ذخیره چندفلزی چاه‌مسی: توزیع فلزات پایه و گرانبها و شرایط فیزیکوشیمیایی تشکیل

اشاره: مطلبی که در ادامه می‌خوانید از سلسله مقالاتی است که در اولین کنگره جهانی مس در تهران ارایه شد. نظر به اهمیت این مطلب، مشروح آن را در ادامه می‌خوانید: 

چکیده 

ذخیره رگه‌ای فلزات پایه و گرانبهای چاه‌مسی در 2 کیلومتری جنوب‌غرب کانسار مس پورفیری میدوک در استان کرمان واقع شده است. این ذخیره از 4 رگه اصلی با روند عمومی NNW-SSE و چند رگه فرعی تشکیل شده است. ذخیره چاه مسی به‌طور عمده شامل رگه‌های کوارتز حاوی پیریت، کالکوپیریت، اسفالریت، گالن و به‌طور فرعی تتراهدریت ـ تتانتیت است. علاوه بر کوارتز، مقداری کربنات و کمی باریت نیز به عنوان باطله وجود دارد. سنگ‌های درون‌گیر، مجموعه‌ای از سنگ‌های آتشفیانی و آذرآواری ائوسن با ترکیب آندزیت تا بازالت است. ذخیره چاه‌مسی با حفر 27 حلقه گمانه با عمق‌های متفاوت از 102 تا 411 متر مورد اکتشاف تفصیلی و تعیین ذخیره قرار گرفته است. بر اساس مطالعه سیال‌های درگیر، سیال گرمایی دارای دامنه دما و شوری 350ـ175 درجه سانتیگراد و wt%NaCl equiv47/5ـ33/0 هستند. 

بر اساس داده‌های به‌دست آمده از مطالعه سیال‌های درگیر سیال گرمایی طی چندین مرحله فعالیت کرده و همنشینی میانبارهای سیال غنی از مایع و غنی از بخار نشانگر رخداد جوشش است. با توجه به دما و شوری سیال گرمایی و مجموعه‌های دگرسانیان ذخیره در رده ذخایر اپی ترمال با درجه سولفیداسیون پایین قرار می‌گیرد. 

براساس آنالیز نسبت ایزوتوپی گوگرد کانی‌های سولفیدی گوگرد کانی‌های سولفیدی، مقدار 34Sδ در سیال گرمایی، با توجه به انتقال گوگرد به صورت گونه احیایی آن (H2S) بین 0%7/4 تا 0%7/1- محاسبه شده که منبع ماگمایی را پیشنهاد می‌کند. گوگرد ممکن است به‌طور مستقیم از یک منبع ماگمایی مشتق شده باشد یا محصول شست‌وشوی گوگرد از سنگ‌های ماگمایی باشد. 

انحراف جزیی در مقادیر ایزوتوپی نسبت به دامنه ماگمایی، احتمالا در نتیجه تفکیک ایزوتوپی سولفات ـ سولفید است. براساس آنالیز ایزوتوپی C-O کانی‌های کربناتی دگرسانی و رگه‌ای، مقادیر ایزوتوپی کربن و اکسیژن در ترکیب سیال گرمایی به ترتیب برابر 0%83/0- تا 0%3/0 و %262/0 تا 0%44/12 برآورد شده که نشانگر منشا کربنات دریایی برای کربن و منشا آب‌های جوی برای اکسیژن است. نهشت طلا در چاه‌مسی ناشی از رخداد جوشش و احتمالا برخورد و هم‌آمیزی سیال گرمایی با منشا جوی با زبانه‌های گرمایی ماگمایی و آب‌های زیرزمینی بوده است. 

تعداد 917 نمونه مغزه حفاری از رگه‌ها و کمرسنگ‌های کانه‌دار برای تعیین عیار عناصر Fe, Pb, Zn, Cu, Mo و Au توسط شرکت ملی صنایع مس ایران آنالیز شده و بررسی داده‌های آنالیز شیمیایی، نشانگر همبستگی میان Fe, Cu, Au است. همبستگی بالایی بین دو عنصر Pb, Zn وجود دارد. برخلاف مس و طلا که تنها در رگه‌ها تمرکز بالایی دارند، سرب و روی به دلیل پایداری کمپلکس‌های آنها تا مسافتی در کمرسنگ‌ها نیز انتقال یافته‌اند. با توجه به توزیع طلا در محدوده گمانه‌های مختلف این عنصر در بخش شمالی ذخیره و در اعماق کم‌عیار بالاتری دارد که این امر هماهنگ با منطقه‌بندی فلزات پایه و گرانبها در بسیاری از ذخایر گرمایی است. با توجه به نبود دگرسانی رسی به‌ویژه دگرسانی رسی پیشرفته در ذخیره چاه‌مسی به نظر نمی‌رسد رابطه زایشی بین چاه‌مسی و میدوک وجود داشته باشد. ذخایر اپی‌ترمال در افق‌های بالایی ذخایر پورفیری غالبا از نوع سولفیدی شدن بالا هستند. 


