نحوه تشکیل ذخایر معدنی – چگونگی تجمع و تشکیل ذخیره از سیال کانه دار

Telegram-logo
Instagram-logo
گسل “تقسيم بندي ها و تعاريف”

گسل‌ها عبارت از شکستگي‌هايي هستند که در آنها ، سنگهاي طرفين صفر شکستگي ، به موازات اين صفحه لغزش پيدا مي‌کنند و به کمک همين

نسخه 4.7.2 ویتل – GEOVIA Whittle منتشر شد

نسخه 4.7.2 ویتل – GEOVIA Whittle منتشر شد در راستای تلاش‌هایمان برای پشتیبانی از اعضایمان با بروزرسانی‌های به موقع نرم‌افزارها، خشنودیم اعلام کنیم که نسخه

گرانی سنجی - Gravimetry
گرانی سنجی – Gravimetry

گرانی سنجی – Gravimetry روش گرانی سنجی یکی از قدیمی­‌ترین روش‌­های ژئوفیزیکی می‌باشد که ابتدا برای تشخیص محل موادمعدنی و بعد از آن به عنوان

Baner-MineJobs
Baner-dictionary
نحوه تشكیل ذخایر معدنی - چگونگی تجمع و تشكیل ذخیره از سیال كانه دار
5/5 - (4 امتیاز)

https://www.mining-eng.ir/?p=444

فهرست مطالب

نحوه تشکیل ذخایر معدنی – چگونگی تجمع و تشکیل ذخیره از سیال کانه دار

 

در فرایند کانسارسازی، سیالات حاوی ماده معدنی یا سیالات کانه‌ساز، نقش بسیار مهمی را ایفاء می‌کنند. بدین منظور جهت بررسی نحوه تشکیل ذخایر معدنی بایستی مشخصه‌های اصلی این گونه سیال مورد بررسی قرار گیرند که عبارتند از:

  • الف) ویژگی سیال کانه‌دار
  • ‌ب) بررسی چگونگی مهاجرت سیال کانه‌دار
  • ‌ج) بررسی نحوه تجمع و تشکیل ذخیره از سیال کانه‌دار

 

ویژگی سیالات کانه‌دار

بر اساس مطالعات گوناگون (به عنوان مثال، تیلور، 1967؛ گیلبرت و پارک، 1997؛ روب، 2005) سیالات کانه‌دار را از نظر منشأ‌ می‌توان به گروه‌های زیر تقسیم نمود:

  • الف) سیالات ماگمایی
  • ب) آب‌های جوی (سطحی)
  • ج) آب‌های اقیانوسی(دریایی)
  • د) آب‌های فسیلی
  • ه) سیالات حاصل از فرایندهای دگرگونی

 

هر یک از انواع سیالات مذکور، به تنهایی و یا به همراه سایر انواع سیالات، در تشکیل انواع کانسارها و ذخایر معدنی اعم از ماگمایی، رسوبی، گرمابی، دگرگونی و غیره نقش بسیار مهمی ایفاء‌ می‌کنند (شکل 1).

بر اساس مطالعات تیلور (1967) و شپارد (1977)، ترکیب ایزوتوپی انواع سیالات مذکور با یکدیگر متفاوت بوده، به طوری که‌ می‌توان با استفاده از مقدار ایزوتوپ‌های اکسیژن و هیدروژن موجود در این آب‌ها، منشأ آنها را تعیین نمود (شکل 1) که در این خصوص در فصل پنجم به تفصیل بحث خواهد شد.

نحوه تشکیل ذخایر معدنی - چگونگی تجمع و تشکیل ذخیره از سیال کانه دار
شکل 1 – انواع محیط‌های تشکیل سیالات کانه‌دار در سطح زمین و یا نزدیک به سطح (روب، 2005).

 

نحوه تشکیل ذخایر معدنی - چگونگی تجمع و تشکیل ذخیره از سیال کانه دار
شکل 2 – دامنه تغییر ایزوتوپ‌های اکسیژن و هیدروژن در آب‌های ماگمایی، دگرگونی، گرمابی، سطحی و اقیانوسی (شپارد، 1977).

 

الف) سیالات ماگمایی

ماگما، عبارت از سیالی داغ و متحرک، با ترکیبی عمدتاً سیلیکاتی است. اگر بپذیریم که فقط یک نوع ماگمای مادر با ترکیب بازالتی وجود دارد، بنابراین انتظار‌ می‌رود که در حین سردشدن ماگمای بازالتی بتوانیم دو بخش را از هم تمیز دهیم: اول، بخش مافیکی [Filter pressing. Ore magma] ماگما که از نظر فلزات کانسارسازی نظیر کروم، نیکل، پلاتین و در بعضی موارد، فسفر غنی است، و دوم، بخش سیلیسی که دارای قلع، زیرکونیم، توریم و غیره است (تیتانیم و آهن در کلیه ‌سنگ‌های آذرین یافت‌ می‌شوند).

