براى پى بردن به چگونگى تشکیل ذخایر معدنى ،بررسى عوامل چهار گانه زیر ضرورى است:
◄ الف -خاستگاه محلولهاى کانه دار :
از آنجا که بیشترین حجم محلول هاى کانه دار را آب تشکیل داده ،بنابراین آب مى تواند نقشى کارا در تشکیل مواد معدنى وانتقال آنها داشته باشد.
5 خاستگاه براى محلول هاى کانه دار:
● 1 – آبهاى سطحى به همراه آب زیرزمینى که بطور کلی از نظر زمین شناسان آب جوى(meteoric water) نامیده مى شوند.
● 2 – آبهاى اقیانوسى-دریایى ( Oceanic-sea waters )
● 3 – آبهاى فسیل (fossil water )
● 4- آبهاى دگرگونى ( metamorphic waters )
● 5 – آبهاى ماگمایى ( magmatic waters )
● 1) آبهاى سطحى
این آبها به انضمام آب هاى زیرزمینى که از نظر زمین شناسان آبهاى جوى (meteoric waters) نامیده مى شود در تشکیل:
+ ذخایر رسوبى شیمیایى (اورانیوم (chemical precipitales)
+ ذخایر بر جاى ماندنى (بوکسیت ونیکل) –(Residual deposits )
+ ذخایر پلاسرى ( placer deposits )
+ ذخایر غنى شده ثانویه سوپرژن ( secondary enriched deposits )
+ ذخایر رسوب شیمیایى اورانیوم (Uranium chemical precipitates )
»» ذخایر رسوبى شیمیایى (اورانیوم (chemical precipitales)
اورانیوم موجود در توف هاى اسیدى وگرانیت هاى آلکالن در تماس با آبهاى سطحى ،ابتدا توسط اکسیژن موجود در آب اکسیده شده .به UO2+2 تبدیل مى گردد وگاهى توسط کمپلکس هاى CO2–,So4–,PO4-3,f- به حالت محلول در آب از سنگ مادر خارج شده ودر محیط احیائى بر جاى گذاشته مى شوند. این فرایند بدون حضور آب امکان پذیر نیست وموجب مى شود که اورانیوم سنگ مادر که حالتى پراکنده وفاقد ارزش اقتصادى است در محیط ثانویه تمرکز یافته وارزش اقتصادى پیدا نماید.
»» ذخایر بر جاى ماندنى (Residual deposits )
– نیکل موجود در سنگهاى اولترامافیکى ومافیکى اگر در شبکه سیلیکاتها جایگزین شود،ارزش اقتصادى نخواهد داشت،هر چند که از عیار بالا برخوردار باشد. در صورتیکه که اگر این گونه سنگ ها در شرایط مناسب، تحت تاثیر آبهاى سطحى ،هوازده وفرسوده گردند ،نیکل از شبکه سیلیکاتها آزاد مى شود وبدلیل غیر محلول بودن ،در همان منطقه برجاى مى ماند.در نتیجه عیار نیکل افزایش یافته،تغلیظ وتصفیه آن مقرون به صرفه مى گردد.
منابع آلومینیم دنیا (ذخایر بوکسیت)اکثراً تحت تاثیر آبهاى سطحى ،طى پدیده لاتریتى شدن (lateritization) بوجود مى آیند.(لاتریتى شدن فرآیندى است که طى آن سنگ یا خاک به لاتریت تبدیل مى شود)لاتریت به خاکهاى هوازده ویا موادى گویند که از اکسیدهاى ثانویه آهن،آلومنییم ویا هر دو آنها غنى باشد ومعمولاً بهمراه آن کوارتز وکائولن وجود دارد.تشکیل آنها در محیط هاى حاره اى وگرم ومرطوب صورت مى گیرد وفرآیند آن طى عمل هوازدگى (wheathring) کامل مى گردد.
»» ذخایر پلاسرى ( placer deposit )
کانى هایى که از چگالى بالا ومقاومت در در برابر واکنش هاى شیمیایى برخوردار هستند توسط آب از سنگ مادر جدا شده ودر بستر رودخانه در مکان هاى خاصى بر جاى گذاشته مى شوند وکانسارهاس پلاسرى را بوجود مى آورند.
