محاسبات عددی شدت تاثیر محلولهای هیدروترمال و شناسایی الگوهای اکتشافی ذخایر VHMS

چکیده :
شناسایی اثرات محلولهای هیدروترمال بر سنگ درونگیر از طریق کانی شناسی مناطق دگرسانی یک تحلیل کیفی از حضور یا مجاورت این محلولها با سنگ میزبان می باشند. چنانچه بتوان مقدار کمی شدت این اثرات را از طریق محاسبات عددی ارزیابی نمود، می توان بر اساس روند این تغییرات به مرکزیت واکنشهای شیمیایی دسترسی پیدا کرد. تلفیق ارزیابی کیفی و کمی شدت تاثیر محلولها منجر به شناسایی الگوهای اکتشافی ذخایر معدنی و دسترسی به مرکزیت کانی سازی می گردد. در این مقاله، مثال موردی از کاربرد این روشهای در یک کانسار سولفید توده ای ولکانوژنیک- آفریقای جنوبی پرداخته شده است. عناصری از قبلNa۲O, CaO, MgO, K۲O, Fetotal, SiO۲ بهمراه عناصر کانی ساز بیشترین عکس العملها را از خود نشان داده اند و از آنها در شناسایی الگوی اکتشافی و تعریف فاکتورهای کانی سازی کمک گرفته شده است.

رضا قوامی ریابی، دکتری ژئوشیمی اکتشافی، عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی شاهرود، rghavami2@yahoo.com
هنی تیرت، دکتری ژئوشیمی ، عضو هیات علمی دانشگاه پرتوریا-آفریقای جنوبی
مقدمه :
کاربرد اختصاصات کانی شناسی مناطق آلتراسیونی یک معیار کیفی در شناسایی محدوده های احتمالی کانی سازی می باشد. رفتار ژئوشیمیایی عناصر می تواند بعنوان معیاری برای ارزیابی کمی تعیین این محدوده های مورد استفاده واقع گردد[3]. در این میان عناصر دارای رفتارهای سه گانه ای می توانند باشند. برخی از آنها شدیداً اثزات غنی شدگی در سنگ درونگیر را از خود نشان می دهند. عده دیگری از عناصر توسط محلولها از سنگ میزبان شدیداً شسته می شوند. هر دو دسته این عناصر رفتار متحرک در برهمکنش محلولهای هیدروترمال با سنگ میزبان از خود بروز می دهند. در مقابل این رفتار، گروه دیگری از عناصر رفتاری کاملاً یا نسبتاً عکس نشان داده و بعنوان عناصر غیر متحرک در نظر گرفته می شوند. شرایط زمین شناسی بر روی عملکرد رفتاری سه گانه عناصر تاثیر بسزایی داشته و حتی می تواند آن را بطور کامل تحت تاثیر قرار داده و تغییر دهد [4].
میزان یا شدت تاثیر محلولهای هیدروترمال در شسته شدگی/غنی شدگی عناصر از سنگ میزبان را می توان بر اساس محاسبات عددی بصورت کمی ارزیابی نمود. برای این منظور لازم است تا سنگ مادر اولیه را بر اساس اطلاعات موجود از منطقه مشخص نمود[2,3]. مقایسه اختصاصات ژئوشیمیایی سنگ دگرسان شده با اولیه کمک می کند تا رفتار ژئوشیمیایی عناصر مشخص و شدت تغییرات آنها محاسبه گردد. بر این اساس امکان شناسایی الگوهای اکتشافی ذخایر معدنی میسر می گردد، و با توجه به شاخص ها و فاکتورهای کانی سازی، مرکزیت یا موقعیت مناطق کانی ساز مشخص خواهند گردید.
 
برای این منظور، به تجزیه و تحلیل نمونه های برداشت شده از کانی سازی مس- روی ماسیوسولفید توده ای ولکانوژنیک در کشور آفریقای جنوبی (معدن اریاخاب- شکل 1)پرداخته خواهد شد. کانی سازی در توالی ولکانوسدیمنتری گروه آریاخاب که در بخش شرقی ایالت دگرگون شده نماکوا واقع گردیده است، صورت پذیرفته است. کانسارهای این منطقه تحت تاثیر تحولات دگرگونی و دگرشکلی پیچیده ای تا رخساره ها آمفیبولیت تا گرانولیت واقع گردیده است. سنگهای میزبان کانی سازی گنایسهای پرآلومینا با کانه های سولفیدی از قبیل پیریت، پیروتیت، اسفالریت و کالکوپیریت بهمراه مقادیر جزیی از گالن می باشند. آلماندین و پیروپ، انستاتیت و کلینو انستاتیت، کامینگتونایت و گدرایت، کوردیدیت و سلیمانیت از جمله کانیهای شاخص دگرگونی در این منطقه می باشند[1,7,8].
بحث :
مقایسه اختصاصات ژئوشیمیایی سنگهای دگرسان شده با غیر دگرسان منطقه می تواند به ما کمک کرده تا بتوان اثرات فرآیندهای دگرسانی بر روی عناصر را ارزیابی نمود و رفتارهای ژئوشیمیایی عناصر مختلف را در این شرایط بررسی نماییم. لازمه این امر آن است تا عناصری را که کمترین عکس العمل ژئوشیمیایی در برابر این تغییرات در شرایط زمین شناسی منطقه از خود نشان می دهند شناخت. در شرایط زمین شناسی قید شده در ایالت نماکوا و کانی سازی سولفید توده ای ولکانوژنیک آریاخاب، عنصر زیرکن رفتار مورد نظر را از خود بروز داده است. لذا از ویژگیهای آن بعنوان تعیین روند ایزوکن کمک گرفته شده است. بر این اساس عناصری که دچار شتشوی/غنی شدگی شیمیایی شده اند (شکل 2) مشخص گردیده است. انحرافات نسبت به رفتار ایزوکن (Vi∆) به سادگی قابل محاسبه بوده است.
اساس اختصاصات ژئوشیمیایی سنگ مادر (Co) برای عنصر در صد تاثیر میسر خواهد گردید(مطابق رابطه زیر)[1]:
 
