زمینشناسی، کانیشناسی، ژئوشیمی و مطالعه میانبارهای سیال در کانسار اکسید آهن- آپاتیت غرب گلستانآباد، شمالشرق زنجان
محورهای موضوعی :داریوش عرب زوزنی 1 , حسینعلی تاج الدین 2 , مجید قادری 3
1 - دانش¬آموخته کارشناسی ارشد، گروه زمینشناسی اقتصادی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
2 - گروه زمینشناسی اقتصادی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
3 - دانشگاه تربیت مدرس
کلید واژه: زنجان, ژئوشیمی, غرب گلستان¬آباد, کانهزایی اکسید آهن- آپاتیت, میانبارهای سیال. ,
چکیده مقاله :
کانسار آهن- آپاتیت غرب گلستانآباد در 13 کیلومتری شمالشرق زنجان و در زیرپهنه طارم از پهنه البرز- آذربایجان قرار دارد. واحدهای سنگی رخنمون یافته در گستره کانسار شامل یک توالی از سنگهای آتشفشانی ائوسن متشکل از توف و گدازههای با ترکیب حدواسط (آندزیت تا تراکیآندزیت) میباشند و توسط تودههای نفوذی نیمهعمیق مونزودیوریت- مونزوگابرویی با سن ائوسن پایانی- الیگوسن می¬باشند قطع شدهاند. تودههای نفوذی میزبان کانسنگهای آهن- آپاتیت در کانسار غرب گلستانآباد دارای سرشت کالکآلکالن هستند و از نوع تودههای متاآلومین- پرآلومین و تیپ I هستند و در محیط تکتونوماگمایی حاشیه فعال قاره¬ای تا پـس از برخـورد تشـکیل شدهاند. کانیسازی در کانسار غرب گلستانآباد بهصورت کانسنگهای مگنتیت- آپاتیت و با ساخت و بافتهای رگه- رگچهای، برشی، تودهای و دانهپراکنده در توده مونزودیوریت- مونزوگابرویی رخ داده است. کانسنگ از کانیهای فلزی مگنتیت، هماتیت، پیریت، کالکوپیریت، کالکوسیت، کوولیت و ترکیبات هیدروکسیدی آهن و کانیهای غیرفلزی آپاتیت، اکتینولیت، ترمولیت، کوارتز، اپیدوت، کلریت و سریسیت تشکیل یافته است. دگرسانی¬های گرمابی همراه با کانسنگهای آهن- آپاتیت از انواع اکتینــولیتی شــدن، سیلیســی شدن، سریسیتی شدن، پروپیلیتی شدن و سولفیدی شدن هستند. الگوهای فراوانی و تغییرات عناصر نادر خاکی در کانیهای مگنتیت، آپاتیت و سنگ میزبان کانیسازی به نسبت مشابه می¬باشد و یک ارتباط زایشی میان کانسنگهای آهن- آپاتیت با توده نفوذی مونزودیوریت- مونزوگابرویی را نشان میدهند. مطالعه ریزدماسنجی بر روی میانبارهای دوفازی غنی از مایع بهدام افتاده در بلورهای آپاتیت، بیانگر دمای همگنشدگی سیالات کانهساز در بازه 347 تا 547 درجه سانتیگراد و شوری 5.86 تا 21.68 درصد وزنی معادل نمک طعام است. این کانسار از نظر ویژگیهای زمینشناختی و کانیسازی، بیشترین شباهت را با ذخایر تیپ اکسید آهن- آپاتیت (IOA) نشان میدهد.
The West of Golestanabad deposit is located 13 km northwest of Zanjan, within the Tarom subzone of the Western Alborz-Azerbaijan structural zone. The rocks in the deposit area predominantly consist of an Eocene volcano-pyroclastic sequence of tuff and lava ranging from andesite to trachyandesite in composition intruded by a monzodiorite-monzogabbro subvolcanic intrusive of Upper Eocene-Oligocene age. The intrusive rocks have calc-alkaline affinity and are classified as metaluminous-prealuminous I-type magmas. Magmatism of the area is synorogenic to post-orogenic and related to active continental margin environments. Mineralization at the West of Golestanabad occurs as vein-veinlets, brecciated, massive, and disseminated iron oxide-apatite within the monzodiorite-monzogabbro intrusions. Mineral assemblages of the deposit consist of magnetite, hematite, pyrite, chalcopyrite, chalcocite, covellite, iron hydroxide minerals, apatite, actinolite, tremolite, quartz, epidote, chlorite and sericite. The main alteration minerals are actinolite, quartz, sericite, epidote, and minor sulfide minerals, which are associated with the iron oxide-apatite ores. Similar REE patterns of apatite and magnetite with host rock samples demonstrate a genetic link between the iron oxide-apatite mineralization and monzodiorite-monzogabbro intrusions. Fluid inclusion studies on the apatite indicate homogenization temperatures between 347 and 547°C and salinity from 5.86 to 21.68 wt.% NaCl eq. for the two-phase (LV) inclusions. The study indicates that the main characteristics of the geology and mineralization of the West of Golestanabad deposit are similar to those of the iron oxide- apatite (IOA) deposits.
آقانباتی، س.ع.، 1383. زمینشناسی ایران. سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور، 586.
امینی، ب. و امینی چهرق، م.ر.، 1379. نقشه زمینشناسی طارم با مقیاس 1:100.000، بازنگری و استاندارد از نقشه هیرایاما و همكاران، سازمان زمینشناسی كشور.
خانمحمدی، ن.، 1387. کانیشناسی، ژئوشیمی و ژنز کانسار ذاکر (شمالشرق زنجان). پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید بهشتی، 244.
داودی، ت.، 1398. زمینشناسی، کانیشناسی، ژئوشیمی و ژنز کانسار آهن آراسو، شمالغرب قزوین. پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، 211.
سالاروند، م.، 1398. مطالعات ایزوتوپهای پایدار گوگرد و میانبارهای سیال آپاتیت بهمنظور تعیین نحوه تشکیل کانسار آهن- آپاتیت سرخهدیزج، جنوبخاوری زنجان، پایاننامه كارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، 92.
