شرق تا شرقی – غری مقدم هستند. امتدا عمومی لایه ها، غرب – شمال غرب بوده و شیب عمومی به سمت جنوب غرب دارند. گسل های اصلی دارای جهت شمال غرب- جنوب شرق هستند. گسل های عرضی منطقه دارای جهت شمالی – جنوبی هستند.
پدیده اتساع در کلاه دروازه به خوبی مشاهده می شود. فضاهای حاصل از این فرآیند در سنگ های آهکی توسط کلسیت و در دولومیت ها با باریت پر شده اند و ساختی شبیه Pinch and Swell را تشکیل می دهند. برشهای مربوط به گسل ها که در ناحیه جنوبی ایرانکوه رخنمون دارند از نوع Chaotic بوده و به ابعاد مختلف از میلی متر تا دسی متر دیده می شوند و فضای بین قطعات، توسط مواد معدنی باریت یا گالن پر شده است.
پدیده کارستی شدن در ناحیه معدنی به طور وسیعی دیده می شود که احتمالا در اثر پایینی و یا نفوذ سیالات گرمابی ساختمانهای کارستی ایجاد و بعدا ماده معدنی در آنها راسب شده است. این کارست ها توسط کربناتهای روی و سرب نیز پر شده اند.

کانه زایی در کانسار کلاه دروازه

مطالعات روی زمین، نمونه های دستی، مقاطع نازک و صیقلی ارتباط مواد معدنی با سنگ درونگیر را به صورت متقاطع نشان می دهند. کانه زایی به فضاهای باز محدود می شود که این فضاها بر اثر اعمال نیروهای تکتونیکی با تخلخلهای ثانوی حاصل از فرآیند دولومیتی شدن یا فضاهای خالی اولیه می باشد.
کانی های اصلی کانسار شامل اسفالریت، اسمیت زونیت، گالن و سروزیت می باشند عمدتا کانی های باطله شامل دولومیت و باریت هستند. کانه زایی در معدن کلاه دروازه دیرزاد ( اپی ژنتیک) بوده و به ساختمانهای زمین شناسی مناسب ( گسل کلاه دروازه و شکستگی های اطراف آن) و واحدهای دولومیتی و اهک دولومیتی محدود می شوند. رسوبگذاری کانه ها به شکل رگه ای، پرکننده حفرات و جانشینی هستند.
 

ژئوشیمی ایزوتوپی

برای تعیین منشاء سیالات کانه‌دار و چگونگی تشکیل این گونه سیالات 40 نمونه سنگی از سنگهای کربناتی انتخاب شد و جهت تعیین تفکیک ایزوتوپی عناصر کربن و اکسیژن به دانشگاه مک مستر کانادا ارسال گردید که در آزمایشگاه نمونه‌ها را با دستگاه طیف‌سنج جرمی از نوع SIRA-10 و براساس استانداردهای موجود مورد اندازه‌گیری قرار دادند.
قابل ذکر است که ترکیبات ایزوتوپی اکسیژن برحسب اختلاف نسبتهای 18O/16O در ارتباط با استاندارد SMOW (استاندارد میانگین آب اقیانوس) گزارش می‌شوند (فار، 1370).
مقادیر ایزوتوپ‌های کربن که از تجزیه نمونه‌های مختلف بدست آمده است، منشاء دریایی را ‌نشان می‌دهد،
(Scholle, Arthure, 1980) مقادیر سنگهای کربناته با سن کرتاسه تحتانی را برابر 5/2+ تا 4+ در هزار مد نظر قرار می‌دهند. ولی ترکیب ایزوتوپی اکسیژن، آنومالی حرارتی را نشان می‌دهد که معرف ورود سیالات هیدروترمال است.
ترکیب ایزوتوپی اکسیژن در مقایسه با تغییر سنگهای کربناته طی زمان زمین‌شناسی تفاوت دارد در حالیکه کربناتهای هم سن، مقادیر نسبت ایزوتوپی بین 0 تا 2- در هزار را نشان می‌دهند. محدوده تغییرات سنگهای کربناته کلاه دروازه بین 7- تا 12- در هزار است.
مقادیر نسبت ایزوتوپی اکسیژن( ) کانی‌ها، تابعی از ترکیب ایزوتوپی سیال مادر و دمای محیط زمان ته‌نشینی بوده‌اند (فار، 1370). میزان نسبت ایزوتوپی اکسیژن ( ) دولومیت‌ها در مقایسه با سنگهای آهکی کاهش یافته است که به علل زیر بستگی دارد :
1ـ تبلور دوباره یا دولومیتی شدن توسط آب جوی
2ـ دولومیتی شدن توسط آب دریا در دمای بالاتر
3ـ دولومیتی شدن به خاطر تدفین
مقادیر نسبت ایزوتوپی اکسیژن سیال در زمان کرتاسه، شبیه امروز بوده است. بنابراین بعید به نظر می‌رسد کاهش نسبت ایزوتوپی ( ) در دولومیت‌ها کاملاً به خاطر آب جوی باشد، چون آب جوی، منیزیم کافی برای دولومیتی کردن ندارد. این پدیده نمی‌تواند در دمای بالا هم باعث تغییر در نسبت ایزوتوپی اکسیژن( ) شود. به دلیل وجود بافت گزنوتوپیک موجود در زمینه سنگ که دمای بیشتر از 50 درجه سانتیگراد را نشان می‌دهند و همچنین به خاطر وجود دولومیتهای زین اسبی، (که معرف دمای بین 50 تا 150 درجه سانتیگراد محلولها هستند، تغییرات نسبت ایزوتوپی اکسیژن( ) سنگ درونگیر دولومیته در ستون چینه‌شناسی کلاه دروازه تنها با یک گرادیان ژئوترمال غیرعادی جوابگو است.
در ازای هر واحد در هزار (Permil) ایزوتوپ، اختلاف نسبت ایزوتوپی ( ) اختلاف دمای نزدیک به 4 سانتی‌گراد لازم است و اختلاف درجه حرارت تشکیل در نمونه دارای کمترین مقدار نسبت ایزوتوپی اکسیژن ( ) و نمونه دارای بیشترین مقدار اکسیژن نزدیک به 12 درجه سانتیگراد می‌باشد. بنابراین اختلاف ضخامتی نزدیک به 400 متر لازم است تا چنین اختلاف درجه حرارت توجیه شود.
لذا باید فرض کنیم که ورود سیالات گرم به درون سیستم توسط یک سیستم فعال هیدروترمال صورت گرفته باشد. جایگزینی کربناتها و تشکیل دولومیت زین اسبی در مرحله کانه‌زایی می‌تواند از نظر ایزوتوپی در همان سیال تحت شرایط حرارتی بالاتر رخ دهد. سیالات گرمی که باعث رسوب دولومیت زین اسبی شده‌اند سنگهای آهکی قبلی را دولومیتی کرده‌اند بنابراین ترکیب ایزوتوپی مشابه دارند (Qing and Mountjoy, 1990). نزدیکی به گسل کلاه دروازه و نیز گستردگی درزه‌ها و شکستگی‌ها، عبور جریان سیالات را ممکن می‌سازد.

