Transcript سنگ آهن ها
بسم هللا الرحمن الرحیم ژئوشیمی کانسارهای رسوبی 2 سنگ آهن ها استاد ارجمند : جناب آقای دکتر زرین کوب تدوین و ارائه : محمد جواد مشاوری نیا اردیبهشت 1393 Iron - Stones کلیات 3 آهن از فلزات واسطه و لیتوفیل است که بعد از Siو Alسومین فلز فراوان در پوسته زمین است واغلب به عنوان یک عنصر اصلی در کانی های پوسته یافت می شودبعلت فراواني آهن در پوسته زمین تقريبا در تمام قاره هاي کره زمین کانسارهاي آهن يافت ميشود و به همین جهت اين کانسارها کم و بيش در هر کشوري اکتشاف و بهره برداري مي شوند. آهن به دو شکل دو ظرفیتی (فرو) و سه ظرفیتی (فریک) دیده می شود.آهن دو ظرفیتی تحت شرایط احیایی و اسیدی پایدار است (PH,EHکم) وآهن سه ظرفیتی تحت شرایط اکسیدی و قلیایی پایدار است (EH,PHباال). ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، انواع کانسارهای آهن 4 کانسارهای آتشفشانی آهن کانسارهای اسکارن آهن کانسارهای التریتی آهن کانسارهای ماگمایی آهن کانسارهای رسوبی -شیمیایی آهن انواع کانسارهای رسوبی آهن: کانسارهای آهن نواری پرکامبرین کانسارهای االیتی آهن کانسارهای آهن مردابی ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، انواع کانسار های آهن رسوبی 5 سنگهای آهن دار رسوبی دسته ای از سنگهای رسوبی می باشند که در ترکیبشان بیش از %15آهن وجود دارد .این سنگها وسیع ترین ذخایر کانسنگ آهن در جهان می باشند ،که عموما بین 25تا %40آهن دارند. الف ـ تشکیالت آهن الیه ای متعلق به پرکامبرین و شامل الیه های متناوب از کانیهای آهن و کوارتز ب ـ سنگ های آهن دار رسوبی دارای سن پروتروزوئیک تا پلیوسن ،ساخت رسوبی قالب االیتی متشکل از هماتیت و شاموزیت و در ارتباط بیشتر با ذرات آواری این دو نوع کانسـار از 1970حـدود 90درصد آهـن جهـان را تأمین می کنند که البته سهم سنگ آهن ها کمتر از 20درصد است. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، 6 1393/2/14یک شنبه ، ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها سنگهای آهن دار رسوبی 7 از انواع کانسار های آهن که خاستگاه رسوبی داشته باشند می توان کانسار های االیتی را نام برد .که در بعض ی نقاط دنیا قابل استخراج بوده و مورد بهره برداری قرار گرفته اند . معموال در این کانسار ها هماتیت به حالت دانه گرد در الیه بندیهای نازک ماسه سنگ و شیل یافت می شوند . عیار این کانسار ها بین 30تا 35درصد آهن است الیه های رسوبی سیدریت از آنجا که دارای عیار پایینی هستند استخراج آن مقرون به صرفه نیست .با این وجود در معدودی از کانسار های کربناته آهن در آملان و انگلستان مورد بهره برداری قرار گرفته اند . ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، ویژگی های مهم کانسارهای آهن نوع االیتی 8 وجود بافت االیتی نبود چرت به دلیل محدود بودن سیلیس و فعالیت های موجودات دریایی مقادیر جزئی مگنتیت مقادیر کم Alدر اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن نبود سنگ های آتشفشانی ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، سنگ های آهن فانروزوئیک 9 سنگ های آهن دار فانروزوئیک (مانند کانسارهای ژوراسیک در فرانسه و انگلیس کانسارهای سیلورین کلینتون در آمریکای شمالی) بیشتر از نوع االیتی هستند .این سنگ های آهن دار توسط یک سری مشخصات کلی از قبیل نبود چرت ،وجود بافت های االیتی به جای نواری و کانی شناس ی از تشکیالت آهن دار نواری متمایز می شوند. مقدار آلومینیوم این سنگ ها نسبت به سازندهای پرکامبرین بیشتر بوده و معموال دگرگون نشده هستند و حاوی بقایای فسیلی فراوان می باشند. