نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکدۀ علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود ایران

2 استادیار، دانشکدۀ علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود ایران

3 دانشیار، دانشکدۀ مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود ایران

چکیده

کوه زر از مناطق مستعد برای اکتشاف مس - طلا در شمال‌شرق‌ ایران است. زمین‌شناسی این منطقه شامل سنگ‌های گدازه‌ای با ترکیب حدواسط تا مافیک به سن ائوسن میانی - بالایی است. گرانودیوریت، مونزونیت، دیوریت به سن اولیگوسن در سری آتشفشانی ائوسن تزریق شده است. سنگ‌های نفوذی سبب دگرسانی سنگ‌ها و کانه‌زایی مس و طلا شده است. برای مطالعه توزیع اندازۀ ذرات و ارتباط آن با تمرکز فلزها تعداد 6 ایستگاه نمونه‌برداری انتخاب شد. نمونه‌های رسوب به 6 بخش (2 تا 425/0، 425/0 تا 18/0، 18/0 تا 125/0، 125/0 تا 063/0، کوچک‌تر از 063/0 و کوچکتر از 150/0 میلی‌متر) سرند شدند. مطالعۀ توزیع اندازۀ ذرات نشان می‌دهد ذرات با اندازه‌های 425/0 تا 2 و 125/0 تا 180/0 میلی‌متر به‌ترتیب بیشترین و کمترین درصد وزنی رسوبات آبراهه‌ای را تشکیل می‌دهند. بررسی داده‌های ژئوشیمیایی نشان می‌دهد عناصر طلا، نقره، آرسنیک، مس، سرب، آنتیموان، مولیبدن، و گوگرد در ایستگاه‌های نمونه‌برداری 4، 5، و 6 غنی‌شدگی درخور ملاحظه‌ای دارند. مقادیر این عناصر در جزء مش‌های 063/0 تا 125/0، 125/0 تا 180/0 و 180/0 تا 425/0 میلی‌متر بیشتر از سایر جزء مش‌هاست و جزء مش کوچک‌تر از 150/0 میلی‌متر معرف دامنه‌های مختلف غلظت عناصر در رسوبات آبراهه‌ای این منطقه نیست. در رسوبات آبراهه‌ای محدودۀ کوه ‌زر عنصر طلا در فاصله حدود 700 متر از کان‌سنگ‌های منشأ دارای بیشترین تمرکز است؛ درحالی‌که این فاصله برای تمرکز بهینۀ مس، سرب، نقره، آرسنیک، آنتیموان و مولیبدن حدود 1200 متر است. روش کانی سنگین نیز همانند کاوش‌های ژئوشیمیایی جزء مش 425/0 تا 063/0 میلی‌متر را برای اکتشاف طلا و عناصر همراه در محدودۀ کوه زر پیشنهاد می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of particle size distribution on the geochemistry of stream sediments and heavy minerals in the Kuh-Zar copper-gold mineralization, South of Damghan

نویسندگان [English]

  • Zahra Marousi 1
  • Masood Alipour-Asll 2
  • Reza Ghavami-Riabi 3

1 Shahrood University of Technology

2 Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran

3 Shahrood University of Technology, Shahrood Iran

چکیده [English]

