کانسنگ های آتشفشانی رسوبی
Download
Report
Transcript کانسنگ های آتشفشانی رسوبی
کانسنگ های آتشفشانی رسوبی
استاد مربوطه:دکتر زرین کوب
گرد آورنده :حمزه عبدیان
1
کانسنگ های آتشفشان رسوبی:
بسیاری از ذخایری که همراه با سنگ های آتشفشانی هستند اشکال رسوبی نشان میدهند که تشکیل
آنها تا قسمتی همزمان با ته نشست رسوبات در برگیرنده اشان میباشد تا اندازه ای(سین ژنتیک)
میباشند.
کانسار های آتشفشانی رسوبی به دو گروه تقسیم میشوند:
)1کانسار های مرتبط با صفحات واگرا(دریای سرخ و قبرس) کانسار عمده آن
مس و روی است.
)2کانسار های مرتبط با صفحات همگرا در جزایر قوسی و یادر حاشیه های
قاره ای نظیر کانسارهای کروکوژاپن.
2
(سولفید توده ای آتشفشان زاد)Vms
به خانواده بزرگی از ذخایر مس و روی (به مقدار جزئی سرب و طال )گفته میشوند.تشکیل این
کانسار ها وابسته به محلول های گرمابی در محیط های آتشفشانی فعال زیر دریایی میباشد و در
مناطق متنوع زمین که شرایط تشکیل آنها فراهم بوده تشکیل شده اند.مهم ترین آنها عبارتند از:
سولفیدهای توده ای که شامل قبرس وکروکو میباشند.
نمایش نیمرخ بخش های مختلف یک ماسیو سولفاید
3
دودکش های سیاه –معادل امروزی برای تشکیل کانسار های سولفید توده ای آتشفشان زاد:
این دودکش های سیاه در سال 1979روی برجستگی شرق اقیانوس آرام کشف شدند.این دودکش های
سیاه به عنوان سیاالت گرمابی (باالی 400درجه سانتی گراد)حاوی فلز و احیایی و به مقدار کمی اسیدی
توصیف میشوند که در کف اقیانوس و معموال در مناطق کششی و فعال آتشفشانی در طول برامدگی های
اقیانوسی خارج میشوند.این سیاالت اساسا از آب دریای سرد (2درجه سانتیگراد)قلیایی،اکسیدی ،و فقیر
از از فلز سرچشمه می گیرند.این سیاالت از میان پوسته اقیانوسی بازالتی چرخش می کنند و فلزات را می
روبند سیاالت دودکش سیاه معموال از میان ساختارهای لوله مانندی که دودکش نامیده می شوند خارج می
شوند.
این دود کش ها از انیدریت ،باریت ،و کانی های سولفیدی مانند (پیریت ،پیروتیت ،کالکو پیریت ،و
اسفالریت و سیلیس اپال تشکیل شده اند.دودکش های سیاه که از امتداد پشته های میانی اقیانوسی خارج
میشوند نماینده نوع خاصی از کانسار های خانواده سولفید توده ای به نام کانسار های مس و روی با
میزبان افیولیت مانند توده ترودوس در قبرس هستند.
4
برای پویاسازی فلزات از بازالت دو عامل می تواند مهم باشد:
دما:در دما های باالتراز 400درجه ترکیب شدن فلزات موجود با کلریدهای آب دریا اهمیت
پیدا
می کند و بخش بزرگی از فلزات موجود در بازالت می تواند شسته شود.
نسبت آب/سنگ:این فرآیند زمانی اهمیت پیدا میکند که دما پایین است زیرا مقدار کلرید در این
شرایط کمتر از آن است که مقدار زیادی از فلزات را شسته و انتقال دهد.در این شرایط با نفوذ
حجم زیادی آب دریا به پوسته اقیانوسی ,بازالت آبگیری می کندو سیلیس آزاد شده با منیزیم
واکنش داده و انواع ترکیبات پیچیده مانند اسمکتیت ها و هیدروژن را ایجاد میکند و هیدروژن
باعث پایین آمدن (PHکمتر ز )5شده و فلزات وارد محلول میشوند.
Mg3Si4O10(OH)2 + 4H2O +
3Mg+2 + 4H4SiO4
6H+
اگرنسبت آب /سنگ برابر 1/30باشد تمرکز فلزات در محلول به ppm1500می رسد.