شرکت خدمات اکتشافی کشور، 1396. گزارش اکتشاف تفصیلی محدوده آهن گلستانآباد، 76.
صحتی قرامکی، س.، 1402. ژئوشیمی، دگرسانی و میانبارهای سیال در کانسار آهن گلستانآباد، شرق زنجان. پایاننامه كارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، 218.
عرب زوزنی، د.، 1399. زمینشناسی، کانیشناسی، ژئوشیمی و ژنز کانسار آهن گلستانآباد، شمالشرق زنجان، دانشگاه تربیت مدرس، 185.
کردیان، ش.، 1399. زمینشناسی، کانیشناسی، ساخت و بافت، زمینشیمی و منشأ کانسار اکسید آهن- آپاتیت گلستانآباد (خاور زنجان). پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه زنجان، 122.
گراوندی، ا.، 1400. کانیشناسی، ژئوشیمی و ژنز کانسار اکسید آهن زرنان- شمالشرق زنجان، پایاننامه كارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، 221.
مظهری، م.، 1398. کانیشناسی، ژئوشیمی و ژنز کانسار آهن- آپاتیتدار علیآباد- مروارید، جنوبشرق زنجان. پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، 183.
نباتیان، ق.، 1387. كانیشناسی، ژئوشیمی و ژنز كانسار اكسید آهن آپاتیتدار سرخهدیزج، جنوبشرق زنجان. پایاننامه كارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، 207.
نباتیان، ق.، 1391. زمینشناسی، ژئوشیمی و تكامل كانسارهای اكسید آهن آپاتیتدار در كمربند آتشفشانی- نفوذی طارم، البرز باختری، رساله دكتری، دانشگاه تربیت مدرس، 326.
واقفی، س.ز.، 1402. ارتباط رخسارههای دگرسانی با کانهزایی در کانسارهای آهن ذاکر و اسکند، شرق زنجان. پایاننامه كارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، 196.
- Aldanmaz, E., Pearce, J.A., Thirlwall, M. and Mitchell, J.G., 2000. Petrogenetic evolution late Cenozoic, post-collision volcanism in western Anatolia, Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 102, 67–95.
- Asiabanha, A. and Foden, J., 2012. Post-collisional transition from an extensional volcano-sedimentary basin to a continental arc in the Alborz Ranges, N-Iran. Lithos, 148, 98–111.
- Azizi, H., Mehrabi, B., Akbarpour, A., 2009. Genesis of tertiary magnetite–apatite deposits, southeast of Zanjan, Iran. Resource Geology 59(4), 330–341.
- Berberian, M. and King, G.C.P., 1981. Towards a paleogeography and tectonic evolution of Iran. Canadian Journal of Earth Sciences, 18(2), 210–265.
- Bonyadi, Z., Davidson, G.J., Mehrabi, B., Meffre, S. and Ghazban, F., 2011. Significance of apatite REE depletion and monazite inclusions in the brecciated Se–Chahun iron oxide– apatite deposit, Bafq district, Iran: Insights from paragenesis and geochemistry. Chemical Geology, 281(3-4), 253–269.
- Boynton, W.V., 1984. Geochemistry of Rare Earth Elements: Meteorite Studies. In: Henderson, P., Ed., Rare Earth Element Geochemistry, Elsevier, New York, 63–114.
- Cox, K., Bell, J. and Pankhurst, R., 1979. The Interpretation of Igneous Rocks, George Allen and Unwin. London.
- Daliran, F., Stosch, H.-G. and Williams, P., 2010. Lower Cambrian iron oxide apatite-REE (U) deposits of the Bafq district, east-central Iran, in Corriveau, L., Mumin, A.H., eds., Exploring for iron oxide-copper-gold deposits: Canada and global analogues: Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division Short Course Volume X, 143–155.
- Frietsch, R. and Perdahl, J.A., 1995. Rare earth elements in apatite and magnetite in Kiruna-type iron ores and some other iron ore types. Ore Geology Reviews 9, 489–510.
- Gandhi, S.S. and Bell, R.T., 1996. Kiruna/Olympic Dam-type iron, copper, uranium, gold, silver; in geology of Canadian mineral deposit types, (ed.) O.R. Eckstrand, W.D. Sinclair, and R.I. Thorpe; Geological Survey of Canada, Geology of Canada, no. 8, p. 513–522 (also Geological Survey of America, The Geology of North America, v. 1).
- Guo, F., Fan, W. and Li, C., 2006. Geochemistry of late Mesozoic adakites from the Sulu belt, eastern China: Magma genesis and implications for crustal recycling beneath continental collisional orogens. Geological Magazine 143, 1–13.
- Hall, D.L., Sterner, S.M. and Bodnar, R.J., 1988. Freezing point depression of NaCl-KCl-H2O solutions. Economic Geology 83, 197–202.
- Hassanzadeh, J., Stockli, D.F., Horton, B.K., Axen, G.J., Stockli, L.D., Grove, M., Schmitt, A.K.. and Walker, J.D., 2008. U-Pb zircon geochronology of late Neoproterozoic– Early Cambrian granitoids in Iran: Implications for paleogeography, magmatism, and exhumation history of Iranian basement. Tectonophysics 451(1), 71–96.
- Hastie, A.R., Kerr, A.C., Pearce, J.A. and Mitchell, S.F., 2007. Classification of altered volcanic island arc rocks using immobile trace elements: Development of the Th-Co discrimination diagram. Journal of Petrology 48, 2341–2357.
- Hirayama, K., Samimi, M., Zahedi, M. and Hushmandzadeh, A., 1966. Geology of the Tarom district, western part (Zanjan area, northwest Iran), with 1:100,000 map. Geological Survey of Iran, Tehran.
- Hofmann, A.W., Jochum, K.P., Seufert, M. and White, W.M., 1986. Nb and Pb in oceanic basalts: New constraints on mantle evolution. Earth and Planetary Science Letters 79, 33–45.
- Irvine, T. and Baragar, W., 1971. A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks. Canadian Journal of Earth Sciences 8(5), 523–548.
