زمین شناسی، دگرسانی، کانی سازی و میانبارهای سیال کانسار آهن مجیدآباد، استان اردبیل

مقدمه منطقه مجیدآباد در فاصله تقریبا ۲۰ کیلومتری جنوب غرب شهرستان نیر، استان اردبیل، شمال غرب ایران واقع شده است. این منطقه بر اساس تقسیم بندی پهنه های رسوبی- ساختاری ایران (Nabavi, ۱۹۷۶)، بخشی از پهنه البرز- آذربایجان در نظر گرفته می شود. در آذربایجان ذخایری از سرب، روی، آهن، مس و مولیبدن از مهم ترین مواد معدنی شناخته شده اند. پهنه های فلززایی تکاب، اهر- ارسباران و طارم- هشتجین در آذربایجان قابل شناسایی هستند. منطقه مجیدآباد در بخش شرقی آذربایجان قرار گرفته است. از جمله کارهای پژوهشی صورت گرفته در منطقه مجیدآباد می توان به انجام عملیات اکتشافی از قبیل مطالعات زمین شناسی، ژئوفیزیکی و زمین شیمی توسط سازمان صنعت، معدن و تجارت استان اردبیل (IMTOAP, ۲۰۱۲) اشاره کرد. بر اساس این مطالعات، بیشترین و کمترین مقدار اکسید آهن (مگنتیت) در این منطقه به ترتیب در حدود ۲۹/۹۳ و ۲۷/۳ درصد با میانگین تقریبی ۴۷/۵۴ درصد مشخص شده است. اما تاکنون بررسی دقیق و علمی چندانی در رابطه با مشخصات پهنه های دگرسانی و کانه دار و خصوصیات سیال گرمابی در این منطقه صورت نگرفته است. در پژوهش حاضر تلاش می شود تا به بررسی ویژگی های زمین شناسی، دگرسانی، کانی سازی و میانبارهای سیال در منطقه مجیدآباد پرداخته شود. همچنین در این پژوهش سعی شده است تا با استفاده از نتایج مطالعات میانبارهای سیال، در مورد خصوصیات فیزیوشیمیایی و شرایط حاکم بر سیال کانه ساز منطقه مورد مطالعه بحث شود. نتایج حاصل از این پژوهش می تواند در اکتشاف و شناسایی پهنه های کانه دار مناطق مشابه دیگر در کشور نقش موثری ایفا کند. مواد و روش­ها این پژوهش طی دو مرحله بررسی های صحرایی و آزمایشگاهی انجام گرفت. در مرحله صحرایی، نخست بازدید میدانی از منطقه به منظور شناسایی واحدهای سنگی و پهنه های دگرسانی و کانه دار و نحوه ارتباط رگه های کانه دار با سنگ های میزبان صورت گرفت. سپس تعداد ۷۵ نمونه از واحدهای سنگی و پهنه های دگرسانی و کانه زایی برداشت گردید. در مرحله آزمایشگاهی تعداد ۱۰ نمونه مقطع نازک و ۲۰ مقطع نازک- صیقلی تهیه و مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی های ریزدما سنجی میانبارهای سیال در دانشگاه تربیت مدرس تهران با استفاده از دستگاه لینکام مدل THMSG۶۰۰ نصب شده بر روی میکروسکوپ ZEISS انجام شد. این دستگاه دارای قابلیت تغییرات دما از ۶۰۰+ تا ۲۰۰- درجه سانتی گراد می باشد. کالیبراسیون دستگاه طی مرحله گرمایش (با دقت ۶/۰ درجه سانتی گراد) با استفاده از استاندارد نیترات سزیم با نقطه ذوب ۴۱۴+ درجه سانتی گراد و طی مرحله سرمایش (با دقت ۲/۰ درجه سانتی گراد) با استفاده از استاندارد ان- هگزان با نقطه ذوب ۳/۹۴- درجه سانتی گراد انجام گردید. نتایج و بحث بر اساس موقعیت زمین شناسی، منطقه مجیدآباد بر روی نقشه زمین شناسی ۱:۱۰۰۰۰۰ ورقه سراب (Behrouzi and Amini Azar, ۱۹۹۲) قرار دارد. قدیمی ترین واحد رخنمون یافته در این منطقه مربوط به سنگ های آتشفشانی و آذرآواری ائوسن شامل توف، برش های آتشفشانی و توف های آندزیتی و ریولیتی به همراه گدازه های بازالتی و آندزیت بازالتی است که توسط واحد مارنی و کنگلومرای الیگوسن و سپس با فوران های آندزیتی (به صورت توف و گدازه) میوسن پوشانده شده اند. تمامی این مجموعه های آتشفشانی- آذرآواری توسط توده های نیمه عمیق، دایک و استوک دیوریتی پس از میوسن قطع شده اند. بر اساس بررسی های صحرایی و میکروسکوپی صورت گرفته در منطقه مجیدآباد، انواع دگرسانی های سیلیسی، سریسیتی، آرژیلیک و پروپیلیتیک در این منطقه توسعه یافته اند. این