ژئوشیمی و ژنز اسکارن آهن و مس معدن مزرعه شمال اهر- آذربایجان شرقی

معدن مس مزرعه در 175 کیلومتری شرق تبریز، 20 کیلومتری شمال اهر و 5 کیلومتری شمال ده مزرعه قرار دارد و از نوع شاخص اسکارن آهن و مس می باشد. اسکارن مزرعه در شیب جنوبی سلسله کوه شیور داغ که بخشی از سازند قره داغ می باشد بیرون زدگی آن قابل رویت است. اسکارن مزبور در شمال همبری توده نفوذی گرانودیوریتی الیگوسن با آهک های کرتاسه به وجود آمده و دارای کنتاکت مشخص با سنگ های اطراف خود می باشد. ضخامت آنها از 2 تا 25 متر متغیر است و در بعضی جاها به 50 متر نیز می رسد و در عمق بر ضخامت آن افزوده می شود. زون بندی در طول و عرض اسکارن متغیر می باشد و به رنگ های قهوه ای، خاکستری تا سبز روی زمین مشاهده می شود.
کانی های اصلی تشکیل دهنده اسکارن مزرعه عبارتند از گرونا، منیتیت، اپیدوت، کلسیت، کالکو پیریت، هماتیت، پیروکسن و پیریت. از اختصاصات مهم و جالب گروناهای اسکارن مزرعه این است که اغلب ناهمسان همراه با زون بندی و دارای ماکل و دو شکستی می باشند. وجود دو نوع گرونا دلیل بر دو محیط فیزیکو شیمی مختلف در مراحل تشکیل گرونا می باشد. بر اساس مطالعات پترولوژی اسکارن مزرعه به سه دسته زیر تقسیم بندی شده اند.
1- کانه اسکارن یا اورا اسکارن
2- درون اسکارن
3- برون اسکارن
هر یک از گروه های فوق با توجه به کانی های غالب آنها نیز مجددا قابل تقسیم می باشند. بر اساس مطالعات صحرایی و پتروگرافی تشکیل اسکارن آهن و مس مزرعه در شش (6) مرحله مختلف صورت گرفته که عبارتند از:
1- نفوذ و جایگزینی ماگما و تشکیل باتولیت.
2- تشکیل سنگ های دگرگونی همبری همراه با دگرگونی پیشرونده.
3- مرحله اصلی متاسوماتیسم و تشکیل اسکارن
4- اولین فاز کانه زایی آهن همراه با شروع دگرگونی پسرونده
5- اولین فاز کانه زایی مس همراه با دگرگونی پس رونده
6- آخرین مرحله فعالیت هیدرو ترمال همراه با رگه های مختلف بدون کانه زایی.
بر مبنای مطالعات مینرالوژی به وسیله الکترون میکروپروب ثابت شده که گرونا ها اساساٌ از نوع آندرادیت، پیروکسن از نوع دیوپسید- هدنبرژیت، مانیتیت بدون تیتانیوم و اپیدوت دارای منگنز می باشد.
پایین بودن نسبت گرسولاریت به انداردیت از مشخصات گرونا های متاسوماتیسم می باشد. داده های ژئو شیمی نشان داده که همین رابطه نسبت مستقیم با ازدیاد مس و سپس آهن در چنین اسکارن هایی دارد. اپیدوت تنها کانی غنی از Al در اسکارن مزرعه می باشد و در اکثر مواقع با ترمولیت، اکتینولیت و کالکو پیریت همراه است. جانشینی + Fe3 توسط + Al3 همیشه کمتر از یک مولار بوده و بین 0/712 تا 0/95 مولار متغیر می باشد. Al, Mn در مهاجرت و انتقال کانه های مس از عمق به مکان فعلی نقش مهمی را بر عهده داشته اند.
مضافاٌ بر مطالعات مینرالوژی، تجزیه عناصر اصلی و جزئی گرانودیوریت، اسکارن و سنگ های رسوبی به وسیله ICP و AAS صورت گرفته و سپس جهت حصول اطمینان نتایج حاصله به وسیله XRF چک گردیده است.
با توجه به اینکه بین اسکارن و توده نفوذی مربوطه رابطه مستقیم وجود دارد، لذا پترو شیمی و ژنز گرانودیوریت مزرعه مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص شد که این توده از نوع ماگمای کالکو آلکالن و متعلق به سری I می باشد. این نوع توده ها اکثراٌ منشاء کانسار های مس، مولیبدن و آهن دنیا تشخیص داده شد و آثار این نوع کانه زایی مضافاٌ بر مزرعه در اطراف توده باتولیتی اهر قابل رویت می باشد. هاله همبری توده نفوذی با از دست دادن Si و جذب Ca به دیوریت و بعضی مواقع به سینو دیوریت تبدیل گشته است.
اندو اسکارن جذب 10 تا 15 درصد CaO و 35 درصد Fe2O3 و از دست دادن 10 تا 15 درصد SiO2 و 4 درصد Al2O3 را نسبت به گرانودیوریت نشان می دهد. در اگزو اسکارن عکس اندو اسکارن عمل صورت گرفته به این معنی که SiO2 و Al2O3 به سیستم اضافه شده و CaO از آن خارج گردیده و Fe بر هر دو آنها اضافه شده ولی تاثیر آن بر اگزو اسکارن به حدی است که در مرحله اول آندرادیت تشکیل می شود و سپس جانشین آن می گردد و در نهایت منتهی به اسکارن گرونا- آهن می شود. اندو اسکارن نقش یک زون واسطه را نیز به عهده دارد به این شکل که عناصر متالیک از اندو اسکارن به طرف اگزو اسکارن زیاد می شوند در صورتیکه عناصر غیر متالیک حالت عکس دارند. مس در اندو اسکارن بین 73/99 ppm تا 5088/8ppm و در اگزو اسکارن بین 83 تا 6816 ppm متغیر است. چنین تغییراتی در هاله همبری آهک نیز مشاهده می شود، در صورتیکه تغییرات در توده نفوذی از چنین شدتی برخوردار نیست (81 تا 446 ppm). این تغییرات در اسکارن دلیل بر کنترل محلی کانه زایی به وسیله ساختمان معدن مزرعه می باشد، به طوریکه لایه منیتیت و هماتیت ناپیوسته تشکیل گردیده و مس به صورت چندین پاکت پراکنده مشاهده می شود و همچنین در همین مکان ها آلتراسیون های شدید و گاهی همراه با کانه زایی صورت پذیرفته است. بر اساس داده های ژئو شیمیایی و دیاگرام های خطوط متغیر مکانی (Spatial Variation Diagram) برای عناصر اصلی و فرعی ثابت می شود که عناصر اصلی تشکیل دهنده اسکارن مزرعه مانند Al, Fe, Si منشاء ماگمایی داشته و Ca نیز از سنگ های آهکی تامین گردید. عناصر فرعی مانند Sr, Rb, Zr, Rb, La فقط ماگمای اولیه را همراهی کرده اند در صورتیکه Mo, Zn, Pb, Cu نتیجه فعالیت پست ماگماتیک و یا هیدرو ترمال با حرارت بالا می باشند.
بر مبنای داده های الکترون میکروپروب آنالیز (EpMA) و مطالعات ژئو ترمومتری سیالات درگیر درجه حرارت تشکیل اسکارن (متاسوماتیسم) را حداقل 500 درجه و حداکثر 698 درجه معین می کند. داده های ژئو ترمومتریک حاصل از سیالات درگیر (340 تا 500 درجه) برای تشکیل کانه های معدن مزرعه برای بسیاری از کانسار های مس پورفیری دنیا گزارش شده است.