- Jami, M., Dunlop, A.C. and Cohen, D.R., 2007. Fluid inclusion and stable isotope study of the Esfordi apatite-magnetite deposit, Central Iran. Economic Geology 102, 1111–1128.
- Kamber, B.S., Ewart, A., Collerson, K.D., Bruce, M.C. and McDonald, G.D., 2002. Fluid-mobile trace element constraints on the role of slab melting and implications for Archaean crustal growth models. Contributions to Mineralogy and Petrology 144, 38–56.
- Majidi, S.A., Omrani, J., Troll, V.R., Weis, F.A., Houshmandzadeh, A., Ashouri, E., Nezafati, N. and Chung, S.-L., 2021. Employing geochemistry and geochronology to unravel genesis and tectonic setting of iron oxide-apatite deposits of the Bafq-Saghand metallogenic belt, Central Iran. International Journal of Earth Sciences 110, 127–164.
- McDonough, W.F. and Sun, S.S., 1995. Composition of the Earth. Chemical Geology 120, 223–253.
- Middlemost, E.A., 1994. Magmas and Magmatic Rocks: An Introduction to Igneous Petrology. Longman, London.
- Mirnejad, H., Hassanzadeh, J., Cousens, B. and Taylor, B., 2010. Geochemical evidence for deep mantle melting and lithospheric delamination as the origin of the inland Damavand volcanic rocks of northern Iran. Journal of Volcanology and Geothermal Research 198(3), 288–296.
- Mokhtari, M.A.A., Sadeghi, M. and Nabatian, G., 2017. Geochemistry and potential resource of rare earth element in the IOA deposits of Tarom area, NW Iran. Ore Geology Reviews 92, 529–541.
- Mücke, A. and Younessi, R., 1994. Magnetite-apatite deposits (Kiruna-type) along the Sanandaj-Sirjan zone and in the Bafq area, Iran, associated with ultramafic and calc-alkaline rocks and carbonatites. Mineralogy and Petrology 50(4), 219–244.
- Nabatian, G. and Ghaderi, M., 2013. Oxygen isotope and fluid inclusion study of the Sorkhe-Dizaj iron oxide-apatite deposit, NW Iran. International Geology Review 55(4), 397–410.
- Nabatian, G., Ghaderi, M., Daliran, F. and Rashidnejad Omran, N., 2012. Sorkhe‐Dizaj iron oxide–apatite ore deposit in the Cenozoic Alborz Azarbaijan magmatic belt, NW Iran. Resource Geology 63(1), 42–56.
- Nabatian, G., Rastad, E., Neubauer, F., Honarmand, M. and Ghaderi, M., 2015. Iron and Fe-Mn mineralisation in Iran: Implications for Tethyan metallogeny. Australian Journal of Earth Sciences 62(2), 211–241.
- Pearce, J.A., 2008. Geochemical fingerprinting of oceanic basalts with applications to ophiolite classification and the search for Archean oceanic crust. Lithos 100, 14–48.
- Rahimi, E., Maghsoudi, A. and Hezarkhani, A., 2016. Geochemical investigation and statistical analysis on rare earth elements in Lakehsiyah deposit, Bafq district. Journal of African Earth Sciences, 124, 139-150.
- Roedder, E., 1984. Fluid inclusions. Mineralogical Society of America, Reviews in Mineralogy 12, 644 .
- Rollinson, H.R., 1993. Using geochemical data, evaluation, presentation, interpretation" Longman Scientific and Technical, 352 .
- Shepherd, T.J., Rankin, A.H. and Alderton, D.H.M., 1985. A Practical Guide to Fluid Inclusion Studies. Blackie, Glasgow, 239 .
- Sterner, S.M., Hall, D.L. and Bodnar, R.J., 1988. Synthetic fluid inclusions V: solubility relations in the system NaCl-KCl-H2O under vaporsaturated conditions. Geochemica et Cosmochemica Acta 52(5), 989–1005.
- Stöcklin, J. and Eftekhrnezhad, J., 1969. Geological map of Zanjan, scale 1:250,000. Geological Survey of Iran.
- Thompson, R.N., 1982. Magmatism of the British Tertiary volcanic province. Scottish Journal of Geology 18(1), 49–107.
- Whitney, D.L. and Evans, B.W., 2010. Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist 95(1), 185–187.
- Wilkinson, J.J., 2001. Fluid inclusions in hydrothermal ore deposits. Lithos 55, 229–272.