Introduction
The Kuh-Zar copper-gold mineralization is located in 110 km south of Damghan at Torud-Chah Shirin volcanic-plotonic belt. Stream sediments are used as useful technique in the regional geochemical exploration. Mineralogy, geochemistry and particle size of stream sediments reflecting the composition of source rocks, mechanical and chemical weathering, morphological and hydrological features of the basin, sorting, and climate, as well as several other factors. It is important to consider the influence of geochemical and mineralogical controls on particle size distribution of stream sediments. Studies of distribution of trace elements in relation to the size fraction of stream sediments generally show that several elements, including Mo, Cu, Zn, Mn, and Fe are concentrated in the finest fractions of the sediments. Therefore the majority of stream sediment surveys have been based on the collection of < 200 µm materials. The Forum of European Geological Survey standard sieve mesh is < 150 µm. However, in present study geochemical distribution of elements investigate in various size fractions of stream sediments to obtain optimum mesh size.
 Material and methods
In order to achieve the scope of this study were collected samples from stream sediments, igneous rocks, and silicic veins. The number of 11 thin, thin-polished, and polished samples was studied by optical microscope. To study the effect of particle size distribution on stream sediment geochemistry, 6 stations was selected on the base of lithological, alteration, mineralization, tectonic, and watershed criteria. Each silt sample in every site consisted of 25 sub-samples that were collected along some 30–50 m from active part of stream channel. Silt samples at the field have been screened by a sieve of 2 mm to remove coarse sand. Each sample has been screened with a series sieve from 0.063 to 2 mm (ASTM codes). The ratio of size fractions was determined by weighing of each fraction. All of size fractions were digested in HNO3+HCl (aqua regia) and then analyzed for multi-elements by Varian 735-ES ICP-OES at Zarazma laboratory in Tehran. For measuring the concentrations of Au, fire assay preparation method was employed and the final aliquote was analyzed by Perkin-Elmer 5300 AAS at Zarazma laboratory. Along with silt geochemical samples, 6 heavy mineral and 3 lithogeochemical samples are also studied. Finally, based on the results interpretations have been made.
 Discussion of Results & Conclusions 
The Kuh- Zar is one of the most important prospecting areas for copper-gold in the northeast of Iran. Geology of the area consists of intermediate to mafic lava with middle-upper Eocene age. The Oligocene granodiorite and diorite were injected into Eocene volcanic series. Intrusive rocks lead to alteration and mineralization of copper and gold. The study of particle size distribution shows that 2-0.425 mm and 0.180-0.125 mm size fractions are forming the maximum and minimum weight percent of stream sediments, respectively. Geochemical data surveying demonstrate that the Au, Ag, As, Cu, Pb, Sb, Mo, and S are considerably enriched at the 4, 5, and 6 sampling stations. Concentration of these elements in 0.425-0.180 mm, 0.180-0.125 mm, and 0.125-0.063 mm mesh size is more than any other fraction. The < 0.150 mm is not representative size fraction of sediments in this area. Gold concentrate in a distance about 700 meters from mineralized source rocks in the Kuh-Zar stream sediments, whilst optimum distance for concentration of Cu, Pb, Ag, As, Sb, and Mo is about 1200 meters. The heavy mineral technique same geochemical surveys suggest that the 0.425 to 0.063 mm size fractions are useful for prospecting of gold and associated elements in the Kuh-Zar area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stream sediment
  • Geochemistry
  • Particle size
  • Copper-gold mineralization
  • Kuh-Zar

مقدمه

کانسار مس - طلای کوه زر در 110 کیلومتری جنوب شهرستان دامغان در استان سمنان و در کمربند آتشفشانی - نفوذی طرود - چاه شیرین قرار دارد (شکل 1). رسوبات آبراهه‌ای ابزاری اکتشافی‌اند که در بررسی‌های ژئوشیمیایی ناحیه‌ای استفاده می‌شوند (Cohen et al. 1999; Cannon et al. (2004. رسوبات بخش فعال آبراهه‌ها از مواد جامد با دانه‌بندی ریز، متوسط و درشت (رس- سیلت- ماسه) تشکیل شده‌اند و از فرسایش سنگ‌های هوازده در اثر آب جویبارها و یا رودخانه‌ها منشأ گرفته‌اند. این مواد بسته به اندازۀ ذرات و سرعت آب به‌شکل معلق، غلتان و خزشی در امتداد بستر آبراهه حمل می‌شوند و معرف سنگ‌های حوضۀ آبریزند (Ranasinghe et al. 2008). کانی‌شناسی، اندازۀ ذرات و ژئوشیمی رسوبات آبراهه‌ای انعکاسی از ترکیب سنگ‌های منشأ، هوازدگی مکانیکی و شیمیایی، ویژگی‌های مورفولوژیکی و هیدرولوژیکی حوضه، جورشدگی، آب‌و‌هوا و چندین عامل مهم دیگرند (Pratt and Lottermoser 2007; Grunsky et al. 2009; Ranasinghe et al. 2009; Singh 2010; Pietron 2017)؛ بسیار مهم است اثر توزیع اندازۀ دانه‌ها بر ژئوشیمی و کانی‌شناسی رسوبات آبراهه‌ای درنظر گرفته شود (Ranasinghe et al. 2002). مطالعۀ جزء مش‌های مختلف (Size fractions) در نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای فرصت مناسبی برای تشخیص فرایندهای مختلف زمین‌شناسی فراهم می‌کند و این اطلاعات تأثیر بسزایی در تفسیرهای ژئوشیمیایی منطقه دارند (Grunsky et al. 2009). درحقیقت، برخی عناصر بستگی شدیدی به اندازۀ ذرات دارند و سرنوشت بعدی آنها به‌شدت از فرایندهای رودخانه‌ای تأثیر می‌پذیرد.

