پایان نامه با موضوع زمین ساخت، ایالات متحده، تغییرات ساختاری، ارزش اقتصادی

دانلود پایان نامه ارشد

آهن، کلسیم، منگنز و سیلیس دارند. اسکارنهای طلا، مس، آهن، مولیبدن، قلع، تنگستن، سرب و روی از عمده ترین کانسارهای اسکارنی هستند و در سراسر جهان به دقت بررسی و مطالعه شدهاند. اسکارنهای فلوئور، کربن، باریم، پلاتین، اورانیوم و عناصر کمیاب از اسکارنهایی هستند که به طور محلی اهمیت مییابند. شماری از اسکارنها هم به لحاظ داشتن کانیهای صنعتی گارنت، ولاستونیت، آزبست، مگنزیت و تالک مورد بهره برداری قرار میگیرند (Burt, 1977). اسکارنهای تالکدار و سنگهای کربناتی دگرسان شده و دیگر سنگهای رسوبی دگرگون شده، در حدود 70 درصد تولید تالک جهان را تامین میکنند، نمونههای مهمی از این ذخایر در فرانسه و اتریش یافت میشود (Moine et al.,1989). همچنین برخی اسکارنها رادیو اکتیو میباشند و در اورانیوم، توریوم و عناصر نادر خاکی غنی هستند (Ray and Webster, 1991).
اسکارنها تولید کنندگان اصلی مس و آهن در آغاز قرن بیستم بودند. اهمیت اسکارنها از نظر این فلزات، در طول سدهی اخیر کاهش یافت. دلیل این امر، توجه به منابع مس موجود در ذخایر پورفیری، سولفید های چینه‌سان با منشا آتشفشانی و همچنین آهن موجود در سازندهای آهن دار است. اسکارنها هنوز نیز از نظر تامین تنگستن جایگاه مهمی داشته و به تازگی اهمیت آن‌ها در مناطق مس پورفیری مانند جنوب غرب ایالات متحده آشکار شده است (Atkinson & Einaudi, 1978). اتحاد جماهیر شوروی پیشین، ژاپن و چین، مانند ایالات متحده امریکا، کانادا و تاسمانی، ذخایر اسکارن عمده‌ای دارند. گرچه تناژ ذخایر اسکارن عموما کمتر از سولفیدهای آتشفشانی یا ذخایر سولفیدی با سنگ میزبان رسوبی است، اما این ذخایر تامین کننده مهم برخی فلزات است. تقریبا 58% تولید تنگستن دنیای غرب از شئلیت اسکارنها تامین شده و این نسبت ممکن است در آینده افزایش یابد (Bender et al., 1979). اسکارن قلع عیاری بین 1/0تا 7/0 درصد و تناژی تا 30 میلیون تن دارد، اما تمام قلع موجود را نمیتوان به طور اقتصادی بازیافت کرد. دلیل این امر عمدتا رخداد مقدار شایان توجهی قلع به شکل عنصر اصلی در مالایائیت، و یا عنصری غیر اصلی در گارنت آندرادیت است. تناژ اسکارنهای آهن بین 2 تا 300 میلیون تن بوده است. عیار روی در اسکارنها ممکن است به 12 درصد رسیده و احتمال دارد عیار سرب آن‌ها پایینتر باشد. برخی از سیستم‌های مس پورفیری اصلی دنیا، همراه خود ذخایر اسکارن مس دارند (برای مثال بینگهام و توئین بوتز). عیار متوسط این ذخایر 1 درصد بوده و تناژ آن‌ها بین 50 تا 500 میلیون است ((Edwards et al.,1986.
در ایران اسکارنهای بیشماری یافت شده است اما بیشتر آن‌ها از لحاظ اقتصادی حائز اهمیت نیستند. شمار اندکی از اسکارنهای ایران از لحاظ میزان آهن، مس، کانیهای صنعتی ولاستونیت، گارنت و ذخایر غیرفلزی مانند سنگ‌های مرمر ارزش اقتصادی دارند.

