دانشکده علوم
پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته زمین شناسی اقتصادی
مطالعه توالی پاراژنتیکی کانیها و تعیین شرایط فیزیکوشیمیایی سیالات سازنده شبه اسکارن کانگوهر (بوانات – استان فارس)
استاد راهنما
دکتر بتول تقی پور
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
اسکارن آهن-منگنز کانگوهر در بخش جنوبی زون ساختاری سنندج-سیرجان در بیرونزدگی مجموعه دگرگونی توتک واقع شدهاست. بر اساس شواهد صحرایی و مطالعات پتروگرافی واحدهای تشکیلدهنده کمپلکس توتک شامل: گرانیت-گنایس، شیست، سنگکربناته و اسکارن میباشد. با توجه به مطالعات زمینشیمیایی، توده نفوذی از نوع S میباشد. بنابراین توده نفوذی نقش موثری در اسکارنسازی و منشا کانهزایی آهن-منگنز ندارد. به طور کلی مطالعات XRD کانیهای گارنت (اوگراندیت-پیرالسپیت)، کلسیت، هماتیت، مگنتیت، همچنین کانیهای شاخص اسکارن مگنزدار مانند دانموریت و مگنزوهورنبلند را نشان میدهد. الگوی عناصر کمیاب خاکی در گارنتهای منطقه دو الگوی متفاوت را نشان میدهد، که بیانگر حضور هر دو گارنتهای اوگراندیتی و پیرالسپیتی در اندیس کانگوهر میباشد. گارنتهای اوگراندیت (گروسولار- آندرادیت) تهیشدگی در HREE و غنیشدگی در LREE را نشان میدهند، که به دلیل واکنش سیال گرمابی با سنگهای پوستهای میباشد. در حالی که گارنتهای پیرالسپیتی، HREE به دلیل عدم تحرک این عناصر در طی فرایند دگرسانی غنی شدگی؛ و LREE به دلیل دگرسانی و آبشویی این عناصر از گارنتها تهیشدگی دارند. مقایسه الگوی عناصر کمیاب خاکی گارنتهای منطقه با الگوی این عناصر در توده نفوذی، شیستها و کانسنگ منطقه نشاندهنده شباهت گارنت (گروسولار-آندرادیت) با الگوی رفتاری این عناصر به هر سه نوع، واحد سنگی میباشد. با توجه به الگوی نسبتا مشابه عناصر کمیاب خاکی گارنتها با شیستهای منطقه، سیال سازنده گارنت احتمالا از شیستهای منطقه منشا گرفته است. به طور کلی بر اساس بررسی زمینشیمیایی عناصر از مرکز به حاشیه گارنتها؛ نیمرخهای زنگولهای و روند افزایشی- کاهشی یک یا چند عنصر در مرکز و حاشیه گارنتهای منطقه نشاندهنده الگوی منطقه بندی رشدی در آنها است. مقدار ایزوتوپ پایدار اکسیژن در گارنت و مگنتیت به ترتیب بین 5/6 تا 3/7 و 3/2 تا 4/3 میباشد، که محدوده گارنتهای گرمابی را در بر میگیرند. بنابراین در این منطقه نیز مانند سایر مناطق اسکارنی، دست کم دو سیال در شکلگیری اسکارن دخالت داشتهاند. به طور کلی براساس مطالعات زمینشیمیایی، اسکارن کانگوهر در دمای کمتر از °C500، فوگاسیته اکسیژن تقریبا 21-10 و 2/0>XCO2 تشکیل شده است.