در برخی موارد ماگمای نیمه متبلور، تحت تأثیر تنش‌های محیط قرار می‌گیرد و در اثر فشارهای ناشی از تنش، بخش اصلی مایع موجود در خود را به ‌سنگ‌های در بر گیرنده تزریق نموده و در نتیجه، اندکی سیال به همراه خمیره‌ای بلورین بر جای میماند.

به چنین پدیده‌ای، پالایش فشاری می‌گویند (روب، 2005) (شکل 3). در این حالت، ماگمای موجود، با تعریف آرمانی ماگما، فاصله زیادی پیدا‌ می‌کند و در حقیقت، تبدیل به توده‌ای مذاب و سرشار از فلز می‌گردد و به همین دلیل به آن، ماگمای کانه‌دار می‌گویند.

اگر این ماگمای کانه‌دار به ‌سنگ‌های اطراف نفوذ کند و محتوای فلزی خود را بر جای گذارد، این پدیده را تزریق ماگمایی [Magmatic injection]‌ می‌نامند (این نظریه برای اولین بار توسط فورنت در قرن نوزدهم میلادی ارائه گردید). البته باید توجه داشت که فرایند تشکیل ماگمای کانه‌دار، همیشه در یک فعالیت ماگمایی اتفاق‌ نمی‌افتد و در حقیقت، فعالیت عادی و طبیعی ماگما، شامل سردشدن تدریجی و تبلور مواد بلورین از آن می‌باشد. در ادامه بحث، سیر عادی فعالیت ماگما را مورد بررسی قرار‌ می‌دهیم.

 

نحوه تشکیل ذخایر معدنی - چگونگی تجمع و تشکیل ذخیره از سیال کانه دار
شکل 3 – پدیده پالایش فشاری در ‌سنگ‌های نیمه متبلور و جدایش بلورها از مایع (لودمن و کوچ، 1982).

 

در حین تبلور ‌کانی‌های مختلف از ماگما، تمرکز مواد فرار در ماگما افزایش می‌یابد و فلزات باقی مانده در ماگما، در یک محیط داغ و آبکی قرار‌ می‌گیرند. به این مجموعه داغ آبکی سرشار از فلز، اصطلاحاً سیال کانه‌دار گفته‌ می‌شود (شکل 3).

سیال ماگمایی، دارای دو بخش بسیار با ارزش است: بخش اول، شامل عناصر فلزی با ارزش اقتصادی بالا‌ می‌باشند که در صورت تجمع در یک محل، ایجاد کانسار می‌کنند و بخش دوم شامل عوامل متحرکی است که در حمل فلزات، نقش بسیار مهمی را ایفاء‌ می‌نمایند. آب، گوگرد، کلر و بُر از جمله عوامل متحرک موجود در ماگما‌ می‌باشند.

 

ب) آب‌های جوی

آب‌های حاصل از بارش را که از هواکره منشأ‌ می‌گیرند، آب جوی گویند (شکل 1).

این آب‌ها در تشکیل کانسارهای ناشی از فرایندهای برون‌زاد و درون‌زاد نقش به سزایی ایفاء‌ می‌نمایند. آب‌های جوی با نفوذ به داخل زمین و با برخورد به سنگ‌ها، گرمای آنها را گرفته و به علاوه با نفوذ به اعماق بیشتر، به دلیل اثر شیب زمین گرمایی بر دمای آن‌ها افزوده‌ می‌گردد، تا جایی که گاهی تشخیص سیالات ماگمایی از سیالات جوی بسیار مشکل‌ می‌گردد.

نکته شایان ذکر آن است که از طریق مطالعات ایزوتوپی (نظیر ایزوتوپ‌های پایدار اکسیژن، هیدروژن، گوگرد و کربن) و همچنین وجود یا عدم وجود برخی عناصر خاص، تفکیک این دو نوع سیال از یکدیگر امکانپذیر‌ می‌باشد. بدین صورت که در سیالات ماگمایی، درصد ایزوتوپ‌های سنگین اکسیژن و گوگرد، بسیار زیاد بوده و این در حالی است که در آب‌های جوی، مقادیر این دو ایزوتوپ بسیار پایین‌ می‌باشد. همچنین در سیالات ماگمایی، عناصر بروفلور به وفور یافت‌ می‌گردد، در حالی که در سیالات جوی، عناصر سدیم، کلسیم، منگنز و بنیان‌های کربناتی و سولفاتی در مقادیر فراوان حضور دارند.