5
منشا مواد و نحوه تشکیل کانسارهای ماسیو سولفایدآتشفشانی:
الف -آب های اقیانوسی توسط توده ی نفوذی که در حال سرد شدن است گرم شده و
ضمن چرخش در سنگ های آتشفشانی عناصرZn-Cu-Pbرا از سنگ ها شسته و با
خود حمل می نمایند.
ب -عناصر Zn-Au-Ag-Pb-Cuمنشأ ماگمایی داشته و توسط آب های ماگمایی و
اقیانوسی حمل میشوند.
پ) عناصرPb-Ag-Znاز سنگ های آتشفشانی شسته می شوند و عناصر Au-Cuمنشأ
ماگمایی دارند.
6
7
شکل کانسار ها بر اساس چگالی محلول گرمابی:
محلولهای گرمابی دارای شوری باال که پس از ترکیب با آب دریا شوری خود را حفظ کرده و
چگالی آنها از آب دریا باالتر است .نهشته های ته نشین شده از این محلولها دارای
مورفولوژی صفحه ای یا ورقه ای است .مثال شورابهای مربوط به دریای سرخ با شوری
7برابر آب دریا.
*
محلولهای نوع دوم در ابتدا به نسبت آب دریا شوری کمتری دارند اما پس از ترکیب با آن در
مرحله ای چگالی آنها از آب دریا بیشتر شده و تشکیل کانسارهای نوع مخروطی شکل را می
دهند.
*
این محلولها از ابتدا چگالی کمتری به نسبت آب دریا دارندو با هر نسبتی با آن مخلوط
شوند در آب غوطه ور می مانند .این محلولها تشکیل یک الیه نازک معدنی با گسترش
زیاد را می دهند
8
9
ذخایر مرزهای صفحات واگرا:
کانسارهای مرتبط با مرزهای زاینده می توانند
الف) تماما اقیانوسی (کانسارهای شرقی آرام و قبرس )
ب) و یابا تاثیر پذیری قاره ای دریای سرخ (ریفت بین قاره ای).
نوع اول احتماال در رابطه با محلولهای داغ تر ( 300تا 350درجه )و با شوری
نزدیک با آب دریا می باشد و در نوع دوم ،محلولهای گرمابی ،تا اندازه ای خنک
تر (کمتر از 250درجه)بوده ومحدوده وسیعی از شوری ،از بسیار شور تا آب
شیرین دارند.
10
کانسار های vmsنوع قبرس:
منعکس کننده آبشست یک سنگ عمدتا ولکانیکی مافیک میباشند که حاوی مس و روی
میباشند.کمپلکس افیولیتی ترودوس در قبرس معرف باال امدن و برون زد قطعه ای از پوسته
اقیانوسی است و دارای 90کانسار کوچک و متوسط مس و روی با میزبان بازالت های بالشی است
.
کانه زایی:
شامل پیریت و کالکو پیریت توده ای با مقدار کمتری اسفالریت است که در گدازه های
بالشی میزبانی شده است و با پهنه های دگرسانی شدید سیلیسی و کلریتی همراه است
.این گدازه ها توسط شیل ها وچرت هایی پوشیده میشوند که از آهن ومنگنز غنی هستند
.و ممکن است دارای تمرکزی از طال نیز باشند
11
بخشهای اکسیدی ذخایر قبرس :
این بخشها به دو صورت ظاهر می شوند :
-1ذخایر غنی از آهن (اخرا) :مستقیما روی سولفیدهای توده ای قرار می گیرند .
-2ذخایر غنی از منگنز (خاک قهوه ای،آمبر) :مرکب از منگنزوآهن که در قسمت باالتر مقطع و
در داخل یاروی گدازهای بالشی فوقانی قرارمی گیرند
برعکس اخراها بیشتر غنی از منگنز بوده ورنگ قهوه ای شکالتی دارند و به صورت بین الیه
ای با رسوبات پالژیک قرار داند .آنها از نظر شیمیایی شبیه اخراها هستند اما دارای نسبت
باالتری از Fe/Mnهستند .هم چنین آمبرها از وانادیم ،مس و روی غنی اند.
