زمین شناسی، ژئوشیمی و تکامل کانسارهای اکسید آهن آپاتیت دار در کمربند آتشفشانی- نفوذی طارم، البرز باختری

کانسارهای سرخه دیزج، علی آباد، مروارید، ذاکر، اسکند و گلستان آباد در جنوب شرق تا شمال زنجان، در پهن? ساختاری البرز غربی- آذربایجان و در زیرپهن? طارم قرار دارند. واحدهای رخنمون یافته در این محدوده شامل توالی های آتشفشانی- رسوبی با ترکیب آندزیت، کوارتز آندزیت، الیوین بازالت و توف آندزیتی مربوط به ائوسن هستند که توده های نفوذی با ترکیب میکروکوارتزدیوریت پورفیری، کوارتزمونزودیوریت، کوارتزمونزونیت و مونزوگرانیت با سن ائوسن پایانی در این توالی نفوذ کرده است. این توده ها از نظر سری های ماگمایی، ماهیت ساب آلکالن، پتاسیم بالا و شوشونیتی دارند. توده های مورد مطالعه، ماهیت کالک آلکالن داشته و از نظر مقدار آلومین، متاآلومین بوده و در دست? گرانیت های نوع i قرار می گیرند. ماگماتیسم منطقه، مشخصات ماگماتیسم نوع بعد از تصادم را نشان می دهد. مقادیر sio2 در تمامی نمونه های مربوط به توده های نفوذی در محدود? 9/70-1/57 درصد وزنی قرار می گیرند. همچنین مقادیر al2o3 در این نمونه ها بالا است (5/18-3/13). نمونه های نرمال شد? این توده ها، نسبت به گوشته در lree و lile غنی شدگی داشته و نسبت به hfse تهی شدگی نشان می دهند. داده های سن سنجیu-pb زیرکن نشان می دهد که تود? کوارتزمونزودیوریت در زمان ma40-42 و تود? کوارتزمونزونیت در زمان ma 40 و تود? مونزوگرانیت در زمان ma 7/39 متبلور شده-اند. بارومتری این توده ها با استفاده از aliv در پیروکسن، حاکی از آن است که توده ها در فشارهای کمتر از 5 کیلوبار تشکیل شده اند. همچنین ترمومتری پیروکسن این توده ها نشان می-دهد که دمای تشکیل پیروکسن در تود? کوارتزمونزودیوریت برابر با ?c1000-500، در تود? کوارتزمونزونیت برابر با ?c800-500 و در تود? میکروکوارتزدیوریت پورفیری برابر با ?c1000-750 بوده است. داده های ایزوتوپیsr-nd در توده های نفوذی کوارتزمونزودیوریت، کوارتزمونزونیت و مونزوگرانیت به صورت 7047/0-7045/0=sri، 81/3- تا 31/1+= end(t)و ga 92/0= tdmبوده و در تود? میکروکوارتزدیوریت پورفیری برابر با 7058/0=sri، 49/4- = end(t)و ga 3/1= tdm است. همچنین نسبت های ایزوتوپی سرب در توده های نفوذی کوارتزمونزودیوریت، کوارتزمونزونیت و مونزوگرانیت برابر با 86/18-52/18=(206pb/204pb)، 57/15- 72/15=(207pb/204pb) و 47/38-08/38=(208pb/204pb) و در تود? میکروکوارتزدیوریت پورفیری برابر با 70/18=(206pb/204pb)، 61/15=(207pb/204pb) و 78/38=(208pb/204pb) است. داده های ژئوشیمیایی نشان می دهند که ماگمای مادر این توده ها، از ذوب بخشی لیتوسفر گوشته ای غنی شده، در یک موقعیت تکتونیکی بعد از تصادم ایجاد شده است. ماگمای مادر، در طی صعود خود در پوسته دچار آلودگی شده است. به علاوه، تبلور تفریقی نقش مهمی را در تشکیل توده های این منطقه از تود? کوارتزمونزودیوریت تا کوارتزمونزونیت و مونزوگرانیت داشته است. در ناحی? زنجان، رگه های زیادی از اکسید آهن- آپاتیت وجود دارد که بعضی از آنها از جمله کانسارهای سرخه دیزج، علی آباد، مروارید و ذاکر ارزش اقتصادی دارند. کانه زایی در این ناحیه در داخل تود? کوارتزمونزونیتی و به مقدار کم در درون واحدهای آتشفشانی ائوسن روی داده است. این ذخایر از نظر سنگ میزبان، کانی شناسی، دگرسانی، ساختار، بافت و محتوای فلزی شبیه به هم هستند. کانه زایی در درون واحدهای آتـشفشانی ائوسن نیز شبیه به رگه های کانه زایی شده در درون تود? میزبان است، با