 

ج) آب‌های اقیانوسی (آب دریاها)

بررسی خصوصیات آب‌های اقیانوسی در مباحث مربوط به کانسارهای حاصل از فرایندهای تبخیری، تشکیل فسفریت‌ها، کانسارهای متصاعدی زیردریایی، کانسارهای سولفید توده‌ای و گرهک‌های منگنز حائز اهمیت است. به علاوه، نقش فعال و مهم آب‌های اقیانوسی به عنوان یک سیال کانسارساز، بیشتر در انحلال یون‌های فلزی و واسطه‌ای برای حمل و پراکندگی آن‌ها‌ می‌باشد (شکل 4).

 

نحوه تشکیل ذخایر معدنی - چگونگی تجمع و تشکیل ذخیره از سیال کانه دار
شکل 4 – نمایش چگونگی تاثیر آب اقیانوسی در تشکیل ذخایر معدنی. آب اقیانوسی با نفوذ به درون پوسته، در مجاورت با ماگمای داغ، گرم شده و با انحلال یون‌های فلزی، طی چرخش گرمابی، آنها را از طریق چشمه‌های آبگرم بر روی کف دریا بر جا‌ می‌گذارد (پلومر و مک گیری، 1991).

 

د) آب‌های فسیل

آبی که هم زمان با ته‌نشینی رسوبات در آنها به دام می‌افتد، به نام آب فسیل معروف است (شکل 1). آب‌های فسیل به طور بسیار گسترده و به میزان زیاد در میادین نفتی حضور دارند. عمده‌ترین خصوصیت این آب‌ها، درجه شوری بسیار بالای آنها است.

 یون‌های اصلی شرکتکننده در این آب‌ها به طور عمده شامل سدیم و کلر‌ می‌باشند. البته عناصری نظیر کلسیم، باریم، نیتروژن، منیزیم، بی کربنات‌ها و استرانسیم نیز به مقدار خیلی کم در آن‌ها یافت می‌گردد.

 آب‌های فسیلی به صورت بالقوه، یک سیال کانه‌دار هستند، ولی برای این که این خاصیت آنها بالفعل شود، نیازمند قرار گرفتن در شرایط دگرگونی می‌باشند، زیرا در اثر دگرگونی و با افزایش حرارت، قابلیت انحلال در آن افزایش یافته و کلر موجود در این آب‌ها نیز به عنوان عامل متحرک‌ساز عناصر، نقش بسیار مهمی در حمل و نقل آنها ایفاء می‌کند.

 

ه) آب‌های دگرگونی

آب‌های فسیلی و جوی و نیز آب‌هایی که در اثر فرایندهای دگرگونی از ‌کانی‌هایی مثلرس‌ها و آمفیبول‌ها خارج‌ می‌شوند، ممکن است در اثر حرارت ناشی از فعالیت‌های توده‌های ماگمایی و یا دگرگونی ناحیه‌ای به حرکت در آمده و از نظر شیمیایی فعال شوند. این آب‌ها را آب‌های دگرگونی‌ می‌نامند (شکل 1).

آب‌ها در مجموع، قابلیت انحلال و حمل و نقل مقادیر قابل توجهی عنصر فلزی را در عمق دارند که در ادامه حرکت و پس از رسیدن به مناطق سطحی در اثر تغییر در شرایط دما، Eh و pH و سایر تغییرات، مواد حمل شده را به صورت کانه بر جای‌ می‌گذارند. در شکل 5 انواع سیالات کانسارساز را که در تشکیل انواع کانسارهای مختلف با منشأ گوناگون دخالت دارند نشان داده شده‌اند.

 

نحوه تشکیل ذخایر معدنی - چگونگی تجمع و تشکیل ذخیره از سیال کانه دار
شکل 5 – ارتباط بین نوع سیالات کانسارساز مختلف و تشکیل انواع کانسارهای گرمابی، (روب، 2005 با تغییرات)

 

عوامل مؤثر بر جریان سیالات در مقیاس پوسته زمین

پاسخ به این سؤال که چه حجمی از سیالات‌ می‌توانند با وجود فشردگی زیاد و نفوذپذیری پایین ‌سنگ‌های اعماق پوسته زمین در آن به چرخش در آیند بسیار مشکل است. حرکت سیالات در پوسته زمین متأثر از گرادیان حرارتی و یا فشارشی موجود در پوسته‌ می‌باشد. گرادیان فشارشی مرتبط با دگرشکلی‌هایی است که سبب ایجاد تنش و واتنش در ‌سنگ‌های دگرشکل شده‌ می‌گردند. دگرشکلی از جمله فرایندهایی است که نقش مهمی را در کنترل جریان سیالات، از میان پوسته ایفاء‌ می‌کند (اولیور، 1996).

