بررسی ژنز کرومیت و عناصر کمیاب در معدن کرومیت خواجه جمالی- نیریز
| دسته | زمین شناسی اقتصادی واکتشاف |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | ششمین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران |
| تاريخ برگزاری | ۲۲ دی ۱۳۸۳ |
موقعیت جغرافیایی و زمین شناسی منطقه: مجموعه معادن کرومیت خواجه جمالی، (نی پیک، حسین خانی، کشتک و چشمه بید)، در مساحتی حدود 250 کیلومتر مربع در حوالی روستای خواجه جمالی پراکنده شده اند و در مجموع و در شمال غرب شهرستان نی ریز و شمال شرق شیراز، در استان فارس قرار دارند.
از نظر زمین شناسی معادن فوق بین زون های زمین شناسی زاگرس چین خورده و دگرگونی سنندج- سیرجان قرار دارند، از طرفی بخشی از سکانس افیولیتی نی ریز بوده، که به نقل از ریکو (1976)، در سنومانین بر روی منطقه فرارانده شده اند.
از نظر چینه شناسی نیز بین دو کوه مرتفع، دالنشین (گروه بنگستان) در غرب و روشن کوه (آسماری جهرم) در شمال شرق قرار دارند.
مطالعات صحرایی: هدف از این مطالعات دست یافتن به شواهد ژنز معادن خواجه جمالی می باشد که به ترتیب هفت مرحله پیشنهاد شده عبارتند از:
الف- عدسی های پریدوتیتی با امتداد کلی NW- SE
ب- همبری گابروی دولریتی زون انتقالی با پریدوتیت در دوتویی، کشتک و نی پیک
ج- وضعیت قرار گیری انبانه ها از قائم در حسین خانی تا نیمه موازی در نی پیک و موازی در چشمه بید
د- غلاف های دونیتی عدسی شکل
ه- وجود فولیاسیون های مشخص در کرومیت و سنگ میزبان ناشی از سیلان پلاستیکی در گوشته
و- وجود گسل خوردگی ها و درزه های فراوان در اولترابازیک و تورق یافتگی در آنها در مرز همبری گروه بنگستان و افیولیت ها که شاهد فرا رانش اولترابازیک ها بر روی منطقه است (ریکو 1976، نجم الدینی 1374).
پتروگرافی: سنگ هایی که مورد مطالعه میکروسکوپی قرار گرفتند شامل عدسی های پریدوتیتی، هارزبورژیت و دونیت میزبان کرومیت، گابروی دولریتی زون انتقالی و دونیت واجد کرومیت های پراکنده می باشد. هدف از مطالعه این سنگ ها اثبات وجود پدیده های ذوب بخشی، سیلان پلاستیکی و واکنش میان مواد مذاب و تبلور کرومیت، بوده است. وجود بافت کومولایی در تمامی این سنگ ها دال بر وجود پدیده ذوب بخشی در آنها است. همچنین دگر شکلی پلاستیکی در الیوین و ارتو پیروکسن دونیت ها و هارزبورژیت، شاهد میکروسکوپی مهمی مبنی بر وجود سیلان پلاستیکی است. از طرفی وجود ارتو پیروکسن هایی با اینتر فرانس خاکستری سری اول تنها در مجاورت و درون دانه های پراکنده کرومیت حاکی از وجود واکنش شیمیایی میان مذابها و تبلور کرومیت است.
بافت و ساخت اولیه کرومیت: بافت و ساختهای اولیه موجود در کرومیت های معادن خواجه جمالی بیانگر مراحل تبلور کرومیت در آشیانه ماگمایی است که به ترتیب مراحل تبلور کرومیت عبارتند از: بافت مشبک، بافت افشان، بافت و ساخت نودولار، ساخت نواری، ساخت چینه سان با ناپیوستگی مشخص و در نهایت بافت و ساخت توده ای متراکم.