12
دریای سرخ:
بهترین ذخیره در ارتباط با پشته های میانی اقیانوسی ذخایر دریای سرخ است .و نشان
دهنده ذخایر بزرگتر و غنی تر از ذخایر vmsمیباشند آنها به طور شاخص در داخل
حوضه های کافتی میانی کراتونی تشکیل شدند .میزبان انها رسوبات آواری دریایی یا
شیمیایی با مقدار کمتر یا بدون همراهی سنگ های ولکانیکی میباشند روی رسوبات
غنی از فلز در دریای سرخ یک شوراب داغ غلیظ قرار دارد که معتقدند این فلزات از
همین شوراب ها حاصل شده اند.تجزیه های شیمیایی نشانگر تهی شدگی mgو غنی
شدگی caدر مقایسه با آب در یا میباشند.که نشانگر واکنش بازالت با آب دریاست
اما سدیم و کلر به طور غیر عادی باال هستند عقیده بر اینکه این غنی شدگی در نتیجه
انحالل تبخیر ی های میوسن مجاور دریای سرخ میباشد و کانی شناسی آن شامل
پیریت کالکوپیریت و اسفالریت میباشد.
13
کانسارهای که در مرز پلیتهای همگرا تشکیل می شوند(.جزایر قوسی یا حاشیه قاره
ها)
این کانسارها به دو گروه تقسیم می گردند:
)1کانسار نوع جزایر قوسی اولیه که حاوی مس و روی می باشند.
(پوسته قاره ای وجود نداشته و یا تکامل نیافته است عمده کانسارهای آرکئن در این
گروه اند).
)2کانسار نوع جزایر قوسی بالغ که حاوی مس ,روی ,باریم و سرب می باشند.
(پوسته اقیانوسی با پوسته قارهای برخورد می کند)
14
مسیوسولفید نوع کروکو
این ذخایر در كمربندهاي آتشفشاني زیر دریایي مرتبط با زون فرورانش (جزایر قوسی) یا زون باز شدگی
پشت کمربند جزایر قوسی تشكیل ميشوند .سنگهاي همراه عبارتند از :مجموعهي آندزیت -داسیت و
ریولیت نوع كالك آلكالن.
خصوصیات سولفیدها:
همزمان (سین ژنتیک) با سنگ های آتشفشانی زیردریایی تشکیل می شوند،
ذخیره ی عدسی شکل با بافت توده ای وکانی های پیریت )،(FeS2
کالکوپیریت) ، (CuFeS2اسفالریت ) ،(ZnSگالن( )PbSو پیروتیت( )FeSرا
شامل می شود.
مواد معدنی مهم آن مس ،روی ،سرب ،نقره و طال است.
15
زونهاي آلتراسیون از مركز به سمت خارج شامل موارد زیر است:
-1زون كوارتز -سرسیت -كلریت كه دارای ذخیره ی اصلی است .
-2زون كلریت به شكل دودکش است و تا اعماق زیاد گسترش دارد.
-3زون زئولیت-كربنات-كاني رسي در اطراف زون كاني سازي واقع شده است.
نمایش زونهای آلتراسیون ماسیو سولفید نوع کروکو
16
کانی شناسی
کانی شناسی زون استوک ورک شامل کوارتز،کالکوپیریت،پیریت،و باریت است.
بخش تودهاي را ميتوان به دو قسمت تقسیم كرد:
ذخیره زرد رنگ كه حاوي پیریت( ، )FeS2كالكوپیریت و مقدار جزئي اسفالریت،
باریت( )BaSO4و كوارتز است و ذخیره سیاه رنگ كه در باالي ذخیره زرد رنگ
واقع شده است .این ذخیره حاوي اسفالریت ،گالن ،كالكوپیریت ،پیریت ،باریت و
كوارتز است .باریت نوع رسوبي شیمیایي در باال و اطراف ذخیره تشكیل شده است.
بخش فوقاني سولفیدهای توده ای را چرتهاي آهندار ميپوشانند.
17
خصوصیات ژئوشیمیایی
آنومالی عناصر Mg,Zn,Hgدر باال و در اطراف زون کانی سازی وجود
دارد.در نزدیکی زون کانی سازی آنومالی عناصرCu,Ag,As,Pbودر زون
کانی سازی ،آنومالی عناصر Cu,Zn, Pb ,Ba,Au Ag,Se,Sn,As,
Biمشاهده می شود.
مرزهای همگرا
آتشفشانهای زونهای فرورانش به عنوان میزبان مناسبی برای انواع مختلف
کانسارها شناخته شده اند ،مهم ترین این کانسارها مس های پورفیری ونیز
کانسارهای سولفید توده ای نوع کروکوهستند که بیشتر در جزایر قوسی یافت می
شوند .
