مطالعه و بررسی ژئوشیمی و ژنز کانسار آهن میمه

دانشگاه اصفهان

دانشکده علوم

گروه زمین شناسی

پایان نامه­ی کارشناسی ارشد رشته­ی زمین شناسی گرایش اقتصادی

مطالعه و بررسی ژئوشیمی و ژنز کانسار آهن میمه

 

    چکیده

کانسار آهن-منگنز میمه در ۲۵ کیلومتری جنوب غربی میمه قرار دارد. هدف از این پژوهش ارائه الگوی ژئوشیمی و تعیین منشا کانه زایی آهن میمه می باشد. برای این پژوهش تعداد ۱۱ نمونه از منطقه جهت آنالیزICP-OESبرداشت شد. مقدار عناصر ماگما دوست مانند فسفر (۰۱/۰-۰۰۶۱/۰) و تیتانیوم (۰۳/۰-۰۰۷۳/۰) و وانادیوم (۴-۱۹) بسیار پایین کانسنگ، هرگونه منشا ماگمایی نهشته های مورد مطالعه را رد می کند. با استفاده از نمودارهای وانادیوم در مقابل تیتانیوم و نیکل در مقابل کبالت و نمودارهای وانادیوم در مقابل نیکل+کبالت و وانادیوم در مقابل نیکل می توان به منشا رسوبی این کانسار اشاره کرد. تلفیق همه ی داده ها و مقایسه آن با کانسارهای شناخته شده آهن دنیا، اشاره بر تشکیل کانسار آهن-منگنز میمه در یک محیط رسوبی دارد.

کانه اصلی در این محدوده هماتیت است که به صورت برونزدگی های پراکنده غالبا در ارتفاعات دیده می شود. آهن در این محدوده اکتشافی در سنگ آهک اربیتولین دار غالبا به صورت هماتیت و گوئتیت و به میزان کم لیمونیت و مگنتیت دیده می شود. بررسی دگرسانی منطقه، زونهای دگرسانی سیلیسی و کربناتی و ترکیبی از این دو مورد را نشان می دهد. دگرسانی سیلیسی به صورت رگه ای و رگچه ای در واحدهای آهکی و سنگ­های محدوده کانسار اتفاق افتاده است. دگرسانی کربناتی به صورت رگچه­های کلسیتی به شکل استوک ورک و بافت جانشینی در زمینه مشاهده می شود. در نتیجه در طی پنج مرحله دگرسانی، سرانجام سنگ آهک اولیه تحت تاثیر دگرسانی سیلیسی شدن قرار گرفته است به این صورت که کوارتزهای دانه درشت (سیلیسی شدن رگه ای) اطراف کوارتزهای دانه ریز زمینه (سیلیسی شدن انتشاری) را احاطه کرده است.خاموشی موجی در کربنات­های این منطقه نشان دهنده آن است که منطقه تحت تأثیر عوامل تکتونیکی قرار گرفته اند. با توجه به بالا بودن میزان منگنز در این منطقه کانی پیرولوزیت به صورت تیغه ای در درون رگچه­های کوارتز دیده می شود که معمولاً این کانی یک کانی ثانویه است و اغلب از کانی مانگانیت در اثر آبزدایی ایجاد می شود. در اثر این تغییر ترک­های انقباضی بسیار ویژه ای ایجاد می شود. در منطقه مورد مطالعه بازمانده­های پیریت توسط گوئتیت به طور کامل و یا بخشی جانشین شده است. برشی شدن در این منطقه بعد از کانی سازی آهن رخ داده یعنی برشی شدن زمانی رخ داده که منطقه تحت استرس قرار گرفته است شیارهایی ایجاد شده سپس سیلیسی شدن و کربناتی شدن در آن رخ داده است.