کلمات کلیدی: اسکارن، کان گوهر، عناصر کمیاب خاکی، گارنت، ایزوتوپ پایدار اکسیژن
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
1-3-1- هورنفلس، اسکارن واکنشی، شبه اسکارن، اسکارن.. 5
1-4- توزیع زمانی، مکانی و اهمیت اقتصادی.. 9
1-6- ارتباط ذخایر اسکارنی با تودهنفوذی همراه 14
1-8- مراحل پیدایش و تکامل اسکارن.. 19
1-9-1- طبقهبندی اسکارنها بر اساس ترکیب سنگ میزبان.. 23
1-9-2- طبقهبندی اسکارنها بر اساس موقعیت… 24
1-9-3- رده بندی اسکارنها براساس فلز اقتصادی.. 24
1-9-3-1- اسکارن آهن…24
1-9-3-2- اسکارن مس…..26
1-9-3-3- اسکارن روی- سرب…28
1-9-3-4- اسکارن تنگستن….29
1-9-3-5- اسکارن قلع…30
1-9-3-6-اسکارن مولیبدن…32
1-9-3-7- اسکارن طلا.32
1-10- پراکندگی کانسارهای اسکارنی ایران.. 34
1-11- موقعیت و راههای دسترسی به منطقه. 37
فصل دوم: زمینشناسی منطقه مطالعاتی
2-2- زونهای ساختاری ایران.. 44
2-4-6-1- پالئوسن..53
2-4-6-2- ائوسن..54
2-4-6-3- الیگوسن………….54
2-4-6-4- پلیوسن…55
2-4-6-5- کواترنری…55
2-5- پتانسیل اقتصادی زون سنندج – سیرجان.. 55
2-9- تشریح واحدهای سنگی اندیس کانگوهر. 67
2-10- گسلهای اندیس کانگوهر. 77
فصل سوم: کانی شناسی و کانه زایی
3-2- پتروگرافی واحدهای سنگی اندیس کانگوهر. 83
3-4- نتایج حاصل از آنالیز XRD.. 104
فصل چهارم: زمین شیمی توده نفوذی و سنگ میزبان کربناته
4-2- زمینشیمی تودهنفوذی.. 109
4-3- سری ماگمایی گرانیت های توتک…. 112
4-4- شاخص اشباع از آلومین.. 114
4-5- منشا و نوع ماگمای گرانیتی.. 115
4-6-1- جایگاه زمینساختی بر اساس عناصر اصلی.. 119
4-6-2- جایگاه زمینساختی بر اساس عناصر کمیاب… 121
4-7- آزمایش طیفسنجی جذب اتمی.. 122
4-8- زمینشیمی سنگهای کربناتی.. 123
فصل پنجم: زمین شیمی گارنت
5-3- محل پیدایش گارنت در ایران.. 133
5-4- عناصر نادر خاکی در گارنت… 136
5-5-1- منطقهبندی آشکار (فیزیکی) 148
5-5-2- منطقه بندی پنهان (شیمیایی) 149
5-5-2-1- ساختار منطقهای رشدی…..149
5-5-2-1-1- ساختار منطقهای رشدی نوسانی….150
5-5-2-2- ساختار منطقهای نشری…152
5-5-2-3- ساختار منطقهای تراوشی..152
5-5-3- زونینگ در گارنت کانگوهر. 153
5-6- مطالعات ایزوتوپ پایدار 158
5-6-1- بررسی تغییرات ایزوتوپی در اسکارنها 159
5-6-2- ایزوتوپ پایدار اکسیژن.. 161
5-6-2-1- ایزوتوپ پایدار اکسیژن در سنگهای دگرگونی و اسکارن……..161
5-6-2-2- ایزوتوپ اکسیژن در اسکارن واکنشی کان گوهر…….165
5-7- شرایط فیزیکوشیمیایی تشکیل اسکارن واکنشی کانگوهر. 168
فصل ششم: بحث، نتیجه گیری، پیشنهادات
6-2- نتایج مطالعات پتروگرافی و XRD.. 173
6-3- نتایج مطالعات زمین شیمی.. 177
6-4- مراحل تشکیل اسکارن واکنشی کانگوهر. 181
منابع ……184
پیوست……200
اسکارن به دلیل جذابیتهای علمی، همچنین به واسطهی ارزش تجاری و اقتصادی مواد معدنی همیشه مورد توجه محققین و پژوهشگران زمینشناسی و معدن بوده است. کانسارهای اسکارنی در سراسر جهان با توجه به مواد معدنی همراه همواره مورد توجه میباشند. از جمله فلزات و کانیهای صنعتی با ارزشی که امکان دستیابی اقتصادی به آنها در کانسارهای اسکارنی فراهم است شامل: طلا، آهن، مس، سرب و روی، تنگستن، قلع، گارنت، ولاستونیت، گرافیت، آزبست و منیزیت میباشد. در ذیل به توصیف این گونه کانسارها پرداخته میشود:
هنگامی که تغییرات کانیایی و شیمیایی سنگها در اثر برهم کنش با سیالات بیرونی رخ میدهد، این فرایند را متاسوماتیسم میگویند. فعالیت متاسوماتیک از جمله سازوکارهایی است که به تشکیل نوعی از ذخایر به نام اسکارن میانجامد (Edwards et al.,1986). اسکارنها شامل سنگهای آهکی و سیلیکاته آهن و منیزیم داری (فرومینزیم) هستند که به طریق جانشینی در محل برخورد تودههای نفوذی با کربناتها و به مقدار اندک با سیلیکاتها به وجود میآیند (بابازاده،1383).