در شکل 6 انواع جایگاه‌های تکتونیکی در ارتباط با جریان سیالات در مقیاس پوسته‌ای به نمایش گذاشته شده است (روب، 2005). در مناطق کم عمق پوسته‌ای و به عنوان مثال در یک سفره آب‌دار متخلخل، سیالات در نتیجه نیروی رانش ثقلی در مناطق بالا آمده به حرکت در‌ می‌آیند. بار هیدرولیکی حاصل از اختلاف ارتفاع بین دو نقطه به این امر کمک‌ می‌کند (شکل 6 A). تصور بر این است که این نوع حرکت سیالات، از جمله فراوان‌ترین نوع جریان آب زیرزمینی در مناطق قاره‌ای بوده و سرعت جریان بین 1 تا 10 متر در سال بر حسب مقدار نفوذپذیری متغیر است.

 

از دیگر عوامل مؤثر بر حرکت سیالات‌ می‌توان به فشارش‌های حاصل از نیروهای کوهزایی اشاره نمود که با فشردن ‌سنگ‌ها سبب خروج سیالات از ‌سنگ‌ها و عبور آنها از طریق یک سری مجاری (احتمالاً گسل‌های تراستی) و یا آبخوان‌های با نفوذپذیری بالا می‌گردد (شکل 6 B).

در پوسته‌های اقیانوسی، تصور بر این است که به دلیل وجود جریان‌های گرمابی بالارو که مشخصه پوسته‌های میان اقیانوسی است، گرادیان‌های حرارتی ایجاد‌ می‌شوند که به نوبه خود، سبب جریان سیالات درون پوسته می‌گردند (شکل 6 C). آب دریا از طریق گسل‌ها به بخش‌های زیرین نفوذ کرده و در معرض مناطق با جریان‌های حرارتی شدید قرار‌ می‌گیرند. این حرارت ممکن است حاصل از توده‌های نفوذی ماگمایی باشد.

همچنین در حوضه‌های ریفتی داخل کراتونی، جریان حرارتی بالایی وجود دارد که سبب ایجاد جریانات همرفت‌ می‌گردد (شکل 3-6 D). جریان سیالات در مقیاس بزرگ و در مقیاس پوسته‌ای می‌تواند در نتیجه اتساع (یعنی تغییر در حجم) یک توده سنگی که در معرض گسل خوردگی و گسیختگی‌های لرزه‌ای قرار رفته‌اند نیز رخ دهد (شکل 3-6 E). سیالاتی که تحت تأثیر رانش حاصل از نیروهای کوهزایی قرار‌ می‌گیرند نیز ممکن است در بعضی نقاط، تحت تأثیر این عامل قرار گرفته و به چرخش در آیند (روب، 2005).

How to form mineral deposits 05
شکل 6 – نمایش عوامل مؤثر بر جریان سیالات در محیط‌های مختلف تکتونیکی در مقیاس پوسته‌ای (روب، 2005). جهت توضیحات به متن مراجعه شود.

 

 

بررسی چگونگی مهاجرت سیالات کانه‌دار

همان گونه که قبلاً عنوان گردید، دما و حضور یون‌های کمپلکس (عوامل حمل)‌ می‌تواند باعث انحلال زیاد فلز در حجم کمی از سیال شود، اما ذکر این موضوع الزاماً به این معنا نیست که سیالات ‌کانه‌دار‌ دارای حجم‌های کمی هستند، بلکه تشکیل کانسارهای بزرگ، مؤید حضور حجم بسیار بالای سیال است. بنابراین، در بررسی چگونگی تشکیل کانسار، می‌بایستی مهاجرت حجم بالایی از سیال کانه‌دار از محل تشکیل تا محل ته‌نشینی کانه (تشکیل کانسار) توضیح داده شود. در ادامه، نحوه مهاجرت سیالات ‌کانه‌دار‌ به اجمال، مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

 

الف) نحوه مهاجرت ماگما

نحوه مهاجرت ماگما به عنوان یک سیال کانه‌دار از اهمیت زیادی برخوردار است. از جمله خصوصیات جالب ماگما، حرکت رو به بالای آن است که در حین این حرکت، از حرارت آن نیز کاسته‌ می‌شود. عامل اصلی در شروع حرکت ماگما، احتمالاً مربوط به انبساط گازهای موجود در آن و تنش‌های تکتونیکی است و پس از آن ادامه حرکت، تحت تأثیر دو عامل اصلی صورت‌ می‌گیرد. اول این که معمولاً حرکت ماگما به سمت بالا توسط ساخت‌های زمین‌شناسی نظیر گسل‌ها و درزه‌ها کنترل‌ می‌گردد.

بدین طریق که ماگما جهت ادامه حرکت به طرف بالا، از فضاهای خالی به وجود آمده توسط گسل‌ها و درزه‌ها، به عنوان کانال عبور استفاده نموده و در صورت عدم وجود ساخت‌های فوق، ماگما در اثر حرارت خود، ‌سنگ‌های بالادست را هضم نموده و به حرکت صعودی خود ادامه‌ می‌دهد. البته در برخی موارد، حرارت ماگما به اندازه‌ای نیست که بتواند ‌سنگ‌های بالادست را هضم نماید، در نتیجه در ابتدا با وارد نمودن عناصر متحرک به ‌سنگ‌های اطراف خود، باعث پایین آمدن نقطه ذوب آن‌ها شده و سپس به هضم و حرکت به سمت بالا اقدام‌ می‌نماید.