 

کلید واژه :ژئوشیمی، ژنز، آهن، رسوبی، میمه

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                    صفحه

 

فصل اول: کلیات

۱-۱- مقدمه. ۱

۱-۲- کلیات آهن. ۲

۱-۳- پراکندگی کانسارهای آهن………………………………………………………………………………………………………۷

۱-۴- کانی شناسی آهن. ۱۱

۱-۵- کانیهای عمده کانسنگ ساز آهن. ۱۴

۱-۶- موقعیت جغرافیایی و راههای دسترسی منطقه. ۱۶

۱-۷- مطالعه پیشینیان. ۱۶

۱-۸- اهداف پژوهش. ۱۶

۱-۹- اهمیت و ارزش تحقیق. ۱۶

۱-۱۰- کاربرد نتایج تحقیق. ۱۷

۱-۱۱- روش مطالعه. ۱۷

۱-۱۲- وضعیت آب و هوایی و اجتماعی……………………………………………………………………………………….۱۷

۱-۱۳- آب و هوا و پوشش گیاهی……………………………………………………………………………………………….۱۷٫

فصل دوم: زمین شناسی

۲-۱-: زمین شناسی عمومی منطقه. ۱۹

۲-۲- ولکانیسم پهنه سنندج _ سیرجان……………………………………………………………………………………….۲۰

۲-۳- چینه شناسی پهنه سنندج _ سیرجان. ۲۰

۲-۴- واحدهای رسوبی. ۲۱

۲-۵-۱- کرتاسه. ۲۳

۲-۵- ۲- پالئوژن. ۲۴

۲-۵-۲-۱- پلیوسن _ کواترنری. ۲۴

۲-۶- زمین ساخت منطقه. ۲۶

۲-۷- تکتونیک منطقه. ۲۷

۲-۸- گسلها. ۲۸

۲-۹- زمین ریخت شناسی منطقه. ۲۸

۲-۱۰- زمین شناسی اقتصادی. ۲۹

فصل سوم: سنجش از دور

۳-۱- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………..۳۰

۳-۲- سامانه ی ماهواره­های سنجش از دور…………………………………………………………………………………..۳۱

………………………………………………………………………………………………………………..۳۲ASTER 3-3- سنجنده

۳-۴- انواع روش­های پردازش ماهواره ای………………………………………………………………………………………۳۳

۳-۴-۱- ترکیب رنگی کاذب…………………………………………………………………………………………………………..۳۳

۳-۴-۲- نسبت باندی……………………………………………………………………………………………………………………..۳۴

۳-۴-۳- روش کمترین مربعات رگرسیون شده(LS-Fit)……………………………………………………………..36

فصل چهارم: بافت و دگرسانی

۴-۱- مقدمه. ۳۹

۴-۲- بافت کانیها در انواع کانسارهای آهن. ۳۹

۴-۲-۱-بافت مربوط به کانسارهای اکسیدی آهن _ تیتانیوم همراه با سنگهای آذرین. ۳۹

۴-۲-۲- بافت مربوط به کانسارهای آهن رسوبی. ۴۰

۴-۲-۳- بافت مربوط به کانسار آهن اسکارن. ۴۰

۴-۳- بافت مشاهده شده در محدوده اندیس مورد مطالعه. ۴۱

۴-۴- سنگ میزبان منطقه. ۴۷

۴-۵- نتیجه گیری. ۴۸

۴-۶- دگرسانی. ۵۶

۴-۶-۱- عوامل موثر بر دگرسانی هیدروترمالی. ۵۶

۴-۶-۲- دگرسانی سیلیسی. ۵۷

۴-۶-۳- دگرسانی کربناتی. ۵۷

فصل پنجم: کانی شناسی

۵-۱- مقدمه.. ۵۹

۵-۲- هماتیت Fe2O3:.. 59

5-3-گوئتیت FeO(OH): 60

……………………………………………………………………………………..60Fe2O5-4- پیریت

۵-۵- پیرولوزیت MnO2 یا(B-MnO2)  :.. ۶۱

۵-۶- کوارتز SiO2:.. 63

5-7- کلسیت و دولومیت CaCO3,CaMg(CO3)2. 63

فصل ششم: ژئوشیمی

۶-۱- مقدمه.. ۶۵

۶-۲-ژئوشیمی آهن و منگنز.. ۶۶

۶-۳- ژئوشیمی منگنز و آهن در محیطهای رسوبی.. ۶۶

۶-۴- ژئوشیمی منگنز و آهن در شرایط ماگمایی.. ۶۸

۶-۵- ژئوشیمی منگنز و آهن در محیطهای هوازدگی سوپرژن……………………………………………………..۶۸

۶-۶- مطالعه شیمی کانسنگ.. ۶۸

۶-۶-۱- نسبت Fe/Mn و Mn/Fe .. 69

6-6-2- عناصر کمیاب.. ۷۲

۶-۶-۳- نسبتهای دوتایی بعضی از عناصر کمیاب.. ۸۰

۶-۷- همبستگی بین عناصر واسطه و آهن.. ۸۳

منابع.. ۸۶

فهرست اشکال

 

