مطالعه کانی سازی آنتیموان در منطقه ارغش نیشابور
| دسته | زمین شناسی اقتصادی واکتشاف |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | ششمین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران |
| نویسنده | مهدی حاجی نوروزی |
| تاريخ برگزاری | ۲۵ بهمن ۱۳۷۸ |
مقدمه: منطقه ارغش در 45 کیلومتری جنوب نیشابور، در استان خراسان واقع گردیده است. این منطقه بخشی از ارتفاعات رشته کوههای شمال غرب شهرستان تربت حیدریه است و بر اساس مطالعات ژئو شیمیایی که در سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی در محدوده ای به وسعت 150 کیلومتر صورت گرفته به عنوان یکی از مناطق مستعد جهت اکتشاف طلا پیشنهاد شده است. در منطقه ارغش چهار آنومالی طلا و یک آنومالی آنتیموان تشخیص داده شده است.
مقاله حاضر به بررسی بافت ها و کانی های فلزی آنومالی آنتیموان در جنوب شرقی روستای ارغش می پردازد.
در بررسی مقاطع صیقلی، بافت های خاصی از ترکیبات Sb دار و پیریت مشاهده گردید که به کمک آنها می توان بعضی از خصوصیات ترمودینامیکی و شیمیایی آنومالی آنتیموان را توضیح داد.
زمین شناسی ناحیه: قدیمی ترین سنگ های ناحیه مربوط به پالئوسن بوده و شامل کربنات، سنگ های آذر آواری و کنگلومرا می باشد. ائوسن شامل کنگلومرا، ماسه سنگ، توف، سنگ های تخریبی آندزیت و یک سری سنگ های دگرگونه است. در مرز ائوسن الیگوسن، کنگلومرا و ماسه سنگ تشکیل شده است. نئوژن شامل مارن های سبز و سرخ همراه با میان لایه هایی از ماسه سنگ می باشد. جدید ترین واحد آبرفت های کواترنری است. توده های نفوذی منطقه از جنس گرانودیوریت بوده و سن آن را محدود به ائوسن میانی تا بالایی دانسته اند (پور لطیفی 1376).
کانی سازی: درمنطقه ارغش کانه زایی طلا محدود به رگه های سیلیسی است. در اثر فرایند تشکیل رگه ها، آلتراسیون های آرژیلیک و در بعضی موارد سریسیتیک همراه با لیمونیتی شدن روی سنگ های میزبان صورت گرفته است. توده های گرانودیوریتی منطقه در پیدایش رگه های سیلیسی نقش داشته اند (میرا 1378). آنومالی آنتیموان در 5 کیلومتری جنوب شرقی روستای ارغش قرار دارد. کانه زایی آنتیموان به صورت استیبینیت است. کانی سازی در امتداد گسلی با روند شمال- جنوب رخ داده است. محدوده کانی سازی حدود 300 متر طول و 10 متر عرض دارد (شمعانیان).
کانی شناسی: همان گونه که ذکر گردید استی بینیت داخل رگه های سیلیسی تشکیل شده است. کانی های غیر فلزی رگه ها شامل کوارتز، کربنات کلسیم، اوپال، کلسدونی، کانی های رسی و کلریت است.
سیلیس به صورت کوارتز و کریپتو کریستالین در رگه ها وجود دارد. استی بینیت به صورت کریستال های اتومرف و سوزنی به طور فشرده در کنار هم واقع شده اند. پیریت به دو صورت در نمونه ها مشاهده می شود: 1- به صورت دانه های اتومرف و پراکنده در سیلیس ها
2- به صورت اجتماعات فرامبوئیدال- از دیگر کانی های سولفیدی ملنیکویت است که بافت کلوئیدی دارد. ترکیبات دیگری نیز دیده می شوند که مطالعات میکرو پروب نشان داده است که حاوی عناصر Sb, S, Fe می باشند. تصاویر BEI میکروسکوپ، نوعی زونینگ در این ترکیبات را مشخص ساخته است. آنالیز میکروپروب نشان می دهد که این اشکال در قسمت های بیرونی واجد محتوای Sb بیشتری نسبت به قسمت های درونی هستند.