در پاسخ به این سؤال که چگونه حجم بالایی از فلزات در مقدار کمی سیال، حل و حمل‌ می‌شوند؟،‌ می‌توان به نقش کمپلکس‌ها در این ارتباط اشاره نمود. به طور کلی، کمپلکس‌ها قادر به حل فلزات در حجم کوچکی از سیال و سپس حمل آن‌ می‌باشند. با نفوذ ترکیبات کمپلکسی به درون درزه و شکستگی‌ها، در اثر تغییرات به وجود آمده در میزان pH،Eh و درجه حرارت محیط، ارتباط بین فلزات و عوامل حمل، از یکدیگر گسسته شده، حلالیت فلزات کاهش یافته و در نتیجه به صورت ذخیره معدنی رسوب‌ می‌کنند.

کانه‌ها، خصوصاً سولفیدها، در آب خالص (حتی در دماهای بالا) بسیار نامحلول‌اند و در حقیقت، برای تشکیل ذخایر حتی کوچک نیز اقیانوس‌هایی از آب مورد نیاز است. بنابراین، توضیح مکانیسم انحلال ‌کانی‌ها و مهاجرت آن‌ها جهت تشکیل ذخیره معدنی چندان آسان نیست. تنها مکانیسم زمین‌شناختی و شیمیایی که توسط آن‌ می‌توان مکانیسم انحلال و مهاجرت کانه‌ها را توضیح داد، تشکیل یون‌های کمپلکس فلزات سنگین است.

چنین ‌کمپلکس‌هایی قادرند تا حلالیت فلزات سنگین را به طور شگفت انگیزی افزایش دهند. به طور مثال، فعالیتHg2 در یک محلول اشباع از HgS (سینابر) و 2H S در دمای 25 درجه سانتی‌گراد، فشار یک اتمسفر و 8=pH، تنها حدود 4710 مول بر لیتر است که این مقدار معادل با حضور یک اتم جیوه در مقدار کل آب‌های اقیانوس‌های جهان است. با وجود این در چنین محلولی، یک کمپلکس بسیار پایدار سولفید جیوه (22 HgS) تشکیل‌ می‌شود که با افزایش غلظت کل جیوه در محلول با ضریب تمرکز حدود 1042، غلظت آن به 0/001 گرم در لیتر‌ می‌رسد که جهت تشکیل ذخیره معدنی در شرایط مساعد، مناسب است (پارکر، 1987).

در طبیعت انواع بسیاری از یون‌ها یا مولکول‌های کمپلکس ساز (لیگاند) وجود دارند که از مهمترین آن‌ها‌ می‌توان به سولفید، هیدروسولفید، کلرید، پلی سولفید، تیوسولفات، سولفات و کربنات اشاره نمود که از این بین، ‌کمپلکس‌های سولفوری و کلروری از اهمیت بسیار زیادی در تشکیل ذخایر معدنی برخوردارند. عناصری نظیر Ag،Zn،Pb و Cu به صورت ‌کمپلکس‌های کلروری، و عناصری همچون As،Hg،Au و Sb به صورت ‌کمپلکس‌های بی‌سولفید حمل‌ می‌گردند (البته این عناصر در حرارت‌های بالا نیز توسط ‌کمپلکس‌های کلریدی حمل‌ می‌شوند).

 

ب) نحوه مهاجرت سیالات کانه‌دار در اعماق زیاد

پدیده هضم توسط ماگما، حرکت رو به بالای آن را توجیه‌ می‌کند، اما سیالات کانه‌دار توانایی هضم ‌سنگ‌های پیرامون و بالادست خود را ندارند. لذا مهم‌ترین دلایل ارائه شده در خصوص نحوه عملکرد سیالات کانه‌دار به شرح زیر قابل توضیح است:

