پتروگرافی و پتروژنز سنگهای پلوتونیک منطقه معدن آهن ذاکر (شمالشرق زنجان )

دسته پترولوژی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و پنجمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده نسرین خانمحمدی
تاريخ برگزاری ۰۲ اسفند ۱۳۸۵

مقدمه :                                     
 
منطقه مورد مطالعه با وسعت تقریبى ۳۸ کیلومتر مربع در نقشه های ۱:۲۵۰۰۰۰ زنجان(,۱۹۶۹Stocklin ) و ۱:۱۰۰۰۰۰ طارم(Hirayama,۱۹۶۶  ) در ۲۲ کیلو مترى شمالشرق شهر زنجان واقع شده است. (تصویر ۱)
این منطقه در محدوده اى به مختصات  ۴۳۰۴۸الى  ۶۴۰۴۸الى طول جغرافیایى شرقى و  ۱۱۰۳۷الى  ۳۶۰۳۹ عرض جغرافیایى شمالى قرار دارد . بر اساس نقشه۱:۱۰۰۰۰۰ طارم ، از لحاظ موقعیت زمین شناسى ، قدیمى ترین واحد رخنمون یافته در محدوده مورد مطالعه تشکیلات آمند سازند کرج ( ائوسن ) مى باشند .رسوبات کواترنر در بخش جنوبى منطقه جوانترین واحدهاى زمین شناسى را تشکیل مى دهند .این رسوبات شامل تراسهاى آبرفتى ، رسوبات آهکى آب شیرین ، رسوبات مخروط افکنه اى و نهشته هاى آبرفتى دوران چهارم مى باشند .توزیع جغرافیایى توده هاى نفوذى در چهار گوش مورد نظر با روندNW_SE در دو نوار مشخص و موازى ( احتمالاً در راستاى دو سیستم گسله ) صورت گرفته است . توده هاى نفوذی بخش شمالى در حاشیه خود داراى هاله دگرسانى گرمابى وسیع بوده و کانه زایى Cu، MO ،Pbو Zn را بوجود آورده اند .
توده هاى نفوذی بخش جنوبى در داخل نهشته هاى آمند نفوذ کرده و عمق جایگیرى این توده هانسبت به توده های بخش شمالى کمتر بوده و فاقد زونهای دگرسانى گرمابى وسیع مى باشند .
سنگهاى نفوذى منطقه ذاکر به عنوان توده هاى نفوذی نوار جنوبى محسوب گردیده  که طى فرآیند نفوذ موجب کانه زایى آهن گشته اند .
 
 
 
دراین گستره توده هاى نفوذى با ترکیب کوارتز مونزونیت و کوارتز مونزودیوریت در را ستاى  تقریبى
NW_SE  در امتداد محورطاقدیس واقع در نهشته های ولکانیک و ولکانو کلاستیک ائوسن ( بخش آمند سازند کرج با ترکیب آندزیتى - بازالتى ) جایگیرى کرده است. جایگیرى توده هاى نفوذى با عث دگرگونى مجاورتى در حد رخساره  هورنبلند هورنفلس در سنگهاى مجاور گردیده  است .
بحث :
پترو گرافى :
 بافت غالب سنگهاى منطقه گرانولار مى باشد (شکل۱) ولى در برخى نمونه ها علاوه بر بافت فوق الذکر ، بافتهاى پور فیریک و گرا نوفیرى نیز مشاهده مى گردد (اشکال۲و۳). همچنین انکلاو هاى مافیک ریز دانه در سنگهاى نفوذى یافت مى شوند) شکل۴).
 
 

۰.۳ mm mm
 
 

  
 
 
کانیهاى اصلى تشکیل دهنده سنگها شامل پلاژیوکلاز ،آلکالى فلدسپار و کوارتز بوده و کانیهاى فرعى شامل آمفیبول ، پیروکسن و بیوتیت مى باشند . مقادیر جزئى آپاتیت ، اسفن و کانى اپک ( مگنتیت) در این سنگها مشاهده مى گردد . مطالعه خصوصیات نورى  پلاژیو کلاز هانشان مى دهد که داراى ترکیب الیگوکلاز تا آندزین  مى باشند. پلاژیوکلازها  بافت آنتى راپا کیوى ( مونزونیتى ) و غربالى نشان مى دهند.
 