بحث: آنتیموان می تواند به صورت کمپلکس های سولفیدی از جمله -SbS3 و -SbS2 و -HSb2S4 و در صورت کم بودن مقدار گوگرد محلول ها و یا در صورت غنی بودن محلول ها از هالوژن ها به صورت کلرید
(־ SbCl6³ ) و یا فلئورید (־ SbF³) حمل گردد
(Jaida 1993). در انومالی آنتیموان ارغش، با توجه به فراوانی کانی های سولفیدی و عدم وجود کانی های هالوژن دار یا فلئوردار، می توان حدس زد که آنتیموان به صورت کمپلکس های سولفیدی حمل گشته است.
یکی از عوامل موثر در حمل و یا ته نشست Sb، عامل PH می باشد. PH یکی از عوامل مهم در مهاجرت و غنی شدگی Sb در معادن چین می باشد (Jaida 1993). با افزایش PH یک کمپلکس Sb دار به صورت زیر شکل می گیرد (Dill, 1984):
SbS3+1/2H2S→1/2Sb2S4-²+H ½
و قابل حمل می گردد. مطالعات تجربی نشان داده است که با کاهش PH، حلالیت Sb در محلول ها کاهش می یابد (Spycher et al. 1989). یک کاهش شدید در PH که کائولینیتی شدن و سریسیتی شدن نیز از پیامد های آن است می تواند به صورت زیر باعث ته نشست استیبینیت شود:رابطه 2 HSb2S4-+H+→SbS3+H2S همچنین ته نشست پیریت طبق رابطه زیر خود می تواند عاملی برای کاهش PH محیط باشد(.Williams et al 1997).
Fe+²+2H2S+1/2O2→FeS2+2H²+H2O
+H می تواند با -HSb2S4 طبق رابطه 2 باعث ته نشست استی بینیت گردد. حلالیت Si نیز با کاهش PH، کاهش می یابد (درویش زاده 1367). لذا ته نشست سیلیس نیز هماهنگ با ته نشست استی بینیت و پیریت می باشد از لحاظ PH محیط. از دیگر موارد قابل ذکر در نمونه های ارغش، وجود پیریت های فرامبوئیدال می باشد. فرامبوئیدال ها تجمعات کروی هستند که از میکرو کریستال های منظم و یا غیر منظم پیریت تشکیل شده اند. به طور تیپیک این تجمعات کمتر از 20 میکرون می باشند (Englang et al 1993). به طور سنتی این پیریت ها را ناشی از عمل میکرو ارگانیسم ها دانسته اند (Romdohr 1980).
وجود این پیریت ها در کانسار های هیپوژنی مثل معدن کارن وال (Cornwall mine)، میسوری (Missori)، ریوتینتو (Riotinto) و … وجود این نوع پیریت ها را فقط با منشاء میکرو ارگانیسم ها رد می کند (Bastin 1960) اکثراٌ این نوع پیریت ها را در محیط های رسوبی بررسی کرده و ناشی از عمل دیاژنز و تشکیل آنها را در محیطی سرد ذکر کرده اند (England et al 1993).
مطالعات اخیر وجود این نوع پیریت ها را در نهشته های هیدروترمال ثابت کرده است، در فرایند تشکیل این نوع پیریت ها مراحل زیر طی می شود:
1- تشکیل هستک های منوسولفیدی
2- تبدیل هستک های منوسولفیدی به گریژیت (greigite)
3- تجمع میکرو کریستال ها و تشکیل فرامبوئید ها
4- پیریتی شدن فرامبوئید ها که در انجام فرایند آخر کاهش PH موثر است (Wilkin et al 1997). گریژیت با فرمول کلی Fe+²Fe+³S4 همان ملنیکویت می باشد (Robert et al 1990) که در مطالعه مقاطع صیقلی نمونه ها به آن اشاره گردید. این کانی در رگه های هیدروترمال هم می تواند منشاء تشکیل پیریت های فرامبوئیدال باشد. این فرایند در حرارتی حدود 200 درجه سانتی گراد صورت می پذیرد (WilKin et al 1997)
از دیگر عوامل ته نشست استی بینیت کاهش حرارت می باشد. Williams et al. 1997 درجه حرارت تشکیل کانسار استی بینیت در مونتان نوآر فرانسه را 140 تا 230 درجه ذکر می کند و به طور کلی درجه حرارت تشکیل این کانی را زیر 250 درجه می داند.