دگرسانی ها اغلب واحدهای سنگی ائوسن را تحت تاثیر قرار داده اند. با توجه به مطالعات صحرایی صورت گرفته در منطقه مجیدآباد، کانی سازی در این منطقه عمدتا به صورت رگه های مگنتیتی رخ داده است. رگه های مگنتیتی غالبا توسط واحدهای توفی ائوسن میزبانی می شوند و ضخامت آن ها معمولا از چند سانتی متر تا چند متر متغیر می باشد. این رگه ها اکثرا به صورت توده ای بوده و به طور عمده دارای امتداد شمالی- جنوبی هستند. بر اساس بررسی های صحرایی و میکروسکوپی انجام شده در منطقه مجیدآباد، کانه زایی در این منطقه طی دو مرحله درون زاد و برون زاد رخ داده است. طی مرحله درون زاد در نتیجه فعالیت سیالات گرمابی، رگه- رگچه های مگنتیتی در منطقه تشکیل شده و انواع دگرسانی های گرمابی (سیلیسی، سریسیتی، آرژیلیک و پروپیلیتیک) در اطراف رگه های کانه دار توسعه یافته اند. کانی های کانسنگی از قبیل مگنتیت، پیریت و کالکوپیریت در طول این مرحله از کانه زایی درون رگه- رگچه های کانه دار تشکیل شده اند. طی مرحله برون زاد، واکنش سیالات جوی پایین رونده با کانی های اولیه (مگنتیت، پیریت و کالکوپیریت) در منطقه باعث ایجاد کانی های ثانویه از جمله اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن (گوتیت، هماتیت و ژاروسیت) و سولفیدهای ثانویه مس (بورنیت، کالکوسیت، کوولیت و دیژنیت) شده است. با توجه به بررسی های صحرایی و میکروسکوپی صورت گرفته، مهم ترین کانی باطله در این منطقه کلسیت می باشد. بر اساس محتوای فازهای اصلی و طبقه بندی های ارائه شده (Shepherd et al, ۱۹۸۵)، انواع میانبارهای سیال تک فازی گاز (V)، دوفازی غنی از مایع (LV) و دوفازی غنی از گاز (VL) در میانبارهای بررسی شده تشخیص داده شدند. دمای ذوب اولین قطعه یخ در میانبارهای سیال منطقه مورد مطالعه در بازه بین ۲۶- تا ۲۸- درجه سانتی گراد به دست آمد. این دماهای ذوب اولین قطعات یخ گویای آن است که سیال کانه ساز منطقه مجیدآباد افزون بر NaCl شامل مقادیری از KCl و MgCl۲ نیز بوده است (Goldstein, ۲۰۰۳; Prokofiev et al, ۲۰۱۰). دمای ذوب آخرین قطعات یخ (Tmice) در میانبارهای سیال در بازه دمایی بین ۲/۱- تا ۸/۴- درجه سانتی گراد اندازه گیری شد. با توجه به معادله پیشنهادشده توسط بودنار (Bodnar, ۲۰۰۳) و مطابق با دمای ذوب آخرین قطعات یخ (Tmice)، مقادیر شوری میانبارهای سیال منطقه مجیدآباد در محدوده بین ۰۷/۲ تا ۵۹/۷ درصد وزنی معادل نمک طعام تعیین شدند؛ اما بیشترین فراوانی مربوط به بازه ۲ تا ۳ درصد وزنی معادل نمک طعام می باشد. دماهای همگن شدن میانبارهای سیال منطقه مورد مطالعه در گستره دمایی بین ۱۲۳ تا ۲۳۵ درجه سانتی گراد متغیر است؛ ولی بیشترین فراوانی به محدوده دمایی بین ۱۲۰ تا ۱۴۰ درجه سانتی گراد تعلق دارد . همزیستی میانبارهای سیال تک فازی گاز، دوفازی غنی از مایع و دوفازی غنی از گاز در نمونه های منطقه مجیدآباد نشان دهنده رخداد جوشش سیال کانه ساز در این منطقه می باشد (Albinson et al, ۲۰۰۱; Moncada et al, ۲۰۱۷; Simmons et al, ۲۰۰۵). علاوه بر آن، حضور بافت های پرمانند و شانه ای در رگه-رگچه های کانه دار می تواند حاکی از رخداد جوشش سیال کانه ساز منطقه مورد مطالعه در زمان کانی سازی باشد (Hedenquist et al, ۲۰۰۰; Moncada et al, ۲۰۱۲). لذا با در نظر گرفتن رخداد پدیده جوشش سیال کانه ساز در منطقه، دماهای همگن شدن میانبارهای سیال نیاز به تصحیح فشار ندارند (Simeone and Simmons, ۱۹۹۹)؛ چون در این حالت، سیال کانه ساز در زمان به دام افتادن به احتمال زیاد فشار هیدرواستاتیک را تجربه می کرده است. بنابراین، دمای همگن شدن میانبارهای سیال می تواند به طور تقریبی معادل با دمای به دام افتادن آن