  • عده‌ای از زمین شناسان معتقدند که سیالات کانه‌دار، در اطراف ‌کانی‌های متشکله سنگ وجود دارند که در بخش خارجی آن‌ها نفوذ‌ می‌کنند. همین امر سبب دگرسانی سطح خارجی ‌کانی‌ها گردیده و موجبات تسهیل در ادامه حرکت سیال را فراهم‌ می‌کند.
  • عده‌ای دیگر معتقدند که سیالات فوق، باعث ایجاد درز و شکاف در ‌سنگ‌ها شده و راه را برای ادامه عبور و چرخه حرکت سیالات، باز نگاه‌ می‌دارند و نقش آب را در این میان، همانند نقش روغن به عنوان یک روان‌کننده، در حرکات قطعات موتور می‌دانند.
  • گروه دیگر معتقدند که ‌سنگ‌ها در مجاورت با سیال کانه‌دار که از حرارت بالایی برخوردار است منبسط شده و این انبساط توأم با فشار، باعث ایجاد فضاهای میکروسکپی و در نتیجه، افزایش نفوذپذیری سنگ‌ می‌گردد. بدین ترتیب، نحوه عبور سیال کانه‌دار از آن مسیر مشخص‌ می‌شود.
  • نظریه انتشار از جمله نظریاتی است که در خصوص درک چگونگی مهاجرت سیالات کانه‌دار در اعماق زیاد کمک‌های شایانی نموده است. این نظریه بیان‌ می‌کند که انتشار، عبارت از حرکت خود به خودی ملکول‌ها یا یون‌ها است که سبب‌ می‌شود ماده‌ای به طور همگن با دیگری بیامیزد.

با توجه به دلایل فوق،‌ می‌توان به این نتیجه رسید که حرکت سیالات کانه‌دار منجر به تشکیل کانسارهای بزرگ‌ می‌گردد. همچنین، قابل ذکر است که حرکت سیالات کانه‌دار مناطق سطحی تا حدودی از قوانین حرکت آب‌های زیرزمینی تبعیت‌ می‌کند.

 

ج) نحوه مهاجرت سیالات کانه‌دار در مناطق کم عمق

مناطق کم عمق، به مناطقی اطلاق‌ می‌شود که در عمقی به اندازه عمق چاه‌های حفاری شده با مته قرار گرفته‌اند (حدود 100 تا 500 متر). در این اعماق، انتقال موادمعدنی معمولاً از طریق شکستگی‌ها و گسل‌ها صورت‌ می‌گیرد. نکته جالب توجه در خصوص حرکت سیالات در مناطق کم عمق این است که فاز مایع، از فاز گازی جدا‌ می‌شود و همین امر باعث می‌گردد تا در کانسارهای حاصل از سیالات متحرک در مناطق کم عمق، در بخش‌های مختلف این ذخایر، منطقه‌بندی یا زونینگ دیده شود.

 

 بررسی چگونگی تجمع و تشکیل ذخیره از سیال ‌کانه‌دار‌

نکته مهم آن است که سیال متحرک ‌کانه‌دار‌، در نهایت تحت تأثیر تغییر در شرایط فیزیک و شیمیایی محیط، نظیر دما، فشار، Eh،pH و غیره، عناصر فلزی و غیرفلزی موجود در خود را به صورت کانه یا فلز خالص ته‌نشین‌ می‌نماید. در اینجا، نحوه تجمع و تشکیل ذخیره از سیال کانه‌دار به اختصار مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

 

الف) نحوه ته نشینی مواد در سیالات ماگمایی

همراه با صعود ماگما به طرف سطح زمین، افت فشار، دما و افزایش میزان اکسیژن رخ خواهد داد. مجموعه عوامل فوق سبب‌ می‌گردد تا عناصری نظیر آهن و کروم، به صورت ترکیبات اکسیدی، همراه با سایر ‌کانی‌های سیلیکاتی موجود در بالای سری باون تشکیل شوند، اما از آنجا که وزن مخصوص کرومیت و مگنتیت به مراتب بالاتر از ‌کانی‌های سیلیکاتی است، لذا کانه‌های اکسیدی فوق، به کف محفظه ماگمایی سقوط کرده و در آنجا تجمعی از ‌کانی‌های کروم و آهن را به وجود می‌آورند (شکل 7). از آن جایی که تشکیل این نوع کانسار، به واسطه ته‌نشینی بر اساس چگالی کانی‌هاست؛ این فرایند را ته‌نشست ثقلی می‌نامند که نمونه بارز چنین تجمعی در کانسار ماگمایی بوشولد واقع در آفریقای جنوبی قابل مشاهده است.

 

نحوه تشکیل ذخایر معدنی - چگونگی تجمع و تشکیل ذخیره از سیال کانه دار
شکل 7 – ته نشست ثقلی کانه‌ها در اثر وزن مخصوص

 

گاهی نیز اتفاق‌ می‌افتد که عناصر مس و یا نیکل، توسط یون‌های گوگرد احاطه‌ می‌گردند که در نتیجه، فازی متشکل از یون‌های سولفید مس و یا نیکل به صورت کاملاً غیرقابل امتزاج با سایر اجزاء ماگما به وجود‌ می‌آید. نمونه بارز چنین تجمعی را احتمالاً‌ می‌توان در کانسار سادبوری کانادا ملاحظه نمود. البته لازم به ذکر است که امروزه برخی از دانشمندان معتقدند که کانسار سادبوری کانادا در اثر برخورد یک شخانه بزرگ به وجود آمده است (پتیسون، 1979).