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، کانی شناس ی سنگ های آهن دار فانروزوئیک 10 اکسیدها و هیدرواکسیدهای آهن بهمراه سیدریت و شاموزیت تقریبا کل نمونه های آهن دار فانروزوئیک را تشکیل می دهند. گالکونیت در داخل سنگ آهن ها وجود ندارد اما در سنگ هایی که همراه سنگ آهن ها هستند فراوان است. سایر کانی های رایج شامل کائولینیت ،کلسیت ،فسفات ها ،کوارتزآواری و گاهی سیلیس بی شکل می باشد. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، ویژگیها و تقسیم بندی سنگهای آهن دار رسوبی 11 این دسته از سنگهای آهن دار رسوبی حاوی چرت بسیار کم و یا فاقد چرت می باشند. از نظر سنی از پرکامبرین جوانتر می باشند و بیشتر در فانروزوئیک یافت می شوند. از نظر کانی شناس ی متشکل از هماتیت،گوتیت یا لیمونیت،سیدریت ،شاموزیت وپیریت می باشند. سنگ های آهن دار بر اساس مواد تشکیل دهنده به سه دسته تقسیم می شوند: الف .سنگ های آهن دار االیتی ب .سنگ های آهن دار دارای اائید و آلوکم های دیگر ج .سنگ های آهن دار بدون اائید و حاوی آلوکم های دیگر ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، کانسار های حاوی سنگ های آهن دار االیتی 12 الف ـ کانسار های آهن االیتی از نظر کانی شناس ی متنوع می باشند در فانروزوئیک گسترش دارند اما در زمان های زیر شناخته شده ترند: .1کانسار های نوع مینت () Minett معمولترین رسوبات آهن دار در دوران دوم هستند ولی نمونه ای قدیمی تر آن نیز وجود دارد . .2کانسار های نوع کلینتون سیلورین ()Silurian Clinton ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، .1کانسار های نوع مینت () Minett 13 معمولترین رسوبات آهن دار االیتی دوران دوم کانسار های منفرد با حدود 60متر ضخامت و گسترش زیاد اغلب در قسمت باالیی توالی های کم عمق شونده و درشت شونده به سمت باال همراه شیل ،گلسنگ ،ماسه سنگ یا سنگ آهک ترکیب کانسار لیمونیتی و هماتیتی حاوی فسیل های آهکی همراه با آشفتگی زیستی ()Bioturbation نهشته های رسوبی تحت تأثیر حمل دوباره ( )Reworkingقرار گرفته و در نتیجه مواد آهن دار دوباره متحرک و پخش گردیده اند . بوسیله سیمان کلسیتی به هم متصل گردیده و دارای ساختمان های رسوبی می باشند. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، Thin section of ooidal ironstone. Grainstone from Cleveland Ironstone Fm. Optical photomicrograph, under plane ploarised light. Field of view 4mm 14 1393/2/14 ، یک شنبه ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها .2کانسار های نوع کلینتون سیلورین ()Silurian Clinton 15 از نظر سنگ شناس ی مشابه نوع اول می باشند به نظر می رسد کربنات های دریایی بوده که عناصر تشکیل دهنده آنها (اائیدها) بوسیله هماتیت دیاژنتیک جانشین شده است . ً عموما اائید ها و قطعات فسیلی قبل از ته نشست نهایی و در حین ته نشست بوسیله هماتیت آغشته و جانشین شده اند. این که هماتیت از ابتدا بوده یا به صورت کانیهای دیگر آهن بوده و سپس در محیط اکسیدان تبدیل به هماتیت شده مشخص نیست . ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، سنگ های آهن دار با یا بدون اائید و آلوکم های دیگر 16 ب .سنگ های آهن دار دارای اائید و آلوکم های دیگر این کانسار متشکل از اائید لیمونیتی ،اینتراکلست آهنی و فسیل در خمیره رس ی ـ سیلیس ی یا رس ی ـ کربناته می باشد . کانی اصلی تشکیل دهنده گوتیت است اما شاموزیت و سیدریت هم معموال وجود دارد . حمل و نقل دوباره زیاد در این نهشته ها دیده می شود . ج .سنگ های آهن دار بدون اائید و حاوی آلوکم های دیگر این کانسار ها متشکل از اینتراکلست های آهن در داخل خمیره میکریتی ،اسپاریتی یا رس ی می باشند . خمیره ممکن است لیمونیت باشد که معموال از اکسیداسیون سیدریت در آب غنی از اکسژن در نزدیک ساحل ایجاد می شود. این نوع کانسار ها از تجزیه رسوبات غنی از آهن در محیط دریایی و تجمع دوباره مواد تشکیل می شوند. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، انواع نهشته های آهن از نظر کانی شناس ی 17 نهشته های آهن از نظر کانی شناس ی به چهار دسته می شوند: تقسیم – 1اکسیدها (و هیدروکسیدها) - 2کربناتها - 3سیلیکاتها - 4سولفورها ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، اکسیدهای آهن در سنگ آهن های رسوبی 18 تعداد زیادی از اکسید ها و هیدروکسیدهای آهن شناخته شده اند .اما تنها هماتیت و گوتیت بطور معمول از سنگ آهن ها گزارش شده اند . گوتیت : FeooH اکسید آهن اصلی در کانسنگ های جدیدتر از پرکامبرین است .این کانی بصورت اولیه،همزمان بارسوبگذاری یا هوازدگی سایر کانی های آهن دار بصورت اائید و پیزوئید تشکیل می شود.این کانی در شرایط اکسیداسیونی متوسط تا قوی پایدار است. هماتیت :Fe3O4 بیشتر در نهشته های پرکامبرین(به همراه چرت به حالت نواری)و دوران اول یافت می شود.در شرایط اکسیداسیونی متوسط تا قوی پایدار است.این کانی می تواند بصورت یک کانی اولیه ازطریق یک اکس ی فریک آبدار بی شکل ته نشین شود،یا توسط جانشینی در برتیرین. مگنتیت : Fe2O3در فانروزوئیک کمتر وجود دارد.شرایط تشکیل این کانی اکتیویته کم سولفید و کربنات و Ehمنفی و PHخنثی می باشد .علت کمیاب بودن مگنتیت این است که،مگنتیت در واقع یک محصول نهایی در فرآیند دیاژنز است که در دماهای باال تشکیل می شود ،و یا اینکه شرایط متفاوتی در پرکامبرین وجود داشته که سبب تشکیل مگنتیت شده است. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، کربنات های آهن در سنگ آهن های رسوبی 19 سیدریت : FeCo3 تنها کربنات آهن است که به مقدار زیاد در سنگ آهن ها یافت می شود..این کانی معموال همراه آنکریت یافت می شود. شرایط پایداری این کانی در اکتیویته کربنات باال ،اکتیویته سولفید کم Eh ،منفی و phقلیایی می باشد. آنکریت Ca(mg,fe)(Co3)2ً به مقدار ناچیز همراه سیدریت یافت می شود که معموال از آن صرفنظر می شود .تشخیص آن از سایر کربناتها از طریق روش های دقیق پراش اشعه ایکس یا رنگ آمیزی و تجزیه میکروپروب امکانپذیر است . ً یادآوری :در مورد کربناتهای آهن همانگونه که قبال گفته شد این کانی ها ارزش اقتصادی چندانی ندارند ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، Thin section of sphaerosiderite from the Scalby Fm, Jurassic, Yorkshire. Transmitted light photomicrograph, under crossed polars. Field of view 1.5mm 20 1393/2/14 ، یک شنبه ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها سیلیکاتهای آهن در سنگ آهن های رسوبی 21 سیلیکات های آهن در سنگ آهن ها آلومینیم بیشتری نسبت به بیف ها دارند .سیلیکات های رایج در سنگ آهن ها شاموزیت و گالکونیت است .اگر چه فازهای بیشکل با ترکیب مشابه و گاه ناترونیت (نوعی اسمکتیت آهن دارای کاتیون های Naیا ) Caنیز گزارش شده اند. گالکونیت ()KMg (Fe Al) (SiO3)6 . 3H2O کانی سیلیکاته غنی از آهن و پتاسیم ریز بلور و فراوانترین سیلیکات آهن دار نهشته های آهن رسوبی است در سنگهای جدیدتر از پرکامبرین تا عهد حاضربه صورت دانه ای و ریز بلور یافت می شود.امروزه بیشتر در اعماق 100تا 400متری تشکیل می شود. گالکونیت در سنگ های رسوبی غنی از آهن فراوان است . از نظر کانی شناختی یک اسمکتیت ـ ایلیت غنی از آهن است . اهمیت گالکونیت به دلیل وجود آن در برخی رسوبات (ماسه های سبز ) و منشأیی جهت استخراج پتاس (در بسیاری از موارد همراه فسفات های رسوبی یافت می شود) می باشد . به احتمال ًزیاد گالکونیت در محیط دیاژنتیکی کمی احیایی ،غیرسولفیدی فاقد اکسیژن ،بعد اکسیژنی تشکیل می شود (برنر .)1981 ،گالکونیت معموال با مواد آلی همراه است که به طور موضعی شرایط احیایی را ایجاد می کند ،ولی در مجموع محیط هوازی می باشد. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، سیلیکاتهای آهن در سنگ آهن های رسوبی 22 شاموزیت :3(fe,mg)o.(Al,fe)2o3.2Sio2.nH2o یک کانی رس ی است که ترکیب شیمیایی آن مشابه کلریت های غنی از آهن است. تشخیص شاموزیت از کلریت در مقاطع نازک مشکل است اما کلریت ها چند رنگی سبز مایل به آبی دارند در حالی که چند رنگی شاموزیت ،سبز است . در سنگهای آهن دار فانروزوئیک بصورت االیتی یا توده سبزرنگ در زمینه کلسیتی یافت می شود. برتیرین ):)(Fe4,Al2)(Si2,Al2)o10(OH)8 یک کلریت غنی از آهن است که بیشتر در نهشته های آهن دار دوران دوم به بعد یافت می شود وبه نظر می رسد که با گذشت زمان به شاموزیت تبدیل می شود.این کانی مربوط به مراحل اول دیاژنز است که دردمای 120-160درجه ی سانتی گراد و یا اعماق بیشتر از 3کیلومتر به شاموزیت تبدیل می شود.محدوده ی پایداری این کانی شرایط احیایی و اکتیویته کم سولفید و EHمنفی می باشد. این سیلیکات بیشتر در سازندهای آهن دار پرکامبرین می باشد و معموال همراه منیتیت است. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، سولفیدهای آهن در سنگ آهن های رسوبی 23 پیریت :Fes2 در نهشته های آهن دار فراوانترین سولفیدی است که یافت می شود .پیریت به صورت دانه ها و بلور های کوبیک پراکنده وجود دارد و ممکن است به صورت جانشینی االیت ها و یا اجزای فسیلی وجود داشته باشد ؛ اما در کل وجود آن از نظر متالورژیکی در سنگ اهن ها مضر است .سنگ آهن های حاوی پیریت را نمی توان به عناون کانسنگ استفاده کرد . شرایط پایداری سولفیدهای آهن ً سولفید برای ته نشینی پیریت عمدتا از احیای باکتریایی سولفات های محلول در آبهای درون حفره ای به دست می آید .این فرآیند تولید H2Sکرده که با Fe+2واکنش انجام می دهد. آب دریا حاوی سولفات محلول بیشتری است و بنابراین پیریت کانی درجازای تیپیک گل های دریایی غنی از مواد آلی است که در محیط دیاژنتیکی سولفیدی فاقد اکسیژن تشکیل می شود. به دلیل فراوانی کم سولفات محلول در آب های شیرین ،پیریت در رسوبات غیر دریایی فراوانی کمی دارد. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، سولفیدهای آهن در سنگ آهن های رسوبی 24 مارکاسیت :Fes2 ً شکل دیگری از پیریت است که ندرتا در سنگ های آهن دار یافت می شود ،لیکن نودول هایی را در گل سفید و رسوبات تا حدی زغالی تشکیل می دهد . مارکاسیت در شرایط PHپایین ( )>7و پیریت در PHباالتر تشکیل می شود لذا حضور هر یک از آنها در سنگ های رسوبی می تواند شواهد با ارزش ی از شرایط رسوب گذاری و دیاژنز ارائه کند . ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، Iron Sulfide Concretion - aka "Pyrite Nodules" Sir James Mine, Wawa, Ontario CANADA 25 1393/2/14 ، یک شنبه ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها ژئوشیمی سنگ آهن ها 26 ژئوشیمی سنگ آهن هـا با بررس ی سه مسـأله زیر توصـیف می شود : .1ارتباط بین پیریت و سیدریت .2ارتباط بین گالکونیت و شاموزیت .3ارتباط بین هیدروکسیدها و اکسید های آهن ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، ارتباط بین پیریت و سیدریت 27 روابط Eh-pHبین پیریت و سیدریت نشان می دهد که پیریت تنها کانی پایدار آهن فرو در حضور سطح گوگرد دریاهای فعلی می باشد از این رو وجود سیدریت در سنگ های قدیمی ،وجود آب های با گوگرد پایینی را همانند دریاچه های آب شیرین و باتالق ها پیشنهاد می کنند .از سوی دیگر سیدریت با منشأ دریایی هم در شیل ها و هم در سنگ آهن ها یافت می شود. سیدریت چگونه در این محیط ها تشکیل می شود؟ مسئله غیاب سیدریت در دیاگرام های Eh-pHرسوبات دریایی را می توان با درنظر گرفتن فازهای اولیه ای چون Fe(OH)3و FeSبه جای هماتیت و پیریت حل کرد .این مسئله توسط حضور فراوان Fe(OH)3و FeSبه عنوان اولین ترکیبات تشکیل شده در رسوبات حمایت می شود .