- Williams, P. J., Barton, M. D., Johnson, D. A., Fontboté, L., De Haller, A., Mark, G., Oliver N, H, S. and Marschik, R., 2005. Iron oxide coppergold deposits: Geology, space-time distribution, and possible modes of origin. Economic Geology, 371-405
زمینشناسی، کانیشناسی، ژئوشیمی و مطالعه میانبارهای سیال در کانسار اکسید آهن- آپاتیت غرب گلستانآباد، شمالشرق زنجان
داریوش عرب زوزنی1، حسینعلی تاجالدین (2و1)و مجید قادری3
1 دانشآموخته کارشناسی ارشد، گروه زمینشناسی اقتصادی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
2 استادیار، گروه زمینشناسی اقتصادی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
3 استاد، گروه زمینشناسی اقتصادی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
تاریخ دریافت: 28/06/1403
تاریخ پذیرش: 20/09/1403
چکیده
کانسار آهن- آپاتیت غرب گلستانآباد در 13 کیلومتری شمالشرق زنجان و در زیرپهنه طارم از پهنه البرز- آذربایجان قرار دارد. واحدهای سنگی رخنمون یافته در گستره کانسار شامل یک توالی از سنگهای آتشفشانی ائوسن متشکل از توف و گدازههای با ترکیب حدواسط (آندزیت تا تراکیآندزیت) میباشند و توسط تودههای نفوذی نیمهعمیق مونزودیوریت- مونزوگابرویی با سن ائوسن پایانی- الیگوسن میباشند قطع شدهاند. تودههای نفوذی میزبان کانسنگهای آهن- آپاتیت در کانسار غرب گلستانآباد دارای سرشت کالکآلکالن هستند و از نوع تودههای متاآلومین- پرآلومین و تیپ I هستند و در محیط تکتونوماگمایی حاشیه فعال قارهای تا پـس از برخـورد تشـکیل شدهاند. کانیسازی در کانسار غرب گلستانآباد بهصورت کانسنگهای مگنتیت- آپاتیت و با ساخت و بافتهای رگه- رگچهای، برشی، تودهای و دانهپراکنده در توده مونزودیوریت- مونزوگابرویی رخ داده است. کانسنگ از کانیهای فلزی مگنتیت، هماتیت، پیریت، کالکوپیریت، کالکوسیت، کوولیت و ترکیبات هیدروکسیدی آهن و کانیهای غیرفلزی آپاتیت، اکتینولیت، ترمولیت، کوارتز، اپیدوت، کلریت و سریسیت تشکیل یافته است. دگرسانیهای گرمابی همراه با کانسنگهای آهن- آپاتیت از انواع اکتینــولیتی شــدن، سیلیســی شدن، سریسیتی شدن، پروپیلیتی شدن و سولفیدی شدن هستند. الگوهای فراوانی و تغییرات عناصر نادر خاکی در کانیهای مگنتیت، آپاتیت و سنگ میزبان کانیسازی به نسبت مشابه میباشد و یک ارتباط زایشی میان کانسنگهای آهن- آپاتیت با توده نفوذی مونزودیوریت- مونزوگابرویی را نشان میدهند. مطالعه ریزدماسنجی بر روی میانبارهای دوفازی غنی از مایع بهدام افتاده در بلورهای آپاتیت، بیانگر دمای همگنشدگی سیالات کانهساز در بازه 347 تا 547 درجه سانتیگراد و شوری 5.86 تا 21.68 درصد وزنی معادل نمک طعام است. این کانسار از نظر ویژگیهای زمینشناختی و کانیسازی، بیشترین شباهت را با ذخایر تیپ اکسید آهن- آپاتیت (IOA) نشان میدهد.
واژههای کلیدی: زنجان، ژئوشیمی، غرب گلستانآباد، کانهزایی اکسید آهن- آپاتیت، میانبارهای سیال.
Geology, mineralogy, geochemistry, and fluid inclusion study of the West of Golestanabad iron oxide-apatite deposit, northeast of Zanjan
Dariush Arab Zozani1, Hossein-Ali Tajeddin2*, Majid Ghaderi3
1 M.Sc.gratuated, Department of Economic Geology, Faculty of Basic Sciences, Tarbiat Modares University, Tehran
2 Assistant Professor, Department of Economic Geology, Faculty of Basic Sciences, Tarbiat Modares University, Tehran
3 Professor, Department of Economic Geology, Faculty of Basic Sciences, Tarbiat Modares University, Tehran
Abstract
The West of Golestanabad deposit is located 13 km northwest of Zanjan, within the Tarom subzone of the Western Alborz-Azerbaijan structural zone. The rocks in the deposit area predominantly consist of an Eocene volcano-pyroclastic sequence of tuff and lava ranging from andesite to trachyandesite in composition intruded by a monzodiorite-monzogabbro subvolcanic intrusive of Upper Eocene-Oligocene age. The intrusive rocks have calc-alkaline affinity and are classified as metaluminous-prealuminous I-type magmas. Magmatism of the area is synorogenic to post-orogenic and related to active continental margin environments. Mineralization at the West of Golestanabad occurs as vein-veinlets, brecciated, massive, and disseminated iron oxide-apatite within the monzodiorite-monzogabbro intrusions. Mineral assemblages of the deposit consist of magnetite, hematite, pyrite, chalcopyrite, chalcocite, covellite, iron hydroxide minerals, apatite, actinolite, tremolite, quartz, epidote, chlorite and sericite. The main alteration minerals are actinolite, quartz, sericite, epidote, and minor sulfide minerals, which are associated with the iron oxide-apatite ores. Similar REE patterns of apatite and magnetite with host rock samples demonstrate a genetic link between the iron oxide-apatite mineralization and monzodiorite-monzogabbro intrusions. Fluid inclusion studies on the apatite indicate homogenization temperatures between 347 and 547°C and salinity from 5.86 to 21.68 wt.% NaCl eq. for the two-phase (LV) inclusions. The study indicates that the main characteristics of the geology and mineralization of the West of Golestanabad deposit are similar to those of the iron oxide- apatite (IOA) deposits.
Keywords: Fluid inclusions, Geochemistry, Magnetite-apatite mineralization, West of Golestanabad, Zanjan.
مقدمه
عمده کانسارهای آهن- آپاتیت شناسایی شده ایران، در دو ناحیه بافق (Mücke and Yousefi, 1994; Majidi et al., 2021; Rahimi et al., 2016) در ایران مرکزی و طارم (Nabatian et al., 2013; Mokhtari et al., 2017) در شمالغرب کشور رخداد دارند و بهعنوان مهمترین ذخایر تیپ IOA مطالعه و معرفی شدهاند (Nabatian et al., 2015). البته در چند سال اخیر تعدادی ذخیره IOA در ارتباط با ماگماتیسم کمان ماگمایی ارومیه- دختر نیز شناسایی و معرفی شدهاند. رخداد کانسنگهای آهن- آپاتیت در سنگهای آتشفشانی- ماگمایی گستره یولاق (شمالغرب ساوه) مهمترین نمونه آن است (گروه معدنی و بازرگانی زرمش، www.Zarmesh.com/nproject/).
ایالت فلززایی طارم که در پهنه البرز غربی- آذربایجان قرار دارد (شکل 1- الف)، میزبان مجموعهای از ذخایر اکسید آهن- آپاتیت در شرق شهر زنجان میباشد (نباتیان، 1391). از مهمترین نمونههای این تیپ از ذخایر میتوان به کانسارهای سرخهدیزج (نباتیان، 1387؛ سالاروند، 1398؛ Nabatian and Ghaderi, 2013)، زرنان (گراوندی، 1400)، گلستانآباد (عرب زوزنی، 1399؛ کردیان، 1399؛ صحتی، 1402)، ذاکر (خانمحمدی، 1387؛ واقفی، 1402)، اسکند (واقفی، 1402)، آراسو (داودی، 1398)، علیآباد- مروارید (مظهری، 1389) اشاره کرد (شکل 1- ب).
