بررسی ارتباط بین توده­ نفوذی و اسکارن در خاروانا، آذربایجان شرقی، شمال غرب ایران،

دسته زمین شناسی اقتصادی واکتشاف
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده سعید علیرضایی، رضا ارجمندزاده، مرتضی عین علی
تاريخ برگزاری ۱۷ اسفند ۱۳۸۴

چکیده

ذخیره مس- طلاى خاروانا در آذربایجان شرقى، در زون زمینساختى البرز- آذربایجان واقع شده است. در اینجا، یک نفوذى پورفیرى همراه با تعداد زیادى دایک و سیل در طبقات ماسه سنگ آهکى تا آهک ماسه­اى، سیلتستون و شیل از پالئوسن تزریق شده است. توده پورفیرى ترکیب ریوداسیت تا داسیت و آندزیت داشته و کالکوآلکالن است. دایکها و سیلها هورنبلند-آندزیت تا تراکى آندزیت و داسیت هستند. مناطق دگرسانى پتاسیک، فیلیک، رسى، پروپیلیتى و سیلیسى در توده نفوذى و دایکها گسترش یافته است. پورفیرى خاروانا با توجه به ویژگیهاى ژئوشیمیایى، بویژه مقادیر بالاى Al۲O۳ و Sr و مقادیر پایین ,MgO Yb و Y قابل مقایسه با آداکیتها است. این ویژگى در نمودارهاى Sr/Y–Y و La/Yb–Yb آشکار است. آداکیتها رابطه ژنتیکى با ذخایر پورفیرى دارند.

تزریق توده نفوذى سبب دگرگونى حرارتى و متاسوماتیزم گسترده شده، هورنفلس و مجموعه‌هاى اسکارنى پدید آمده است. برون-اسکارن با دو بافت توده­اى و نوارى دیده مى‌شود و گارنت آندرادیتى و اپیدوت پیستاسیتى کانیهاى شاخص هستند. آنالیز EMP این دو کانى را غنى از فلوئور نشان مى دهد که نشانگر دخالت سیالهاى ماگمایى است. درون-اسکارن گسترش کمى دارد. آنومالى‌هایى از As, Sb, Bi, Ag, Au, Cu را در توده نفوذى و اسکارنها مشخص شده اند و کانیسازى به صورت افشان، استوک ورک، رگچه اى و رگه اى رخ داده است. پیریت، کالکوپیریت و کمى بورنیت، کانه هاى اصلى هستند. ترکیب گارنت، حضور فلوئور و عدم وجود پیروتیت، تایید مى کند که ماگما و سیالهاى هیدروترمال اکسیده بوده اند. نتایج آنالیز ایزوتوپى نمونه هاى سولفیدى از توده پورفیرى، دایکها و اسکارن، دامنه محدودى از ۹۴۸;۳۴S را نزدیک به ۰.۰‰ نشان مى دهد   ۱‰  to  ۸۷۲۲;۲.۵‰)+ = ۹۴۸;۳۴SCDT) که حاکى از منشا ماگمایى براى گوگرد است و نیز تایید مى کند که ماگماى مادر کمترین آلودگى را به مواد پوسته دارد. نتایج آنالیزهاى ایزوتوپى، ژئوشیمى سنگ کل و داده هاى EMP نشان مى دهند که سیالهاى ماگمایى مشترکى در کانیسازى در توده پورفیرى، دایکها و اسکارنها نقش داشته اند.

Genetic Relations Between Intrusive Body And Skarn In Kharvana, Azarbaijan, NW. Iran

Alirezaei S, Arjmandzadeh R, and Einali M.

Kharvana Cu-Au prospect is located in <?xml:namespace prefix = st۱ ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />East Azarbaijan۱:place>, NW Iran, in Alborz-Azarbaijan tectonomagmatic province. Here a porphyritic pluton and associated dykes and sills intruded into a sequence of calcareous sandstones to sandy limestones, siltstones and shales of Paleocene age. The pluton is rhyodacite to dacite and andesite of chalc-alkaline affinity. The dykes and sills are hornblende-andesite to trachyandesite and dacite. Potassic, Phyllic, Propylitic, Argillic and silicic alteration zones are developed within the pluton and the dykes. The pluton is characterized by high Al۲O۳ and Sr, and low MgO, Y, and Yb and can be classified as adakite. This is clearly evident on Sr/Y–Y and La/Yb–Yb discrimination diagrams.