درجه حرارت تشکیل استی بینیت در کانسار آنتیموان کبک (Quebec) زیر 250 درجه برآورد شده است (Normand et al 1996). در ترکیه در ناحیه مورات داغی درجه حرارت تشکیل کانی های آنتیموان 165 درجه عنوان گردیده است (Aral 1989). مطالعات میکرو ترمومتری در اثر معدنی اسنوبرد (Snowbird) کانادا حرارت تشکیل استی بینیت را حدود 200 تا 250 درجه سانتیگراد مشخص ساخته است (Madu et al 1990). مطالعات سیالات درگیر که توسط میرا (1378) بر روی رگه های سیلیسی طلا دار منطقه ارغش صورت گرفته، حرارت تشکیل رگه های سیلیسی را 220 درجه سانیتگراد و درجه شوری سیالات را 8% نشان می دهد. با توجه به اینکه استی بینیت بعد از رگه های سیلیسی تشکیل شده است درجه حرارت تشکیل باید زیر 220 درجه سانتیگراد باشد.
نتیجه گیری:
بر اساس مطالعات انجام شده می توان نتایج زیر را ابراز کرد:
1- Sb توسط کمپلکس های سولفیدی در محلول ها حمل گشته است.
2- در آنومالی آنتیموان ارغش پیریت فرامبوئیدال، در رگه های سیلیسی وجود دارد.
3- با توجه به وجود پیریت فرامبوئیدال،استی بینیت و مطالعات سیالات درگیر رگه های سیلیسی منطقه، درجه حرارت تشکیل استی بینیت زیر 200 درجه حدس زده می شود.
4- کاهش PH در ته نشست استی بینیت نقش داشته است. وجود آلتراسیون های کائولینیتی، سریسیتی، تشکیل پیریت و سیلیس از نشانه های این کاهش است.
5- وجود زونینگ در مجموعه های زونه متشکل از Si, Sb, S, Fe که با تغییر محتوای هر کدام از عناصر بالا شکل گرفته، موید تغییر شرایط ترمودینامیکی در ابتدای هجوم محلول های Sb دار و مراحل آخری تشکیل ملنکویت و ادامه تشکیل سیلیس کریپتو کریستالین در این مرحله می باشد.
مقاله حاضر به بررسی بافت ها و کانی های فلزی آنومالی آنتیموان در جنوب شرقی روستای ارغش می پردازد.
در بررسی مقاطع صیقلی، بافت های خاصی از ترکیبات Sb دار و پیریت مشاهده گردید که به کمک آنها می توان بعضی از خصوصیات ترمودینامیکی و شیمیایی آنومالی آنتیموان را توضیح داد.
زمین شناسی ناحیه: قدیمی ترین سنگ های ناحیه مربوط به پالئوسن بوده و شامل کربنات، سنگ های آذر آواری و کنگلومرا می باشد. ائوسن شامل کنگلومرا، ماسه سنگ، توف، سنگ های تخریبی آندزیت و یک سری سنگ های دگرگونه است. در مرز ائوسن الیگوسن، کنگلومرا و ماسه سنگ تشکیل شده است. نئوژن شامل مارن های سبز و سرخ همراه با میان لایه هایی از ماسه سنگ می باشد. جدید ترین واحد آبرفت های کواترنری است. توده های نفوذی منطقه از جنس گرانودیوریت بوده و سن آن را محدود به ائوسن میانی تا بالایی دانسته اند (پور لطیفی 1376).