نتیجه‌گیری

با توجه به اینکه اکثر کانه‌های معدنی در این کانسار را محصولات اکسیدی سرب و روی تشکیل می‌دهند احتمالاً می‌توان انتظار داشت که اختلاط سیالات کانه‌ساز با آبهای زیرزمینی (بالای سطح ایستایی) غنی از اکسیژن باعث بوجود آمدن چنین حالتی شده‌اند (Barnes, 1979). سیالات کانه‌دار در منطقه احیایی با گوگرد احیایی ترکیب شده و کانه‌های سولفیدی نظیر اسفالریت و گالن را تشکیل می‌دهند و در منطقه اکسیدان فلزات پایه و باریم با آبهای غنی از و ترکیب شده و گانه‌های کربناته و سولفاته نظیر اسمیت زونیت و باریت را تشکیل می‌دهند. فضاهای کارستی ناحیه و فضاهای حاصل از فرآیند گسل خوردگی و اتساع، مکان مناسبی جهت تشکیل این گونه کانی‌ها را ایجاد کرده است.
وجود کانی های سولفاته در کانسار که تجمع زیادی از باریت را در ناحیه معدنی باعث شده است و فراوانی مواد ارگانیک به صورت بیتومین و نیز وجود کانی های اکسیده و سولفیدی در ناحیه معدنی، می توان یک مدل اختلاطی برای پیدایش کانسار دروازه در نظر گرفت.
مجموع خصوصیات فوق نشان می دهد که کانسار کلاه دروازه در گروه کانسارهای اپی ژنتیک روی و سرب با سنگ کربنات مشابه تیپ دره می سی سی پی قرار می گیرد.
 
 
 

مراجع

[1] فار، گونتر (1370) اصول زمین‌شناسی ایزوتوپی، ترجمه بیژن اعتمادی، دانشگاه شیراز، صفحه 750.
 
[2] Barnes, H.L, Geochemistry of hydrothermal ore deposits, New York, John Wiley, PP. 198, (1979).
 
[3] Dunham, R.J, Classification of Carbonat Rocks According to Depositional Texture, AM. Assoc. petroleum Geologists Mem 1.P. 108-121, (1962).
 
[4] Garven, G. and Freeze, R.A, The role of Regional Ground Water flow in the formation of ore deposits in sedimentary basins. A Quantitive analysis, In: Zaray G, Ed, Proceedings of the second national association of hydrogeologists, Canadian PP. 59-68, (1982).
 
[5] Ghazban, F., Mcnutt, R.H, and Schwarzh. P: (1994), Genesis of Sediment-Hosted Zn-Pb-Ba deposits in Iran Kuh district, Esfahan Area, West-central Iran, Vol. 89, P: 1262-1274.
 
[6] Gregg, J.M. and Sibley, D.F. Epigenetic dolomitization and the origin of xenotopic texture. Journal of sedimentary petrology, 54; P: 908-931, (1984).
 
[7] Hutchison, R.W; Economic deposits and their tectonic settings, Macmillan, London, 365 P., (1983).
 
[8] Krauskopf, K.B; Introduction to geochemistry 2nd. Edition. McGrow-Hill. 617P., (1979).
 
[9] Land, L.S, The origin of massive dolomite. Journal of geological education, V. 33, P: 112-125,(1985).
 
[10] Qing, H. and Mountjoy, E, Larg scale fluid flow in middle devonian presquile barrier western canads sediments basin. Geology, V. 20, PP: 903-906, (1992).
 

کلید واژه ها: اصفهان