کانسار آهن- آپاتیت غرب گلستانآباد در فاصله 10 کیلومتری شمالشرق زنجان و 5/2 کیلومتری شمالشرق روستای زرنان واقع شده است. لازم به ذکر است در فاصله شش کیلومتری شرق روستای زرنان، کانسار دیگری با نام "معدن آهن گلستانآباد" مشغول به فعالیت و استخراج کانسنگ آهن است و در سالهای اخیر توسط کردیان (1399) و صحتی (1402) مورد مطالعه قرار گرفتند. لازم به ذکر است کانسار موضوع پژوهش حاضر، که با نام "کانسار آهن- آپاتیت غرب گلستانآباد" مورد مطالعه قرار دارد، در فاصله هوایی چهار کیلومتری شمالغرب معدن (کانسار) گلستانآباد (کردیان، 1399؛ صحتی، 1402) واقع شده و به لحاظ ویژگیهای زمینشناسی و کانیسازی، شباهتها و تفاوتهای قابل توجهی با یکدیگر دارند. فعالیتهای اکتشافی در گستره کانسار غرب گلستانآباد، که در سالهای 1394 تا 1396 توسط شرکت خدمات اکتشافی کشور انجام شده، شامل تهیه نقشه زمینشناسی- معدنی با مقیاسهای 1:5000 و 1:1000، مطالعات ژئوفیریکی (مغناطیسسنجی)، حفر ترانشه، گمانههای مغزهگیری و آنالیز شیمیایی نمونههای کانسنگی میباشد. در پژوهش حاضر، ویژگیهای زمینشناسی، کانیشناسی، ژئوشیمی و میانبارهای سیال در کانسار آهن- آپاتیت غرب گلستانآباد مورد مطالعه قرار گرفت و با توجه به ویژگیهای مذکور، تیپ کانیسازی و چگونگی نهشت کانسنگ تعیین شده است. بدیهی است نتایج مطالعه این کانسار میتواند برای اکتشاف این تیپ از ذخایر، در بخشهایی از زیرپهنه طارم که شرایط زمینشناسی مشابهی دارند، مورد استفاده قرار گیرد.
روش مطالعه
این پژوهش شامل دو بخش مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی است. مطالعات صحرایی، تهیه نقشه زمینشناسی با مقیاس 1:1000، مطالعه پهنههای کانیسازی و ساخت و بافت کانسنگها را شامل میشود. در این مرحله، همزمان با تهیه نقشه زمینشناسی، بالغ بر 50 نمونه سنگی از رخنمونها، ترانشهها و مغزههای حفاری برداشت و به آزمایشگاههای مربوطه ارسال شد. در مرحله مطالعات آزمایشگاهی، پس از بررسیهای مقدماتی، از میان نمونههای برداشت شده، تعداد 12 مقطع نازک، 25 مقطع نازک- صیقلی و سه مقطع دوبرصیقلی تهیه و بهمنظور مطالعات سنگشناسی، کانهنگاری، ساخت، بافت و میانبارهای سیال مطالعه شدند. پس از مطالعه نمونهها در مقیاسهای نمونه دستی و زیر میكروسكوپ، 12 نمونه معرف، بهمنظور تعیین فراوانی اکسیدهای اصلی و عناصر فرعی و كمیاب با روشهای XRF و ICP-MS انتخاب و آمادهسازی شدند. نمونهها از تـوده مونزودیوریت- مونزوگابرویی میزبان كانهزایی (چهار نمونه)، کانیهای مگنتیت (سه نمونه) و آپاتیت (پنج نمونه) انتخاب شدند. جهت آمادهسازی، تمامی نمونهها توسط سنگشكن فكی در اندازههای کوچکتر از 5 میلیمتر خرد و سپس به آزمایشگاههای مربوطه ارسال شدند. آنالیز اكسـیدهای اصلی به روش XRF در آزمایشگاه بخش زمینشناسی دانشگاه تربیت مدرس و آنالیز عناصر فرعی و كمیاب به روش ICP-MS در آزمایشگاه شرکت مطالعات مواد معدنی زرآزما به انجام رسید. بـرای پردازش و تحلیل دادههای حاصل از آنالیز ژئوشیمیایی اکسیدهای اصلی، عناصر اصلی، فرعی و كمیاب و رسم نمودارها، از نرمافزارهای Excel، Minpet و GCDkit استفاده شده است.
مطالعات میانبارهای سیال بر روی پنج نمونه از کانیهای آپاتیت انجام شد. اندازهگیریهای ریزدماسنجی با استفاده از دستگاه میانبار سیال مدل Linkam THMSG600 متصل به میکروسکوپ Zeiss و مجهز به كنترلكننده حرارتی TMS94 و سردکننده LNP در مركز تحقیقات فرآوری مواد معدنی ایران انجام شده است. دامنه حرارتی دستگاه، 196- تا 600+ درجه سانتیگراد است. کالیبراسیون دستگاه در مرحله گرمایش با دقت 6/0± درجه صورت گرفت و با نیترات سزیم با نقطه ذوب 414 درجه سانتیگراد و در مرحله سرمایش با دقت 2/0± درجه سانتیگراد و با ماده استاندارد ان- هگزان1 با نقطه ذوب 3/94- درجه سانتیگراد انجام شد. میزان شوری بهصورت معادل درصد وزنی نمک طعام2 و از طریق دمای ذوب آخرین قطعه یخ3 با استفاده از فرمول ارائه شده توسط هال و همکاران (Hall et al., 1988) و مقایسه با روش استرنر و همکاران (Sterner et al., 1988) محاسبه شده است.
زمینشناسی
1. n-Hexane
2. wt.% NaCl equiv.
