شیمی مگنتیت و پیریت کانسار مس پورفیری کوه-کپوت، بخش جنوبی کمان ماگمایی ارومیه- دختر، شمال بم، استان کرمان

مقدمه ذخایر پورفیری معمولا با ماگماهای کالک­آلکالن تا آلکالن همراه هستند (Seedorff et al, ۲۰۰۵). وجود ماگماهای اکسیدان برای انتقال موثر مس، طلا و مولیبدن همراه با گوگرد از گوشته دگرسان­شده به پوسته بالایی ضروری هستند (Richards, ۲۰۱۵). سیالات گرمابی آزاد شده از ماگما، به ویژه با ترکیب حدواسط، مجموعه­ای از رگه­های کوارتز حاوی مگنتیت و کمپلکس­های دگرسانی پتاسیک را در داخل و اطراف توده­های نفوذی تشکیل می­دهند (Holliday and Cooke, ۲۰۰۷). مگنتیت یک کانی ردیاب برای ذخایر پورفیری است (Cooke et al, ۲۰۲۰). حضور مگنتیت اولیه به صورت درشت­بلور و یا فازهای موجود در زمینه­ی سنگ نشان­دهنده­ی حالت اکسیدان ماگما­ها است. تشکیل مگنتیت گرمابی در ذخایر پورفیری شامل واکنش بین آهن دو ظرفیتی و آب یا سولفات است که منجر به کاهشpH  و فوگاسیته اکسیژن در سیال شده که موجب ته­نشست پیریت می­شود (Sun et al, ۲۰۱۳). با توجه به مطالعات انجام شده روی این کانی مشخص شد که مگنتیت­های گرمابی دارای مقادیر بالایی از فاکتور Mg-Mn هستند، درحالی­که مگنتیت آذرین می­تواند توسط مقادیر بالایی از Co،Ni  و V تشخیص داده شوند (Nadoll et al, ۲۰۱۲). برخی از مطالعات با تمرکز روی شیمی عناصر کمیاب مگنتیت، به عوامل موثر بر تفاوت­های ترکیبی در اکسید آهن و کانه­زایی مگنتیت پرداخته است (Pisiak et al, ۲۰۱۷). همچنین نقش پیریت بعنوان نشان­گر تغییرات ترکیب سیال در ذخایر پورفیری اثبات شده است (Reich et al, ۲۰۱۳). بنابراین تغییر در شرایط فیزیکوشیمیایی سیال گرمابی و پایداری گرماپویایی مجموعه­های کانیایی تغییراتی را در محتوای عناصر کمیاب سنگ­معدن و سولفیدهای گانگ (در اینجا پیریت) ایجاد می­کند. هدف این مطالعه بررسی ترکیب عناصر کمیاب مگنتیت آذرین و گرمابی و پیریت با استفاده از تجزیه ریزکاونده الکترونی (EMPA) در زون دگرسانی پتاسیک، پروپیلیتیک و فیلیک و بررسی تغییرات شرایط تشکیل این کانی­ها در کانسار مس پورفیری کوه-کپوت است.  مواد و روش­ها به­منظور انجام مطالعات سنگ­شناسی، کانی­شناسی و آزمایش شیمی کانی­ها، نمونه ­برداری از مغزه­های حفاری واحد کوارتزدیوریت (نمونه­های شماره NT-۶-۷۲۹ و NT-۳-۵۸۳) و میکرودیوریت (نمونه شماره NT-۴-۶۳۸) انجام شد. در این مرحله، نمونه­های عمقی مگنتیت، از زون پتاسیک انتخاب گردید؛ همچنین از نمونه­ی سطحی میکرودیوریت در زون پروپیلیتیک (NT-S-۲۶) نمونه­ی نماینده­ای برای تجزیه ریزکاونده الکترونی انتخاب شد. پس از تهیه مقاطع نازک- صیقلی از نمونه­ها، آنالیز نمونه­ها در دانشگاه مونتان لئوبن کشور اتریش با دستگاه ریزکاونده الکترونی Superprobe Jeol JXA ۸۲۰۰ به­منظور تعیین شیمی مگنتیت انجام شد، همچنین توسط همین دستگاه تصاویر BSE از نمونه­ها حاصل شد. مقادیر اندازه­گیری شده به صورت درصد وزنی با استفاده از نرم افزار Integrated Jeol Software دستگاه ذکر شده به­ صورت درصد ­وزنی محاسبه شد. به­منظور انجام مطالعات EMPA بر روی نمونه­های پیریت از رگه­های کوارتز+ پیریت نمونه­ی NT-۳-۱۹۵ از زون دگرسانی فیلیک کوارتز­دیوریت انتخاب شد و از استانداردهای پیریت برای اندازه­گیری مقادیرCu ،Fe و S استفاده شد. برای سایر عناصر مانند Au، Te، Zn، Ag، Se، As و Co از دستگاه Jeol JXA ۸۲۰۰ Superprobe  استفاده شد. بمنظور تهیه نقشه عنصری WDS کانی­های پیریت و مگنتیت، از همین دستگاه (Superprobe