 
 
آمفیبول و بیوتیت از کانیهاى آبدار تشکیل شده در سنگهاى پلوتونیک منطقه مورد مطالعه مى باشند . آمفیبول ( با ترکیب هورنبلند بر اساس خصوصیات نورى  ) در برخى از نمونه ها بافت اسکلتى نشان مى دهد (شکل۷)
آپاتیت ، اسفن و زیر کن از دیگر کانى هایى هستند که با مقادیر جزئى در نمونه هاى نفوذى مشاهده مى گردند . آپاتیت ها اغلب با فرم سوزنى دیده مى شوند (اشکال۱۱و۱۲).
کانى  مگنتیت به صورت بلورهاى  نیمه شکلدار در نمونه ها مشاهده مى گردد (شکل۱۲).   
 
 
 
 
 
از جمله کانیهاى ثانویه موجود در این سنگها که بطور عمده از دگرسانى گرمابى کانى هاى اولیه ذکر شده در سنگهاى مورد مطالعه بوجود آمده اند ، مى توان سرسیت ،کلریت (نوع پنین) ، کلسیت ، کانى هاى رسى و اپیدوت را نام برد (اشکال۱۳و ۱۴). بلور هاى کوارتز اغلب فضاى بین کانیها را پر مى کند .
 
 
 
وجود بافت اسکلتى آمفیبولها منعکس کننده شرایط ناپایدار و غیر تعادلى در هنگام تبلور بلورآمفیبولهاست .در این شرایط سرعت سرد شدن ماگماى حاوى بلورهاى آمفیبول در حال رشد بطور ناگهانى افزایش یافته ، و باعث مى شود سرعت انتشار مواد مذاب کمتر از سرعت رشد کانى ها گردد . با حاکم شدن این شرایط ، بلورها در جهات خاصى رشد کرده و اشکال اسکلتى تشکیل مى دهند(David Shelley ,۱۹۹۳) (منبع ۲).
علت تشکیل بلورهاى سوزنی شکل آپاتیت مانند بافت اسکلتى آمفیبولها سرد شدن ناگهانى مذاب و رسیدن سریع ماگماى در حال تبلور به سطح مى باشد(David Shelley ,۱۹۹۳).
وجود مگنتیتهاى نیمه شکلدار گویاى فوگاسیته بالاى اکسیژن در ماگماى مولد سنگهاى پلوتونیک است.  
 
ژئوشیمى و پتروژنز:
براى مطالعات ژئوشیمیایى توده نفوذى ذاکر ، تعداد ۱۰ نمونه از توده جهت تعیین کیفى و کمى عناصر اصلى و جزئی توسط روش XRF(Magicspro) مورد تجزیه قرار گرفته ، براى بررسى نتایج حاصله، از نرم افزار زمین شناسى Minpet۲.۰۲ استفاده  گردید.
براساس طبقه بندى ژئوشیمیایى با استفاده از  نمودار K۲O+Na۲O در مقابل SiO۲ (کاکس و همکاران ، ۱۹۷۹) ،نمونه هاى نفوذى در محدوده گرانو دیوریت – کوارتز دیوریت قرار مى گیرند (شکل۱۵).
در نمودار مثلثىFeOt-MgO-Na۲O+K۲O (ایروین و باراگار، ۱۹۷۱) که سرى کالکو آلکالن را از سرى تولئیتى تفکیک مى کند ،سنگهاى نفوذى در محدوده کالکو آلکالن قرار مى گیرند(شکل۱۶).در نمودار K۲O+Na۲O - SiO۲ (ایروین و باراگار، ۱۹۷۱)، نمونه ها در محدوده ساب آلکالن قرار مى گیرند(شکل۱۷).
و درنمودارمثلثىAb-Or-An سنگهاى نفوذى در محدوده غنى از پتاسیم قرار مى گیرند(شکل۱۸).
درنمودارA/CNK-A/NK نمونه هاى نفوذى در محدوده متاآلومینوس(Metaaluminous) قرار مى گیرند(شکل ۱۹).این ویژگى نشانگر منشاء آذرین است و محیط تکتونیکى زون فرورانش در حاشیه قاره و جزایر قوسى ، محیط مناسبى براى ایجاد چنین ویژگى است .
 
