مطالعه تحرک و توزیع دوباره عناصر اصلی و کمیاب بر اساس محاسبه تعادل جرم در توده سینیتی آرش
| دسته | پترولوژی |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | اولین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران |
| نویسنده | محمد ولی زاده |
| تاريخ برگزاری | ۰۴ شهریور ۱۳۷۶ |
توده سینیتی آرش در ایالت فلز زایی بافق و در غرب معدن آهن- آپاتیت اسفوردی قرار دارد. این توده که در مجموعه های رسوبی و آتشفشانی اینفراکامبرین نفوذ کرده است، دارای حاشیه سرد بسیار واضح می باشد. دایک های کوچک و بزرگ سینیتی با ترکیب کانی شناسی مشابه در اطراف این توده قابل مشاهده می باشد. بر اساس مطالعات پتروگرافی و نتایج بدست آمده از تجزیه شیمیایی نمونه ها بنظر می رسد که این توده تحت تاثیر آلتراسیون و متاسوماتیسم قرار گرفته است.
روش کار: از گستره 700 متر مربعی این توده، 12 نمونه از حاشیه بطرف داخل برداشته شد و یک نمونه نیز از نزدیک ترین دایک سیینیتی (درفاصله 200متر توده اصلی) انتخاب گردید.
از نظر پتروگرافی توده سیینیتی آرش یک پیروکسنو سیینیت دانه درشت تا متوسط است که در آن آنکلاوهایی از جنس بیوتیت سیینیت دیده می شود. کانیهای اصلی شامل فلدسپات پتاسیک، پلاژیوکلاز و پیروکسن است و کانیهای فرعی آن آپاتیت، زیرکن و روتیل می باشد.
سریسیتیزاسیون پلاژیوکلازها کم و بیش در نمونه ها دیده می شود این ترکیب کانی شناسی در تمام توده یکنواخت نبوده و پیروکسن درحاشیه توده حضور ندارد، این در حالی است که تمرکز کانیهای زیرکن و روتیل در حاشیه بیشتر است. بافت صفحه شطرنجی در پلاژیوکلازها بطور گسترده ای دیده می شود که می توان آن را بعنوان نشانه ای از متاسوماتیسم در نظر گرفت. (اسمیت 1979). برخی رگچه های آلبیتی در کنار و داخل بلورهای پلاژیوکلاز قابل مشاهده است. به دلیل عدم حضور کانیهای رسی و مسکویت ثانویه و همچنین بافتهای متاسوماتیکی در دایک سیینیتی بنظر می رسد که این دایکها تحت تاثیر فرایند متاسوماتیکی واقع نشده اند.
با توجه به وجود نمونه سالم در کنار نمونه های آلتری و متاسوماتی شده توده اصلی امکان محاسبه درصد تغییر عناصر در نمونه های مربوط به توده سیینیتی آرش فراهم آمد. با توجه به روش معرفی شده بوسیله نسبیت1979 افزایش یا کاهش هر عنصر فرضی X در نمونه نسبت به سنگ سالم را می توان با استفاده از رابطه زیر محاسبه نمود:
Change%={[ (X/Ti)Sample/(X/Ti)Parent]-1}.100
در نظر گرفتن یک عنصر با تحرک کم (مانند Ti در رابطه بالا) در محاسبه تعادل جرم بعنوان ثابت امری است متداول (نسبیت 1979، کرامر و نسبیت 1983، میدل برگ و همکاران 1988، بیرمهال و همکاران 1991). برای انتخاب این عنصر باید موارد متعددی را در نظر گرفت از جمله: 1- حلالیت کم در محلولهای آبکی
2- در صورت امکان بصورت ادخال در داخل برخی کانیهای مقاوم دیده شود.
3- در سنگ سالم و در توده تقریباٌ توزیع یکنواخت داشته باشد. با وجود اینکه تیتانیم و زیرکنیم جزو عناصری هستند که در اینگونه محاسبات بسیار استفاده می شوند (بعنوان مثال، نسبیت 1979، 1983؛میدل برگ و همکاران، 1988؛ وندرویدن و وندرویدن،1955) ولی جهت پرهیز از خطاهای حاصله بدلیل توزیع ناهمگن زیرکن و روتیل در توده مورد مطالعه، ترجیح دادیم تا از Ti , Zr بعنوان ثابت استفاده نشود. از طرف دیگر بدلیل مشاهده تغییرات در مقدار Al2O3 (تا حد 48%)، امکان استفاده از Al به عنوان ثابت نیز وجود نداشت. در نهایت ترجیح داده شد تا داده های حاصل از تجزیه شیمی، به عناصر فوق بهنجار نشوند و برهمین اساس رابطه شماره یک جهت استفاده در این پژوهش بصورت زیر تغییر داده شد:
Change%=[ (X Sample/ X Parent)-1].100
روش تجزیه: پس از طی مراحل معمول خرد کردن، پودر کردن و همگن سازی نمونه ها، هر نمونه برای عناصر اصلی و برخی عناصر ردیاب مانند Y, Rb, Ba, Sr, K, Nb, Zr به روش فلورسانس اشعه X مورد تجزیه قرار گرفت.