3. Tm-ice
کانسار آهن- آپاتیت غرب گلستانآباد در پهنه البرز غربی- آذربایجان (آقانباتی، 1383) و در زیرپهنه طارم (Nabatian and Ghaderi, 2013) واقع شده است (شکل 1- الف). این گستره در نقشههای زمینشناسی 1:250.000 چهارگوش زنجان (Stöcklin and Eftekhrnezhad, 1969) و 1:100.000 ورقه طارم (امینی و امینی چهرق، 1379) قرار دارد. براساس نقشه و گزارش زمینشناسی 1:100.000 ورقه طارم، روند عمومی ساختارهای زمینشناسی، همسان با دیگر مناطق البرز غربی، شمالغرب- جنوبشرق میباشد. پیسنگ قدیمی این ناحیه از سنگهای آتشفشانی- رسوبی دگرگون شده منسوب به پرکامبرین تشکیل شده است. در ائوسن بر اثر فازهای کششی، حجم زیادی از گدازههای آتشفشانی و مواد آذرآواری بههمراه نهشتههای رسوبی نهشته شده است. بیشتر سنگهای گدازهای و پیروکلاستیکی در این زیرپهنه، که از آندزیت، الیوین بازالت، ماسهسنگ و توف تشکیل شدهاند، متعلق به سازند کرج هستند (Hirayama et al., 1966) و پس از این در اثر تزریق سنگهای نفوذی بعد از ائوسن قرار دارند. این سازند در البرز غربی و مرکزی، قسمتی از مجموعه ماگمایی البرز به سن ائوسن است که در محیط تکتونیکی کمان و پشتکمانی و رژیم کششی بعد از برخورد نهشته شده است (Berberian and King, 1981; Hassanzadeh et al., 2008; Mirnejad et al., 2010; Asiabanha and Foden, 2012).
واحدهای سنگی رخنمون یافته در نقشه زمینشناسی گستره کانسار غرب گلستانآباد با مقیاس 1:1000، شامل یک توالی از سنگهای آتشفشانی متعلق به سازند کرج (ائوسن) متشکل از توف و گدازههای با ترکیب حدواسط (آندزیت تا تراکیآندزیت) میباشد و توسط تودههای نفوذی نیمهعمیق مونزودیوریت- مونزوگابرویی با سن ائوسن پایانی- الیگوسن قطع شده است (شكل 2). بهطور خلاصه، زمینشناسی واحدهای سنگی در گستره کانسار غرب گلستانآباد به شرح زیر است:
شکل 1. الف) نقشه پهنههای رسوبی- ساختاری ایران (آقانباتی، 1383)، ب) نقشه زمینشناسی ساده شده ذخایر آهن زنجان، با کمی تغییرات از نباتیان و قادری (Nabatian and Ghaderi, 2013)، موقعیت کانسار آهن- آپاتیت غرب گلستانآباد با چهارگوش سیاه رنگ بر روی نقشه مشخص شده است
شکل 2. نقشه زمینشناسی با مقیاس 1:5000 محدوده اکتشافی غرب گلستانآباد
واحد Et1: این واحد با رنگ رخنمون خاکستری روشن نزدیک به نیمی از گستره محدوده را پوشش داده و بلندترین ارتفاعات گستره را شامل شده است. واحد Et1 از تناوب ویتریکتوف و کریستالتوف همراه با میانلایههایی از ایگنمبریت تشکیل شده است. براساس مطالعات میکروسـکوپی، توفهای بلـورین (کریستالتوف) دارای بافــت پورفیروکلاســتیک هستند و متشــکل از درشتبلورهــای پلاژیوکلاز و مقادیر فرعی کوارتز، آلکالیفلدسپار، کانیهای مافیک و کانیهای کدر هستند. بلورهای پلاژیوکلاز بهصورت کانیهای نیمهشکلدار تا خودشکل و در اندازههای 3/0 تا دو میلیمتر فراوانترین میباشند و اغلب بهطور جزئی توسط سریسیت، کلسیت و کانیهای رسی جانشین شدهاند. کانیهای مافیک، که بهطور معمول کمتر از 10 درصد از سطح مقطع را تشکیل دادهاند، اغلب بهطور کامل توسط کلریت، کلسیت، سریسیت و اکسیدهای آهن جانشین شدهاند. توفهای شیشهای (ویتریکتوف) دارای بافــت ویتروکلاســتیک هستند و بیشتر از خاکستر (شیشه) همراه با بلورهای پراکنده پلاژیوکلاز، کوارتز، آلکالیفلدسپار و کانیهای کدر تشکیل شدهاند (شکل 3- الف). کانیهای مذکور پنج تا 20 درصد از سطح مقطع را تشکیل داده و در خمیرهای از شیشه، که کموبیش دچار شیشهزدایی (دویتریفیکاسیون) شدهاند، پراکنده هستند. این واحد گاه واجد ساخت و بافتهای نواری- جریانی (ایگنمبریتی) هستند و از نوارهای جریانی ناپیوسته با ضخامتهای کمتر از یک سانتیمتر تشکیل شده است. ترکیب سنگشناسی این میانلایهها ریولیتی میباشد و از بلورهای کوارتز، پلاژیوکلاز و آلکالیفلدسپار در خمیرهای از خاکستر (شیشه) تشکیل شده است. خمیره، کم و بیش متحمل دگرسانی و شیشهزدایی (دویتریفیکاسیون) شده است.