مطالعۀ توزیع عناصر کمیاب در دانه‌بندی‌های مختلف رسوبات آبراهه‌ای نشان می‌دهد عناصری مانند مولیبدن، مس، روی، منگنز و آهن در ریزترین بخش رسوب متمرکز می‌شوند (Horowitz and Elrick 1987; Moore and Brook 1989; (Stone and Droppo 1996; Singh and Hasnain 1999؛ ازاین‌رو، بیشتر بررسی‌های رسوبات آبراهه‌ای بر جمع‌آوری مواد کوچک‌تر از 200 میکرومتر پایه‌ریزی شده‌اند. سازمان زمین‌شناسی اتحادیۀ اروپا اندازۀ کوچک‌تر از 150 میکرومتر را مش استاندارد معرفی کرده است؛ این اندازه به‌قدر کافی ریز است که بخش‌های ماسۀ بسیار ریز، سیلت، رس و کلوئیدی را دربرگیرد و ازطرفی به‌قدر کافی درشت است که مواد ریز کافی را در بیشتر شرایط به دست دهد (Salminen 1998; Guagliardi et al. 2013)؛ بنابراین، اندازۀ کوچک‌تر از 150 میکرومتر برای نمونه‌برداری ژئوشیمی آبراهه‌ای در مقیاس ناحیه‌ای مفید است؛ باوجوداین، در مطالعۀ حاضر دانه‌بندی‌های دیگر نیز اندازه‌گیری شدند تا عناصر باند‌شده به دانه‌های درشت‌تر و یا ذرات درشت طلا و کانه‌های دیگر نیز آزمایش شوند.

پژوهش‌های موجود در زمینۀ اثر اندازۀ ذرات بر ژئوشیمی رسوبات آبراهه‌ای در ایران بسیار اندک هستند. در نشریۀ شمارۀ 540 برنامۀ تهیۀ ضوابط و معیارهای معدن با عنوان دستورعمل اکتشاف ژئوشیمیایی بزرگ‌مقیاس رسوبات آبراهه‌ای (25000/1) به چگونگی انجام مطالعه‌های ژئوشیمی توجیهی در اکتشافات ژئوشیمیایی رسوبات آبراهه‌ای پرداخته شده است (Ministry of Industries and Mines 2011) و در پژوهش حاضر از این دستورعمل استفاده شده است. آقامحسنی (Aghamohseni 2012) در محدودۀ اثر معدنی آی‌قلعه‌سی مطالعه‌های ژئوشیمیایی توجیهی انجام داده‌ و جزء مش کوچک‌تر از 60 مش را برای اکتشافات ژئوشیمیایی عناصر پایه در محدودۀ تکاب بهینه معرفی کرده است.