 
 
بررسى روند تغییرات  عناصر کمیاب در سنگهاى نفوذى  بر اساس نمودارهاى عنکبوتى نرمالیره شده نسبت به کندریت و گوشته اولیه غنى شدگى از عناصر  Ba،Rb ، Ce، Cs، Th،  Zr، Nb،Sr،La ،Eu  Yb وYوتهى شدگى از عناصرZn،Cu ، Cr،Ni  و V  نشان مى دهند غنى  شدگى محسوس  این سنگها از عناصر Ba،Rb ، Ce، Cs، ThوSr  مى تواند انعکاسى از دخالت  پوسته قاره اى در تکوین این توده نفوذى باشد (شکل۲۰). 
 
پتروژنز و محیط تکتونیکى:
بر اساس مطالعه ویژگیهاى کانى شناسى مانند نبود موسکویت ، آندالوزیت وکردیریت و وجودهورنبلند به عنوان کانى مافیک غالب ، همچنین خصوصیات ژئوشیمیایى مانند میزان کروندوم نرماتیو در حد صفر ،متاآلومین بودن توده نفوذی ، نسبت A/CNk کمتر از ۱/۱وبررسى نتایج حاصل از توزیع فراوانى عناصر کمیاب نشانگر آن است که ماگماى مولد توده هاى گرانیتوئیدى ،گوشته اولیه زیر لیتوسفر قاره اى مى باشدکه در اثر تبلور بخشى همراه با آلایش توسط سنگهاى پوسته اى، سنگهای نفوذی   منطقه را تشکیل داده است .
   طبق نمودارلگاریتمىY+Nb-Rb جهت تفکیک محیط تکتونیکى گرانیتوئیدها ،(پیرس و همکاران ، ۱۹۸۴) سنگهاى نفوذى  برداشت شده در محدوده VAG(قوس آتشفشانى) قرار مى گیرند(شکل۲۱). در نمودار لگاریتمى Y-Zr (مولر و همکاران،۱۹۹۷ )، نمونه هابطور مشخصى در محدوده قوسهاى بعد از تصادم قرار قرار مى گیرند(شکل۲۲).   نمونه هاى مورد بررسى در نمودار چاپل و وایت (۱۹۸۴)در محدوده گرانیت I-Type قرار مى گیرند(شکل۲۳).
 
 
 
 
 
منطقه مورد مطالعه بعنوان بخشى از نوار ولکانو پلوتونیک طارم ، در نتیجه فعالیتهاى ماگماتیسم ترشیرى البرز غربى – آذربایجان بوجود آمده اند. طبق مطالعات خائین (۱۹۷۵،Khain) نوار ولکانو – پلوتونیک البرز غربى – آذربایجان روند کلى NW_SE  دارد . مهمترین فعالیت آتشفشانى در این نوار بعد از فاز فشارشى لارامید ودر اثر یک فاز کششی (پیرنه )به وقوع پیوسته که عمدتاً از نوع زیر دریایى است به دنبال این فعالیت آتشفشانى در اوایل الیگوسن ،گرانیتوئید هاى مرتبط با فاز کوهزایى ائوسن پایانى – الیگوسن تشکیل شده است  (منبع ۱). شواهد ژئوشیمیایى نشان مى دهد که توده هاى نفوذى مورد بحث بر اثر فرآیند هاى بعد از تصادم ایجاد شده اند .
 