1-5- جایگاه زمینساختی

در گذشته تعدادی از پژوهشگران (به ویژه روسی) توزیع کانسارهای اسکارنی را در ارتباط با مراحلی از تکامل ژئوسنکلینال میدانستند، ولی در حال حاضر توزیع زمانی و مکانی این کانسارها را وابسته به زمین ساخت صفحهای میدانند ( Einoaudi et al., 1981). زاریکوف (Zharikov, 1991) هم اسکارنها و کانسارهای اسکارنی را در ارتباط با موقعیتهای مختلف زمینشناسی میداند. بنظر مینرت (Meinert, 2005) ردهبندی زمینساختی مناسب برای ذخایر اسکارنی باید براساس گروهبندی انواع اسکارن که معمولا با هم رخ میدهند و تشخیص آن‌هایی که معمولا در موقعیت زمین ساختی خاصی روی میدهند صورت گیرد (e.g., Kuscu et al., 2002). برای مثال کانسارهای اسکارن آهکی آهن و مسدار در واقع تنها نوع اسکارن موجود در جزایر قوسی اقیانوسی میباشد. علاوه براین، بنظر میرسد که برخی اسکارنهای طلای اقتصادی در حوضه ‌های پشت قوسی همراه با قوس های آتشفشانی اقیانوسی تشکیل میشوند (Ray et al., 1996). انواع مختلف اسکارن بیشتر در محیطهای فرورانش جزایر قوسی، حواشی قارهها، مناطق برخوردی و سرانجام محیطهای کافتی یا ریفتی یافت شدهاند. بیشتر اسکارنها در مرزهای صفحات همگرا (convergent plates) و محدوده‌ای از قوسهای جزایر اقیانوسی ( oceanic island arcs) به طرف حاشیهی قاره تشکیل شده‌اند.
مینرت (Meinert et al., 2005) چهار جایگاه زمین ساختی اصلی را محل رخداد اسکارنها و کانسارهای اسکارنی میداند (شکل1-2): 1- فرورانش با زوایه تند اقیانوسی 2- فرورانش کم زاویه گذری 3- فرورانش قاره‌ای 4- کافتش قاره‌ای.
بر اساس این تقسیم‌بندی در محیطهای فرورانش با زاویه تند اقیانوسی، اسکارنهای آهن، مس و طلا همراه با توده‌نفوذی دیوریتی و گرانودیوریتی توسعه مییابند. اسکارنهای مولیبدن، تنگستن- مولیبدن همراه با توده‌نفوذی مونزونیتی و گرانیتی در محیطهای فرورانش با زوایه کم گذری تشکیل میشوند. اسکارنهای تنگستن، آهن، مس، سرب-روی، طلا و نقره مهمترین کانسارهایی هستند که همراه با توده‌نفوذی گرانودیوریتی و گرانیتی در زون فرورانش حاشیه قارهها کشف شدهاند. در مناطق ریفتهای درون قاره‌ای انواع اسکارنهای نوع مولیبدن و قلع تشکیل میشود.
برخی از ذخایر اسکارن به ویژه اسکارنهای آهن، طلا، مس و مولیبدن معمولا در مناطقی که حاوی دیگر انواع کانهزایی مانند ذخایر مس پورفیری، رگههای مزوترمال و سامانههای اپیترمال هستند، توسعه مییابند (Ray & Webster, 1991). کانسارهای اسکارن آهن هم در محیط جزایر قوسی، همراه با سنگهای دیوریتی، هم در حاشیه قاره‌ای نوع آند همراه با سنگهای کوارتز مونزونیتی یافت میشوند. این کانسارها در نواحی بعد از کوهزایی همراه با کوارتز مونزونیت، گرانیت و در حاشیه قاره‌ای گسیخته همراه با دیاباز تشکیل میگردند (شهاب پور، 1384). اسکارن آهن جزایر قوسی اغلب دارای مقدار قابل توجهی از Cu, Co و Au میباشد، این اسکارنها هم چنین ممکن است حاوی مقادیر بالا و غیر عادی نیکل و روی و بدون قلع، تنگستن و سرب باشد. به طور کلی این اسکارنها غنی از آهن و فقیر از منیزیم بوده که نشانگر پوسته اقیانوسی اولیه، سنگهای دیواره و تودههای عمقی همراه با اسکارن است Edwards et al.,1986)). اسکارن آهن منیزیمی در سراسر جهان در کمربندهای کوهزایی حاشیه قاره‌ای در نواحی که ذخایر سولفیدی فلزات پایه گسترش دارند توزیع شدهاند.
در طول مرحله گذر از فرورانش پوسته قاره‌ای به زمینساخت پس فرورانشی، کمان ماگمایی ممکن است عریضتر شده یا بیشتر به سمت خشکی مهاجرت کند. این امر به تشکیل تودههای نفوذی منجر میشود که برهم کنش بیشتری را با پوسته اقیانوسی نسبت به تودههای عمقی نشان میدهد ( Takahashi et al., 1980). ماگماهای تشکیل شده از نوع کوارتز مونزونیت تا گرانیت است و از اسکارنهای همراه آن‌ها فلزات متنوعی استخراج میشود. تنگستن و مولیبدن عموما غالب است، مقدار شایان توجهی مس و روی همراه با مقدار اندکی بیسموت، سرب، نقره و طلا نیز وجود دارد. بسیاری از این اسکارنها بهتر است که به عنوان اسکارن چند فلزی (polymetalic skarn) با اهمیت محلی طلا و ارسنیک توصیف شوند (Meinert, 2005).