کانی سازی: درمنطقه ارغش کانه زایی طلا محدود به رگه های سیلیسی است. در اثر فرایند تشکیل رگه ها، آلتراسیون های آرژیلیک و در بعضی موارد سریسیتیک همراه با لیمونیتی شدن روی سنگ های میزبان صورت گرفته است. توده های گرانودیوریتی منطقه در پیدایش رگه های سیلیسی نقش داشته اند (میرا 1378). آنومالی آنتیموان در 5 کیلومتری جنوب شرقی روستای ارغش قرار دارد. کانه زایی آنتیموان به صورت استیبینیت است. کانی سازی در امتداد گسلی با روند شمال- جنوب رخ داده است. محدوده کانی سازی حدود 300 متر طول و 10 متر عرض دارد (شمعانیان).
کانی شناسی: همان گونه که ذکر گردید استی بینیت داخل رگه های سیلیسی تشکیل شده است. کانی های غیر فلزی رگه ها شامل کوارتز، کربنات کلسیم، اوپال، کلسدونی، کانی های رسی و کلریت است.
سیلیس به صورت کوارتز و کریپتو کریستالین در رگه ها وجود دارد. استی بینیت به صورت کریستال های اتومرف و سوزنی به طور فشرده در کنار هم واقع شده اند. پیریت به دو صورت در نمونه ها مشاهده می شود: 1- به صورت دانه های اتومرف و پراکنده در سیلیس ها
2- به صورت اجتماعات فرامبوئیدال- از دیگر کانی های سولفیدی ملنیکویت است که بافت کلوئیدی دارد. ترکیبات دیگری نیز دیده می شوند که مطالعات میکرو پروب نشان داده است که حاوی عناصر Sb, S, Fe می باشند. تصاویر BEI میکروسکوپ، نوعی زونینگ در این ترکیبات را مشخص ساخته است. آنالیز میکروپروب نشان می دهد که این اشکال در قسمت های بیرونی واجد محتوای Sb بیشتری نسبت به قسمت های درونی هستند.
بحث: آنتیموان می تواند به صورت کمپلکس های سولفیدی از جمله -SbS3 و -SbS2 و -HSb2S4 و در صورت کم بودن مقدار گوگرد محلول ها و یا در صورت غنی بودن محلول ها از هالوژن ها به صورت کلرید
(־ SbCl6³ ) و یا فلئورید (־ SbF³) حمل گردد
(Jaida 1993). در انومالی آنتیموان ارغش، با توجه به فراوانی کانی های سولفیدی و عدم وجود کانی های هالوژن دار یا فلئوردار، می توان حدس زد که آنتیموان به صورت کمپلکس های سولفیدی حمل گشته است.
یکی از عوامل موثر در حمل و یا ته نشست Sb، عامل PH می باشد. PH یکی از عوامل مهم در مهاجرت و غنی شدگی Sb در معادن چین می باشد (Jaida 1993). با افزایش PH یک کمپلکس Sb دار به صورت زیر شکل می گیرد (Dill, 1984):
SbS3+1/2H2S→1/2Sb2S4-²+H ½
و قابل حمل می گردد. مطالعات تجربی نشان داده است که با کاهش PH، حلالیت Sb در محلول ها کاهش می یابد (Spycher et al. 1989). یک کاهش شدید در PH که کائولینیتی شدن و سریسیتی شدن نیز از پیامد های آن است می تواند به صورت زیر باعث ته نشست استیبینیت شود:رابطه 2 HSb2S4-+H+→SbS3+H2S همچنین ته نشست پیریت طبق رابطه زیر خود می تواند عاملی برای کاهش PH محیط باشد(.Williams et al 1997).
Fe+²+2H2S+1/2O2→FeS2+2H²+H2O
+H می تواند با -HSb2S4 طبق رابطه 2 باعث ته نشست استی بینیت گردد. حلالیت Si نیز با کاهش PH، کاهش می یابد (درویش زاده 1367). لذا ته نشست سیلیس نیز هماهنگ با ته نشست استی بینیت و پیریت می باشد از لحاظ PH محیط. از دیگر موارد قابل ذکر در نمونه های ارغش، وجود پیریت های فرامبوئیدال می باشد. فرامبوئیدال ها تجمعات کروی هستند که از میکرو کریستال های منظم و یا غیر منظم پیریت تشکیل شده اند. به طور تیپیک این تجمعات کمتر از 20 میکرون می باشند (Englang et al 1993). به طور سنتی این پیریت ها را ناشی از عمل میکرو ارگانیسم ها دانسته اند (Romdohr 1980).