کلید واژه‌ها

فلزات پایه، طلا، سیال درگیر، سولفیداسیون پایین ایزوتوپ گوگرد 


مقدمه

سیستم رگه‌ای چاه‌مسی در 2 کیلومتری جنوب‌غربی کانسار مس پورفیری میدوک و در سنگ‌های آتشفشانی و آذرآواری ائوسن شکل گرفته است. این ذخیره مجموعه‌ای از رگه‌های سیلیسی با روند عمومی شمال، شمال‌غرب ـ جنوب، جنوب‌شرق با ساختار باز و بسته (Pinch & Sweel) بوده و طول رگه‌ها از 100 تا 400 متر و ضخامت آنها از کمتر از یک متر تا 10 متر متغیر است و تا عمق 370 متری ردیابی شده است. 

بر اساس مطالعات صحرایی و شواهد به دست آمده از مغزه‌های حفاری، این محدوده از واحدهای سنگی با ترکیب آندزیت، آندزیت ـ بازالت، بازالت، دلریت و توف تشکیل شده است. واحد توف فاقد رخنمون بوده و تنها در مغزه‌های حفاری شناسایی شده است. 

ترکیب کانی‌شناسی آندزیت‌ها عمدتا شامل آمفیبول، پلاژیوکلاز و کمابیش آلکالی فلدسپار است. این کانی‌ها با بافت پورفیری، گلومروپورفیری و میکروپروفیری در زمینه‌ای از میکرولیت‌های پلاژیوکلازها و یا زمینه هیالوکریستالین قابل مشاهده‌اند. تفاوت اصلی آندزیت ـ بازالت با آندزیت در اندازه نسبتا کوچکتر فنوکریست‌ها، رنگ تیره، بافت مترکم و فراوانی نسبی پیروکسن و آمفیبول است. بازالت‌ها غالبا متراکم و تیره بوده و در صورت غنی بودن از کانی‌های مافیک (اکسیده) نسبت به پلاژیوکلاز، به رنگ قرمز دیده می‌شوند. 

الیوین بازالت‌ها در این گروه غالب بوده و فنوکریست‌های الیوین به اکسیدهای آهن، کلریت و سیلیس دگرسان شده و در زمینه‌ای از میکرولیت‌های پلاژیو کلاز (غالبا جهت یافته) قرار دارد. 

بازالت‌ها تقریبا در تمام گمانه‌ها مشاهده شده و در تناوب با توف‌ها و آندزیت یا آندزیت بازالت‌ها و رگه‌ها تشکیل شده‌اند. سنگ‌های دولریتی سنگ‌ها کمتر دستخوش تغییر شده و معمولا سالم باقی مانده‌اند و عمدتا از بلورهای پیروکسن و پلاژیوکلاز تشکیل شده و بافت افیتیک دارند. 

واحدهای توفی عمدتا به صورت کریستال لیتیک توف و لیتیک کریستال توف بوده و شاردهای آتشفشانی در آن به چشم می‌خورد. ترکیب این سنگ‌ها عمدتا آندزیت و آندزیت بازالت بوده و به صورت توالی‌های ضخیم لایه‌ای در تناوب با سنگ‌های آندزیت ـ بازالتی و بازالتی قرار گرفته‌اند. 


دگرسانی 

فعالیت‌های سیال‌های گرمایی باعث رخداد دگرسانی‌های پروپیلیتیک، سیلیسی و آرژیلیک در سنگ‌های درون‌گیر محدوده چاه‌مسی شده و در این سنگ‌ها شاهد دگرسانی پروپیلیتک به‌طور گسترده هستیم که به‌طور عمده با کانی‌های کربناتی (به‌ویژه کلیست) و کلریت و اندکی اپیدوت و سریسیت مشخص می‌شود. 

