بررسی ژئوشیمیایی طلا، پلاتین و عناصر همراه در کلاهک اکسیدی اطراف کانسار سرچشمه

چکیده :
 
جهت بررسی اهمیت اکتشافی و اقتصادی کلاهک اکسیدی در اطراف کانسار مس پورفیری سرچشمه بیش از ۲۰ نمونه، مورد مطالعه کانی شناسی و ژئوشیمیایی قرار گرفت. نمونه ها توسط روشهای PGM-ICP, ICP-MS  برای ۵۰ عنصرمورد سنجش قرار گرفتند. نتایج حاصل از مطالعات نشان می دهد که متوسط طلا (ppb ۷۳)، مس (ppm ۳۰۱۵)، مولیبدن (ppm۸۴)، نقره (ppm۶/۲) و رنیم (ppm ۰۰۲۶/۰) غنی شدگی معنی داری را نسبت به عیار عادی آنها در گوسن نشان می دهند. حداکثر مقدار طلا در گوسن های اطراف سرچشمه به ۲۰۰ میلی گرم در تن می رسد که دو برابر بیشتر از مقدار متوسط طلا در کانسار سرچشمه است. بنابراین برای اکتشاف کانسار های مس پورفیری پنهان می توان از ژئوشیمی طلا به عنوان کلید اکتشافی مهمی استفاده نمود. از طرفی چون مقدار متوسط طلا در گوسن ها ۷۳میلی گرم در تن است، بررسی بیشتر فراوری طلا از گوسن ها در آینده می تواند ارزش اقتصادی منطقه گوسن و شسته شده در کانسارهای پورفیری ایران را افزایش دهد.

الهام خورشیدی، دانشجوی کارشناسی ارشد زمین شناسی اقتصادی دانشگاه شهید باهنر کرمان.
علی­جان آفتابی، عضو هیئت علمی دانشگاه شهید باهنر کرمان.
کرمان انتهای بولوار 22 بهمن، دانشگاه شهید باهنر کرمان، دانشکده علوم، بخش زمین شناسی.
Email:geo_khorshidi@yahoo.com
 
مقدمه :
 
معدن مس پورفیری سرچشمه بزرگترین معدن مس ایران می­باشد که در 155 کیلومتری جنوب­غرب کرمان و 55 کیلومتری جنوب­غرب رفسنجان قرار دارد. این منطقه در طول جغرافیای ˚56 شرقی و عرض جغرافیایی ˚30 شمالی در ارتفاع حدود 2700 متری از سطح دریا واقع است و راههای دسترسی به معدن مس سرچشمه، از طریق جاده آسفالته کرمان - رفسنجان - شهرباک می­باشد (شکل 1).
از لحاظ موقعیت زمین شناسی منطقه سرچشمه بخشی از کمربند آتشفشانی ارومیه – دختر می باشد. فعالیت آتشفشانی در منطقه سرچشمه در ائوسن میانی همراه با حجم عظیمی از گدازه های آندزیتی، تراکی آندزیتی و بازالتی می باشد (Bazin & Hubner, 1969; Dimitrijevic, 1973). فاز اصلی نفوذی و مولد کانسار سازی در این منطقه به نام استوک پورفیری سرچشمه با ترکیب گرانودیوریت به سن رادیوایزوتوپی 5/12 میلیون سال (میوسن) می باشد (شهاب پور، 1982) که با نفوذ در مرکزمنطقه و سنگهای آتشفشانی ائوسن محدوده ای به وسعت 2 کیلومتر مربع را ضمن دگرسانی، کانی زایی نموده است (شفیعی، 1379). مهم ترین کانیهای تشکیل دهنده کانسار عبارتند از کالکوپیریت، پیریت، کالکوزین، بورنیت، مولیبدنیت، تترائدریت و مقادیر کمی اسفالریت و گالن (Waterman & Hamilton, 1975). در پهنه 2000 در 900 متری و تا عمق حدود 150 متری، توده معدنی، حاوی 450 میلیون تن ماده معدنی با میانگین مس 13/1 درصد، مولیبدن 03/0 درصد با عیار حد 4/0 درصد مس بوده (Waterman & Hamilton, 1975) و مقادیر طلا به طور میانگین  ppm11/0 میباشد (Bazin & Hubner, 1969).
بر اساس مطالعات واترمن و همیلتون (Waterman & Hamilton, 1973) ضخامت ناحیه فروشسته شده معدن سرچشمه از صفر تا بیش از 70 متر متغیر بوده و ضخامت متوسط این ناحیه در حدود 26 متر میباشد. در این مطالعه به بررسی رفتار ژئوشیمیایی عناصر به ویژه عناصر کمیاب ( طلا ، پلاتین و..) موجود در گوسن مس سرچشمه به عنوان یک کلید اکتشافی پرداخته می شود.
بحث :
 