شکل­ها                                         ………..صفحه

شکل۱-۱ نمودار شماتیک فرآیندهای زمین شناختی که به تشکیل کانسارهای آهن منجر می شود…………..۶

شکل۱-۲ پراکندگی کانسارهای آهن در ایران……………………………………………………………………………………………….۷

شکل۲-۱ نقشه زمین شناسی منطقه……………………………………………………………………………………………………………۲۲

شکل۲-۲ موقعیت جغرافیایی و راه­های دسترسی به محدوده مورد مطالعه……………………………………………….۲۲

شکل۲-۳ عکس پانوراما از منطقه…………………………………………………………………………………………………………………۲۳

شکل۲-۴ عکس پانوراما از منطقه و راندگی دولومیت روی ماسه سنگ………………………………………………………۲۷

شکل۳-۱تصویر ماهواره ای با استفاده از داده های استر برای ترکیب باندی۶۳۱………………………………………….۳۴

شکل۳-۲ نمودار جذب کانی­های دارای Fe3+ در USGS محدوده­های طیفی استفاده شده برای استر و TM35

شکل۳-۳ نمودار جذب کانی­های مختلف کلسیت در USGS محدوده­های طیفی استفاده شده برای استر و TM………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………35

شکل۳-۴تصویر رنگی کاذب با استفاده از داده های استر برای نسبت باندی۷+۸/۹ در قرمز و ۳/۴ در سبز و ۱ در آبی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………۳۶

شکل۳-۵تصویر ماهواره ای با استفاده از داده های استربا روش LS-Fit …….………………………………….۳۷

شکل۳-۶ تصویر ماهواره ای با استفاده از داده های ETM برای آهن……………………………………………………………۳۸

شکل۴-۱ الف) و ب) خاموشی موجی در کربنات­ها……………………………………………………………………………………۴۲

شکل۴-۱ ج) دولومیت زین اسبی…………………………………………………………………………………………………………………۴۳

شکل۴-۱ د) بافت آتول مانند در کلسیت­های منطقه…………………………………………………………………………………۴۳

شکل۴-۲ جانشینی اکسیدهای آهن در امتداد رخ­های رمبوئدری کلسیت………………………………………………..۴۴

شکل۴-۳ الف) و ب) بافت جعبه ای اکسید آهن در پیریت………………………………………………………………………..۴۴

شکل۴-۴ الف) و ب) بافت پراکنده اکسید آهن در باطله………………………………………………………………………………….۴۵

شکل۴-۵ زونینگ اکسید آهن درون باطله………………………………………………………………………………………………………..۴۶

شکل۴-۶ بازمانده پیریت که توسط گوئتیت جانشین شده است………………………………………………………………………۴۶

شکل۴-۷ مدل شماتیکی از تبدیل آهک به دگرسانی سیلیسی و تشکیل کانی سازی آهن الف) مرحلهIو ب) مرحله) II……………….…………………………………………………………………………………………….۴۸

شکل۴-۷ ج) III آهن………………………………………………………………………………………………………………………………….۴۹

شکل۴-۷ د) مرحله IV………………………………………………………………………………………………………………………………..50

شکل۴-۷ ه) مرحله V………………………………………………………………………………………………………………………………….50

شکل۴-۸ الف) و ب) فرآیند تبلور مجدد سنگ آهک…………………………………………………………………………………..۵۱

شکل۴-۸ ج) مرحله کانی سازی ثانویه……………………………………………………………………………………………………………..۵۲

شکل۴-۸ د) سیلیسی شدن انتشاری در بین کربنات­های باقیمانده…………………………………………………………………۵۲