 
 
 
اهمیت اقتصادى توده نفوذى:
توده نفوذى ذاکر بعنوان بخشى ازنوار ولکانو پلوتونیک طارم ، در نتیجه فعالیتهاى ماگماتیسم ترشیرى البرز غربى – آذربایجان در محیط تکتونیکى پس از برخورد تشکیل و در داخل مجموعه ولکانیک و ولکانو کلاستیک (بخش امند سازند کرج) نفوذ کرده است .ماگماى مولد گرانیتوئید ذاکر متاآلومین واز تیپ I بوده وداراى ماهیت کالکو الکالن با پتاسیم بالا مى باشد . میزان بخار آب و فوگاسیته اکسیژن در سنگهاى نفوذى منطقه مورد مطالعه بالا بوده واین توده هاى گرانیتوئیدى غنى از آهن مى باشند .
طى فرایند تفریق ماگمایى (به علت پدیده اختلاط ناپذیرى مایعات )اکسید هاى آهن و آپاتیت از مایع سیلیکاته جدا و توده هاى آهن آپاتیت دار را به وجود آورده است . کانسار سازى به شکل توده اى ، رگه اى و رگچه اى انجام شده است .
 
نتیجه گیرى :
۱-  بر اساس مطالعات پتروگرافى سنگهاى پلوتونیک منطقه مورد مطالعه داراى ترکیب کوارتز مونزودیوریت ،کوارتزمونزونیت و کوارتزسینیت مى باشند.
۲- سرى ماگمایى توده نفوذى مورد مطالعه ، کالکو آلکالن با پتاسیم بالا مى باشد.
۳- محیط تکتونیکى نمونه هاى نفوذى ویژگى محیط بعد از تصادم(POST – COLG ) را نشان مى دهد .
۴- سنگهاى نفوذى منطقه داراى ویژگى گرانیتوئیدهاى I-Type بوده وداراى ماهیت متا آلومین مى باشند .
۵- غنى شدگى توده نفوذى از عناصر Ba،Rb ، Ce، Cs، ThوSr نشانگر نقش پوسته قاره اى در تکوین ماگماى مولد توده نفوذى است .
۶- توده نفوذى ذاکر غنى از آهن بوده و مولد کانسار آهن ذاکر مى باشد .
 
منابع:
۱-      پور معافى، محمد، مؤید، محسن،۱۳۸۰،مرورى بر پلوتونیسم ترشیر البرز غربى – آذربایجان و اهمیت اقتصادى آن (با نگرشى ویژه بر منطقه هشجین ، نشریه دانشکده علوم زمین ،شماره ۴و۵ ،ص ۹۳ .   
۲-      کریمى، قره بابا، عامرى، حسین، کلاگرى، على،جهانگیرى، على اصغر،احمد، ۱۳۸۳، مطالعه پترولوژى و ژئوشیمى سنگهاى پلوتونیک منطقه شرق هریس(استان آذرباجان شرقى-شمالغرب کشور) ،هشتمین همایش انجمن زمین شناسی. شاهرود.
References:
۱.Chapple ,B,W;and white ,A.J.R ; ۲۰۰۱,Two contrasting Granite types :۲۵ years later, aust.Jour .Earth science,v.۴۸,p۴۸۹-۴۹۹.
۲.Maniar,P,o;piccoli,P.M.۱۹۸۹,Tectonic discrimination of granitoids .Geol.Soc.America
Bulletion,V۱۰۱,P۱۳۴-۱۵۰.
۳.Muller, D., Groves. D.i. ۱۹۹۷. Potassic igneos rocks and associated gold – copper mineralization , Secupdated . Springer – Verlag. ۲۴۲ pp.
۴.Pearce,J,A; Harris,N.B.W,and Tindle, A,G;۱۹۸۴,Trace elemet discrimination diagrams for the tectonic interpretion of granitic rocks , Journal of  petrology , V۲۵,P۹۵۶-۹۸۳.
۵. Shelly, David, ۱۹۹۳.igneous and metamorphic rocks Under the microscope.
 