اگرچه اکثر اسکارنها در سنگ آهک یافت میشوند، آنها میتوانند تقریبا در هر نوع سنگی، طی دگرگونی ناحیهای یا تماسی، بر اثر نوعی فرایند جانشینی منشا گرفته از سیالات ماگمایی و دگرگونی، سیالات جوی یا سیالات دریایی پدید آیند. سنگ میزبان تودهنفوذی در نزدیکی همبری به طور معمول تحت تاثیر تبلور دوباره، دگرسانی و جانشینی قرار میگیرد و در شماری از آنها هم کانی سازی رخ میدهد. این تغییرات تحت تاثیر حرارت و نفوذ سیالات ناشی، از تودههای نفوذی یا دیگر سیالاتی است که تودهنفوذی در پویایی آن نقش داشته است. اگر چه اسکارنها اغلب نزدیک تودههای نفوذی یافت میشوند؛ مناطق نزدیک یا همجوار تودههای نفوذی، امتداد گسلهها و مناطق اصلی برشی، سیستمهای کمژرفای زمینگرمایی، بستر دریا و مناطق ژرف پوسته زیرین یعنی نواحی دگرگونی انباشتی یا تدفینی از مناطق معمول حضور اسکارنهاست. بنابراین الزاما، نیازی به یک تودهنفوذی یا سنگآهک برای تشکیل اسکارن نیست (Meinert, 2005).
معمولا اسکارنهای حاوی تودههای معدنی در کنتاکت تودههای نفوذی حدواسط (گرانودیوریت، کوارتزدیوریت، مونزونیت) با سنگهای کربناته گسترش مییابند. در اسکارنهای اطراف تودههای اسیدی (گرانیتها) به ویژه تودههای نفوذی بازیک، کانسارهای کمی مشاهده میشوند. تودههای نفوذی اسکارن زا در اعماق متوسط و یا نزدیک سطح زمین جای میگیرد. به علت متاسوماتیکی بودن پدیده اسکارنزایی، تودههای معدنی اسکارنی به صورت اشکال مختلف (لایه، عدسی، استوک، رگهای) مشاهده میشوند (بابازاده،1383).
1-2- تاریخچه
استخراج از ذخایر اسکارن حداقل به 4000 سال قبل برمیگردد؛ شواهدی از استخراج اسکارن در قدیم در چین، یونان و روم یافت شده است (Nicolescu et al., 1989; Zhao et al., 1990; Gilg,1993). اگرچه تعاریف ابتدایی از فرایندهای تشکیل اسکارن وجود دارد (به عنوان مثال Peter,1861; von Cotta,1864) با این حال اولین کاربرد منتشر شده از اسکارن به زمان تورنبورم (Törnebohm,1875) برمیگردد. این زمینشناس واژهی اسکارن را برای سنگهای پیروکسن-گارنت دار کانسار پرسبرگ (Persberg) سوئد و به صورت کلی “سنگ اسکارن” (Skarnsteins) به کار برد. تورنبورم سنگهای غنی از پیروکسن را اسکارن سبز و سنگهای غنی از گارنت را اسکارن قهوهای نامید ( Meinert, 2005).