نتیجه: تغییر در تمرکز عناصر اصلی و ردیاب A-1 و B نشان داده شده است. مقادیر مثبت برای درصد تغییرات (Change%) نشانه غنی شدگی و مقادیر منفی بیانگر فقیر شدگی عناصر در توده سیینیتی است. کرامر و نسبیت 1983 محدوده ای از 20-% تا 20+% را در نظر گرفتند و تنها مقادیر خارج از این حد را بعنوان شاخص افزایش و کاهش عناصر قابل قبول می دانند.
با توجه به محدوده فوق، در Rb9 K20 و Al2O3 افزایش دیده می شود. در حالیکه CaO , Na2O کاهش نشان می دهند. MnO , Fe2O3 رفتاری غیر وابسته از خود نشان می دهند (با افزایش Mno, Fe2O3 کاهش می یابد. P2O5 , MgO نیز کاهش می یابند.)
بحث: بطور خلاصه می توان چنین گفت که:
1- CaO , Na20 بدلیل تجزیه پلاژیوکلاز کاهش می یابند و کاهش دیده شده P2O5 را می توان به انحلال آپاتیت نسبت داد.
2- تغییرات مشاهده شده در MgO را نیز می توان به توزیع ناهمگن کانی پیروکسن در توده اصلی نسبت به دایک سیینیتی مربوط دانست.
3- تجربه نشان داده است، در مواردی که Mn تحرک زیادی را از خود نشان می دهد، آهن تحرکی ندارد. این رفتار را می توان به اختلاف موجود در کینتیک احیاء این دو عنصر مربوط دانست.
4- افزایش در مقدار Al2O3 را می توان به درجات آلتراسیون پلاژیوکلاز مربوط دانست (درجه آلتراسیون بین 13% تا 35%).
5- K, Rb بدلیل فرایند متاسوماتیسم پتاسیک افزایش می یابند.
6- افزایش در Nb, Zr را می توان به رفتار این عناصر به عنوان عضوی از گروه عناصر HFSE مربوط دانست.
روش کار: از گستره 700 متر مربعی این توده، 12 نمونه از حاشیه بطرف داخل برداشته شد و یک نمونه نیز از نزدیک ترین دایک سیینیتی (درفاصله 200متر توده اصلی) انتخاب گردید.
از نظر پتروگرافی توده سیینیتی آرش یک پیروکسنو سیینیت دانه درشت تا متوسط است که در آن آنکلاوهایی از جنس بیوتیت سیینیت دیده می شود. کانیهای اصلی شامل فلدسپات پتاسیک، پلاژیوکلاز و پیروکسن است و کانیهای فرعی آن آپاتیت، زیرکن و روتیل می باشد.
سریسیتیزاسیون پلاژیوکلازها کم و بیش در نمونه ها دیده می شود این ترکیب کانی شناسی در تمام توده یکنواخت نبوده و پیروکسن درحاشیه توده حضور ندارد، این در حالی است که تمرکز کانیهای زیرکن و روتیل در حاشیه بیشتر است. بافت صفحه شطرنجی در پلاژیوکلازها بطور گسترده ای دیده می شود که می توان آن را بعنوان نشانه ای از متاسوماتیسم در نظر گرفت. (اسمیت 1979). برخی رگچه های آلبیتی در کنار و داخل بلورهای پلاژیوکلاز قابل مشاهده است. به دلیل عدم حضور کانیهای رسی و مسکویت ثانویه و همچنین بافتهای متاسوماتیکی در دایک سیینیتی بنظر می رسد که این دایکها تحت تاثیر فرایند متاسوماتیکی واقع نشده اند.