 

نسرین خانمحمدی، کارشناسی ارشد زمین شناسی اقتصادی، دانشگاه شهید بهشتی تهران، دانشکده علوم زمین
احمد خاکزاد، دکتری زمین شناسی اقتصادی، دانشگاه هانور،  آلمان، عضو هیئت علمی دانشگاه شهید بهشتی تهران، دانشکده علوم زمین
جواد ایزدیار، دکتری پترولوژی، دانشگاه کیوتو،  ژاپن، عضو هیئت علمی دانشگاه زنجان،  دانشکده علوم
علی حاج ابوالفتح ، دکتری زمین شناسی اقتصادی،  دانشگاه کلن،  آلمان، عضو هیئت علمی دانشگاه زنجان، دانشکده علوم
 
چکیده:
منطقه معدن آهن ذاکر ( شمالشرق زنجان )  درنوار ولکانو پلوتونیک طارم واقع شده است.این نوار در نتیجه فعالیتهای ماگماتیسم ترشیری البرز غربی – آذربایجان با روند NW_SE تشکیل گردیده است . توده های نفوذی این منطقه نیز مطابق با این روند توزیع گردیده اند. در این منطقه توده های نفوذی با سن احتمالی الیگوسن به داخل سنگهای ولکانیک – ولکانوکلاستیک(گدازه –توف) تشکیلات کرج(با سن ائوسن) نفوذ نموده وموجب کانه زایی آهن شده اند. سنگهای پلوتونیک دارای ترکیب متنوعی از کوارتز مونزودیوریت ، کوارتز مونزونیت تا کوارتز سینیت می باشند . ترکیب کانی شناسی آنها شامل پلاژیوکلاز ،آلکالی فلدسپار ،کوارتز ، آمفیبول ، پیروکسن، بیوتیت ، کلریت ، آپاتیت ، اسفن و مگنتیت می باشد .ویژگیهای ژئوشیمیایی بیانگر آن است که  این توده ها متاآلومین می باشند و در محدوده ساب آلکالن با ماهیت کالکو آلکالن با پتاسیم بالا قرار می گیرند.توزیع فراوانی عناصر کمیاب در سنگهای نفوذی نشان دهنده غنی شدگی این سنگها از نظر Ba،Rb ، Ce، Cs، Th،  Zr، Nb،Sr،La ،Eu ،YوYb   می باشد. شواهد پتروگرافی و ژئوشیمیایی سنگهای مزبور نشان می دهند که این سنگها، گرانیتوئیدهای مرتبط با فاز کوهزایی و فعالیتهای ماگمایی بعد از تصادم بوده و در گروه گرانیتوئید های نوع I قرار می گیرند.
 
 
Abstract :
Zaker iron deposite is located in the Northeast of Zanjan city and is a part of Tarom volcano plutonic belt . This belt with NW_SE trend was formed during tertiary Azarbaijanwest alborze magmatism . plutonic rocks of the area  are  also distributed with the  NW_SE trend. this rocks with  probably Oligocene age were intruded into the volcanic - volcanoclastic (Tuff-Lava) rocks of the Karaj formation with Eocene age and caused iron mineralization.In the basis of petrography studies they have varial lithology changing from quartzmonzodiorite, quartzmonzonite to quartzsyenite. Their mineral assemblages contain plagioclase, alkalifeldspar, quartz, amphibole, pyroxene, biotite, chlorite, apatite, sphene and magnetite. Geochemical studies indicate that they are metaaluminous and high K calkalkaline rocks. Trace elements distribution shows, they are enriched of Ba, Rb, Ce, Cs, Th, Sr, Nb, Zr, La, Eu, Y and Yb.Petrographic and geochemical  evidences suggest  that  they are I-type granitoides and related to post-collision magmatism.                                                                             

کلید واژه ها: زنجان