به نظر می‌رسد که این دگرسانی عمدتا پیش از کانیسازی گرمایی شکل گرفته و به طور محلی شاهد افزایش نسبی شدت دگرسانی پروپیلیتیک در حاشیه برخی از رگه‌ها هستیم که پیشنهاد می‌کند احتمالا بخشی از این دگرسانی می‌تواند در ارتباط با سیال‌های گرمایی کانه‌ساز در چاه‌مسی باشد. دگرسانی سیلیسی به شکل هاله باریکی با ضخامت کمتر از 2 متر در حاشیه رگه‌ها قابل مشاهده است و ارتباط آشکار با کانی‌سازی سیال‌های گرمایی در سیستم رگه‌ای چاه‌مسی دارد. دگرسانی رسی حد واسط و رسی ـ کربناتی نیز به‌طورل محلی در سطح و در برخی از مغزه‌های حفاری مشاهده شده و هیچ اثری از دگرسانی آرژیلیک پیشرفته در این ذخیره مشاهده نمی‌شود، از این رو می‌توان نتیجه گرفت که سیال گرمایی کانه‌ساز نزدیک به خنثی (pH-7) و احیای بوده است. 


کانی‌شناسی 

در سیستم رگه‌ای چاه‌مسی کانی‌های سولفیدی به همراه مقادیر انبوهی از کوارتز تشکیل شده و کانی‌های کربناتی نیز به صورت محدود وجود دارد. مقدار کمی باریت نیز به صورت رگچه‌های باریک و کوچک شناسایی شده است. کانی‌های سولفیدی عمدتا شامل پیریت، کالکوپیریت، اسفالریت روشن رنگ فقیر از آهن، گالن و به‌طور فرعی تتراهدریت است. در مطالعات میکروسکوپی، طلای آزاد در داخل کانی تتراهدریت مشاهده شده و اکسایش کانی‌های سولفیدی در سطح زمین به تشکیل هماتیت، گوتیت، لیمونیت، مالاکیت، آزوریت، اسمیت‌زونیت و سروسیت در زون اکسیدی منجر شده است. زون غنی‌سازی سوپرژن با ضخامت نچندان زیاد تشکیل شده که با کانی‌های کالکوسیت و کوولیت معرفی می‌شود. 


توزیع فلزات پایه و طلا 

آنالیز شیمیایی 917 نمونه مغزه حفاری برای تعیین عیار عناصر Fe, Pb, Zn, Cu, Mo, Au, Ag از رگه‌ها و کمرسنگ‌های کانه‌دار توسط شرکت ملی صنایع مس ایران انجام شده و بررسی داده‌های آنالیز شیمیایی، نشانگر همبستگی میان Fe, Au, Cu است. 


تغییرات فلزات پایه و گرانبها در سیستم رگه‌ای و سنگ درون‌گیر 

حضور عناصر Cu, Au, As در ماده معدنی، غالبا نشانگر دخالت سیال‌های گرمایی با منشا ماگمایی در کانی‌سازی سیستم رگه‌ای است. مطالعات اخیر نشان می‌دهد که علاوه بر Na, K, Ca, Fe, Mn فلزاتی نظیر Cu, Au, As و همچنین فلزات فرّار به‌طور ترجیحی از شوراب‌های ماگمایی وارد فاز بخار می‌شوند. 

(Wilkinson, 2001’ Halter et al., 2001; Corbett, 2004) در صورتی که چگالی این بخارات افزایش یابد و بتواند به بخش‌های فوقانی پوسته راه یابد، محلول‌های اپی ترمال را به وجود می‌آورند که اساساً غنی از طلا بوده و در نتیجه آمیختگی سیال و یا جوشش کم فشار (Low Pressure Boiling) می‌تواند نهشته شود (Halter et al., 2001). 

مطالعه Laser Ablation (L.A) ICP- Ms سیال‌های درگیر در ذخایر پورفیری و همچنین ذخایر اپی‌ترمال L.S نشان می‌دهد که تفکیک جزیی عناصر Cu, As, Au در بخارات ماگمایی باعث تشکیل ذخایر رگه‌ای غنی از طلا می‌شود. از این‌رو می‌توان سیال‌های ماگمایی با شوری پایین را یکی از منابع محتمل در کانه‌زایی ذخایر اپی‌ترمال در نظر گرفت (Halter & et al., 2001). 