Jeol JXA ۸۲۰۰) استفاده شد. نتایج و بحث بر اساس داده­های بدست آمده از آنالیز مگنتیت مقادیر عناصر V، Ti،Fe  وAl  در نمونه­ها از سایر عناصر بیشتر است و مقادیر Mg، Pt، Co، Ca، Ni، Mo، Cu و Pt اغلب کمتر از حد تشخیص است. مقادیر Fe در مگنتیت­ها دارای دامنه­ایی از ۸۸/۴۰ تا ۹۲/۶۸ درصد وزنی است. مقدار میانگین (درصد وزنی) آهن در نمونه­های کوارتزدیوریت بارور معادل ۲۴۴/۶۷ می­باشد که تقریبا مشابه با سایر ذخایر مس پورفیری در کمان ماگمایی ارومیه- دختر در ایران است. بیشترین میزان Al معادل ۳۱۸/۰ و کم­ترین مقدار معادل ۰۸۷/۰ درصد وزنی است. بیشترین میزان V معادل ۷۲۲/۲ و کم­ترین میزان معادل ۱۸۱/۰ درصد وزنی است و در رابطه با Ti بیشترین میزان معادل ۶۶/۲۰ درصد وزنی و کم­ترین میزان آن معادل ۰۶۰/۰ درصد وزنی است. مقادیر میانگین V در نمونه­های کوارتز دیوریت کانسار مس پورفیری کوه-کپوت معادل ۲۲۹/۰ درصد وزنی می­باشد که در مقایسه با مقادیر V سایر ذخایر مس پورفیری کمان ماگمایی ارومیه- دختر تطابق خوبی را نشان می­دهد. نمونه­ی میکرودیوریت در نقطه­ی NT-S-۲۶ An۴ همزمان نشان­دهنده­ی بیشترین میزان تیتانیم (۶۶۱/۲۰ درصد وزنی) و کم­ترین میزان آهن (۸۸۰/۴۰ درصد وزنی) است. کانی­های پیریت مورد بررسی دربردارنده­ی طیف گسترده­ای از عناصر کمیاب در ساختار خود هستند، از این میان عناصر Pb، Zn، S، As، Fe و Cu از اهمیت بیشتری برخورددار می­باشند. میانگین درصد وزنی گوگرد ۲۱/۵۴ و آهن ۴۴/۴۶ درصد وزنی می­باشد. میانگین عناصر آرسنیک و مس به ترتیت معادل ۰۱۹۳/۰ و ۰۰۶۳/۰ درصد وزنی اندازه­گیری شده است. تغییرات مقادیر آهن و گوگرد که اجزای اصلی سازنده پیریت هستند به ترتیب دارای دامنه­ایی از ۰۱۷/۴۶ تا ۹۵/۴۶ درصد­وزنی و ۷۴/۵۴ تا ۵۶/۵۳ درصد وزنی می­باشند. مقادیر عناصر Pt، Ti، Os و Co در اکثر نقاط کمتر از حد تشخیص دستگاه است. میزان عناصر اصلی آهن و گوگرد در پیریت­های کانسار مس کوه- کپوت مشابه با سایر ذخایر مس پورفیری در کمان ماگمایی ارومیه- دختر می­باشد. در نمودار وانادیوم در مقابل تیتانیم نمونه­های مگنتیت مربوط به کوارتزدیوریت در محدوده­ی مشترک مگنتیت­های گرمابی و ماگمایی با تمایل به سمت ناحیه ماگمایی قرار گرفته­اند و نمونه­ی میکرودیوریت در مرز ناحیه­ی مگنتیت ماگمایی قرار دارد. با استفاده از نمودار V/Ti در مقابل Fe مشخص می­شود که نمونه­های مربوط به کوارتزدیوریت دچار تعادل مجدد شده­اند که می­تواند ناشی از توسعه رخداد زون دگرسانی پتاسیک و حضور مراحل ادامه­داری از خروج سیال گرمابی در ضمن این دگرسانی باشد. نتایج ترسیم داده­های مگنتیت بر روی نمودار Mg+Al+Si در مقابل Ti برای هر دو سری مگنتیت نشان می­دهد که طی تشکیل و تبلور مگنتیت رخداد برهمکنش قابل توجهی بین سیال ماگمایی و سنگ دیواره رخ نداده است. مطالعات نشان  داده است که میزان وانادیم در مگنتیت از مهم­ترین شاخصه­های سنجش فوگاسیته­ی اکسیژن ((fO۲ ماگما یا سیال گرمابی در ضمن تبلور مگنتیت می­باشد (Nadoll et al, ۲۰۱۴; Knipping et al, ۲۰۱۵). در شرایط fO۲ بالاتر مگنتیت­ها فاقد میزان بالایی از وانادیم هستند (Canil and Lacourse, ۲۰۲۰). این میزان از تغییر ناشی از ترجیح قرارگیری V+۳ در ساختار مگنتیت به­جای V+۴  و V+۵ در شرایط احیاء می­باشد. مقادیر وانادیم همچنین می­تواند تحت تاثیر دما و واکنش سیال گرمابی و سنگ دیواره در حین تبلور مگنتیت باشد (Knipping et al, ۲۰۱۵; Zarasvandi et al, ۲۰۲۳b). کانه­نگاری مگنتیت­های منطقه­ی کوه-کپوت