مطالعه‌های متعددی در زمینۀ زمین‌شناسی، ژئوشیمی و ژنز کانسار طلای کوه زر - باغوی دامغان انجام شده است که همگی رخداد کانه‌زایی رگه‌ای گرمابی طلا و مس را در این محدوده اثبات کرده‌اند (Aghajani 1996; Ahmadi Shad 1998; (Shakeri 2000; Moradi et al. 2017؛ برخی پژوهشگران نیز علاوه‌بر کانه‌زایی گرمابی، وجود سیستم کانه‌زایی مس پورفیری را برای منطقه متصور شده‌اند (Shakeri 2000). اکتشافات ژئوشیمیایی ناحیه‌ای در ورقۀ 100000/1 معلمان و نواحی دیگر منطقۀ طرود - چاه شیرین به‌ روش برداشت رسوبات آبراهه‌ای ناهنجاری‌های عناصر مس، سرب، روی، طلا، نقره، آهن و منگنز را نشان داده‌اند (Geological Survey of Iran 1995) و در مواردی مانند محدودۀ کوه زر، ناهنجاری‌های عناصر با آثار معدن‌کاری قدیمی انطباق داشته‌اند. پتانسیل معدنی زیاد منطقۀ طرود - چاه شیرین و وجود آبرفت‌های طلادار در محدودۀ کوه زر انجام اکتشافات ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای در مقیاس‌های بزرگ‌تر (25000/1 و بزرگ‌تر) را طلب می‌کند. گام اولیه و اساسی در این بررسی‌ها انجام مطالعه‌های ژئوشیمی توجیهی است؛ ازاین‌رو، محدودۀ کانه‌زایی مس- طلای کوه زر برای مطالعۀ اثر توزیع اندازۀ ذرات بر ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای در منطقۀ طرود - چاه شیرین انتخاب شد. نتایج این بررسی‌ها اطلاعات باارزشی در زمینۀ جزء مش مناسب رسوب آبراهه‌ای، تراکم بهینۀ نمونه‌برداری، توزیع و پراکندگی عناصر و هاله‌های ژئوشیمیایی آنها در رسوبات آبراهه‌ای، همبستگی میان عناصر، نسبت اندازۀ ذرات و روش‌های مناسب تجزیه در اختیار می‌گذارند.

 

 

 

 

شکل 1- موقعیت محدودۀ کوه زر در ایران و سنگ‌های ماگمایی رشته‌کوه طرود- چاه شیرین (اقتباس از Stoklin 1968 با تغییر)

 


روش پژوهش

برای دستیابی به اهداف پژوهش حاضر از سنگ‌های آتشفشانی، نفوذی، رگه‌های سیلیسی و رسوبات آبراهه‌ای محدودۀ کوه زر نمونه‌برداری شد. تعداد 11 نمونه مقطع نازک، نازک - صیقلی و صیقلی از سنگ‌های آتشفشانی، نفوذی و مناطق کانه‌زایی تهیه و مطالعۀ سنگ‌نگاری و کانه‌نگاری آنها در آزمایشگاه کانی‌شناسی نوری دانشگاه صنعتی شاهرود انجام شد. به‌منظور مطالعۀ اثر توزیع اندازۀ ذرات بر ژئوشیمی رسوبات آبراهه‌ای تعداد 6 ایستگاه بر اساس معیارهای سنگ‌شناسی، دگرسانی، کانه‌زایی، تکتونیکی و حوضه‌های آبریز انتخاب شدند (شکل 2). در هر ایستگاه، نمونه‌ای ژئوشیمیایی به وزن اولیۀ 8 کیلوگرم از رسوبات بخش فعال بستر آبراهه برداشت شد. هر نمونه ترکیبی از
25 جزء نمونه بود که در فاصلۀ 50 متری از محل ایستگاه به‌سمت بالادست آبراهه سرند شدند. نمونه‌ها در محل برداشت برای حذف ماسه‌های درشت با الک 2 میلی‌متری (10 مش) سرند شدند. در مرحلۀ بعدی، هر نمونه با سری الک 2 تا 063/0 میلی‌متری (کدهای ASTM) سرند شد. مقادیر کمّی درصد دانه‌بندی‌های مختلف در رسوبات آبراهه‌ای با وزن‌کردن مقدار هر سرند تعیین شد. هر بخش از دانه‌بندی‌ها در هاون آگاتی در حد کمتر از 200 مش آسیاب شد و برای عناصر اصلی، فرعی و کمیاب به روش چهار اسید حل ‌شد و با ICP-OES/MS در آزمایشگاه زرآزما تجزیه شد. مقدار طلا نیز به روش غال‌گذاری جذب اتمی (FAAS) در آزمایشگاه زرآزما تعیین شد. هم‌زمان با نمونه‌های ژئوشیمیایی رسوب آبراهه‌ای، تعداد 6 نمونه کانی سنگین برداشت و مطالعه شدند. تعداد 3 نمونۀ لیتوژئوشیمیایی به وزن اولیۀ 6 کیلوگرم نیز به روش شیاری از رگه‌های سیلیسی برداشت و همانند نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای تجزیه شدند. در نهایت، تفسیرهای لازم بر پایۀ نتایج ژئوشیمیایی و کانی سنگین انجام شدند.