گاهى اوقات مواد معدنى بویژه سولفیدها،توسط آبهاى سطحى ضمن اکسیداسیون وشسته شدن با توجه به اینکه اکسیژن نقش فعال دارد،ایجاد زون هایى چون Oxidizied ore, leached zone, gossan در بالاى سطح ایستابى (waterable) مى نماید. با گذر یونهایى چونCu از سطح ایستابى، در شرایط احیائى مى تواند با گوگرد ترکیب شده ایجاد زون غنى شده (enriched zone) نماید.
»» ذخایر گرمابى (hydrothermal deposits )
گاهى آبهاى فرورو در اعماق زمین به توده هاى نفوذى در حال سرد شدن برخود مى نمایند. در نتیجه درجه حرارت ،قابلیت احلال این آبها افزایش مى یابد ودر نقطه بخصوصى بعلت کاهش وزن مخصوص (افزایش حجم) تشکیل یک چرخه مى دهند که در امتداد گسلها به سمت بالا آمده ودر طى مسیر خود یک سرى مواد وترکیبات مربوط به سنگهاى اطراف خود از قبیل مس ،سرب،روى ،جیوه ،آرسنیک ،طلا، نقره وغیره را حل مى نماید. این مواد در اعماق خاص تحت تاثیر تغییرات مربوط به عواملى چون حرارت وفشار شروع به ته نشینى وایجاد ذخایر گرمابى مى نمایند. بنابراین در تشکیل اکر ذخایر گرمابى، آبهاى سطحى نقش اساسى دارند.
● 2- آبهاى دریائى-اقیانوسى
نوعى از آب هاى سطحى را شامل مى شوند که در تشکیل بعضى از ذخایر رسوبى وماسیو سیولفیدها نقش اساسى دارند.در این مورد نقش بخارات بروندمى (exhalites) از کف دریا در تشکیل ذخایر ماسی. سولفیدى قابل اهمیت مى باشد.از ماسیو سولفیدها مى توان تیپ هاى قبرس Cyprus type،بشى Besshi type کورکو kuroko type را نام برد.
● 3 – آبهاى فسیل
شامل آبهاى مدفون مانده در بین ذرات تشکیل دهنده رسوبات است که در اصل مى تواند همان آبهاى جوى باشند که دیرزمانى در داخل رسوبات مدفون مانده با کانیهاى مشکله سنگها واکنش انجام داده،ویژگیهاى متفاوتى پیدا مى نمایند ودر تشکیل ذخایر معدنى از جمله ذخایر تیپ دره مى سى سى پى (MVT)،نقش کارا دارند.
● 4 – آبهاى دگرگونى
هرگاه آبهاى محصور بین ذرات رسوبى تحت تاثیر فشار وحرارت ناشى از دگرگونى قرار گیرند،این فشار وحرارت موجب مى شود تا آبها،فضاهاى بین دانه ها را ترک کنند وشروع به حرکت نمایندواین آبها مى توانند بعضى از مواد را در خود حل کنند وآنها را در شکستگیها وگسلها بصورت ذخایر رگه اى بر جاى مى گذراند.
● 5- آبهاى ماگمایى
ماگما ماده روان سنگ ساز که بطریق طبیعى تشکیل شده،ونفوذ وخروج آن طى عمل سرد شدن(solidification) سنگهاى آذرین را بوجود مى آورد مى باشد. ماگماهاى مافیک واولترامافیک از مانتل بالایى منشا مى گیرند ولى ماگماهاى اسیدى اغلب حاصل ذوب آناتکسى پوسته قاره اى است ومقدار کمى از آن حاصل تفریق ماگماى مافیکى مى باشد.
میزان آزاد شدن آب از یک گداخته ماگمایى که از افقهاى ژرف به افقهاى بالاتر پوسته راه مى یابد براى سنگهاى بازالتى وگرانیتى متفاوت است.
تبلور این نوع مواد معدنى همراه با سیلیکاتها را مى توان تابع شرایط فیزیکوشیمیایى ماگما، شعاع یونى عناصر شرکت کننده در ساختمان این نوع ماده مواد معدنى وهمچنین درجه حرارت تبلور آنها دانست.