گوسن، مجموعه­ای از اکسیدها و هیدروکسیدهای ثانویه آهن، همراه با هیدروکسیدها و اکسیدهای منگنز، رس و سیلیس است که در طی هوازدگی، در اثر اکسیداسیون و فروشست کانسنگهای سولفیدی بر روی سطح کانسارهای سولفیدی تشکیل می­شود (Levinson, 1980). گوسنها را از نظر منشأ به دو دسته گوسنهای واقعی و گوسنهای دروغین تقسیم بندی میکنند. گوسنهای واقعی(کانسار ساز) بر روی کانسارهای سولفیدی غنی از سولفیدهای آهن، مس و کمتر سولفیدهای دیگر تشکیل می­شوند و همراه با کانسارسازی سوپرژن می­باشند و گوسنهای دروغین بیشتر بر روی سنگهایی که دارای سیلیکاتهای تیره غنی از آهن دو ظرفیتی هستند، تشکیل می­شوند و فاقد ارزش اقتصادی میباشند.
مراحل تشکیل گوسن با اکسیداسیون پیریت و دیگر سولفیدهای آهن آغاز می­شود که نتیجه آن بر جای گذاری هیدروکسید آهن (فری هیدرایت) و تشکیل اسید سولفوریک می­باشد. محصولات اولیه هوازدگی، هیدروکسیدهای آهن آمورف (فری هیدرایت) هستند که تدریجاً به گوتیت و هماتیت متبلور می­شوند. دیگر کانیهای همراه مهم با اکسیدهای آهن، عبارتند از: ژاروسیت، ژیپس، کانیهای رسی وسیلیس.
رخنمون گوسن در یک منطقه سه ویژگی اساسی را نشان می­دهد ( Guilbert & Park, 1997و عطاپور،1378):
1-                 فرو افتادگی سطح زمین نسبت به مناطق اطراف در اثر انتقال مواد محلول و ایجاد تخلخل زیاد
2-                 تغییرات رنگی شدید که مربوط به کانی­های گوتیت (قرمز- نارنجی)، هماتیت (قرمز قهوه ای) و ژاروسیت (خردلی – طلایی) می باشد.
3-                 بافت و ساخت مشبک گوسنی مربوط به بقایای سولفیدها و کانیهای اولیه
عناصری که در ارزیابی گوسنها مهمند به دو گروه اصلی و ردیاب طبقه­بندی می­شوند. عناصر اصلی کانسار­ساز، عناصر تشکیل دهنده کانسارها هستند که پی­چویی برای آنها انجام می­شود. عناصر ردیاب، عناصری هستند که بخودی خود دارای ارزشی نباشند ولی ردیاب ذخایر معدنی خاصی هستند. عناصر کانسار­ساز اصلی متحرکند و تمایل دارند از گوسنها فرو شسته شوند؛ بنابراین عناصر ردیابی که در گوسنها باقی می­مانند به عنوان عناصر معرف و شواهد کانسار سازی، مورد بررسی قرار می­گیرند.
میزان تمرکز عناصر در گوسن بستگی به قابلیت حلالیت آن عناصر تحت شرایط حاکم بر تشکیل گوسن داشته و حلالیت عناصر به مقدار زیاد به pH محیط وابسته است. در کل در pH قلیایی، اغلب فلزات تحرک ناپذیرند اما در pH اسیدی، فلزات پایه (مانند مس)محلول بوده و تمایلی به ماندن در گوسن یا جذب شدن بوسیله کانیهای باقی مانده در گوسن را ندارند. تنها عناصری که به عنوان آنیونها در محلول حضور دارند مانند Se، As، Mo و Sb در گوسن در pH پایین می­مانندThornber & Wildman, 1981) ).
علی رغم پژوهشهای وسیع در مورد ژئوشیمی گوسنها، به سیماهای ژئوشیمیایی عناصر کمیاب در گوسنهای همراه با کانسارهای مس پورفیری توجه ناچیزی شده است، در حالی کهژئوشیمی عناصر کمیاب مطمئن ترین معیار برای برآورد گوسن است. به منظور بررسی این ویژگی در گوسن اطراف مس پورفیری سرچشمه، بیش از 20 نمونه مورد مطالعه کانی شناسی و ژئوشیمی قرار گرفت.
عناصر به روشهای  PGM-ICP , ICP-MS  اندازه گیری شدند. در جدول 1 نتایج حاصل از اندازه گیری عناصر آورده شده است. در جدول 1 این داده ها با عیار اقتصادی کانسارهای پورفیری مورد مقایسه قرار گرفته است. همان طور که ملاحضه می شود تمرکز طلا،نقره، مولیبدن، مس، سرب، روی و منگنز در حد آنومالی است. حداکثر عیار طلا در بعضی از نمونه ها به 200 میلی گرم در تن نیز می رسد که نزدیک به عیار اقتصادی طلا در بسیاری از کانسارهای پورفیری است. بنابر این آنومالی مثبت طلا می تواند بیانگر کانی زایی پنهان مس در زیر گوسن باشد.
با استفاده از داده ها نمودارهای درصد تجمعی و ستونی عناصر ترسیم گردید که در شکل 2 نمودارهای درصد تجمعی و ستونی برخی از عناصر مهم آورده شده است.
به منظور ارزیابی تغییرات مکانی عناصر، نقشه های هم میزان آنها ترسیم گردید که در شکل 3 برخی نقشه های هم میزان مهم آورده شده است.
جدول 1- میانگین عناصر ( ppm) در گوسن  کانسار سرچشمه و مقایسه آن با عیار اقتصادی کانسارهای پورفیری
+ Hollister, 1978, McMillan & other, 1980
 