The intrusions caused extensive thermal metamorphism and metasomatism, leading to the formation of voluminous hornfels and skarns. Exoskarn occurs as banded and massive types rich in garnet (andradite) and epidote (pistacite). Endoskarn is locally developed. EMP analyses indicated high contents of fluorine in both garnet and epidote, implying a magmatic source for the reacting fluids. The high fluorine, garnet chemistry, and lack of pyrrhotite suggest that the fluids were oxidized.

Zones of As, Sb, Bi, Ag, Au, Cu anomalies are discovered in both intrusive bodies and in skarns. Mineralization occurs as disseminated, stockwork, veinlets and veins. Pyrite, chalcopyrite and subordinate bornite are the main sulfide minerals.

۹۴۸;۳۴SCDT values for ۱۶ samples of sulfidic materials from the porphyry, dykes and skarns

fall in a narrow range around ۰.۰‰ (۹۴۸;۳۴SCDT = +۱‰ to ۸۷۲۲;۲.۵‰) implying a magmatic source for sulfur and ore fluids. Kharvana porphyry bears similarities to world-class Sungun porphyry and many other productive porphyries worldwide.

مقدمه:

ارتباط بین اسکارنها و توده‌های نفوذی، به وسیله بسیاری از نویسندگان بیان شده است (; Bodnar, 1995; Meinert, 1995; Meinert et al, 1997  Paktunc, 1990;). اسکارنها همچنین براساس عناصر اصلی اقتصادی آنها رده بندی شده اند (برای مثال اسکارنهای Fe, Au, Cu, Pb-Zn, W، Mo, Sn: Meinert 1992, 1989, 1983). اسکارنهای مس همراه با ذخایر مس پورفیری، در چند محل در ایران، بویژه در شمال غرب، شناسایی شد‌ه اند (برای مثال، اسکارن مس سونگون و اسکارن مزرعه).

اسکارنها غالباً محصول برهم کنش سیالهای هیدروترمال از منابع متفاوت با سنگهای میزبان کربناتی یا غنی از کربنات هستند. سیال هیدروترمال غالبا از منشا ماگمایی است اما ممکن است سیالهای جوی یا دگرگونی نیز مهم باشند. بخشی از مواد تشکیل دهنده مجموعه های کانی اسکارنی از سنگهای میزبان تامین می شوند و بخشی از منابع خارجی وارد می گردند. عناصر کانه ساز فلزی در اسکارنها، مانند طلا، مس، روی، قلع، تنگستن، عموما از منابع خارجی، بویژه ماگماها تامین می شوند و ارتباط مشخصی بین ترکیب توده نفوذی و کانیهای اقتصادی اسکارنها وجود دارد. منبع گوگرد در کانیهای سولفیدی ممکن است ماگماها باشند، یا منابع دیگری که ماگماها با آنها برخورد کرده اند، مانند طبقات رسوبی غنی از کانیهای سولفیدی یا سولفاتی. هدف از این مطالعه، بررسی ارتباط ژئوشیمیایی بین توده نفوذی و اسکارن و تعیین نقش سیالهای ماگمایی در تشکیل اسکارن در منطقه میوه رود در خاروانا، آذربایجان شرقی، است.

زمین­شناسی:

منطقه خاروانا در زون ساختاری البرز- آذربایجان قرار دارد. قدیمی­ترین واحد سنگی، شامل یک توالی ضخیم از ماسه‌سنگ آهکی تا آهک ماسه­ای، همراه با میان‌لایه­های سیلتستون، شیل و مارن از زمان پالئوسن می­باشند. این واحد در اثر فاز کوهزایی پیرنئن دچار چین‌خوردگی شده­ و تاقدیسها و ناودیسهای متعددی با روند عمومی ˚135 به وجود آمده است.

مهمترین واحد سنگ‌شناسی در منطقه خاروانا، یک توده نفوذی نیمه عمیق با بافت پورفیری تا گرانولار است. با توجه به روابط چینه‌شناختی در خاروانا، و توده های مشابه در مناطق مجاور، می توان محدوده زمانی الیگوسن-پلیوسن را برای این توده نفوذی در نظر گرفت. توده مزبور دارای ترکیب گرانودیوریتی - میکرودیوریتی  تا مونزودیوریتی است و با توجه به رخنمونهای آن در دو طرف دره اصلی میوه­رود، شکلی بیضوی دارد. توده نفوذی خاروانا با سیلها و دایکهای متعددی با ترکیب تراکی آندزیت، هورنبلند آندزیت و داسیت همراهی می شود که از نظر زمانی، همزمان یا جوانتر از توده نفوذی هستند. بخشی از کانی­سازی  Au, Sb و As تیپ اپی­ترمال در منطقه مورد مطالعه در ارتباط با دسته سیلها و دایکها می­باشد.

