زمین شیمی و منشأ کانسارخاک نسوز سمیرم

دسته زمین شناسی اقتصادی واکتشاف
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و پنجمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده اعتمادی، بیژن
تاريخ برگزاری ۰۲ اسفند ۱۳۸۵

چکیده:
 
معدن خاک نسوز سمیرم در ۱۷۷ کیلومتری جنوب اصفهان و ۲۷ کیلومتری جنوب غرب سمیرم قرار دارد. این کانسار رسوبی به صورت لایه ای در بین دو سازند سروک و ایلام در کرتاسه فوقانی تشکیل شده است. کانیهای اصلی تشکیل دهنده کانسار کائولینیت، کوارتز، هماتیت و آناتاز می باشند. اکسید های اصلی شامل  Al۲O۳،  SiO۲، Fe۲O۳ و TiO۲ بوده و سایر اکسیدها نظیر MgO ، Na۲O، K۲O، CaO و P۲O۵ اکسید های فرعی هستند. شاخص هوازدگی (CIW) و دگرسانی کانسار (CIA) بیش از ۹۸ درصد می باشد که بیانگر هوا زدگی شدید سنگ مادر می باشد. الگوی پراکندگی عناصر نادر خاکی بهنجار شده نمونه ها با کندریت، غنی شدگی LREE نسبت به HREE و تهی شدگی Eu را نشان می دهد. با استفاده از نسبت اکسید های TiO۲ به Al۲O۳، دیاگرام مثلثی La – Th – Sc و مقادیر عناصر جزئی نظیر Cr، Co و V سنگ منشأ، فلسیک با تأثیرپذیری اندک از سنگهای مافیک تعیین گردید.
 
Abstract :
 
The Semirom fire clay mine, is located at ۱۷۷ Km south of Isfahan and ۲۷ Km SW of Semirom. The sedimentary ore deposit with upper cretaceous age, is intercalated between Sarvak – Ilam formations. The mineralogical compositions of ore deposit is dominated by Kaolinite, Quartz, hematite and Anatase. The chemistry of deposit shown enrichment of Al۲O۳, SiO۲, Fe۲O۳ and TiO۲, whereas other oxide such as MgO, Na۲O, K۲O, CaO and P۲O۵  are minors. The index value of weathering (CIW) and alteration (CIA) is more than ۹۸ percent which suggest intense weathering of source rock. The chondorite – normalized REE distribution patterns, illustrate enrichment of LREE relative to HREE, and depletion of Eu. The ratio of TiO۲ /Al۲O۳, La – Th – Sc diagram and content of trace element such as Cr, Co and V suggest the parent rock of ore deposit to be felsic with minor contribution of mafic rock.

 
 
زمین شیمی و منشأ کانسارخاک نسوز سمیرم
 
◊◊◊◊
اعتمادی، بیژن  ، عضو هیأت علمی بخش علوم زمین دانشگاه شیراز
پیرنجم الدین، حمید، دانشجوی کارشناسی ارشد زمین شناسی اقتصادی دانشگاه شیراز (سخنران)
 
◊◊◊◊
 
چکیده:
 
معدن خاک نسوز سمیرم در 177 کیلومتری جنوب اصفهان و 27 کیلومتری جنوب غرب سمیرم قرار دارد. این کانسار رسوبی به صورت لایه ای در بین دو سازند سروک و ایلام در کرتاسه فوقانی تشکیل شده است. کانیهای اصلی تشکیل دهنده کانسار کائولینیت، کوارتز، هماتیت و آناتاز می باشند. اکسید های اصلی شامل  Al2O3،  SiO2، Fe2O3 و TiO2 بوده و سایر اکسیدها نظیر MgO ، Na2O، K2O، CaO و P2O5 اکسید های فرعی هستند. شاخص هوازدگی (CIW) و دگرسانی کانسار (CIA) بیش از 98 درصد می باشد که بیانگر هوا زدگی شدید سنگ مادر می باشد. الگوی پراکندگی عناصر نادر خاکی بهنجار شده نمونه ها با کندریت، غنی شدگی LREE نسبت به HREE و تهی شدگی Eu را نشان می دهد. با استفاده از نسبت اکسید های TiO2 به Al2O3، دیاگرام مثلثی La – Th – Sc و مقادیر عناصر جزئی نظیر Cr، Co و V سنگ منشأ، فلسیک با تأثیرپذیری اندک از سنگهای مافیک تعیین گردید.
 
Abstract :
 
The Semirom fire clay mine, is located at 177 Km south of Isfahan and 27 Km SW of Semirom. The sedimentary ore deposit with upper cretaceous age, is intercalated between Sarvak – Ilam formations. The mineralogical compositions of ore deposit is dominated by Kaolinite, Quartz, hematite and Anatase. The chemistry of deposit shown enrichment of Al2O3, SiO2, Fe2O3 and TiO2, whereas other oxide such as MgO, Na2O, K2O, CaO and P2O5  are minors. The index value of weathering (CIW) and alteration (CIA) is more than 98 percent which suggest intense weathering of source rock. The chondorite – normalized REE distribution patterns, illustrate enrichment of LREE relative to HREE, and depletion of Eu. The ratio of TiO2 /Al2O3, La – Th – Sc diagram and content of trace element such as Cr, Co and V suggest the parent rock of ore deposit to be felsic with minor contribution of mafic rock.
 