)Silito(1980پیشنهاد کرده که مس های پورفیری بیشتردر زیرآتشفشا نهای الیه
ای (مختلط)تشکیل شده انداما کانسارهای نوع کروکو فقط در کالدراهای نوع باز
خیزتشکیل شده اند که بیشتر در اثر رخدادهای کششی در طول تکامل جزایر قوسی
توسعه یافته اند.این فرضیه هم چنین ارتباط مس های پورفیری با آندزیتها وداسیتها و
ارتباط ذخایر کروکو با ریو داسیتها وداسیتها راتوضیح می دهند
18
داده های ایزوتوپی
داده های ایزوتوپی پیشنهاد میکنند که همانند کانسارهای پشته های میان اقیانوسی
،آب گرم شده دریا محلول گرمابی بوده است.ایزوتوپهای اکسیژن و هیدروژن آب
موجود در میانبارهای سیال خیلی نزدیک به مقادیر آب دریا
هستند(آماتوورای)1974و فقط مقدار کمی از آبهای جوی در آنها مشارکت
دارند.ایزوتوپهای گوگرد نیز منشا آب دریا را نشان می دهند بویژه برای باریت و
انیدریت که دارای δ 34Sنزدیک به آب دریا می باشند .و اما در مدلی که توسط ساتو
و یوریب( )1978ارائه شده آنها بر اساس میان بارهای سیال که شوری بیشتری
نسبت به آب دریا دارند،معتقدند که آب دریا محلول گرمابی نبوده بلکه این محلول
عمدتا ماگمایی بوده است.
ذخایر مرزهای همگرا ویژگیهای مشترک زیادی با ذخایر پشته های میان اقیانوسی
دارند .فرایند تشکیل کانسنگ-گردش گرمابی آب دریا در داخل سنگهای آتشفشانی داغ
همراه با رسوبگذاری فلزات شسته شده به صورت همزاد در کف دریا مشابه است.دمای
تشکیل ونیز δ 34Sآنها نیزمتشابهند.اختالف عمده ،حضور مقداربیشتری فلزات در
ذخایر جزایر قوسی است اما حتی این اختالف نیز برای جزایر قوسی اولیه وجود ندارد .
19
حمل عناصر
: Pb-Zn-Cu -1توسط کمپلکس کلر
Au -2
الف-در دمای باالتراز 300درجه سانتي گراد بصورت کمپلکس کلر
ب -دردمای پایینتراز 300درجه سانتي گراد به صورت کمپلکس بي سولفید.
در بخش کانی سازی به حالت استوک ورک و افشان(استرینگر) ضمن کاهش دمای محلول
از 350به 300درجه ی سانتیگراد از پایداری و غلظت کمپلکس های مس و طال کاسته
شده و در زون استرینگر مس و طال بر جای گذاشته خواهد شد.
در محدوده دمای 300تا 260در محیط آب دریا اولین کانی سازی مسیوسولفید شامل
سولفیدهای مس وپیریت تشکیل می شود.با کاهش دما از محدوده ی 250به تتدریج کانی
سازی گالن و اسفالریت و به مقدار جزئی کالکوپیریت تشکیل می شود.
نمایش محدوده پایداري کمپلکس هاي Zn،Pb،CuوAu
در شرایط PH=4وH2S=10-3
20
عوامل موثر در شکل و زون بندي ذخیره:
-1نفوذ پذیري سنگ هاي کمر پایین
-2ترکیب شیمیایي سنگ آتشفشاني
-3دماي محلول گرمابي
-4تاثیر Fs2و Fo2
-5عمق تشکیل در محیط اقیانوسي
21
نفوذ پذیري سنگ هاي کمر پایین
گدازه های آتشفشانی در مقایسه با سنگهای پیروکالستیکی از تخلخل مفید
کمتری برخوردارند.در صورت محدود بودن تخلخل مفید سنگهای منطقه
،بخشی از کانی سازی در زون گسلی و قسمت اعظم آن به صورت عدسی و
توده ای تشکیل خواهد شد.
در صورتی که تخلخل سنگهای آتشفشانی باال باشد،محلول گرمابی کمتر
متمرکز شده ودر سنگهای آتشفشانی پخش و کانی سازی به حالت استراتی
باند تشکیل خواهد شد.