در صورتى که ماگماى اولترامافیکى – مافیکى در اقیانوسها بفرم سنگهاى آتشفشانى (exhalation) سرد شوند، اگر ترکیب شیمیایى ماگما، عمق آب،شرایط ph,Eh آب وغیره مناسب باشد.ذخایر ماسیو سولفاید نوع مس- روى ویا نیکل-کبالت تشکیل خواهد گردید.
– بخش محدودى از ماگماهاى اولترامافیک که از اعماق بسیار زیاد منشاء مى گیرند وبطور استثنائى گازهاى HCI,H2O,B,F,CO2 در آن خیلى زیاد است کیمبرلیت ها را تشکیل مى دهد،کیمبرلیت ها بدلیل وجود الماس وهمچنین وجود قطعاتى از سنگهاى مانتل بالایى وپوسته سیالیک زیرین حائز اهمیت مى باشند.
– در ماگماهاى حد واسط واسیدى که مقدار آب آنها بالا است ،نحوه تشکیل ذخایر معدنى آنها با آنها با ماگماهاى مافیک واولترامافیک تفاوت دارد.چرا که مقدار آب موجود در این ماگماها بین کمتر از 1 درصد تا 8 درصد درنوسان است.در ماگماهاى حد واسط واسیدى،آب وکمپلکس هاى B,CL,F وs– از عوامل مهم در انتقال وتمرکز عناصر نظیر Sn,Mo,Au,Zn,Pb غیره شناخته شده است.عناصر داراى شعاع یونى بزرگ مانند U,Sn,Cu وغیره در فاز محلول متمرکز شده وبا یون هاى B-,F,Cl- و…… تشکیل کمپلکس هاى مختلف را مى دهند.وجود ترکیبات تمک(NaCl,KCl) در انکلوزیونهاى سیال معرف اهمیت کمپلکس هاى کلریدى در محلول هاى ماگمایى است زیرا Cl عامل موثر در جذب یون هاى فلزى وانتقال آنها است در این راستا فلزاتى مانندZn,Pb,Mn تشکیل کمپلکس هاى چهار وجهى وبا Cu +2 تشکیب کمپلکس دگر شکل یافته اند.در شرایط PH اسیدى وفشار پائین اکسیژنCl-و F-وSn2+ تشکیل کمپلکس هاى تریگونال هرمى شکل پایدار را مى دهد.
ارتباط ژنتیکى ذخایر فلزى خصوصاً MoوSn با f- به اثبات رسیده است وبهمین دلیل عنصر F- در پى جویى ذخایر مولیبدن وقلع از اهمیت ویژه برخوردار است.
کاهش درجه حرارت وافزایش PH در محلول هاى ماگمایى سبب بى ثباتى کمپلکس هاى clوF- مى شود در نتیجه کانیهاى غنى از Cl-و F- نظیر میکا، توپاژ ،فلوریت وآپاتیت کریستالیزه مى شوند.این کانیها در زون گرایزن ودر بخش فوقانى توده هاى نفوذى اسیدى در سیستم هاى قلع ومولیبدن پورفیرى یافت مى شود ودر آنجا مواد معدن بصورت رگچه اى و پراکنده در بام آن قرار دارند.
هنگامیکه ماگمایى از نوع کوارتز مونزونیت حاوى آب ،به طرف سطح زمین حرکت کند، به ترتیب پیروکسن ،پلاژیوکلاز ،هورنبلند،فلدسپات هاى پتاسیک وکوارتز آن متبلور خواهد شد وهمزمان با آن محلول هاى غنى از Zn,pb,Cu وغیره در بالاى سیستم متمرکز مى شوند ودر شرایط مناسب تشکیل ذخایر مس پورفیرى را مى دهند.