شکل ‏12 مدلهایی از جایگاه زمین ساختی ایده ال برای تشکیل ذخایر اسکارنی. A) فرورانش اقیانوسی با شیب تند، جزایر کمانی اقیانوسی و حوضه پشت کمانی (کربناتهای نهشته شده در حوضه پشت کمانی میزبان ذخایر اسکارن هستند) B) فرورانش حاشیه قاره‌ای توام با سرزمین برافزوده (نهشتههای کربناتی بر روی حاشیههای کراتونی میزبان ذخایر اسکارن هستند) C) فرورانش با زاویه کم (اسکارنها در سنگهای کربناتی واقع در سکوی کراتونی تشکیل میشوند D) محیط کافتی قاره‌ای یا پس از فرورانش (Meinert et al., 2005).

1-6- ارتباط ذخایر اسکارنی با توده‌نفوذی همراه

بین کانسارهای اسکارن و توده‌نفوذی همراه رابطه‌ای قوی حاکم است (Newberry, 1990). اکثر کانسارهای اصلی اسکارن به طور مستقیم به فعالیت آذرین وابستهاند و پژوهشگران زیادی از جملهZarikov, 1970; Shimazaki,1975;Einaudi et al,1981; Kwak & White, 1982; Meinert, 1983; Newberry & Swanson, 1986, Newberry, 1987, 1990 ، ارتباطهای کلی میان ترکیب سنگهای آذرین و نوع اسکارن را بررسی کردهاند و به رابطهی مشخص آن‌ها پی برده‌اند. در شکل1-3 (الف) موقعیتهای نسبی انواع اسکارن با توجه به ترکیب توده‌نفوذی و میزان کانیهای سولفیدی دیده میشود؛ اسکارنهای قلع در تودههای نفوذی با بیش از 70% سیلیس میتواند پدید آید، کانیهای سولفیدی هم در این کانسارها به نسبت دیگر کانسارها کمتر است (Meinert, 1983). میانگین ترکیب تودههای نفوذی در انواع اسکارن هم در شکل 1-3 (ب) نشان داده شده است، در یک سوی طیف اسکارنهای آهن با توده‌نفوذی فقیر از سیلیس، غنی از آهن و تودههای نفوذی اولیه و در سوی دیگر اسکارنهای قلع و مولیبدن در توده‌های نفوذی غنی از سیلیس و فقیر از آهن واقع میشوند؛ لیکن باید توجه داشت که یک کانسار اسکارن ممکن است در تودههای نفوذی با ترکیبهای گوناگون یافت شود (Meinert,1993; Meinert, et al 1990). به منظور نشان دادن تفاوتهای گروههای اسکارنی بخشی از مفروضات هر نوع اسکارن را میتوان در نمودارهای ترکیبی یا شیمیایی مختلف آورد. خاطر نشان میشود که به دلیل طیف گسترده ترکیب سنگ‌های آذرین، احتمال وجود کانساری خاص، دشواری تفکیک نتایج و اثرات متاسوماتیسم (metasomatism effects) و دگرسانی پسرو، چنین نمودارهایی برای بررسیهای دقیق چندان مفید و راهگشا نیست.