ژئو شیمی سنگ میزبان و کرومیت: بر اساس دیاگرام های TiO2% در مقابل +Mg/ Fe2 (دیکی 1975) و Cr2O3% در مقابل TiO2% (بوناویا 1993)، تیپ معادن کرومیت خواجه جمالی آلپی است. ترکیب شیمیایی کرومیت و سنگ میزبان نیز بر اساس نسبت Mg/(Mg+ Fe+2 در مقابل نسبت( Cr/ (Cr+ Ai (الویوپولوس 1993 و پروئنزا و همکاران 1997) مشابه کمپلکس افیولیتی ورینوس وپیندوس یونان، و موا (ناحیه مایاری) کوبا است. گابروهای دولریتی مجاور انبانه های کرومیت طبق دیاگرام پیشنهادی ایروین و براگر (1977) و مولن (1983) تولئیتی و جزء تیپ MORB است. سنگ میزبان کرومیت (دونیت و هارزبورژیت) نیز بر اساس نمودار ارائه شده توسط آرائی (1992) و جیارامیتال (1998) جزء سری بونینیتی است.
مدل ژنز کرومیت های خواجه جمالی: با توجه به شواهد صحرایی، میکروسکوپی و ژئو شیمیایی منطقه و بر اساس مطالعات پاکتونک (1990) و ژو و همکاران (1997)، مدل زایشی منطقه به صورت زیر می باشد:
1- تولید مذابهای بخشی در اعماق گوشته و بالا آمدگی پلاستیکی آنها (عدسی های پریدوتیتی منطقه)
2- ذوب مجدد بازماندیها از مراحل ذوب پیشین به شکل مذاب های بونینیتی (قرار گیری سنگ میزبان در محدوده ترکیب بونینیتی).
3- مخلوط شدگی مذاب های بونینیتی با مذاب های MORB (گابروی دولریتی زون انتقالی)
4- ورود انباشت های کرومیت به درون دونیت دیر گداز احاطه کننده، به شکل مجرای بالا برنده ماگما (انبانه های قائم معدن حسین خانی)
5- تجمع انباشت های کرومیت در انبانه های حاصل از فشار همه جانبه (غلاف های دونیتی عدسی شکل موجود در نی پیک)
6- ادامه بالا آمدگی انبانه ها و قرار گیری آنها به شکل نیمه موازی در نی پیک و موازی در چشمه بید، نسبت به هارزبورژیت
7- جایگیری سنگ میزبان و انبانه ها در سنومانین (درزه ها و گسل خوردگی های فراوان در آنها و وجود تورق یافتگی در مرز همبری اولترابازیک ها با گروه بنگستان).
عناصر کمیاب همراه کرومیت: جهت مطالعه عناصر کمیاب موجود در کرومیت ها، فاز سولفیدی همراه آنها مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعات ریز کاو الکترونی بر روی نمونه های کرومیت با استفاده از دستگاه ریز کاو الکترونی مدل JEOL Super Prob. 733 سازمان زمین شناسی و اکتشافات مواد معدنی حاکی از وجود عناصری همچون Ni, Cu, Co, V, Zn, Os, Ir, REE, As, Hg می باشد. در مطالعات بعدی با استفاده از روش فعال سازی نوترونی در مرکز تکنولوژی هسته ای اصفهان وجود عناصری نظیر Ni, Co, V, Zn, Ir, As, Hg, REE در حد ppm و Au در حد ppb معین گردید. که این عناصر به استثناء Ni, REE با افزایش عیار کرومیت، روند مثبتی را نشان می دهند. به عقیده نالدرت و همکاران (1984)، بر اساس دیاگرام MgO% در مقابل Ni، هر چه میزان نیکل سنگ های مافیک و اولترامافیک پایین باشد، احتمال آنکه نیکل در فاز سولفیدی قرار داشته باشد بیشتر است. اما بر اساس این دیاگرام، سنگ میزبان کرومیت های خواجه جمالی واجد مقادیر بالایی از نیکل می باشند.
در مورد عناصر کمیاب خاکی نیز باید گفت که، مقادیر نرمالیز شده این عناصر نسبت به کندریت (مک لنان 1985) حاکی از غنی شدگی و تهی شدگی این عناصر نسبت به مقادیر آنها در شخانه کندریتی است.
نتایج:
1- ژنز کر معادن خواجه جمالی به بهترین نحو، با ذوب بخشی، تفریق ماگمایی و فرایند اختلاط ماگمایی توضیح داده می شود.
2- گابروی دولریتی به جا مانده از مذاب تیپ MORB، می تواند یکی از مهمترین راهنماهای اکتشافی کرومیت های تیپ آلپی باشد.