 
مقدمه :
معدن خاک نسوز سمیرم از معادن بزرگ و قدیمی کشور می باشد که در فاصله 177 کیلومتری جنوب اصفهان و 27 کیلومتری جنوب غرب شهرستان سمیرم و در طول جغرافیایی"06'25°51 تا "15'25°51 و عرض جغرافیایی'14 °31 تا '16 °31 قرار گرفته است (شکل 1). این کانسار در سال 1345 توسط سازمان زمین شناسی کشور کشف گردید و در پی آن اکتشاف تفصیلی کانسار و بررسی کاربردهای صنعتی و تجاری ماده معدنی صورت گرفت. هم اکنون استخراج معدن به صورت روباز ادامه دارد و به عنوان خاک نسوز در صنایع تولید فراورده های نسوز و در صنایع سرامیک استفاده می شود. در این تحقیق زمین شیمی، کانی شناسی و منشأ کانسار با توجه به داده های زمین شیمیایی تعیین گردید.
 
 
             
خاستگاه زمین شناسی:
منطقه سمیرم در شرق رشته کوههای زاگرس در ناحیه فارس داخلی و در منطقه زاگرس مرتفع واقع شده است. سازندهای موجود در منطقه سمیرم از قدیم به جدید شامل سازند های داریان، کژدمی، سروک، ایلام و سازند گورپی می باشد(4).
کانسار خاک نسوز سمیرم در تاقدیس کوه پشته به صورت لایه ای و هم شیب با طبقات آهکی سازند سروک – ایلام قرار گرفته است. طول رخنمون کانسار حدود 3/6 کیلومتر می باشد (شکل 2).
 توالی سنگ شناسی در محدوده کانسار، رسوبی بودهو از پایین به بالا به صورت زیر می باشد:
آهک پایینی: این لایه آهکی ضخیم به رنگ زرد تا خاکستری دیده می شود و در بعصی نقاط ضخامت آن به 60 متر هم می رسد.
لایه رس قرمز: این لایه به رنگ قرمز مایل به قهوه ای دیده می شود. ضخامت این لایه در نقاط مختلف متفاوت بوده و متوسط ضخامت آن 3متر می باشد.
لایه رسی زرد تا خاکستری(خاک نسوز): در این لایه که به عنوان ماده معدنی استخراج می شود پیزولیتهای آهن به صورت پراکنده در آن دیده می شود که مقدار این پیزولیتها در قسمت فوقانی نسبت به قسمت پایینی بیشتر می باشد. ضخامت متوسط این لایه 6 متر می باشد.
مارن و آهک متوالی: ضخامت این لایه متغیر بوده و به 8 متر می رسد. این لایه بر روی لایه ماده معدنی قرار دارد.
لایه آهک فوقانی: این لایه به رنگ خاکستری تا خاکستری روشن بوده و در قسمتهای شرقی و شمال غربی کانسار گسترش بیشتری دارد. این لایه آهکی در بالا به رسوبات دوران چهارم ختم می شود.
 
 
بحث :
 
روش مطالعه:
به منظور مطالعات زمین شیمیایی و کانی شناختی، نمونه برداری منظم بر اساس ویژگیهای ماکروسکپی و تغییرات ظاهری نظیر تغییر رنگ لایه ها به روشNiyakairu 2001  به صورت افقی و عمودی در امتداد رخنمون کانسار در پشته جنوبی و شمالی انجام گرفت. تعداد 13 نمونه برای آنالیزهای XRD ،XRF و ICP-MS انتخاب گردید. آزمایشهای XRD وXRF در سازمان زمین شناسی کشور و آزمایش ICP-MS در آزمایشگاه Amdel  استرالیا انجام گرفت که نتایج آن در جدولهای 1 و 2 مشاهده می شود.
 
 
SE1
SE2
SE3
SE5
SE6
SE7
SE8
SE10
SE12
SE13
PAAS
 NASC
SiO2
33.16
24.41
2.25
40.43
38.65
38.63
37.81
37.31
36.39
36.12
62.8
64.8
Al2O3
33.28
24.35
1.7
41.06
41.06
40.55
39.88
38.04
35.97
35.85
18.9
16.9
Fe2O3
17.1
40.56
4.19
0.6
2.91
2.34
4.34
7.66
10.32
10.72
7.22
5.65
TiO2
1.88
1.08
 -
2.05
1.83
2.39
2.04
1.87
1.84
2.1
1
0.7
 MnO
0.1
0.01
0.86
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.11
0.06
 MgO
0.33
0.15
10.13
0.29
0.35
0.39
0.35
0.27
0.26
0.31
2.2
2.86
 CaO
0.98
0.14
37
0.39
0.27
0.27
0.23
0.24
0.5
0.48
1.3
3.63
 Na2O
0.1
0.07
 -
0.1

کلید واژه ها: اصفهان