 

 

 

شکل 2- نقشۀ زمین‌شناسی محدودۀ کوه زر که همبری واحدهای سنگی، مناطق دگرسانی، آثار معدنی و رگه‌های سیلیسی طلادار را نشان می‌دهد ( اقتباس از Eshraghi and Jalali 2006 با تغییر)

 

 

 


زمین‌شناسی و کانه‌زایی

محدودۀ مس- طلای کوه زر در بخش شمالی ایران مرکزی و در کمربند آتشفشانی- نفوذی طرود- چاه شیرین واقع و به طول‌های جغرافیایی '33°54 تا '42°54 شرقی و عرض‌های جغرافیایی '24°35 تا '29°35 شمالی محدود شده است (شکل 1). کمربند طرود- چاه شیرین با گسترش تقریباً شمال‌خاوری- جنوب‌باختری به‌شکل بالاآمدگی میان دو گسل انجیلو در شمال و طرود در جنوب محصور شده است. این کمربند آتشفشانی- نفوذی حاوی هسته‌هایی از سنگ‌های دگرگونی پرکامبرین- پالئوزوئیک و سنگ‌های رسوبی مزوزوئیک است. کمربند طرود- چاه شیرین بیشتر از سنگ‌های آتشفشانی فلسیک تا حدواسط و گاهی مافیک ترشیری تشکیل شده است. این سنگ‌ها ترکیب ریولیتی، ریوداسیتی، داسیتی، آندزیتی و آندزیت بازالتی دارند و توده‌های گرانیتوئیدی با ترکیبی از گرانیت، گرانودیوریت، مونزونیت و دیوریت و دایک‌های آندزیتی، داسیتی، لاتیتی، و دیابازی در آنها نفوذ کرده‌اند (Alavi et al. 1976; Eshraghi and Jalali 2006).

سنگ‌های آتشفشانی ائوسن میانی- بالایی با ترکیب آندزیت، تراکی آندزیت، داسیت، آندزیت‌ بازالتی و بازالت بخش اعظم رخنمون‌های سنگی محدودۀ کوه زر را تشکیل داده‌اند. توده، استوک و دایک‌های مونزودیوریت، کوارتزدیوریت، گرانودیوریت و گرانیت به سن ائوسن- اولیگوسن در سری آتشفشانی ائوسن تزریق شده‌اند (شکل‌های f-a3). سیالات با منشأ ماگمایی و جوی ضمن دگرسانی سنگ‌ها در کانه‌زایی فلزهای پایه (مس، سرب و روی) و گران‌بها (طلا و نقره) در منطقه نقش داشته‌اند. دگرسانی‌ها شامل آرژیلیتی، سریسیتی، کلریتی، اپیدوتی، سیلیسی، و اکسیدآهنی (مگنتیت، الیژیست و هماتیت) هستند (شکل‌های g3 و 8). اکسیدهای آهن ازجمله هماتیت، گوتیت و لیمونیت درنتیجۀ هوازدگی در محدودۀ کوه زر ایجاد شده‌اند. آقاجانی (Aghajani 1996) و احمدی شاد (Ahmadi (Shad 1998 نیز دگرسانی یادشده را در محدودۀ کوه زر معرفی کرده‌اند. کانه‌زایی به‌شکل طلا، کانه‌های مس (کالکوپیریت، بورنیت، کالکوسیت، کوولیت، فیروزه، کریزوکولا، مالاکیت و آزوریت)، گالن، اسفالریت، پیریت، الیژیست، هماتیت و تورمالین در این محدوده وجود دارد (شکل‌های h3 و 8) و به‌شکل‌های رگه- ‌رگچه‌ای و انتشاری در سنگ‌های میزبان مشاهده می‌شود. در پژوهش‌های پیشین نیز این کانه‌ها در محدودۀ کوه زر- باغو گزارش شده‌اند (Najjaran 2000; Shakeri 2000; Taghipour and Mackizadeh 2014; Moradi et al. (2017. روند عمومی ساختمانی در منطقۀ کوه زر شمال‌خاوری- جنوب‌باختری است که با روند گسل‌های امتدادلغز آنجیلو و باغو در شمال و طرود در جنوب مطابقت دارد و کنترل‌کنندۀ اصلی کانه‌زایی در محدودۀ کوه زر است. فرایندهای هوازدگی و فرسایش نیز با آزادسازی طلا و سایر کانی‌های سنگین از سنگ‌های منشأ آبرفت‌های طلادار منطقه را به ‌وجود آورده‌اند.