نفوذ توده پورفیری در سنگهای رسوبی پالئوسن، سبب تشکیل هورنفلس، سنگهای متاسوماتیکی و اسکارن شده است. اسکارن عمدتا به صورت برون-اسکارن است؛ درون-اسکارن با گسترش محدودی در توده نفوذی دیده می‌شود. برون-اسکارن به صورت انواع توده­ای و نواری تشکیل شده است. برون- اسکارن توده ای به طور ناپیوسته در مرز توده نفوذی دیده می شود. حداکثر گسترش این واحد تا فاصله 5 متری از مرز توده نفوذی می باشد. این واحد دارای بافت توده ای و به رنگ سبز می باشد. واحد مزبور از لحاظ کانی شناسی، شامل گارنت، اپیدوت، کلسیت و کوارتز می باشد. آنالیز مایکروپروب بر روی گارنتها نشان داده است که غنی از آهن و متمایل به قطب آندرادیت هستند. اپیدوت نیز غنی از آهن و از نوع پیستاسیت میباشد. همچنین گارنت و اپیدوت غنی از فلوئور هستند که دخالت سیالهای ماگمایی را نشان می دهد.

برون- اسکارن نواری تا حدود 400 متر از مرز توده نفوذی گسترش دارد و با تناوب نوارهای سفید تا خاکستری (عمدتا شامل کوارتز و فلدسپار) و نوارهای سبز تا قهوه ای (غنی از گارنت و اپیدوت) خودنمایی می کند. ضخامت نوارها به 20 سانتی متر می رسد، اما غالبا 1 تا 5 سانتی متر می باشد. آنالیز نمونه‌های معرف از مناطق مختلف اسکارن توده­ای، نمایانگر وجود بیش از 1% مس، تا 23ppm نقره و 0.7ppm طلا است. ترکیب شیمیایی کانیهای کالک–سیلیکاتی اسکارن میوه­رود که با آنالیز مایکروپروب مشخص شده است، این اسکارن را در ردیف اسکارنهای اکسیدی معرفی می کند. با توجه به ترکیب گارنتها، اسکارن میوه­رود در محدوده اسکارنهای Fe-Au-Cu قرار می گیرد.

 

 

ژئوشیمی:

برای آگاهی از ماهیت توده نفوذی و ارتباط آن با اسکارن و پتانسیل کانیسازی در منطقه خاروانا، نمونه های معرف ازتوده نفوذی انتخاب و برای عناصر اصلی، فرعی و کمیاب در آزمایشگاه ACME در ونکوور، کانادا، آنالیز شدند.

مشخصات ژئوشیمیایی توده نفوذی خاروانا قابل مقایسه با سریهای آداکیتی است. مهمترین ویژگیها از این نظر عبارتند از Al2O3  بیشتر از 14.2% (میانگین15.28 % MgO  کمتر از3%؛  Yb پایین (میانگین 0.78 ppm   Y  پایین (میانگین 9.54) ؛ Sr بالا (میانگین (588 ppm ؛  و نسبت Sr/Y  بالا  Sr/Y= 62   .

براساس نمودارهای هارکر، توده نفوذی میوه­رود در محدوده توده­های همراه با اسکارنهای مس و طلا قرار می­گیرد (Pic-1,2). از نظر گرایش ژئوشیمیایی، توده نفوذی میوه­رود، کالک­- آلکالن و ساب آلکالن است (Pic-3,4) و از این نظر قابل مقایسه با پورفیریهای مس دار در زون البرز- آذربایجان و نقاط دیگر است.