شکل۴-۸ ه). سیلیسی شدن رگه ای………………………………………………………………………………………………………………..۵۳

شکل۴-۹ بافت جانشینی هماتیت در سنگ آهک مرمری شده……………………………………………………………………….۵۳

شکل۴-۱۰ الف) کلسیت باقی مانده زیر نور XPL……………………………………………………………………………………………54

شکل۴-۱۰ ب) کلسیت باقی مانده زیر نور PPL………………………………………………………………………………………………54

شکل۴-۱۱ کربناتی که بعد از کانی سازی آن را قطع کرده است……………………………………………………………………۵۵

شکل۴-۱۲ بافت برشی که خرده­های کوارتز و کلسیت را به هم جوش می دهد……………………………………………۵۵

شکل۴-۱۳ توالی نهشت کانی­ها پس از پدیده برشی شدن……………………………………………………………………………..۵۶

شکل۴-۱۴ کربناته شدن به صورت پراکنده………………………………………………………………………………………………………۵۸

شکل۴-۱۵ جانشینی کلسیت­های میزبان توسط کانه آهن……………………………………………………………………………….۵۸

شکل۵-۱ هماتیتی و گوئتیتی شدن سنگ میزبان………………………………………………………………………………………….۶۰

شکل۵-۲ جانشینی بازمانده پیریت توسط گوئتیت……………………………………………………………………………………….۶۱

شکل۵-۳ کانی پیرولوزیت زیر نور XPL و PPL……………………………………………………………………………………………62

شکل۵-۴ دانه­های کوارتز رگه ای…………………………………………………………………………………………………………………۶۳

شکل۵-۵ جانشینی اکسیدهای آهن در امتداد رخ­های کلسیت………………………………………………………………………۶۴

شکل۵-۶ خاموشی موجی در کربنات……………………………………………………………………………………………………………….۶۴

شکل۶-۱ نمودار محدوده پایداری ترکیبات منگنز……………………………………………………………………………………………۶۷

شکل۶-۲ نمودار محدوده پایداری ترکیبات آهن و منگنز……………………………………………………………………………….۶۷

شکل۶-۳ الف) نمودار تغییرات FeO در مقابل K2O……………………………………………………………………………………….71

شکل۶-۳ ب) نمودار تغییرات FeO در مقابل Al2O3…………………………………………………………………………………….. 71

شکل۶-۳ ج) نمودار تغییرات FeO در مقابل Na2O……………………………………………………………………………………….71

شکل۶-۴ مقایسه الگوهای ژئوشیمیایی تیپ­های مختلف کانسارهای آهن با کانسار میمه………………………… ۷۲

شکل۶-۵ الف) نمودار تغییرات وانادیوم در مقابل تیتانیوم……………………………………………………………………………..۸۰

شکل۶-۵ ب) نمودار تغییرات نیکل در برابر کبالت…………………………………………………………………………………………۸۰

شکل۶-۶ نمودار پراکندگی عناصر کمیاب………………………………………………………………………………………………………۸۱

شکل۶-۷ جایگاه کانسار آهن میمه بر روی نمودار Co/Ni…………………………………………………………………………….82

 

 

فهرست جداول

 

جدول                                           صفحه

جدول۱-۱ کانسارهای مهم آهن ایران…………………………………………………………………………………………………………۸

جدول۱-۲ توزیع زمانی _ مکانی آهن در ایران…………………………………………………………………………………………..۹

جدول۱-۳ انواع کانی­های آهن………………………………………………………………………………………………………………..۱۳

جدول۳-۱ قدرت تفکیک فاصله ای داده­های استر و محدوده طیفی آن­ها…………………………………………..۳۳

جدول ۴-۱ جدول توالی پاراژنزی کانی سازی آهن در منطفه مورد مطالعه…………………………………………..۴۷

جدول ۶-۱ خواص شیمیایی عناصری که در کانسارهای آهن اهمیت دارند………………………………………….۷۳

جدول ۶-۲- مقادیر عناصر کمیاب در برخی از کانسارهای مگنتیت و هماتیت دنیا………………………………۷۶

جدول۶-۳ نتایج آنالیز ژئوشیمی کانسنگ منطقه به روش ICP-MS (عناصر اصلی)…………………………….۸۲

جدول۶-۴ نتایج آنالیز ژئوشیمی کانسنگ منطقه به روش ICP-MS (عناصر کمیاب)………………………….۸۳

جدول ۶-۵ میزان همبستگی عناصر مختلف با یکدیگر………………………………………………………………………….۸۳