دوبری (Daubree,1841) یکی از نخستین پژوهشگران اسکارن است؛ او اولین گزارش را از تاثیر و نقش پیدایش ماگماتیک فلزات فلوئور، بور، فسفر و ارتباط آنها را با کانی سازی قلع منتشر نمود و حضور کانی های کلسیمدار مانند فلوئورین، اکسینیت و آپاتیت در کانسارهای قلع را مرتبط با سیالات ماگمایی دانست. اصطلاح کانسارهای همبری (contact deposits) را که از اواسط قرن گذشته متداول شد، نخست فوشه (Fuches) به کار برد و سپس فیشر (Fischer) در سال 1961 آن را ترویج نمود. بک (Beck,1900) هم اسکارن را برای سنگی خاص به کار برد. این نام آن زمان به طور کلی به سنگهای حاوی گارنت، پیروکسن و اپیدوت همراه با کانسارهای مگنتیت و کالکوپیریت سوئد اختصاص داشت. سنگهای مزبور را در آن هنگام مرتبط با سنگهای آذرین نفوذی نمیدانستند، چرا که هیچ نشانی از چنین ارتباطی در کانسارهای مزبور یافت نکردند. تعریف بک از اسکارن برای بسیاری از محققین هنوز کاربرد دارد، ولی با این شرایط که سری های منیزیمدار هم در آنها امکان حضور داشته باشند، و دیگر آنکه بیشتر کانسارهای اسکارنی را حاصل جایگزینی و جانشینی در کربناتهای همجوار تودههای نفوذی و همیافت با آنها بدانند.
شمار زیادی از پژوهشگران از زمان دوبری به اسکارن و کانسارهای اسکارنی توجه نمودند. برت (Burt) کتاب شناسی تاریخی کامل و جامعی در این مورد ارائه نموده است. تیلی (1961)، زاریکوف (Zharikov, 1968) و برتولم (1970) از جمله پژوهشگرانی هستند که در دهههای اخیر در اسکارن و کانسارهای اسکارنی مطالعاتی نمودهاند. اینودی و همکاران (Einaudi et al., 1981) تحقیق به نسبت کاملی در مورد کانسارهای اسکارنی، مجموعه اصطلاحات (terminology) و واژگان مربوطه و طبقهبندی آنها انجام دادهاند.
در دههی 1990 ماری کوس، ایلیک، اینودی، لبوتکا، کریک و سرانجام مینرت درمورد دگرگونی همبری، متاسوماتیسم و شرایط فیزیکوشیمیایی و به طور کلی کانسارهای اسکارنی پژوهش و تحقیق نمودهاند. اسکارن و کانسارهای اسکارنی را بیش از صد سال است که به صورت علمی و به عنوان گروهی از ذخایر کانیایی (mineral deposits) مورد توجه قرار دادهاند، اما به نظر می رسد بحث و بررسی فرایند های تکوین و پیدایش یا حتی تعاریف اصطلاحات خاص آنها پایان یافتنی نباشد.