عناصر کمیاب و فرعی اطلاعات مفیدی در مورد پتروژنز سنگهای آذرین و پتانسیل کانیسازی  آنها در اختیار می­گذارند. روبیدیم  شعاع یونی و ظرفیت مشابه با عنصر پتاسیم دارد و بنابراین می­تواند در فلدسپار پتاسیم و میکا جانشین شود، در حالی که عنصر Sc اساسا در پیروکسنها جانشین می­شود. در نتیجه، Rb با پیشرفت تبلور و تفریق، افزایش یافته و Sc کاهش می­یابد. بطور کلی، از اسکارنهای آهن به سمت اسکارنهای قلع، تنگستن و مولیبدن، مقدار Rb افزایش و مقدار Sc کاهش می­یابد که این متناسب با تفریق ماگمایی است (Pic-5). بر اساس نمودار Rb-Sc توده نفوذی میوه­رود در محدوده توده­های همراه با اسکارنهای مس و طلا قرار می­گیرد.

تغییرات عناصر لیتوفیل با شعاع یونی بزرگ و تحرک بالا مثل K, Rb و Sr، نسبت به عناصر غیرمتحرک مثل Zr, Nb, P و Ti، اطلاعاتی در مورد تحول ماگما در اختیار می‌گذارد. برای مثال، نسبت Rb/Sr شاخص تفریق ماگمایی است. با توجه به نسبت  Rb/Sr در برابر  Zr(Pic-6) توده نفوذی میوه­رود در محدوده توده­های نفوذی همراه با اسکارنهای مس و طلا قرار می­گیرد که کمتر تفریق یافته­اند. با پیشرفت تفریق، نسبت  Rb/Srافزایش می‌یابد که این شرایط بواسطه جانشینی Rb در فلدسپات پتاسیم و میکا که در مراحل پایانی تفریق ماگمایی متبلور می­شوند و در مقابل Sc در کانیهای فرومنیزین که در مراحل اولیه تفریق ماگمایی متبلور می­شوند، ایجاد می­گردد.  بر اساس نمودار Rb  در برابر Y+Nb ( (Pearce et al, 1984، توده نفوذی میوه­رود از پلوتونهای مربوط به محیط کمان آتشفشانی می­باشد (Pic-7).

ژئوشیمی ایزوتوپی:

به منظور آگاهی از منشا گوگرد در مناطق کانیسازی در توده پورفیری، دایکها و اسکارن، و همینطور  سیالهای درگیر در واکنشهای دگرسانی و متاسوماتیکی، 16 نمونه سولفیدی معرف از توده پورفیری، دایکها و اسکارن، برای نسبتهای ایزوتوپی گوگرد آنالیز شدند. آنالیزها در دانشگاه اتاوا، کانادا با استفاده ازDelta plus IRMS انجام شد. نمونه ها دامنه محدودی از δ34S نزدیک به 0.0‰ نشان می دهند 1‰  to −2.5‰)+ = δ34SCDT) که حاکی از منشا ماگمایی برای گوگرد است و نیز تایید می کند که ماگمای مادر کمترین آلودگی را به مواد پوسته دارد.

نتیجه­گیری:

- توده نفوذی میوه­رود از نوع کالک-آلکالن و سری مگنتیتی می­باشد. این توده نفوذی با توجه به نمودارهای Rb-Sc و Zr-Rb/Sr تفریق چندانی نیافته است و در محدوده توده­های نفوذی همراه با اسکارنهای مس و طلا قرار می­گیرد. توده پورفیری خاروانا ماهیت آداکیتی دارد که دارای پتانسیل بالا برای تشکیل ذخایر پورفیری هستند.

- وجود پدیده‌هایی مانند برش هیدروترمال و تشکیل استوک­ورکهای سیلیسی در توده نفوذی و اسکارن میوه­رود، محیط تشکیل کم عمقی را پیشنهاد می‌کند.

- حالت اکسیداسیون نسبتا بالا که با وجود گارنت آندرادیتی (Ad45-97) و اپیدوت مشخص می شود. این با عدم حضور پیروتیت تایید می شود.

- نتایج آنالیزهای ایزوتوپی، نشانگر منشا ماگمایی برای گوگرد است و نیز تایید می کند که ماگمای مادر کمترین آلودگی را به مواد پوسته دارد.

- نتایج آنالیزهای ایزوتوپی، ژئوشیمی سنگ کل و داده های الکترون مایکروپروب نشان می دهند که سیالهای ماگمایی مشترکی در کانیسازی در مناطق مختلف داخل پورفیری، دایکها و اسکارن دخالت داشته اند.

 

 

کلید واژه ها: سایر موارد