ها باشد (Roedder and Bodnar, ۱۹۸۰; Simmons et al, ۲۰۰۵; Simeone and Simmons, ۱۹۹۹). مقادیر فشار هیدرواستاتیک برای سیال گرمابی منطقه مجیدآباد در محدوده کمتر از ۵۰ بار تخمین زده شد. این مقادیر فشار هیدرواستاتیک می تواند معادل با اعماق کمتر از ۵۰۰ متری زیر سطح ایستابی باشد. برای تعیین عمق کانه زایی در منطقه مورد مطالعه همچنین از نمودار دمای همگن شدن در برابر عمق (Haas, ۱۹۷۱) استفاده شد. با توجه به بیشترین دمای همگن شدن (۲۳۵ درجه سانتی گراد) و بیشترین شوری (۵۹/۷ درصد وزنی معادل نمک طعام) میانبارهای سیال، عمق تقریبی کانه زایی در این منطقه در حدود ۳۰۰ متری مشخص شد. جهت تعیین روندهای تکاملی سیال کانه ساز منطقه مجیدآباد از نمودار شوری در مقابل همگن شدن میانبارهای سیال (Shepherd et al, ۱۹۸۵; Wilkinson, ۲۰۰۱) استفاده شد. با توجه به این نمودار، میانبارهای سیال منطقه مورد مطالعه نشان دهنده دو روند تکاملی جوشش و رقیق شدن توسط آب های سطحی، به عنوان مهم ترین مکانیسم های ته نشست فلزات کانسنگی در منطقه مورد مطالعه هستند. چگالی میانبارهای سیال منطقه مورد مطالعه را می توان به کمک نمودار دمای همگن شدن در مقابل شوری (Wilkinson, ۲۰۰۱) و بدون لحاظ کردن شرایط به دام افتادن آن ها مشخص کرد. بر اساس این نمودار، چگالی سیالات کانه ساز در منطقه مجیدآباد عمدتا در محدوده بین ۸۸/۰ تا ۹۷/۰ گرم بر سانتی متر مکعب تغییر می یابد. از نمودار شوری در برابر دمای همگن شدن (Pirajno, ۲۰۰۹) برای تعیین نوع کمپلکس های موثر در حمل فلزات کانسنگی منطقه مورد مطالعه استفاده شد که مطابق با این نمودار، کمپلکس های سولفیدی نقش مهمی در حمل فلزات کانسنگی منطقه مجیدآباد ایفا کرده اند. نتیجه­گیری مهم ترین واحدهای سنگی در منطقه مجیدآباد شامل سنگ های آتشفشانی- آذرآواری ائوسن تا الیگوسن هستند که این مجموعه های آتشفشانی- آذرآواری توسط توده های دیوریتی پس از میوسن قطع شده اند. عمده ترین دگرسانی ها در این منطقه از نوع دگرسانی های سیلیسی، سریسیتی، آرژیلیک و پروپیلیتیک می باشند. کانی سازی در این منطقه اغلب به صورت رگه های مگنتیتی با میزبانی واحدهای آذرآواری ائوسن روی داده است. کانه زایی در این منطقه طی دو مرحله درون زاد و برون زاد صورت گرفته است. در مرحله درون زاد، کانی های اولیه مگنتیت، پیریت و کالکوپیریت تشکیل شده اند. کانی های ثانویه از قبیل اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن (گوتیت، هماتیت و ژاروسیت) و سولفیدهای ثانویه مس (بورنیت، کالکوسیت، کوولیت و دیژنیت) طی مرحله برون زاد ایجاد شده اند. کلسیت مهم ترین کانی باطله در این منطقه می باشد. مقادیر شوری میانبارهای سیال منطقه مجیدآباد در گستره بین ۰۷/۲ تا ۵۹/۷ درصد وزنی معادل نمک طعام متغیر است. دماهای همگن شدن میانبارهای سیال منطقه مورد مطالعه در بازه دمایی بین ۱۲۳ تا ۲۳۵ درجه سانتی گراد اندازه گیری شدند. عمق تقریبی کانه زایی در این منطقه در حدود ۳۰۰ متری تعیین شد. فرآیندهای جوشش و رقیق شدن توسط آب های سطحی، به عنوان مهم ترین مکانیسم های ته نشینی فلزات کانسنگی در منطقه مورد مطالعه هستند. چگالی سیالات کانه ساز در منطقه مجیدآباد اکثرا در محدوده بین ۸۸/۰ تا ۹۷/۰ گرم بر سانتی متر مکعب تغییر می کند. کمپلکس های سولفیدی نقش موثری در حمل فلزات کانسنگی منطقه مجیدآباد داشته اند. با توجه به ویژگی های زمین شناسی، دگرسانی، کانی سازی، کانی شناسی و ساخت و بافت و همچنین مشخصات سیال کانه ساز در منطقه مجیدآباد، کانی سازی در این منطقه را می توان از نوع گرمابی (رگه ای) در نظر گرفت.

کلیدواژه ها:

دگرسانی ، کانه زایی آهن ، میانبارهای سیال ، مجیدآباد ، اردبیل