توصیف ذخایر اسکارنی در نوشتههای علمی قرن 19 گزارش شده است (e.g., Cotta,1864). واژه اسکارن، اولین بار توسط معدن چیان سوئدی برای کانیهای باطله کلسیمی- سیلیکاته دانه درشت همراه با ذخایر مگنتیتی و سولفیدی پرکامبرین مورد استفاده قرار گرفت (Burt,1977). گلدشمیت در سال 1911 واژه اسکارن را به طور علمی تعریف کرد. امروزه اسکارن به سنگهای دگرگونی گفته میشود که بیشتر از راه متاسوماتیسم تشکیل شده و حاوی سیلیکاتهای کلسیم، آهن، منیزیم و آلومینیم میباشند این سنگها در اثر جانشینی سنگهای غنی از کربنات در شرایط دمایی نسبتا بالا تشکیل میشوند (Ray & Webster, 1991). کانسارهای اسکارن را با نامهای دیگری مانند کانسارهای همبری (Shakov, 1947)، دگرگونی همبری (Hess and Larsen.1921)، دگرگونی آذرین، تاکتیت (Hess.1919)، متاسوماتیک همبری (Tatarinov,1963)، پنوماتولیتیک همبری (Schneiderhon,1955) و پیرومتاسوماتیک (Knopf, 1933) نیز میخوانند. اخیرا واژههای دگرگونی آذرین (Park, & MacDiarmid, 1975) یا متاسوماتیک همبری (jensen & Bateman, 1979) پذیرفته شده است، گرچه اوانز (Evans, 1987)، بکارگیری واژه پیرومتاسوماتیک را دوباره مطرح کرد. از آنجا که این نوع ذخایر در محیطهای کاملا دگرگونی یا متاسوماتیک و هر محیط بین آنها وجود داشته و همبری آذرین نیز ضرورتا همیشه وجود ندارد، به نظر می رسد که هیچکدام از واژههای قبلی کامل و مناسب نیست. به همین دلیل اینودی (Einaudi,1981) واژه توصیفی و غیر زایشی اسکارن را پیشنهاد نمود، واژهای که در مفهوم ژنتیکی خود از محدودیت کمتری برخوردار بوده و برای بیشتر زمینشناسان اقتصادی قابل درک است.
1-3-1- هورنفلس، اسکارن واکنشی، شبه اسکارن، اسکارن
سنگهای کلسیمی- سیلیکاته مرتبط با ذخایر اسکارن بدین دلیل که این ذخایر معمولا در مجموعهای از سنگمیزبآنهای مختلف شامل کربنات، شیل، سنگهای آتشفشانی و درونی تشکیل میشوند؛ طیف وسیعی از بافت، ترکیب و منشا را نشان میدهند (Einaudi & Burt,1982). همانطور که در ابتدا اسکارن توسط عدهای از محققان به رسمیت شناخته شد (به عنوان مثالLindgren,1902; Barrell,1907; Fukuchi,1907; Goldischmidt,1911; Umpleby,1913; Knopf,1918)، تشکیل ذخیره اسکارنی فرایندی پویا است. در اکثر ذخایر اسکارنی یک گذار از دگرگونی اولیه/انتهایی وجود دارد که در نتیجه آن هورنفلس، اسکارن واکنشی، اسکارنوئید (شبه اسکارن) و اسکارن، به وجود میآید. با توجه به تغییرات شدید دمایی و گردش سیالات ناشی از نفوذ ماگما (Salemink & Schuiling, 1987)، دگرگونی مجاورتی میتواند به طور قابل توجهی پیچیده تر از مدل ساده تبلور مجدد همشیمیایی باشد که به طور معمول برای دگرگونی ناحیهای مورد استناد قرار میگیرد ( Meinert, 2005). در نتیجه دگرگونی همشیمیایی سنگهای آهکی ناخالص، سنگی به نام هورنفلس کالکسیلیکاتی حاصل میشود که سنگی دانه ریز و یکنواخت است (شکل1-1-A)(Evans, 1993). اما چنان که سنگهای آهکی خالص تحت تاثیر فرایندهای تراوش (infiltration) یا نشری (diffusion) سیالات متاسوماتیک حاوی سازههای بیرونی قرارگیرند، به سنگ کالکسیلیکاته درشتی به نام اسکارن تبدیل میشوند که آن را اسکارن ثانویه (secondary skarn)، اسکارن جانشینی (replacement skarn)، اسکارن واقعی (proper skarn)، اسکارن کانهای (ore skarn) و نیز تاکیت نامیدهاند (شکل1-1-D) (Einaudi & Burt,1982). تشخیص هورنفلس کالکسیلیکاته و اسکارن از یکدیگر براساس خصوصیاتی از قبیل موقعیت زمینشناسی، ریخت شناسی، اندازه دانه، ترکیب شیمیایی و همچنین منطقهبندی متاسوماتیک که خاص اسکارنها میباشد؛ صورت میگیرد. سنگهای حدواسط هورنفلس کالکسیلیکاته دانه ریز و به نسبت همگن و اسکارنهای واقعی کالکسیلیکاته دانه درشت را اسکارن واکنشی (reaction skarn) میگویند که اسکارنهای با تبادل محلی (local exchange)، اسکارن با نشر بیمتاسوماتیک (bimetasomatic diffusion) و نوارهای کالک- سیلیکاته (calc-silicate bonds) هم نامیده میشوند (شکل1-1-B) (Einaudi & Burt,1982).