◄ ج- نحوه مهاجرت وانتقال مواد
بطور کلى حمل مواد معدنى :
بصورت محلول ویا غیر محلول در آب
بصورت ترکیبات ساده یونى وبا ترکیبات پیچیده(کمپلکس)
توسط ماگما،محلول هاى ماگمایى،گرمابى وآبهاى سطحى صورت مى گیرد مواد معدنى در محلول هاى ماگمایى وگرمابى اغلب به صورت کمپلکس هاى مختلف حمل مى شوند.از جمله:
● عناصر Cu,Ag,Zn,Pb بصورت کمپلکس هاى کلریدىCl-
● عناصر Sb,As,Hg,Au در حرارت پائین ودر محلول هاى گرمابى بصورت کمپلکس هاى بى سولفیدى-H2S,HS
● عناصر Mo,Sn در محلول هاى ماگمایى بصورت کمپلکس هاى فلوئور(F-) حمل مى شوند.
در شرایط Ph وEh مناسب،بعضى از مواد بصورت محلول وبا غیر محلول بوسیله آبهاى سطحى وفرورو از محیط اولیه جابجا شده ودر محیط مناسب ثانویه نظیر ذخایر پلاسرى وذخایر اورانیوم رسوبى(ذخایر رسوب شیمیایىChemical precipitate)را بر جاى مى گذارند.
◄ د- نحوه ته نشینى مواد معدنى
مواد معدنى تحت تاثیرعوامل:
وزن مخصوص
تغییرات PH,Eh
تغییرات درجه حرارت وفشار
● وزن مخصوص : وزن مخصوص مواد معدنى ،یکى از فاکتورهاى مهم در ته نشینى وتجمع آنها است.نظیر ذخایر پلاسرى که مواد به علت مقاومت شیمیایى شان پس از حمل مکانیکى در محلى که متناسب با وزن مخصوص آنها باشد تجمع پیدا مى نمایند.
در ماگماى مافیک-اولترمافیک (که ترکیب شیمیایى مناسب دارند) کانیهایى که وزن مخصوص آنها بالاست نظیر کرومیت،مگنتیت ،پنتلاندیت وغیره همزمان با سیلیکاتهایى چون اولیوین ، پیروکسن ها متبلور مى شوند و ماگماى باقى مانده در بردارنده کانیهاى با وزن مخصوص سبکتر مى گردد.
● تغییرات Ph,Eh : دانشمندى سوئدى به نام Svant Arrhenius تجزیه الکترولیتى (Electrolytic dissociation) را پیشنهاد نمود بر این مبنا که:
طى عمل تجزیه الکترولیتى برخى ملکولهاى یک ماده در یک محلول رقیق ، متلاشى شده ، یون ها با بار مثبت (کاتیون) (positive charges) و یونهاى با بار منفى آنیون (negative charges) در آن از هم جدا مى شوند. گسترش این فروپاشى وابسته به ضریب ثابتى است .
این مقدار ثابت ضریب فروپاشى بیشتر به ترکیب ماده محلول و دماى محلول بستگى دارد. به طوریکه افزایش دماى محلول باعث افزایش ضریب ثابت فروپاشى مى شود. محلولها و آب خالص خود نیز فروپاشیده یا تجزیه شده به یک کاتیون هیدرژن (H+) ویک آنیون هیدروکسیل ( (OH- تبدیل مى شود.
لگاریتم (LOG 10) عکس غلظت یون هاى هیدروژن در یون محلول آبى را اندیس غلظت یون هیدروژن(Index of hydrogen ion concentration) در نظر مى گیرند که به آن PH مى گویند . مقدار آن اگر 7 باشد PH سترون یا خنثى است،PH با افزایش دما و فشار پایین مى آید.
شاخص دیگرى که براى مشخص کردن محلول هاى کانه دار اهمیت دارد پتانسیل اکسیداسیون –احیاء Oxidation –reduction potential(Eh) مى باشدو نشانگر فشار جریان الکترولیتى است که در مدت اکسیداسیون –احیاء میان مواد در حال واکنش جریان الکتریکى است که در مدت اکسیداسیون-احیاء میان مواد در حال واکنش بوجود مى آید.این شاخص بر حسب میکروولت بیان مى شود وممکن است مثبت یا منفى باشد در مورد آب این اندیس گنجایش عوامل اکسیده کننده را براى گرفتن هیدروژن وگنجایش عوامل احیاء کننده را براى گرفتن اکسیژن نشان مى دهد وبه این ترتیب حدى پایه از جدا شدن الکترونها در مورد مواد اکسیده کننده واحیاء‌شونده بدست مى آید.