در حضور این فازها سیدریت میدان پایداری کوچکی دارد. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، ...ارتباط بین پیریت و سیدریت 28 سیدریت در این دیاگرام یک فاز پایدار تحت شرایط دریایی نرمال است ( .) S=10-2.2در صورتی که به جای هماتیت و پیریت فازهای اولیه آنها به کار رفته باشد. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، ...ارتباط بین پیریت و سیدریت 29 این مسئله مشابه نظریه ای است که قبال توسط کرامبین و گرک ( )1952در طبقه بندی محیط های رسوبی برحسب pH-Ehارائه شده است .در این طبقه بندی سیدریت در دو محیط دیاژنتیکی یافت می شود: -1محیط فاقد اکسیژن بعد اکسیژن (احیای سولفات صورت نگرفته است). -2محیط فاقد اکسیژن متانی (متان تشکیل شده ،سیدریت دوباره پایدار خواهد شد چون مقدار خیلی کمی سولفید محلول باقی می ماند). این دو نوع سیدریت از نظر ایزوتوپی متفاوت اند .در محیط بعد اکسیژنی ،کربن موجود در کربنات های دیاژنتیک سبک است ولی در محیط های متانی کربن سنگین تر است. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، ارتباط بین گالکونیت و شاموزیت 30 شاموزیت در واقع تنها سیلیکات آهن موجود در کانسار های سنگ آهن است. چرا گالکونیت و گرینالیت کمیابند؟ ً گرینالیت احتماال وجود ندارد چون رسوباتی که در آن سنگ آهن ها تشکیل شده اند خیلی ً غنی از آلومینیم هستند .در غلظت های خیلی پایین آلومینیم ،که معموال در آب دریا یافت می ً شود ،گرینالیت نسبت به شاموزیت پایدار است .آلومینیم الزم برای تشکیل شاموزیت احتماال به صورت محلول به محیط رسوبی وارد نشده بلکه بیشتر به صورت ذرات آواری رس ی به حوضه حمل شده است .این Alاز انحالل کائولینیت آواری فراهم می شود (شلمن.)1969 ، ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، ...ارتباط بین گالکونیت و شاموزیت 31 گرینالیــت نســبت بــه شــاموزیت به Alکمتری نیار داردPh=8. وS=10-6 ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، ...ارتباط بین گالکونیت و شاموزیت 32 ً ر شاموزیت اولیه در این سنگ ها احتماال نهان بلو بوده و در دیاگرام Eh – PHموقعیت حد واسطی بین دو حد نهایی اشغال می کند .شاموزیت ،چه به حالت بلورین و چه به حالت بی شکل ،در PHپایین تری نسبت به گالکونیت پایدار است. چه عاملی توزیع این سیلیکات ها را کنترل می کند؟ فاکتور مهم ،در توزیع این سیلیکات ها کانی شناس ی رس های آواری مادر است. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، ...ارتباط بین گالکونیت و شاموزیت 33 رواب ــط Eh – Phب ــین ش ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــاموزیت و گالکونی ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــت، پیشــاهاد مــی کنــد کــه شــاموزیت PHپـ ــایین تـ ــر بـ ــا بایـ ــد در سهولت بیشتر تشکیل شود. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، ارتباط بین هیدروکسیدها و اکسید های آهن 34 درباره جزئیات توزیع این کانی ها در سنگ آهن ها شناخت زیادی وجود ندارد .به ً ز نظر می رسد که هماتیت عمدتا به پالئو وئیک محدود می شود و در عوض گوتیت ،فراوان ترین کانی اکسیدی در ذخایر جوان تر است (جیمز.)1966 ، مگنتیت گاهی یافت می شود و حضورش مسائلی را به دنبال دارد .مشخص نیست که چه شرایطی منجر به تشکیل مگنتیت در این کانسار شده است .در ً بیشتر موارد مگنتیت احتماال یک محصول دگرگونی دمای پائین است. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، پتروگرافی سنگ آهن ها 35 سنگ آهن ها در میان سایر ذخایر آهن از نظر غالب بودن بافت االیتی ،کامال مشخص اند. این بافت معمای اصلی درباره ی منشاء آن ها می باشد. اما سؤال اینجاست که چطور چنین بافتی که مشخصه یک محیط آشفته و اکسیژن دار است به همراه کانی های آهن فرو یافت می شود؟ ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، پتروگرافی سنگ آهن ها 36 از نظر کانی شناس ی ،االیت ها حاوی گوتیت ،شاموزیت یا هر دو می باشند .در داخل یک الیه نسبت های گوتیت و شاموزیت بسیار متغیر است و برخی از آنها به ویژه در رخنمون های سطحی ،شواهدی از اکسیداسیون شاموزیت به گوتیت نشان می دهند. در برخی جاها االیت های شاموزیت به کائولینیت تبدیل شده اند .اائیدها در یک ماتریکس دانه ریز از شاموزیت یا سیدریت قرار دارند .اگر سیمان وجود داشته باشد از نوع کلسیت اسپاری خواهد بود. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، پتروگرافی سنگ آهن ها 37 االیت های سنگ آهن به اشکال پهن شده و بی قاعده اند ،یعنی دارای رشد نامتقارن می باشند که باعث ایجاد یک مقطع بیضوی در آنها می شود .از این رو پهن شدگی نتیجه میزان رشد متفاوت است تا تغییر شکل. ناکس محاسبه کرده است که این االیت ها در اثر رشد پیوسته در آب های ً آشفته تشکیل نشده اند بلکه ابتدا در محیط نسبتا آرام شکل گرفته اند و ً بعدا در اثر شسته شدن ،به محیط کم عمق حمل شده اند. بر اساس جهت گیری مماس ی پولک های رس ی پیشنهاد می شود که اائیدهای شاموزیتی حاصل رشد پیوسته بوده اما در ابتدا از جنس کائولینیت بوده اند و ً بعدا در طی دیاژنز به شاموزیت تبدیل شده اند. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، پتروگرافی سنگ آهن ها 38 اائیدهای گوتیتی و شاموزیتی از نظر بافتی با هم فرق دارند از این رو به نظر می رسد که منشا این دو نوع ائولیت اندکی با هم متفاوت است. شلمن ( )1969معتقد است که االیت های شاموزیتی میکروکنکرسیون هستند که به صورت درجا در داخل رسوبات تشکیل شده وحاصل واکنش آهن محلول با کائولینیت است ولی نوع گوتیتی ائولیت واقعی می باشد که در آب های آشفته تر شکل گرفته جایی که آهن اکسید شده و رس ها به صورت غربالی از آنها جدا شدند .بیشتر ذخایر حاوی ااولیت های متشکل از ً الیه های متناوب گوتیت و شاموزیت هستند (آلینک )1947 ،که احتماال منعکس کننده نوسانات شرایط شیمیایی است که پیشنهاد می کند هم گوتیت وهم شاموزیت می توانند به همراه هم درداخل ااولیت ها حضور داشته باشند. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، ترادف عمودی سنگ آهن ها 39 سنگ آهن ها تقریبا منحصر به توالی های آواری هستند ،به عالوه از نظر مکانی معموال نزدیک به خط ساحل بوده و حتی برخی مواقع نزدیک دریاچه های آب شور می باشند. در مورد کانسارهای وابانا در نیوفاندلند با سن اوایل اردویسین رنجر()1979 بر اساس ساخت های رسوبی ،آثار فسیل و جریانات دیرینه معتقد است که این ذخایر در یک محدوده ی جزر و مدی و جزایر سدی تشکیل شده اند. در این کانسنگ اائید ها از تناوب هماتیت و شاموزیت تشکیل شده اند. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، ترادف عمودی سنگ آهن ها 40 کانسنگ های کلینتون به سن سیلورین در شرق آمریکا در محدوده رخساره ای وسیع تری نسبت به وابانا گسترده شده اند و به طور غالب در داخل بخش زیرین نواحی بین جزرو مدی تا نواحی جزر و مدی کم عمق یافت می شوند و هر مرحله از رسوب سنگ آهن به نظر می رسد که در ارتباط با کاهش عمق کلی حوضه است. سنگ آهن کلینتون عمدتا از اائیدهای هماتیتی است ولی نوع شاموزیتی نیز یافت می شود. آنالیز رخساره ها نشان داده است که ااولیت های هماتیتی در آب های کم عمق تر و نزدیک به خط ساحلی نسبت به رخساره های شاموزیتی رسوب کرده اند. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، 41 تفسیر محیط های دیرینه سنگ آهن وابانا توسط رنجر (: )1979 Aجزیرع سدی B ،تاالب (رسوبات متغلق به Ehپایین) C ،محدوده جزر و مدی D ،مرداب جلبکی باالی محدوده جزر و مدی ( Ehپایین و فشار Co2باال ) .