 

نتایج و بررسی

توزیع اندازۀ ذرات

مطالعۀ الگوی توزیع ذرات در رسوبات آبراهه‌ای مهم است زیرا آنها ویژگی‌های اولیۀ سنگ‌های منشأ را دارند. مطالعۀ توزیع ذرات در دانه‌بندی‌های مختلف نشان می‌دهد در همۀ نمونه‌ها بخش ماسه‌ای (2 تا 063/0 میلی‌متر) حدود
87 درصد کل درصد وزنی نمونه‌ها را به‌ خود اختصاص می‌دهد؛ درحالی‌که بخش سیلت و رس (جزء کوچک‌تر از 063/0 میلی‌متر) درصد کمتری دارد (جدول 1)؛ به عبارتی به‌طور میانگین 50 درصد ذرات دارای اندازۀ 2 تا 425/0 میلی‌متر، 18 درصد دارای اندازۀ 425/0 تا 180/0 میلی‌متر،
9 درصد دارای اندازۀ 180/0 تا 125/0 میلی‌متر، 10 درصد دارای اندازۀ 125/0 تا 063/0 میلی‌متر و 13 درصد دارای اندازۀ کوچک‌تراز 063/0 میلی‌متر هستند. ذرات دارای اندازۀ 125/0 تا 180/0 میلی‌متر در تمام نمونه‌ها دارای کمترین درصد وزنی هستند.

 

 

 

شکل 3- تصاویر صحرایی و میکروسکوپی سنگ‌های آتشفشانی، نفوذی، دگرسانی و کانه‌زایی محدوۀ کوه زر؛ a. توالی‌ای از سنگ‌های آندزیتی و بازالتی (دید به‌سمت جنوب‌شرق)، b. بافت پورفیری از درشت‌بلورهای پلاژیوکلاز در زمینۀ میکرولیتی در آندزیت، c. نفوذ گرانودیوریت در سنگ‌های آتشفشانی دگرسان‌شدۀ ائوسن (دید به‌سمت شرق)، d. گرانودیوریت با بافت درشت‌بلور و دگرسانی هورنبلند به کلریت و بیوتیت، e. نفوذ مونزودیوریت در سنگ‌های تراکی آندزیتی ائوسن (دید به‌سمت جنوب‌شرق)، f. مونزودیوریت در مقاطع میکروسکوپی بافت پورفیری نشان می‌دهد، g. آثار معدن‌کاری قدیمی مس و فیروزه در سنگ‌های آندزیتی و بازالتی دگرسان‌شده (دید به‌سمت شمال)، h. کان‌سنگ دارای کالکوپیریت و پیریت که به‌وسیلۀ کالکوسیت، کولیت و گوتیت درحال جانشینی است.