وجود این پیریت ها در کانسار های هیپوژنی مثل معدن کارن وال (Cornwall mine)، میسوری (Missori)، ریوتینتو (Riotinto) و … وجود این نوع پیریت ها را فقط با منشاء میکرو ارگانیسم ها رد می کند (Bastin 1960) اکثراٌ این نوع پیریت ها را در محیط های رسوبی بررسی کرده و ناشی از عمل دیاژنز و تشکیل آنها را در محیطی سرد ذکر کرده اند (England et al 1993).
مطالعات اخیر وجود این نوع پیریت ها را در نهشته های هیدروترمال ثابت کرده است، در فرایند تشکیل این نوع پیریت ها مراحل زیر طی می شود:
1- تشکیل هستک های منوسولفیدی
2- تبدیل هستک های منوسولفیدی به گریژیت (greigite)
3- تجمع میکرو کریستال ها و تشکیل فرامبوئید ها
4- پیریتی شدن فرامبوئید ها که در انجام فرایند آخر کاهش PH موثر است (Wilkin et al 1997). گریژیت با فرمول کلی Fe+²Fe+³S4 همان ملنیکویت می باشد (Robert et al 1990) که در مطالعه مقاطع صیقلی نمونه ها به آن اشاره گردید. این کانی در رگه های هیدروترمال هم می تواند منشاء تشکیل پیریت های فرامبوئیدال باشد. این فرایند در حرارتی حدود 200 درجه سانتی گراد صورت می پذیرد (WilKin et al 1997)
از دیگر عوامل ته نشست استی بینیت کاهش حرارت می باشد. Williams et al. 1997 درجه حرارت تشکیل کانسار استی بینیت در مونتان نوآر فرانسه را 140 تا 230 درجه ذکر می کند و به طور کلی درجه حرارت تشکیل این کانی را زیر 250 درجه می داند.
درجه حرارت تشکیل استی بینیت در کانسار آنتیموان کبک (Quebec) زیر 250 درجه برآورد شده است (Normand et al 1996). در ترکیه در ناحیه مورات داغی درجه حرارت تشکیل کانی های آنتیموان 165 درجه عنوان گردیده است (Aral 1989). مطالعات میکرو ترمومتری در اثر معدنی اسنوبرد (Snowbird) کانادا حرارت تشکیل استی بینیت را حدود 200 تا 250 درجه سانتیگراد مشخص ساخته است (Madu et al 1990). مطالعات سیالات درگیر که توسط میرا (1378) بر روی رگه های سیلیسی طلا دار منطقه ارغش صورت گرفته، حرارت تشکیل رگه های سیلیسی را 220 درجه سانیتگراد و درجه شوری سیالات را 8% نشان می دهد. با توجه به اینکه استی بینیت بعد از رگه های سیلیسی تشکیل شده است درجه حرارت تشکیل باید زیر 220 درجه سانتیگراد باشد.
نتیجه گیری:
بر اساس مطالعات انجام شده می توان نتایج زیر را ابراز کرد:
1- Sb توسط کمپلکس های سولفیدی در محلول ها حمل گشته است.
2- در آنومالی آنتیموان ارغش پیریت فرامبوئیدال، در رگه های سیلیسی وجود دارد.
3- با توجه به وجود پیریت فرامبوئیدال،استی بینیت و مطالعات سیالات درگیر رگه های سیلیسی منطقه، درجه حرارت تشکیل استی بینیت زیر 200 درجه حدس زده می شود.
4- کاهش PH در ته نشست استی بینیت نقش داشته است. وجود آلتراسیون های کائولینیتی، سریسیتی، تشکیل پیریت و سیلیس از نشانه های این کاهش است.
5- وجود زونینگ در مجموعه های زونه متشکل از Si, Sb, S, Fe که با تغییر محتوای هر کدام از عناصر بالا شکل گرفته، موید تغییر شرایط ترمودینامیکی در ابتدای هجوم محلول های Sb دار و مراحل آخری تشکیل ملنکویت و ادامه تشکیل سیلیس کریپتو کریستالین در این مرحله می باشد.