22
نمایش نیمرخ تاثیر شرایط تخلخل باال و کم در شکل ونحوه تمرکز کاني سازي ماسیو سولفید
23
ترکیب شیمیایي سنگهای آتشفشانی
ماسیو سولفیدهای تشکیل شده در بازالتهای تولئیت(قبرس)عمدتا
دارایCu-Znو به مقدار جزئی Pbهستند.
در سنگهای آتشفشانی کالک آلکالن حدواسط-اسیدی
(آندزیت،داسیت،وریولیت)ماسیوسولفاید ها حاوی عناصر Ag-Zn-Pb-
Agمی باشند.
24
نمایش تاثیرترکیب شیمیایی سنگهای آتشفشانی در نو ع کانی سازی مسیوسولفیدها
دمای محلول گرمابی:
دما نقش مهمی در میزان فراوانی Cuدر کانسارهای ماسیوسولفید
دارد.کانسارهای ماسیوسولفید که در محدوده دمایی 275-350درجه ی
سانتیگرادتشکیل می شوند از میزان Cuبیشتری برخوردارهستندو
ماسیوسولفیدهایی که در محدوده دمایی 235 -175تشکیل می شوند از
میزان کمتری Cuبرخوردار هستند.
25
نمایش تاثیر دما در نوع کاني سازي ماسیوسولفید
تاثیرfs2و:f O2
میزان این دو تاثیر مستقیم در نوع کانیهای سولفیدی و اکسیدهای تشکیل شده
در ماسیو سولفیدها دارد.بعضی از کانسارهای ماسیوسولفید محدوده ی زمانی
آرکئن عمدتا حاوی پیروتیت و مگنتیت و فاقد باریت می باشند.
براین اساس می توان نتیجه گرفت که میزان fs2وf O2محلول پایین بوده
است،زیرا در صورت باال بودن، fO2هماتیت،مگنتیت،و باریت تشکیل
میشوند.
26
عمق تشکیل در محیط اقیانوسی:
در شرایط کم عمق،محلول گرمابی به دلیل شروع جوشیدن در محیط سنگ ،قبل از
ورود به محیط آب باعث تشکیل زون برشی می شود و در نتیجه زون استوک
ورک می تواند نسبتا وسیع و گسترده باشد .در شرایط اعماق بیشتر
از1000تا1500متر،پدیده جوشش نمی تواند رخ دهد،بنابراین زون برشی تشکیل
نمی شود و زون استوک ورک بسیار محدود است.
27
نمایش تاثیر عمق کاني سازي بر شکل وحالت ماسیو سولفید
منابع
Geochemistry of sedimentary ore deposite , J.Barry Maynard , 1983 springer pub.
کریم پور،سعادت،1381،زمین شناسی اقتصادی کاربردی،فردوسی
مشهد،ص،535
لورنس راب،مقدمه ای بر فرایندهای کانه ساز،حیدری و اصفهانی و
دیگران،1386،انتشارات سازمان زمین شناسی،ص.584
شهاب پور،جمشید (.)1386زمین شناسی اقتصادی.انتشارات دانشگاه شهید
باهنر کرمان 543،صفحه.
ج .بارد مینارد / 1385 /ژئوشیمی کانسارهای رسوبی /ترجمه :مهندس
وارطان سیمونز /دانشگاه تبریز 296الی 334
28
پراکندگی رخساره های آذرآواری در ایران :
رخساره های آذرآواری در بخش هایی از ایران بویژه ایران مرکزی و البرز دارای گسترش بسیاری هستند .درسنوزوئیک،
بویژه ائوسن (سازند کرج) اینگونه رسوبات بخش عمده ای از توالی چینه شناس ی سنگی را به خود اختصاص می
دهند .در شمال غرب فعالیت آتشفشان های سهند و سبالن سطح گسترده ای ازرسوبات آواری آتشفشانی را
ایجاد نموده اند .درآتشفشان های بازالتی بلوچستان و بیجار مخروط های آتشفشانی از مواد پیروکالستیک
تشکیل شده اند.
كانسار سرب و روي انگوران يك كانسار ماسيو سولفايد است .همچنین کانسار مس شيخ علي از کانسارهاي ماسيو
سولفايد تيپ قبرس در ايران به شمار می رود .منطقه عباس آباد در شمال شرق شاهرود پتانسیل مس با میزبان
آتشفشانی دارد
29
با تشکر از توجه شما
30