آهن از رسوبات مردابی شسته شده ، Fتوسط آب زیر زمینی به تاالب حمل ً می شود و به صورت االیت های شاموزیتی ترسیب می شود ( ، )Gاینها بعدا به داخل رسوبات سدی و محدوده جزر و مدی حمل می شوند. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، سیکل آهن و رخساره های آهن تحت شرایط دریایی (بورکرت )1960 42 ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها 1393/2/14یک شنبه ، ترادف عمودی سنگ آهن ها 43 بعض ی از سنگ آهن ها مثل سنگ آهن ژوراسیک فوقانی سوئیس نسبتا رسوبات عمیق هستند از این رو همه سنگ آهن ها در محیط های رسوبی کم عمق تشکیل اند. کارهای زیادی الزم است تا مشخص شود کدام ویژگی های توالی رسوبی ،عمال تشکیل سنگ آهن را تسهیل می کند و آیا این ویژگی ها به نحوی در موارد غیرعادی نیز وجود دارند؟ ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، ژئوشیمی و منشاء آهن 44 آهن در حالت فریک در مجاورت اکسیژن نا محلول است . آهن دو ظرفیتی تنها در محلول های اسیدی و شرایط احیاکنندگی حل می شود .بنابراین آهن در تحت شرایط طبیعی تنها درمحیط های احیا(معموال در حضور مواد آلی)محلول است. در حضور اکسیژن معموال آهن سه ظرفیتی رسوب می کند .درمحیط های اکسیدکننده و درPHحدود 7یا بیشتر،آهن تشکیل هیدروکسید فریک را می دهد که حاللیت کمی دارد اما میتواند به حالت ذرات معلق کلوئیدی درآید وتوسط کلوئیدهای مواد آلی حمل می شود. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، منشاء آهن،سنگهای آهن دار 45 -1هوازدگی قاره ها -2محلولهای گرم ناش ی از آتشفشانهای زیردریایی -3تجزیه رسوبات کف اقیانوس ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، تئوری های منشأ 46 سنگ آهن ها با بیش از یک شیوه تشکیل شده اند .بهترین روش برای بررس ی منشا سنگ آهن ها این است که آن را به دو بخش مجزا تقسیم کنیم: منشاء بافت ائولیتی منشاء آهن ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، تئوریهای مطرح شده برای منشاء بافت ائولیتی 47 جانشینی ائولیت های آراگونیتی از قبل موجود توسط محلول های آهن دار فرسایش و رسوب گذاری مجدد ائولیت ها و پیزولیت ها از مناطق التریتی قاره ای رسوب گذاری مستقیم از آب دریا به صورت ائولیت های واقعی تشکیل در محیط آبی آرام هم به صورت ائولیت های پراکنده در محدوده رخساره گلی و هم به صورت میکروکنکرسیون در داخل رسوبات و سپس حمل به داخل سدهای ماسه ای. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، تئوریهای مطرح شده برای منشاء بافت ائولیتی 48 ناکس ( )1970پیشنهاد می کند ااولیتهای شاموزیتی در آبهای نسبتا آرام تشکیل شده و بعدا توسط طوفانها به مناطق کم عمق برده شده اند. به احتمال زیاد ااولیت های گوتیتی در آب های آشفته تر تشکیل شده اند. نوارهای شاموزیت و گوتیت را می توان با حمل مجدد ااولیت ها از قسمت های با آشفتگی کمتر محیط رسوبی به قسمت های آشفته تر و سپس برگشت مجدد آنها توضیح داد. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، مکانیسم های احتمالی منشاء آهن 49 : آتشفشان ها آب های زیر زمینی آب های فرورو از داخل گل های غنی از مواد آلی فوقانی آب های باالرونده از سفره های زیرزمینی مانند چشمه های زیردریایی. این فرضیه می تواند آهن را برای رسوب ااولیت به محیط رسوبی اولیه وارد کند .کانسنگ آهن باتالقی نیز به این روش تشکیل می شود. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، مکانیسم های احتمالی منشاء آهن 50 آب های منفذی (انتشار آهن بسمت باال از میان رسوبات زیرین غنی از مواد آلی). جیمز ( )1966پیشنهاد می کند که سنگ آهن ها توسط این مکانیسم کلی حاصل شده اند .