این تفاوت که مقدار کانه زایی در این بخش ها، به مراتب کمتر است. ژئومتری ماد? معدنی در این کانسارها، توده ای، رگه ای و داربستی بوده و بافت های موجود شامل توده ای، نواری، برشی، رگه- رگچه ای، زون بندی، انتشاری یا جانشینی و دانه پراکنده می باشند. کانی های اصلی موجود در این کانسارها شامل مگنتیت (با مقادیر ti پایین)، آپاتیت، مونازیت، کالکوپیریت، بورنیت و پیریت هستند. کانی هایی از جمله ایلمنیت و اسپینل (مگنتیت تیتان دار) نیز به مقدار جزئی در آنها تشکیل شده است. کانی های حاصل فرآیند سوپرژن در این کانسارها شامل کالکوسیت، مالاکیت، آزوریت، کوولیت، هماتیت و گوتیت است که در اثر فرآیندهای هوازدگی و سوپرژن تشکیل شده اند. ماد? معدنی بوسیل? دگرسانی هایی از جمله دگرسانی کلسیک (حاوی دیوپسید و اکتینولیت)، پتاسیک (فلوگوپیت، آلکالی فلدسپار ثانویه و به مقدار کم بیوتیت ثانویه)، سریسیتی، سیلیسی، تورمالینی، کلریتی- اپیدوتی و کربناتی احاطه شده است. مطالعات انجام شده بر روی عناصر نادر خاکی، بیانگر غنی شدگی این کانسارها از عناصر نادر خاکی سبک (lree) نسبت به عناصر نادر خاکی سنگین (hree) است. الگوی ree آپاتیت، مگنتیت و سنگ های دربرگیرنده، مشابه هم بوده و یک ارتباط ماگمایی را بین آنها نشان می دهد. همچنین محتوای ree آپاتیت نسبت به سنگ های دربرگیرنده و مگنتیت بالاتر است. مطالعات سیالات درگیر در این کانسارها بر روی آپاتیت و رگه های کوارتز تأخیری انجام شده است. سیالات درگیر موجود در آنها تک فازی غنی از مایع یا بخار، دوفازی غنی از مایع یا بخار و سه فازی هستند. دمای همگن شدن سیالات درگیر در بلورهای آپاتیت در محدود? 300 تا 340 درج? سانتی گراد قرار داشته و شوری آنها برابر با wt.% nacl equiv 1/22-14/8 است. مقادیر ایزوتوپی ?18o مگنتیت نسل دوم که همراه با آپاتیت است، در دماهای 299، 308، 333 و 342 درج? سانتی گراد (متوسط دمای همگن شدن در هرکدام از این کانسارها)، برابر 9 تا 32/11% می باشد. همچنین سیالات درگیر در رگه های کوارتز تأخیری در دماهای 220، 225، 240 و 243 درج? سانتی گراد (متوسط دمای همگن شده در هر کدام از کانسارها) همگن شده اند که براساس این دماها، مقادیر ایزوتوپی ?18o در کوارتز تأخیری برابر با 5/2- 3/8% می باشد. همچنین مقادیر ایزوتوپی ?18o در رگه های کربناتی تأخیری در دمای 100 درج? سانتی گراد برابر با 6/6-3/3 است. داده های حاصل از رگه های تأخیری در این کانسارها نشان می دهد که، سیالات جوی با دما و شوری پایین و همچنین تهی شده از لحاظ ایزوتوپی، در تشکیل رگچه های تأخیری نقش مهمی داشته است. مقایس? مهم ترین ویژگی های کانسارهای اکسید آهن- آپاتیت ناحی? زنجان (از جمله محیط تکتونیکی، سنگ میزبان، کانی شناسی، دگرسانی و ساخت و بافت) با ویژگی های تیپ های مختلف کانه زایی آهن در دنیا، نشان داده است که کانسارهای اکسید آهن- آپاتیت ناحی? زنجان، بیشترین شباهت را با کانسارهای اکسید آهن- آپاتیت تیپ کایرونا دارد. نتایج حاصل از این پژوهش حاکی از آن است که سیالات نقش مهمی در کانی سازی کانسارهای ناحی? زنجان داشته است. مشاهدات صحرایی، پاراژنز کانیایی، مطالعات سیالات درگیر و ایزوتوپ پایدار اکسیژن نشان می دهند که رگه های مگنتیت- آپاتیت، در نتیج? سیالات منشأ گرفته از ماگما تشکیل شده اند که در مراحل پایانی کانی زایی، سیالات جوی با دما و شوری کمتر و همچنین تهی شده نسبت به ایزوتوپ اکسیژن، وارد سیستم کانی زایی شده و باعث ته نشینی رگه های سولفیدی، کوارتزی و کربناتی در شکستگی های شده است.