طلا در سیال‌های گرمایی ماگمایی در دماهای بالا می‌تواند به صورت کمپلکس‌های کلریدی جابه‌جا شود. چنین سیال‌هایی اسیدی و اکسیدی بوده، شوری بالایی داشته و غنی از پتاسیم هستند. این سیال‌ها غنی از فلزات بوده و چگالی بالایی دارند. 

در نتیجه تمایل به ته‌نشست در فاصله نزدیکی از منبع دارند و ممکن است ذخایر پورفیری غنی از طلا را پدید آورند. در اثر جوشش چنین سیال‌هایی، H2S و H2O در فاز بخار متمرکز شده و در اثر سرد شدن، سیال‌های گرمایی غنی از H2S با شوری پایین را به وجود می‌آورند. چنین سیال‌هایی منشا جوی و ماگمایی داشته (Gammons & Jones, 1997) و ارتباط زمانی و زایشی با توده‌های پورفیری دارند. 

از طرفی ممکن است سیال‌های گرمایی با منشا جوی با چرخش در سنگ دیواره غنی از پیریت، غنی از H2S و فلزات شوند و بعدا در نتیجه تغییرات فیزیکی ـ شیمیایی مواد خود را رسوب دهند. طلا و فلزات پایه ممکن است مستقیما توسط سیال‌های گرمایی با منشا ماگمایی انتقال یافته و با سیال‌های گرمایی با منشا جوی برخورد کند و کانی‌های سولفیدی و طلا نشته شود. 

بر اساس مطالعات میکروترمومتری در ذخیره چاه‌مسی، دمای همگن شدن سیال‌های درگیر، 350(175 درجه سانتیگراد و میزان شوری آنها بین wt% NaCl equiv 47/5-33/0 اندازه‌گیری شده است. 

(مدرک، 1388). با توجه به دمای بالا و شوری پایین سیال گرمایی، این ذخیره در رده ذخایر با درجه سولفیداسیون پایین قرار می‌گیرد (Hedenquist and et al., 2000) با توجه به همراهی سیال‌های درگیر غنی از گاز و غنی از مایع و همچنین توزیع داده‌های به دست آمده از میکروترمومتری سیال‌های درگیر، طلا در اثر فرآیندهای جوشش و آمیختگی در این سیستم نهشته شده است (Wilkinson, 2001). 

بر اساس آنالیز نسبت ایزوتوپی گوگرد کانی‌های سولفیدی، مقدار 34Sδ در سیال گرمایی، با توجه به انتقال گوگرد به صورت گونه احیایی آن (H2S) بین 0%7/4- تا 0%7/1- محاسبه شده است (مدرک، 1388) که منبع ماگمایی را پیشنهاد می‌کند. گوگرد ممکن است به‌طور مستقیم از یک منبع ماگمایی مشتق شده باشد، یا محصول شست‌وشوی گوگرد از سنگ‌های ماگمایی باشد (Hoefs & Goldhaber, 1997). 

با توجه به عیار بسیار پایین طلا در کانسار مس پورفیری میدوک و تراکم عمده مس، طلا و مولیبدنیوم در بخش‌های مرکزی توده پورفیری میدوک و تهی بودن سنگ‌های پیرامونی از طلا انتظار می‌رود، زبانه‌های گرمایی آزاد شده از یک توده نفوذی عمیق منشا اصلی برای عنصر طلا باشد و یا سیال‌های گرمایی عناصری مانند طلا و مس را از غشای پیریتی غنی پیرامون یک توده نفوذی عمیق شسته و در سیستم گسلی چاه‌مسی نهشته باشد. 

همچنین، مطالعه تغییرات عیار طلا براساس آنالیزهای انجام شده روی 710 نمونه مغزه حفاری در ذخیره رگه‌ای چاه‌مسی نشانگر تمرکز طلا در بخش‌های شمالی سیستم رگه‌ای و در افق‌های کم عمق است. همچنین کمپلکس‌های سولفیدی طلا برخلاف سرب و روی دامنه پایداری محدودی دارد، از این‌رو شاهد تمرکز بالای طلا در رگه‌ها نسبت به سنگ درون‌گیر هستیم. 

نواربندی سیلیس کولوفرم ـ پوسته‌ای (colloform – crustiform)، رگه‌های تاخیری کلسیت توده‌ای، دگرسانی رسی ـ کربناتی در عمق کم و در حواشی زون کانه‌دار از شواهد غیرمستقیم جوشش هستند. نواربندی کوارتز کولوفرم ـ پوسته‌ای در این ذخایر شبیه به سیلیس آمورف بر جدار لوله‌های انتقال آب جوشان در سیستم‌های انرژی ژئوترمال هستند. 