این مکانیسم این مزیت را دارد که یون های آهن فرو را وارد یک محیط رسوبی آشفته می نماید بدون اینکه مقادیر عظیمی مواد آواری بطور همزمان وارد حوضه شود. آب رودخانه ها (به صورت محلول واقعی ،به صورت کلوئیدی و یا به صورت کمپلکس های آلی). آب دریا (آب های باالرونده از حوضه های عمیق و بدون اکسیژن به مناطق فالت قاره ای اکسیژن دار). ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، مکانیسم های احتمالی منشاء آهن 51 طور خالصه ،در کل هیچ مکانیسم قابل قبولی برای تشکیل این ذخایر وجود ندارد. احتماال آنها پلی ژنتیک هستند .در حال حاظر به نظر می رسد که تأمین آهن به صورت ذرات آواری توسط رودخانه هایی که در مناطق حاره ای در داخل سنگ های عمیقا هوازده جریان دارند بیشتر از بقیه قابل توجیه است. ااولیت ها احتماال از همین آهن به صورت میکروکنکرسیون در داخل رخساره گلی (شاموزیت) و یا در آب های آشفته تر به صورت ااولیت های واقعی (گوتیت) تشکیل شده اند. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، کانسنگ های آهن باتالقی )(Bog iron ores 52 تنها محیط امروزه ای که در حال حاضر کانسنگ مهم آهن در حال تشکیل است ،باتالق ها و دریاچه های واقع در عرض های جغرافیائی متوسط تا باال، نظیر امریکای شمالی ،اروپا و آسیا می باشند. این کانسنگ از نوع االیتی ،پیزولیتی و کنکرسیون سخت تا انواع خاکی و نرم در تغییر است. در این کانسارها گوتیت فراوان ترین ،سیدریت کمتر ،و ویویانیت ) (Fe3P2O8 , H2Oیک کانی فرعی است و مقدار اکسید منگنز ممکن است به 40درصد برسد. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، کانسنگ های آهن باتالقی 53 1393/2/14یک شنبه ، ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها نحوه تشکیل کانسنگ های آهن باتالقی 54 تشکیل کانسنگ های باتالقی در هنگامیکه آب های زیرزمینی اسیدی به داخل دریاچه ،باتالق ها و مرداب های اکسیژن دار رسوخ می کند ،به وقوع می پیوندد. ً افزایش Ehو PHباعث می شود تا آهن فروی محلول ،عمدتا به صورت هیدروکسیدهای فریک ته نشین شود. این تراوش آب زیرزمینی به عنوان مکانیزمی برای برخی سنگ های آهن دار قدیمه پیشنهاد شده است. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها 1393/2/14یک شنبه ، دو عامل که در تشكيل و تمركز آهن در ااوئيدهاي آهندار نقش دارند: 55 الــف) رشــد مروروبرــال پوشبـ و بــه دور يــک هســته و تشــکرل آنکوئرــد ـ مروروآن وئرــد در محرط دريايی و سپس جذب م انر ي (به تله انـداختن ژل اسسـرد فريـا يـا رس آهـندار) و ي ــا ج ــذب ش ــرمرايي عنص ــر آه ــن (از طري ــق آنزيمه ــاي فع ــال ي ــا ت ــأثیر Ehو ) pHاز آبه ــای حاوی آهن ).(II ب) ورود مقــادير زيــاد Feهمـراه ذرات رس آهــندار يــا بــه صــورت اسســرد آهــن بــه حوضــه رسوبي سه مـيتوانـد حا ًصـل فرآينـد هـوازدگي در خشـ ي و حمـل آن بـه دريـا باشـد و يـا ايـن که عنصر Feمستقرما حاصل فعالرتهاي ول انرا زيردريايي باشد. ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، 56 اووئيدهاي آهندار با جورشدگي خوب .هسته اووئيد از خرده- هاي اسكلتي تشكيل شده است آنكوئيدهاي آهندار با رشد ميكروبي مربوط به منطقه حوض دوراه ژئوشیمی کانسار های رسوبی ـ سنگ آهن ها یک شنبه 1393/2/14 ، منابع و مآخذ 57 مینارد ،ب ،1385 ،.ژئوشیمی کانسارهای رسوبی .ترجمه وارطان سیمونز، انتشارات دانشگاه تبریز 334 ،صفحه.ش تاکر ،م ،1383 ،.سنگ شناس ی رسوبی .ترجمه سید رضا موسوی حرمی و اسدا ...محبوبی ،انتشارات دانشگاه مشهد 493 ،صفحه. شهاب پور ،ج .1386 ،.زمین شناس ی اقتصادی ،انتشارات دانشگاه شهید باهنر کرمان 543 ،صفحه. فیض نیا ،س ،1371 ،سنگ های رسوبی غیر آواری (بجز کربنات ها ) ،انتشارات دانشگاه تهران 262 ،صفحه. Boggs, S., 1992, Petrology of sedimentary rocks: University of Oregon,707p. Tucker, M.E., 1981, Sedimentary Petrology An Introduction: University of Durham, 252p. 58