بعلاوه شیمی این کانی در زون پتاسیک نشان­دهنده­ی رخداد کانه­زایی در شرایط اکسیدان است، این مشاهدات به­صورت رخداد حاشیه هماتیتی در دانه­های مگنتیت است. وجود این حاشیه بطور معمول نشان­دهنده­ی ماگماتیسم با شرایط اکسیداسیون در محدوده­ی بافر مگنتیت- هماتیت است (Liang et al, ۲۰۰۹). از سوی دیگر حضور فراوان و دانه پراکنده­ی مگنتیت در زمینه سنگ و رگه­های کانه­زایی مس قابل توجه هستند. همچنین رخداد پراکنده و پاراژنز انیدریت با مگنتیت بعنوان یک کانی سولفاتی نشان­دهنده­ی رخداد ماگماتیسم با فوگاسیته بالای اکسیژن است. پیریت در طیف وسیعی از ذخایر گرمابی بعنوان یک کانی معمول حضور دارد. ته­نشست این کانی می­تواند به­طور موثری کنترل کننده­ی تفکیک طیف گسترده­ای از عناصر کمیاب با اهمیت اقتصادی و زیست­محیطی باشد (Large et al, ۲۰۰۹). در حالی که As بعنوان یک عنصر محدود ساختاری در پیریت وجود دارد، Cu و Au می­تواند هم به­صورت محلول جامد و هم به­ صورت میکرو تا نانو ذرات کالکوپیریت و طلا (یا تلوریدهای طلا) در پیریت ایجاد شوند. غلظت آرسنیک در نمونه­های پیریت بطور میانگین برابر ۰۱۹/۰ درصد وزنی می­باشد، همبستگی تقریبا مثبت میان S و  Asدر نمونه­های پیریت نشان­دهنده­ی عدم جانشینی آرسنیک به­جای سولفور می­باشد، این شرایط می­تواند به حضور یک محیط اکسیدان اشاره داشته باشد که در آن آرسنیک به­صورت As+۳ حضور دارد (Reich et al, ۲۰۱۳). عدم همبستگی قطعی میان Fe و Cu در نمونه­های پیریت نشان­دهنده­ی نبود جانشینی Cu+۲ در ساختار پیریت در جایگاه Fe+۲ است که این احتمال وجود دارد بسیاری از Cu موجود در پیریت از نظر ساختاری محدود شده به­صورت جایگزین آهن در جایگاه­های هشت­وجهی باشند که می­تواند ناشی از وجود آرسنیک، استیبنیت و کبالت در ساختار پیریت باشد. نتیجه­گیری در این مطالعه برای نخستین بار شیمی کانی­های مگنتیت و پیریت کانسار مس پورفیری کوه-کپوت مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعات بر روی دو سری توده نفوذی کوارتز دیوریت و میکرودیوریت دایک مانند انجام گرفته است. اهمیت مطالعه­ی این کانه­ها در شناخت شرایط فیزیکوشیمیایی تشکیل کانسار در زمان تبلور مگنتیت و پیریت می­باشد. نتایج بدست آمده از تجزیه ریزکاونده الکترونی نشان داد که کانی­ها از نظر فراوانی عنصری انطباق خوبی با دیگر ذخایر مس پورفیری کمان ماگمایی ارومیه-دختر دارند. مگنتیت­های مورد مطالعه در کانسار مس پورفیری کوه-کپوت از نوع ماگمایی و تعادل مجدد یافته و دما بالا (بیش از ۵۰۰ درجه سانتی­گراد) هستند. مطالعات شیمی مگنتیت از منظر زایشی، نشان­دهنده­ی کانسار کوه-کپوت در ناحیه ذخایر پورفیری است. مقایسه دو سامانه ماگمایی کوارتز دیوریتی و میکرودیوریتی به طور مشخص یک ماگماتیسم بارورتر کوارتزدیوریتی در زون پتاسیک و یک سامانه­ی پروپیلیتیک هم دما و با شواهد کانه­زایی ضعیف برای نفوذی میکرودیوریت نشان می­دهد. در این سامانه­ی ماگمایی- گرمابی رخداد فراوان انیدریت و مارتی-تی شدن مگنتیت از جمله شواهد یک شرایط fO۲  بالا در سیستم ماگمایی منطقه است. نتایج مطالعات کانی پیریت بر حضور As+۳ در ساختار پیریت به صورت میکرو تا نانوذرات پراکنده دلالت می­کند که منطبق بر شرایط اکسیدان تشکیل کانی می­باشد. رخداد مس در کانی پیریت به­صورت مس جایگزین آهن در جایگاه­های هشت­وجهی و به­صورت میکرو ذرات کالکوپیریت است.

کلیدواژه ها:

دگرسانی پتاسیک ، شیمی مگنتیت و پیریت ، کمان ماگمایی ارومیه-دختر ، کانسار مس پورفیری کوه-کپوت