3- عناصری همچون Ir, Zn, V, Co به جز نیکل، با Cr2O3% روندی مثبت ارائه می دهند و مقادیر بالای نیکل در اولترامافیک ها حاکی از قرار داشتن آن، در فاز سیلیکاتی است.
4- مقادیر عناصر نادر خاکی موجود در کرومیت و سنگ میزبان نسبت به مقادیر آنها در شخانه کندریتی غنی شدگی و نیز تهی شدگی نشان می دهند.
از نظر زمین شناسی معادن فوق بین زون های زمین شناسی زاگرس چین خورده و دگرگونی سنندج- سیرجان قرار دارند، از طرفی بخشی از سکانس افیولیتی نی ریز بوده، که به نقل از ریکو (1976)، در سنومانین بر روی منطقه فرارانده شده اند.
از نظر چینه شناسی نیز بین دو کوه مرتفع، دالنشین (گروه بنگستان) در غرب و روشن کوه (آسماری جهرم) در شمال شرق قرار دارند.
مطالعات صحرایی: هدف از این مطالعات دست یافتن به شواهد ژنز معادن خواجه جمالی می باشد که به ترتیب هفت مرحله پیشنهاد شده عبارتند از:
الف- عدسی های پریدوتیتی با امتداد کلی NW- SE
ب- همبری گابروی دولریتی زون انتقالی با پریدوتیت در دوتویی، کشتک و نی پیک
ج- وضعیت قرار گیری انبانه ها از قائم در حسین خانی تا نیمه موازی در نی پیک و موازی در چشمه بید
د- غلاف های دونیتی عدسی شکل
ه- وجود فولیاسیون های مشخص در کرومیت و سنگ میزبان ناشی از سیلان پلاستیکی در گوشته
و- وجود گسل خوردگی ها و درزه های فراوان در اولترابازیک و تورق یافتگی در آنها در مرز همبری گروه بنگستان و افیولیت ها که شاهد فرا رانش اولترابازیک ها بر روی منطقه است (ریکو 1976، نجم الدینی 1374).
پتروگرافی: سنگ هایی که مورد مطالعه میکروسکوپی قرار گرفتند شامل عدسی های پریدوتیتی، هارزبورژیت و دونیت میزبان کرومیت، گابروی دولریتی زون انتقالی و دونیت واجد کرومیت های پراکنده می باشد. هدف از مطالعه این سنگ ها اثبات وجود پدیده های ذوب بخشی، سیلان پلاستیکی و واکنش میان مواد مذاب و تبلور کرومیت، بوده است. وجود بافت کومولایی در تمامی این سنگ ها دال بر وجود پدیده ذوب بخشی در آنها است. همچنین دگر شکلی پلاستیکی در الیوین و ارتو پیروکسن دونیت ها و هارزبورژیت، شاهد میکروسکوپی مهمی مبنی بر وجود سیلان پلاستیکی است. از طرفی وجود ارتو پیروکسن هایی با اینتر فرانس خاکستری سری اول تنها در مجاورت و درون دانه های پراکنده کرومیت حاکی از وجود واکنش شیمیایی میان مذابها و تبلور کرومیت است.
بافت و ساخت اولیه کرومیت: بافت و ساختهای اولیه موجود در کرومیت های معادن خواجه جمالی بیانگر مراحل تبلور کرومیت در آشیانه ماگمایی است که به ترتیب مراحل تبلور کرومیت عبارتند از: بافت مشبک، بافت افشان، بافت و ساخت نودولار، ساخت نواری، ساخت چینه سان با ناپیوستگی مشخص و در نهایت بافت و ساخت توده ای متراکم.
ژئو شیمی سنگ میزبان و کرومیت: بر اساس دیاگرام های TiO2% در مقابل +Mg/ Fe2 (دیکی 1975) و Cr2O3% در مقابل TiO2% (بوناویا 1993)، تیپ معادن کرومیت خواجه جمالی آلپی است. ترکیب شیمیایی کرومیت و سنگ میزبان نیز بر اساس نسبت Mg/(Mg+ Fe+2 در مقابل نسبت( Cr/ (Cr+ Ai (الویوپولوس 1993 و پروئنزا و همکاران 1997) مشابه کمپلکس افیولیتی ورینوس وپیندوس یونان، و موا (ناحیه مایاری) کوبا است. گابروهای دولریتی مجاور انبانه های کرومیت طبق دیاگرام پیشنهادی ایروین و براگر (1977) و مولن (1983) تولئیتی و جزء تیپ MORB است. سنگ میزبان کرومیت (دونیت و هارزبورژیت) نیز بر اساس نمودار ارائه شده توسط آرائی (1992) و جیارامیتال (1998) جزء سری بونینیتی است.