اینودی و همکاران (Einaudi et al., 1981) بر مبنای چگونگی پیدایش، اسکارنها را به دو گروه اسکارنهای واکنشی و شبه اسکارن (skarnoid) تقسیم نمودهاند. در نتیجه واکنش محلولهای ماگمایی یا گرمابی با سنگهای کربناته و در دماهای بالا، اسکارن واقعی پدیدار میشود.
شبه اسکارنها به هورنفلسهای کالکسیلیکاته هم معروفند، طبق تعریف زاریکوف (Zharikov, 1970) شبه اسکارن اصطلاحی توصیفی برای سنگهای کالکسیلیکاته کم مایه از آهن و به نسبت دانه ریز است که دست کم در بخشی، ترکیب سنگ مادر را نمایان سازد. اینودی و همکاران (Einaudi et al., 1981) واژهی شبه اسکارن را برای سنگهای پرمایه از گارنت به کار میبرند که خاستگاه آنها به طور دقیق مشخص نباشد. از نظر تکوینی و پیدایشی شبه اسکارن حدواسط هورنفلس صرفا دگرگونی و اسکارن دانه درشت صرفا متاسوماتیک است. این سنگها بیشتر وابسته به تغییرات متاسوماتیک کربناتهای ناخالص هستند (شکل1-1-C ).
اسکارنهای واکنشی بر اثر دگرگونی ایزوشیمیایی و در لایههای نازک شیل، واحدهای کربناته و در جایی یافت میشود که انتقال متاسوماتیک اجزاء و سازهها در بین لیتولوژیهای مجاور در مقیاسی کوچک (در حد سانتی متر) رخ دهد .( Vidale, 1969; Zarayskiy et al., 1987)در این سنگهای دگرگونی نیز مانند هورنفلسها، نیازی به ورود سازههای بیرونی مقطع رسوبی نیست. اسکارنهای واکنشی همچون اسکارنهای واقعی، منطقهبندی متاسوماتیک دارند. تنها با بررسیهای دقیق ترکیب شیمیایی کانی ها و مشخص ساختن روابط صحرایی از هم تفکیک پذیرند. امکان پیدایش انواع حدواسط اسکارنهای واکنشی و اسکارنهای واقعی هم وجود دارد. به عبارتی دیگر اسکارن واکنشی در محدود مناطق دگرگونی درجه متوسط تا بالاست و اجزای شیمیایی مورد نیاز واکنش از سنگهای دیواره و پیرامون حاصل شده است و به طور معمول کانسار سازی ندارند. در جدول1-1 مقایسه اسکارن واکنشی و متاسوماتیک آذرین آمده است (Einaudi et al., 1981).
تبلور دوبارهی دگرگونی (metamorphic recrystallization) در سنگهای آهکی ناخالص، واکنش بیمتاسوماتیک (bimetasomatic reaction) بین سنگهای گوناگون و متاسوماتیسم تراوشی (infiltration metasomatism) توسط سیالات گرمابی با منشا ماگمایی سه فرایند مهم است که در اسکارن رخ میدهد.
تعداد صفحه :229
قیمت : 14700تومان
بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد
و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.
پشتیبانی سایت : **** serderehi@gmail.com
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
*** *** ***
[add_to_cart id=150153]