واحد Ean: این واحد با رنگ رخنمون قهوهای تیره تا سیاه (جلای ورنی) و رنگ سطح شکسته سبز تا خاکستری تیره، رخنمون کوچکی در جنوبغرب گستره را دارا است. براساس مطالعات میکروسـکوپی، نمونههای برداشت شده از واحد Ean متعلق به یک واحد گدازهای با ترکیب آندزیت- تراکیآندزیتی است و واجد بافت پورفیری با خمیرهای شیشهای میباشند و در آن پورفیروبلاستها متشــکل از درشتبلورهــای پلاژیوکلاز و مقادیر فرعی آلکالیفلدسپار، کانیهای مافیک، کوارتز و کانیهای کدر هستند (شکلهای 3- ب و ج). در قسمتهایی از مقطع، بهواسطه هم رشدی کانیهای فنوکریست، بافت گلومروپورفیریک قابل مشاهده است. بلورهای پلاژیوکلاز که گاه دارای بافت غربالی هستند، بهصورت کانیهای نیمهشکلدار تا خودشکل و در اندازههای 3/0 تا سه میلیمتر فراوانترین میباشند و اغلب مقادیر جزئی توسط کلسیت و سریسیت جانشین شدهاند. شدت دگرسانی در مرکز بلورها بیشتر از حاشیه آنها میباشد و نشانه کلسیکتر بودن مرکز بلورها و منطقهبندی عادی در پلاژیوکلازها است. وجود هسته کلسیك در پلاژیوکلازها، نشانه تبلور زودهنگام این کانیها از مذاب اولیه میباشد. کانیهای مافیک، که پنج تا 10 درصد از سطح مقطع را تشکیل دادهاند، اغلب بهطور کامل توسط کلریت، اپیدوت، کلسیت و اکسیدهای آهن جانشین شدهاند. خمیره شیشهای سنگ، کموبیش دچار شیشهزدایی (دویتریفیکاسیون) شده است.
واحد Et2: این واحد که با رنگ خاکستری روشن، گستره قابل توجهی در شمال و غرب گستره را پوشش داده است، از قطعات سنگی با ابعاد یک میلیمتر تا پنج سانتیمتر (و بهندرت تا ۱۰ سانتیمتر) و اجزای بلورین در خمیرهای از خاکستر آتشفشانی تشکیل شده است. قطعات سنگی اغلب از جنس گدازه آندزیتی تا تراکیآندزیتی با بافت پورفیری هستند و اغلب با اشکال گوشهدار مشاهده میشوند (شکل 3- د). فنوکریستهای موجود در قطعات سنگی اغلب شامل درشتبلورهای پلاژیوکلاز و کمتر کانیهای مافیک دگرسان شده (به کلریت، کلسیت، اپیدوت و اکسیدهای آهن) هستند. اجزای بلورین قابل تشخیص در سنگ، بیشتر پلاژیوکلازها در همراهی با مقادیر فرعی کانیهای مافیک (بیشتر هورنبلند و گاه بیوتیت) را شامل میشوند. پلاژیوکلازها کموبیش به سریسیت و کلسیت دگرسان شدهاند. کانیهای مافیک نیز اغلب بهطور کامل توسط کلریت، اپیدوت، کلسیت، کانیهای رسی و اکسیدهای آهن جانشین شدهاند. با توجه به شکل کانی دگرسان شده و نوع محصولات جانشینی، شاید کانیهای مافیک از نوع بیوتیت و آمفیبول باشند. خمیره سنگ، کریپتوکریستالین تا شیشهای هستند و از شیشه آتشفشانی دگرسان شده، میکرولیتهای پلاژیوکلاز، کوارتز، کانیهای کدر و کانیهای دگرسانی تشکیل شده است.
مونزودیوریت- مونزوگابرو (md)
تودههای نیمهعمیق با ترکیب مونزودیوریت- مونزوگابرویی و با رنگ رخنمون خاکستری تا سبز تیره سطح قابل توجهی از بخشهای میانی گستره را پوشش داده است. تودههای مذکور میزبان اصلی کانسنگهای آهن- آپاتیت هستند و حجم قابل توجهی از آنها در همبری واحدهای آتشفشانی Et1 و Et2 تزریق شدهاند (شکلهای 2 و 4). براساس مطالعات میکروسکوپی، تودههای مونزودیوریت- مونزوگابرویی واجد بافت پورفیروئیدی میباشند و از پورفیروبلاستهای پلاژیوکلاز، پیروکسن و آلکالیفلدسپار همراه با کانیهای فرعی کوارتز، آپاتیت، کانیهای کدر و زیرکن در خمیرهای ریزبلور (میکروگرانولار) تشکیل شدهاند (شکل 3- ه). پلاژیوکلازها بهصورت بلورهای نیمهشکلدار تا خودشکل و در اندازههای 200 میکرون تا سه میلیمتر، حدود 40 درصد از سطح مقطع را تشکیل دادهاند. پلاژیوکلازها اغلب بهطور جزئی توسط سریسیت و کمتر توسط کلسیت جانشین شدهاند. پیروکسنها در اندازههای کوچکتر از 5/1 میلیمتر، پنج تا 10 درصد از سطح مقطع را پوشش دادهاند. پیروکسنها بهطور جزئی تا قابل توجه توسط کلریت و کمتر توسط کانیهای کربنات (کلسیت)، اپیدوت و اکسیدهای آهن جانشین شدهاند. آلکالیفلدسپارها بهصورت بلورهای بیشکل در اندازههای 4/0 تا دو میلیمتر، پنج تا 10 درصد از سطح مقطع را تشکیل دادهاند. کانیهای مذکور اغلب بهطور جزئی توسط کلسیت و سریسیت جانشین شدهاند. در یکی از مقاطع مطالعه شده، تعداد انگشتشماری از فنوکریستهای نیمهشکلدار کوارتز با اندازههای 3/0 تا 5/1 میلیمتر مشاهده شده است. کانیهای نیمهشکلدار تا خودشکل کدر (اغلب مگنتیت) در اندازههای 50 تا 600 میکرون و با فراوانی سه تا پنج درصد در سطح مقاطع مورد مطالعه پراکندهاند.