 

ب) نحوه ته نشینی مواد در سیالات کانه‌دار

سیالات گرمابی [Hydrothermal fluids] عبارتند از سیالاتی داغ، متحرک و حاوی عناصر فلزی که‌ می‌توانند در مراحل انتهایی فرایند‌های ماگمایی تشکیل شوند و در حین حرکت رو به بالا، مواد همراه خود را به صورت کانه یا فلز بر جای گذارند. این سیالات داغ و متحرک‌ می‌توانند در اثر گرم شدن آب‌های جوی، اقیانوسی، فسیل و دگرگونی نیز به وجود آیند.

عوامل اصلی که سبب برجای‌گذاری مواد همراه سیالات گرمابی به صورت فلز یا کانه‌ می‌گردند عبارتند از:

  • واکنش شیمیایی با ‌سنگ‌های اطراف یا با سایر محلول‌ها: نظیر کانسارهای اسکارن که در نتیجه واکنش سیالات ‌کانه‌دار‌ با سنگ میزبان تشکیل‌ می‌گردند.
  • کاهش دما و فشار سبب ناپایداری ‌کمپلکس‌های محلول و در نتیجه، ته‌نشینی فلزات موجود در سیال ‌‌‌کانه‌دار‌‌ می‌گردد. به عبارت دیگر، ته‌نشست ‌کانی‌ها از محلول‌های کمپلکس‌دار، به واسطه تغییر در تعادل کمپلکس‌ها رخ‌ می‌دهد. بر هم خوردن تعادل ترکیب کمپلکسی‌ می‌تواند ناشی از تغییر درجه حرارت (معمولاً سردشدن محیط) و یا کاهش غلظت لیگاند باشد که این امر به نوبه خود منجر به کاهش قابلیت انحلال ترکیب کمپلکسی جهت حمل فلزات‌ می‌گردد.
    این فرایند، یعنی کاهش قابلیت انحلال‌ می‌تواند به واسطه واکنش با سنگ دیواره، اختلاط با سایر محلول‌ها و یا تشکیل یک فاز گازی ناشی از کاهش فشار رخ دهد. در نتیجه کاهش قابلیت انحلال، کمپلکس از حالت محلول خارج شده و فلزاتی که به صورت ترکیبات کمپلکس محلول وجود داشته‌اند، به صورت ترکیبات غیرمحلول رسوب نموده و ذخایر معدنی با ارزش اقتصادی را تشکیل‌ می‌دهند (پارکر، 1987).
  • اختلاط سیال با آب‌های زیرزمینی و آب‌های فسیل
  • خروج گازهایی نظیر 2COH S و 2O: معمولاً با کاهش فشار، گازهای مذکور میل به خروج از سیستم را دارند که در صورت خروج، موجب کاهش قابلیت انحلال سیال در اثر تغییرات pH خواهند شد و در نتیجه، عناصر موجود در سیال،به صورت فلز یا کانه‌های سولفیدی نهشته‌ می‌شوند.

 

ج) نحوه ته نشینی مواد در محیط‌های رسوبی

در محیط‌های رسوبی، حمل مواد با ارزش اقتصادی، به دو شکل معلق و بار بستری (نظیر طلا، قلع، و …) و یا به صورت بار محلول انجام‌ می‌گیرد (شکل 8). ته‌نشست مواد معلق، معمولاً تحت اثر نیروی ثقل و در اثر کاهش سرعت آب به وقوع‌ می‌پیوندد.

این در حالی است که عناصر محلول، معمولاً در اثر تغییر در شرایط Eh و pH محیط، ته نشست‌ می‌کنند که مثال بارز در مورد اخیر، رسوب ‌کانی‌های منگنز است.

 

نحوه تشکیل ذخایر معدنی - چگونگی تجمع و تشکیل ذخیره از سیال کانه دار
شکل 8 – انواع روش‌های حمل ذرات در یک محیط رسوبی (پلومر و مک گیری، 1991).

 

د) کانی‌سازی زیستی یا بیومینرالیزاسیون

امروزه بسیاری از دانشمندان، نقش باکتری‌ها را نیز در نهشت موادمعدنی در محیط‌های رسوبی مؤثر‌ می‌دانند (به عنوان مثال، لوونستام (1981،) کایرشوینک و هاگادورن (2000) و کنهاسر [Konhauser] (1998 و 2003). بر طبق نظر این گروه، باکتری‌ها به دو طریق‌ می‌توانند باعث نهشت موادمعدنی شوند. روش اول شامل تولید اسیدسولفوریک توسط باکتری و تثبیت عناصر به شکل سولفیدی است و روش دوم در حقیقت، تثبیت عناصر درون بدن باکتری جهت انجام اعمال حیاتی است که پس از مرگ و انباشت باکتری‌ها، تجمعی از ماده معدنی را خواهیم داشت.