مدل ژنز کرومیت های خواجه جمالی: با توجه به شواهد صحرایی، میکروسکوپی و ژئو شیمیایی منطقه و بر اساس مطالعات پاکتونک (1990) و ژو و همکاران (1997)، مدل زایشی منطقه به صورت زیر می باشد:
1- تولید مذابهای بخشی در اعماق گوشته و بالا آمدگی پلاستیکی آنها (عدسی های پریدوتیتی منطقه)
2- ذوب مجدد بازماندیها از مراحل ذوب پیشین به شکل مذاب های بونینیتی (قرار گیری سنگ میزبان در محدوده ترکیب بونینیتی).
3- مخلوط شدگی مذاب های بونینیتی با مذاب های MORB (گابروی دولریتی زون انتقالی)
4- ورود انباشت های کرومیت به درون دونیت دیر گداز احاطه کننده، به شکل مجرای بالا برنده ماگما (انبانه های قائم معدن حسین خانی)
5- تجمع انباشت های کرومیت در انبانه های حاصل از فشار همه جانبه (غلاف های دونیتی عدسی شکل موجود در نی پیک)
6- ادامه بالا آمدگی انبانه ها و قرار گیری آنها به شکل نیمه موازی در نی پیک و موازی در چشمه بید، نسبت به هارزبورژیت
7- جایگیری سنگ میزبان و انبانه ها در سنومانین (درزه ها و گسل خوردگی های فراوان در آنها و وجود تورق یافتگی در مرز همبری اولترابازیک ها با گروه بنگستان).
عناصر کمیاب همراه کرومیت: جهت مطالعه عناصر کمیاب موجود در کرومیت ها، فاز سولفیدی همراه آنها مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعات ریز کاو الکترونی بر روی نمونه های کرومیت با استفاده از دستگاه ریز کاو الکترونی مدل JEOL Super Prob. 733 سازمان زمین شناسی و اکتشافات مواد معدنی حاکی از وجود عناصری همچون Ni, Cu, Co, V, Zn, Os, Ir, REE, As, Hg می باشد. در مطالعات بعدی با استفاده از روش فعال سازی نوترونی در مرکز تکنولوژی هسته ای اصفهان وجود عناصری نظیر Ni, Co, V, Zn, Ir, As, Hg, REE در حد ppm و Au در حد ppb معین گردید. که این عناصر به استثناء Ni, REE با افزایش عیار کرومیت، روند مثبتی را نشان می دهند. به عقیده نالدرت و همکاران (1984)، بر اساس دیاگرام MgO% در مقابل Ni، هر چه میزان نیکل سنگ های مافیک و اولترامافیک پایین باشد، احتمال آنکه نیکل در فاز سولفیدی قرار داشته باشد بیشتر است. اما بر اساس این دیاگرام، سنگ میزبان کرومیت های خواجه جمالی واجد مقادیر بالایی از نیکل می باشند.
در مورد عناصر کمیاب خاکی نیز باید گفت که، مقادیر نرمالیز شده این عناصر نسبت به کندریت (مک لنان 1985) حاکی از غنی شدگی و تهی شدگی این عناصر نسبت به مقادیر آنها در شخانه کندریتی است.
نتایج:
1- ژنز کر معادن خواجه جمالی به بهترین نحو، با ذوب بخشی، تفریق ماگمایی و فرایند اختلاط ماگمایی توضیح داده می شود.
2- گابروی دولریتی به جا مانده از مذاب تیپ MORB، می تواند یکی از مهمترین راهنماهای اکتشافی کرومیت های تیپ آلپی باشد.
3- عناصری همچون Ir, Zn, V, Co به جز نیکل، با Cr2O3% روندی مثبت ارائه می دهند و مقادیر بالای نیکل در اولترامافیک ها حاکی از قرار داشتن آن، در فاز سیلیکاتی است.
4- مقادیر عناصر نادر خاکی موجود در کرومیت و سنگ میزبان نسبت به مقادیر آنها در شخانه کندریتی غنی شدگی و نیز تهی شدگی نشان می دهند.