Gain or Loss (%)=(ΔVi/Co).100
 
نتایج محاسبات عددی مقادیر کمی تاثیرات محلولهای هیدروترمال مطابق جدول (1) محاسبه گردیده است. در صد شدت تاثیر محلولهای هیدروترمال بر سنگ تابعی از فاصله نمونه نسبت به مرکز سیستم محلولهای هیدروترمال، اختصاصات ژئوشیمیایی عنصر و شرایط زمین شناسی منطقه خواهد داشت.
جدول (1): محاسبات عددی در صد غنی شدگی /شسته شدگی ژئوشیمیایی عناصر[1]
Element
% Gain or Loss
Element
% Gain or Loss
Element
% Gain or Loss
CaO
-62 to -87
Ga
-5 to 32
Co
21 to 59
Na2O
-41 to -79
Rb
2 to 54
Ni
-59 to 10
K2O
50 to 54
Sr
-45 to-78
Sc
3 to 17
MgO
74 to 158
As
16 to 68
F
49 to 209
FeO
7 to 132.2
Ba
29 to 160
Nb
-11 to 1
SiO2
15 to 50
Cu
-46 to 1173
La
-43 to -12
Al2O3
-0.5 to 9
Pb
-34 to 292
Th
-28 to 9
TiO2
-10 to 13
S
35 to 172709
V
-86 to -63
MnO
-13 to -33
Zn
-44 to 26
U
-10 to 13
P2O5
-38 to 0
Ce
-27 to 26
Y
1 to 31
Cr
       -31 to 21
 
 از این طریق امکان محاسبات کمی میزان شدت تاثیر محلولهای هیدروترمال برای هر عنصر مسیر خواهد شد. همانگونه که ملاحظه می گردد، عناصر TiO2, Zr, Al2O3, Nb, Th, Uرفتار غیر متحرک از خود نشان می دهند، عناصر MgO, K2O, SiO2,Fetotalشدیداً غنی شدگی و در این میان عناصر CaO, Na2O شسته شدگی شیمیایی از خود بروز می دهند. عناصری که عکس العمل مشخصی از خود بروز می دهند داده اند در این فرآیند بعنوان مبنای تعریف شاخص های کانی سازی مورد استفاده قرار گرفته اند. از جمله این شاخص ها می توان به شاخص های دگرسانی و کلریت-کربنات-پیریت در شرایط شدیداً دگرگون شده این مورد ذخایر ماسیوسولفید ولکانوژنیک اشاره نموده که بعنوان معیار ژئوشیمیایی و بر اساس رفتار سنجی و محاسبات عددی تعریف گردیده اند. 
نتیجه گیری :
بر اساس محاسبات کمی انجام پذیرفته، محلولهای هیدروترمال اثرات متفاوتی بر روی عناصر محتلف داشته است. در این میان محلولهای هیدروترمالی تاثیر زیادی بر روی عناصر Al2O3, TiO2, Zr نداشته است. بیشترین اثرات آن بر روی عناصر Na2O, CaO به صورت شسته شدگی ژئوشیمیایی و بر روی عناصر MgO, SiO2, K2O, Fetotalبه صورت غنی شدگی بوده است. با اطلاع از نحوه تاثیر این محلولها بر هر عنصر، با دقت و اطمینان بیشتری می توان به تعریف فاکتورها و شاخص های کانی سازی پرداخت که حساسیت قابل ملاحظه ای نسبت به مناطق کانی سازی و آلتراسیونهای مرتبط با آنها داشته باشند. شاخص های دگرسانی، کلریت-کربنات-پیریت در این خصوص بر اساس عناصر اصلی و شاخص های نیز بر اساس عناصر کمیاب تعریف گردیده است که به کمک آنها می توان نزدیک شدگی یا دورشدگی از مناطق کانی سازی را تشخیص داد. امید است تا در سری مقالات بعدی به بررسی مواردی در خصوص این شاخص ها پرداخته شود.

کلید واژه ها: سایر موارد