سیال‌های بالارو غنی از سیلیس آمورف بوده و مراحل جدایش فازی را تحمل کرده‌اند. این سیال‌ها از عمقی بیش از 1000 متر سرچشمه گرفته و دمایی بیش از 300 درجه سانتیگراد دارند. (Simmons & Simpson, 2000) 

شواهد بافتی و کانی‌شناسی باطله در سیستم رگه‌ای چاه‌مسی، نظیر کلیست تیغه‌ای، کوارتز نواربندی شده و پوسته‌ای شکل و دگرسانی رسی ـ کربناتی و شناسایی رگه‌های طلادار با عیار بالا در افق‌های کم عمق، از نشانه‌های شباهت این سیستم به ذخایر L.S و سیستم‌های ژئوترمال است. کالسدونی و سیلیس آمورف در این ذخیره شناسایی نشده و این احتمال وجود دارد که طی فرآیند بالاآمدگی، هوازدگی و فرسایش، بخش‌های فوقانی رگه از بین رفته باشد. 

لازم به ذکر است که کانی آدولاریا در سیستم رگه‌ای چاه‌مسی شناسایی نشده است. در هم‌رشدی این کانی با کوارتز توده‌ای در رگه‌ها باعث می‌شود که شناسایی آن دشوار باشد، البته لزوما و همیشه کانی آدولاریا تشکیل نمی‌شود، به‌طوری که در ذخایر رگه‌ای حاشیه اقیانوس آرام شاهد ذخایری هستیم که در آنها آدولاریا تشکیل نشده است (Corbett, 2002). 

در نتیجه با تعمیم مدل فوق به سیستم رگه‌ای چاه‌مسی، می‌توان گفت فرآیندهای بالاآمدگی (Uplift)، هوازدگی و فرسایش به تخریب سیلیس آمورف و کالسدونی و شاید حتی افق‌های پرعیار طلا منجر شده و آنچه ما امروز شاهد آن هستیم افق‌های عمیق‌تر و تقریبا پایین‌تر از زون نهشت طلا است. 


نتیجه‌گیری

آنالیز شیمیایی 917 نمونه مغزه حفاری برای تعیین عیار عناصر Fe, Pb, Zn, Cu, Mo, Au, Ag از رگه‌ها و کمرسنگ‌های کانه‌دار نشانگر همبستگی میان Fe, Cu, Au است. همبستگی بالایی بین دو عنصر Pb, Zn وجود دارد. 

برخلاف مس و طلا که عمدتا به رگه‌ها محدود است، کانی‌های حاوی سرب و روی علاوه بر رگه‌ها در کمرسنگ‌ها نیز توزیع شده‌اند که این امر می‌تواند ناشی از پایداری کمپلکس‌های کلریدی این عناصر در دامنه گسترده‌ای از شرایط فیزیکوشیمیایی است که در نتیجه آن تا فواصل دورتر از رگه‌ها و در کمرسنگ رگه‌ها انتقال یافته‌اند، همچنین مطالعه تغییرات عیار طلا نشانگر تمرکز آن در بخش شمالی سیستم رگه‌ای است. تمرکز طلا در افق‌های کم عمق در نتیجه فرآیند جوشش در سیستم‌های گرمایی مشابه با سیستم ژئوترمال است، همچنین احتمال می‌رود بخش‌هایی از افق‌های طلادار در نتیجه فرسایش از بین رفته باشد. 

فراوانی عناصر Cu, Au, As در ماده معدنی، ممکن است نشانگر دخالت سیال‌های گرمایی با منشا ماگمایی در کانی‌سازی سیستم رگه‌ای باشد. 

در ذخیره رگه‌ای چاه مسی احتمالا طلا توسط زبانه‌های گرمایی وابسته به یک توده نفوذی در عمق انتقال یافته و با توجه به نبود دگرسانی آرژیلیک پیشرفته، در چاه‌مسی به نظر نمی‌رسد رابطه زایشی بین چاه‌مسی و میدوک وجود داشته باشد (Hedenquist and et al., 2000) 


منابع در آرشیو هفته‌نامه صنعت و معدن موجود است.


تهیه و تنظیم: سعید علیرضایی، هاله مدرک، زهرا عباسلو