شکل 3. الف) تصویر میکروسکوپی از سنگهای ویتریکتوف در همراهی با واحد Et1، ب و ج) تصاویر میکروسکوپی از واحد گدازه آندزیت و تراکیآندزیتی (Ean)، د) تصویر واحد لیتیکتوف (Et2)، ه) تصویر میکروسکوپی از توده مونزودیوریتی (md) در محدوده غرب گلستانآباد. تصاویر میکروسکوپی در نور عبوری با نیکولهای متقاطع (XPL) برداشت شدند. Afs: آلکالیفلدسپار، Hbl: هورنبلند، Opq: کانی کدر، Pl: پلاژیوکلاز، Px: پیروکسن. نشانههای اختصاری کانیها از ویتنـی و اوانـز (Whitney and Evans, 2010) اقتباس شدهاند
ساخت، بافت و کانیشناسی کانسنگ
کانیسازی اکسید آهن- آپاتیت در کانسار غرب گلستانآباد، در دو سینهکار استخراجی شرقی و غربی، که حدود 300 متر از هم فاصله دارند، برونزد دارند (شکل 4). کانسنگهای معدنی در هر دو موقعیت با ساخت و بافتهای رگه- رگچهای، تودهای و دانهپراکنده در توده مونزودیوریت- مونزوگابرویی مشاهده میشوند (شکل 5). کانیسازی اغلب بهصورت رگههای مگنتیت- آپاتیت (و اکتینولیت) در راستای عمومی شرقی- غربی تا شمالشرق- جنوبغربی با طولهای پنج تا چند ده متر و ضخامتهای 1/0 تا دو متر برونزد دارند. ضخامت رگهها در داخل ترانشهها گاه به پنج متر نیز بالغ میشود.
کانه اصلی در کانسنگها مگنتیت است و با مقــادیر فرعی از کانیهای آپاتیت، اکتینولیت و کانیهای سولفیدی (پیریت± کالکوپیریت) همراهی میشود. بیشینه فراوانی اکسیدهای آهن (Fe2O3+ FeO) و اکسید فسفر (P2O5) در کانسنگهای معدنی بهترتیب 3/70 و 9/16 درصد اندازهگیری شده است (شرکت خدمات اکتشافی کشور، 1396).
شکل 4. تصویری از گسترش زونهای کانیسازی در سنگ میزبان مونزودیوریت- مونزوگابرو (md) که در واحدهای آتشفشانی ائوسن (واحدهای Et1 و Et2) تزریق شدهاند، دید بهسوی شمال
جایگیری توده مونزودیوریت- مونزوگابرویی (md) در سنگهای آتشفشانی ائوسن (واحدهای Et1 و Et2) و متعاقب آن، صعود سیالات گرمابی نشأت گرفته از توده مذکور، به رخداد دگرسانی و كانیسازی در توده نفوذی میزبان کانسار منجر شده است. مهمترین دگرسانیهای گرمابی رخ داده در گستره شامل اکتینــولیتی شــدن، سیلیســی شدن، سریسیتی شدن، پروپیلیتی شدن و سولفیدی شدن هستند. دگرسانی اكتینولیتی (± ترمولیت)، پروپیلیتی و سولفیدی اغلب در همراهی و نیز در اطراف کانسنگهای آهن- آپاتیت قابل مشاهده هستند.
در مقیاسهای رخنمون و نمونه دستی، کانسنگها اغلب بهصورت رگه- رگچهای، برشی و کمتر تودهای و دانهپراکنده مشاهده میشوند. براساس مطالعه و بررسی میکروسکوپی مقاطع نازک- صیقلی، کانسنگها از کانیهای فلزی مگنتیت، هماتیت، پیریت، کالکوپیریت، کالکوسیت، کوولیت و ترکیبات هیدروکسیدی آهن و کانیهای غیرفلزی اکتینولیت، ترمولیت، آپاتیت، کوارتز، کلریت، اپیدوت و سریسیت تشکیل شدهاند (شکلهای 6 و 7).
مگنتیت بهصورت بلورهای بیشکل تا نیمهشکلدار و گاه خودشکل در اندازههای 100 میکرون تا پنج میلیمتر، بهطور معمول 20 تا 90 درصد از حجم کانسنگ را تشکیل داده است. مگنتیتها بهطور معمول واجد بافتهای تودهای، رگچهای و دانهپراکنده هستند، ولی در قسمتهایی از کانسنگ ممکن است توسط کانیهای دگرسانی تأخیری قطع شده و بافت خرد و برشی شده (کاتاکلاستیک) نشان دهند. در مقیاسهای نمونه دستی و میکروسکوپی، مگنتیتها در دو نسل رخداد داشتهاند: الف) مگنتیتهای نسل اول که فراوانترین نوع مگنتیتها را شامل میشوند، اغلـب بهصورت همرشد با بلورهای آپاتیت و اکتینولیت (± ترمولیت) مشاهده میشوند و ب) مگنتیتهای نسل دوم، که بهصورت رگچههای تأخیری مجموعه مگنتیت- آپاتیت- ترمولیتهای نسل اول را قطع کردهاند. برخی بلورهای مگنتیت از حاشیهها و مرز شکستگیها، مارتیتی شده و بــه هماتیــت تبدیل شدهاند.
شکل 5. الف) تصویری از رخنمون کانسنگ آهن (مگنتیت) و آپاتیت با ساخت رگهای در توده مونزودیوریت- مونزوگابرو (md) که در اطراف با دگرسانیهای گرمابی همراه است، ب) تصویر دیگری از رخنمون کانسنگ آهن با ساخت تودهای، ج و د) کانیسازی آهن (مگنتیت) با ساخت رگه- رگچهای (استوکورک) در توده مونزودیوریت- مونزوگابرو، در قسمتهایی از تصویر "د" ساخت برشی نیز مشهود است
شکل 6. تصاویری از ساخت، بافت و کانیشناسی کانسنگهای آهن و آپاتیت در کانسار غرب گلستانآباد در مقیاس نمونه دستی، الف و ب) همرشدی مگنتیت و آپاتیتهای شکلدار، ج) رخداد پیریت در همراهی با مگنتیت، د) رگچههای آپاتیت، کانسنگ مگنتیتی را قطع کردهاند، ه و و) همرشدی آپاتیت، مگنتیت و اکتینولیت، ز) دگرسانی اپیدوت که بر روی کانسنگ مگنتیتی رونقش شده است، ح) رگچههای انباشته از کلریت، کانسنگ مگنتیتی را قطع کردهاند. Act: اکتینولیت، Ap: آپاتیت، Chl: کلریت، Ep: اپیدوت، Mag: مگنتیت. نشانههای اختصاری کانیها از ویتنـی و اوانـز (Whitney and Evans, 2010) اقتباس شدهاند