عیار اقتصادی کانسارهای پورفیری+
تغییرات
میانگین
عناصر
550 - 62
200 - 1
73
Au(ppb)
 
039/0 -005/0>
009475/0
Pt
 
009/0 - 001/0>
002875/0
Pd
%17/1 – 3/0
9630 - 283
3015
Cu
%1/0 – 03/0
377 - 46/4
84
Mo
35/4 – 5/1
7/10 - 12/0
6/2
Ag
 
665-7/13
21/145
Pb
 
3960 - 18
3/632
Zn
 
2400 - 11
4/337
Cr
 
43/4 - 02/0>
0335/1
Cd
 
131 -5/2
11/26
Ni
 
1/28 - 7/0
75/9
Co
 
7730 - 14
6/1083
Mn
 
91/2 - 01/0
467/0
S%
 
1/35 - 02/3
477/14
Fe%
 
69/9 - 92/1
860909/5
Al%
 
69/9 - 92/1
860909/5
Al%
 
007/0 - 002/0>
0026/0
Re
 
5/134 - 52/2
75/49
Sb
 
1/43 - 3/2
59/15
Sc
 
42 - 2
6/15
Se
 
8/8- 4/0
12/3
Sn
 
821 - 3/40
85/281
Sr
 
77/0 - 05/0>
20825/0
Ta
 

کلید واژه ها: کرمان