هیدروکسید آهن [3[Fe(OH) یکی از معمول‌ترین ‌کانی‌های زیستی (بیومینرال) است که در محیط‌های مختلفی تشکیل شده و در اثر دیاژنز، به فازهای پایداری نظیر گوتیت و هماتیت تبدیل‌ می‌شود. از جمله باکتری‌هایی که آهن فریک (آهن سه ظرفیتی) را درون سلول‌های خود رسوب‌ می‌دهند‌ می‌توان به لپتوتریکس اوکراسه [Leptotrix Ochracea] اشاره نمود (شکل 9 الف). همچنین، باکتری مگنتوتاکتیک [Magnetotactic] قادر است بلورهای مگنتیت را به صورت زنجیره‌هایی پیوسته در درون سلول خود ذخیره سازد (شکل 9 ب).

 کانی‌سازی زیستی فرایندی است که علاوه بر ذخایر آهن، در تشکیل سایر مواد معدنی نیز نقش دارد. به  عنوان مثال، منگنز نیز از جمله عناصری است که میتواند به شکل بیوژنیکی و مشابه با آهن ته نشست نماید. مطالعات اخیر نشان می‌دهد که تمرکز باکتریایی آهن و منگنز در کف اقیانوس‌ها در تشکیل گرهک‌های منگنز نقش دارد (روب، 2005). بر اساس مطالعات کنهاسر (2003) تشکیل بخشی از رسوبات غنی از فسفات نیز به پدیده بیومینرالیزاسیون وابسته است. به علاوه سیلیس بی‌شکل تشکیل‌شده در کانسارهای طلای اپی‌ترمال نیز به حضور باکتری‌ها در محیط، نسبت داده شده است (روب، 2005).

 

نحوه تشکیل ذخایر معدنی - چگونگی تجمع و تشکیل ذخیره از سیال کانه دار
شکل 9 – تصاویر میکروسکپی از الف) سلول باکتری که هیدروکسید آهن بی‌شکل در دیواره های سلول جانشین شده است و ب) باکتری مگنتوتاکتیک که زنجیرهای از بلورهای مگنتیت در امتداد محور طولی بدن میکروارگانیسم ردیف شده است (روب، 2005).
 

منبع

کتاب زمین‌شناسی اقتصادی

عاشق شروع کردن هستم، هنر من جنگیدن برای آرزوهام هست؛ دنبال این هستم که درک درستی از زندگی پیدا کنم و ازش لذت ببرم برای همین بیشترین سرمایه‌گذاری رو روی خودم می‌کنم.

جدیدترین مطالب رو در ایمیل خود دریافت کنید

این مطلب را با دوستان خود به اشتراک بگذارید

اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها
0
افکار شما را دوست داریم، لطفا نظر دهید.x
()
x

فرم گزارش

خواهشمند است، فرم را تکمیل و ارسال نمایید.

راهنمای دانلود

  • اگر نرم‌افزار مدیریت دانلود ندارید، قبل از دانلود هرگونه فایلی، یک نرم افزار مدیریت دانلود مانند IDM و یا FlashGet نصب کنید.
  • برای دانلود، به روی عبارت “دانلود” کلیک کنید و منتظر بمانید تا پنجره مربوطه ظاهر شود سپس محل ذخیره شدن فایل را انتخاب کنید و منتظر بمانید تا دانلود تمام شود.
  • در صورت بروز مشکل در دانلود فایل‌ها تنها کافی است در آخر لینک دانلود فایل یک علامت سوال ? قرار دهید تا فایل به راحتی دانلود شود.
  • فایل های قرار داده شده برای دانلود به منظور کاهش حجم و دریافت سریعتر فشرده شده‌اند، برای خارج سازی فایل‌ها از حالت فشرده از نرم‌افزار Winrar و یا مشابه آن استفاده کنید.
  • چنانچه در مقابل لینک دانلود عبارت بخش اول، دوم و … مشاهده کردید تمام بخش‌ها می‌بایستی حتماً دانلود شود تا فایل قابل استفاده باشد.
  • کلمه رمز جهت بازگشایی فایل فشرده عبارت www.mining-eng.ir می‌باشد. تمامی حروف را می بایستی به صورت کوچک تایپ کنید و در هنگام تایپ به وضعیت EN/FA کیبورد خود توجه داشته باشید همچنین بهتر است کلمه رمز را تایپ کنید و از Copy-Paste آن بپرهیزید.
  • چنانچه در هنگام خارج سازی فایل از حالت فشرده با پیغام CRC مواجه شدید، در صورتی که کلمه رمز را درست وارد کرده باشید. فایل به صورت خراب دانلود شده است و می‌بایستی مجدداً آن را دانلود کنید.