شکل ‏13 الف) موقعیت نسبی انواع گوناگون اسکارن به عنوان تابعی از ترکیب سنگهای آذرین و میزان کانی سولفیدی (Meinert, 1983). ب)میانگین ترکیب تودههای نفوذی که همراه با انواع کانسارهای اسکارن یافت میشوند (Meinert et al.,1990; Meinert, 1993).

1-7- کانی‌شناسی

بررسی دقیق کانی‌شناسی و منطقه‌بندی اسکارنها در کنار سایر بررسیهای شیمیایی و سنگ‌شناختی، عاملی موثر و تعیین کننده در کشف خاستگاه آن‌ها و معیاری برای تفکیک انباشتههای اسکارنی اقتصادی از غیر اقتصادی است. شناسایی و طبقه‌بندی ذخایر اسکارنی براساس کانی‌شناسی آن‌ها میباشد. اگرچه بسیاری از کانیهای اسکارن به طور معمول کانیهای تشکیلدهنده سنگ میباشند، برخی از آن‌ها که فراوانی کمتر و تغییرات ترکیبی بیشتر دارند میتوانند در بردارنده اطلاعات مهمی از محیط تشکیل باشند Meinert, 2005)).
فراوانی نسبی و ترکیب شیمیایی کانیها را نوع سنگ اولیه، محیط و سیال موثر در تشکیل اسکارن کنترل میکند (Edwards et al.,1986). پیروکسن، گارنت، ایدوکراز (وزوویانیت)، ولاستونیت، اکتینولیت، مگنتیت، هماتیت و اپیدوت از کانیهای معمول اسکارن هستند. چون اسکارن از سیالات آبدار سرشار از عناصر ناسازگار پدید آمده، انواع کانیهای غیر عادی نیز در محیط اسکارنی یافت میشود که شامل: تورمالین، توپاز، بریل، فلدسپاتوئیدها و کالک سیلیکاتی مانند اسکاپولیت در نواحی حاشیه‌ایتر یافت میشود. درجدول 1-2 فهرستی از کانیهای معمول اسکارن و ترکیب عضو انتهایی آن‌ها آمده است. اغلب فرمولهای کانی را میتوان به صورت یک فرمول کلی نوشت که در آن عناصر با شعاع اتمی مشابه در جایگاههای نشان داده شده با A,B,C,… گروه‌بندی میشوند (جدول1-3). برخی کانیها مانند کوارتز و کلسیت تقریبا در همه اسکارنها‌ یافت میشوند. گارنت، پیروکسن و آمفیبول در تمام انواع اسکارنها وجود دارند و از خود تغییرات شیمیایی مشخصی نشان میدهند، از این رو مناسبترین و مفیدترین کانیها برای ردهبندی و پیجویی کانسار اسکارنی هستند. گارنت و پیروکسن کاربرد گسترده‌ای در مقایسه اسکارنها به دلیل تغییرات ترکیب شیمیایی دارند که به طور معمول در نمودارهای سه تایی جهت تفسیر این نوع ذخایر به کار میروند، اما آمفیبولها چون علاوه بر تغییرات ترکیبی، تغییرات ساختاری هم دارند، به دشواری میتوان نمودارهای آن‌ها را ترسیم نمود (Meinert, 2005).
تفاوت اصلی بین آمفیبولهای موجود در انواع ذخایر اسکارنی به دلیل تغییر در مقدار Fe, Mg, Ca, Al, Na, K میباشد. آمفیبول در اسکارنهای مس، طلا، تنگستن و قلع، عمدتا آلومینیمدار

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با موضوع ریخت شناسی Next Entries پایان نامه با موضوع آسیای مرکزی