با توجه به وجود نمونه سالم در کنار نمونه های آلتری و متاسوماتی شده توده اصلی امکان محاسبه درصد تغییر عناصر در نمونه های مربوط به توده سیینیتی آرش فراهم آمد. با توجه به روش معرفی شده بوسیله نسبیت1979 افزایش یا کاهش هر عنصر فرضی X در نمونه نسبت به سنگ سالم را می توان با استفاده از رابطه زیر محاسبه نمود:
Change%={[ (X/Ti)Sample/(X/Ti)Parent]-1}.100
در نظر گرفتن یک عنصر با تحرک کم (مانند Ti در رابطه بالا) در محاسبه تعادل جرم بعنوان ثابت امری است متداول (نسبیت 1979، کرامر و نسبیت 1983، میدل برگ و همکاران 1988، بیرمهال و همکاران 1991). برای انتخاب این عنصر باید موارد متعددی را در نظر گرفت از جمله: 1- حلالیت کم در محلولهای آبکی
2- در صورت امکان بصورت ادخال در داخل برخی کانیهای مقاوم دیده شود.
3- در سنگ سالم و در توده تقریباٌ توزیع یکنواخت داشته باشد. با وجود اینکه تیتانیم و زیرکنیم جزو عناصری هستند که در اینگونه محاسبات بسیار استفاده می شوند (بعنوان مثال، نسبیت 1979، 1983؛میدل برگ و همکاران، 1988؛ وندرویدن و وندرویدن،1955) ولی جهت پرهیز از خطاهای حاصله بدلیل توزیع ناهمگن زیرکن و روتیل در توده مورد مطالعه، ترجیح دادیم تا از Ti , Zr بعنوان ثابت استفاده نشود. از طرف دیگر بدلیل مشاهده تغییرات در مقدار Al2O3 (تا حد 48%)، امکان استفاده از Al به عنوان ثابت نیز وجود نداشت. در نهایت ترجیح داده شد تا داده های حاصل از تجزیه شیمی، به عناصر فوق بهنجار نشوند و برهمین اساس رابطه شماره یک جهت استفاده در این پژوهش بصورت زیر تغییر داده شد:
Change%=[ (X Sample/ X Parent)-1].100
روش تجزیه: پس از طی مراحل معمول خرد کردن، پودر کردن و همگن سازی نمونه ها، هر نمونه برای عناصر اصلی و برخی عناصر ردیاب مانند Y, Rb, Ba, Sr, K, Nb, Zr به روش فلورسانس اشعه X مورد تجزیه قرار گرفت.
نتیجه: تغییر در تمرکز عناصر اصلی و ردیاب A-1 و B نشان داده شده است. مقادیر مثبت برای درصد تغییرات (Change%) نشانه غنی شدگی و مقادیر منفی بیانگر فقیر شدگی عناصر در توده سیینیتی است. کرامر و نسبیت 1983 محدوده ای از 20-% تا 20+% را در نظر گرفتند و تنها مقادیر خارج از این حد را بعنوان شاخص افزایش و کاهش عناصر قابل قبول می دانند.
با توجه به محدوده فوق، در Rb9 K20 و Al2O3 افزایش دیده می شود. در حالیکه CaO , Na2O کاهش نشان می دهند. MnO , Fe2O3 رفتاری غیر وابسته از خود نشان می دهند (با افزایش Mno, Fe2O3 کاهش می یابد. P2O5 , MgO نیز کاهش می یابند.)
بحث: بطور خلاصه می توان چنین گفت که:
1- CaO , Na20 بدلیل تجزیه پلاژیوکلاز کاهش می یابند و کاهش دیده شده P2O5 را می توان به انحلال آپاتیت نسبت داد.
2- تغییرات مشاهده شده در MgO را نیز می توان به توزیع ناهمگن کانی پیروکسن در توده اصلی نسبت به دایک سیینیتی مربوط دانست.
3- تجربه نشان داده است، در مواردی که Mn تحرک زیادی را از خود نشان می دهد، آهن تحرکی ندارد. این رفتار را می توان به اختلاف موجود در کینتیک احیاء این دو عنصر مربوط دانست.
4- افزایش در مقدار Al2O3 را می توان به درجات آلتراسیون پلاژیوکلاز مربوط دانست (درجه آلتراسیون بین 13% تا 35%).
5- K, Rb بدلیل فرایند متاسوماتیسم پتاسیک افزایش می یابند.
6- افزایش در Nb, Zr را می توان به رفتار این عناصر به عنوان عضوی از گروه عناصر HFSE مربوط دانست.