 Afs: Alkali feldspar, Bt: Biotite, Cct: Chalcocite, Ccp: Chalcopyrite, Chl: Chlorite, Cu: Copper, Cv: Covellite, gd: granodiorite, Hbl: Hornblende, md: monzodiorite, PLg: Plagioclase, Py: Pyrite, Qtz: Quartz, Ser: Sericite. نشانه‌های اختصاری کانی‌ها از Whitney and Evans 2010



جدول 1- وزن (گرم) و درصد وزنی (درصد) دانه‌بندی‌های مختلف هر نمونه رسوب آبراهه‌ای در محدودۀ کوه زر

نمونه

جزء مش رسوب (میلی‌متر)

وزن (گرم)

وزن (درصد)

نوع ذره

KZ-SS-1

2>

1480

100

-

KZ-SS-1A

2-425/0

541

6/36

ماسۀ دانه‌درشت

KZ-SS-1B

425/0-180/0

212

3/14

ماسۀ دانه‌متوسط

KZ-SS-1C

180/0-125/0

171

6/11

ماسۀ دانه‌ریز

KZ-SS-1D

125/0-063/0

289

5/19

KZ-SS-1E

063/0>

267

18

سیلت- رس

KZ-SS-2

2>

1826

100

-

KZ-SS-2A

2-425/0

1134

1/62

ماسۀ دانه‌درشت

KZ-SS-2B

425/0-180/0

272

9/14

ماسۀ دانه‌متوسط

KZ-SS-02C

180/0-125/0

138

6/7

ماسۀ دانه‌ریز

KZ-SS-2D

125/0-063/0

127

7

KZ-SS-2E

063/0>

155

5/8

سیلت- رس

KZ-SS-3

2>

1745

100

-

KZ-SS-3A

2-425/0

739

3/42

ماسۀ دانه‌درشت

KZ-SS-3B

425/0-180/0

345

8/19

ماسۀ دانه‌متوسط

KZ-SS-3C

180/0-125/0

164

4/9

ماسۀ دانه‌ریز

KZ-SS-3D

125/0-063/0

201

5/11

KZ-SS-3E

063/0>

296

17

سیلت- رس

KZ-SS-4

2>

1794

100

-

KZ-SS-4A

2-425/0

995

5/55

ماسۀ دانه‌درشت

KZ-SS-4B

425/0-180/0

345

2/19

ماسۀ دانه‌متوسط

KZ-SS-4C

180/0-125/0

134

5/7

ماسۀ دانه‌ریز

KZ-SS-4D

125/0-063/0

147

2/8

KZ-SS-4E

063/0>

173

6/9

سیلت- رس

KZ-SS-5

2>

2378

100

-

KZ-SS-5A

2-425/0

948

9/39

ماسۀ دانه‌درشت

KZ-SS-5B

425/0-180/0

480

2/20

ماسۀ دانه‌متوسط

KZ-SS-5C

180/0-125/0

235

9/9

ماسۀ دانه‌ریز

KZ-SS-5D

125/0-063/0

263

1/11

 

KZ-SS-5E

063/0>

452

19

سیلت- رس

KZ-SS-6

2>

1955

100

-

KZ-SS-6A

2-425/0

1038

1/53

ماسۀ دانه‌درشت

KZ-SS-6B

425/0-180/0

358

3/18

ماسۀ دانه‌متوسط

KZ-SS-6C

180/0-125/0

149

6/7

ماسۀ دانه‌ریز

KZ-SS-6D

125/0-063/0

170

7/8

KZ-SS-6E

063/0>

240

3/12

سیلت- رس

 

 

ژئوشیمی

غلظت عناصر اصلی و کمیاب در جزء مش‌های مختلف رسوبات آبراهه‌ای محدودۀ کوه زر در جدول (2) آورده شده است (به‌علت زیادی داده‌های ژئوشیمیایی، به‌جای مقادیر خام غلظت عناصر در 30 نمونه شاخص‌های آماری آنها ارائه شده است). ترکیب شیمیایی جزء مش‌های مختلف رسوبات آبراهه‌ای از شیمی سنگ‌های منطقه، سرعت جریان آب، مورفولوژی بستر آبراهه‌ها و پایداری مکانیکی و شیمیایی کانی‌ها تأثیر می‌پذیرد؛ ازاین‌رو، امکان ‌ارزیابی اثر این عوامل با مطالعۀ جزء مش‌های رسوب آبراهه‌ای وجود دارد.

 

جدول 2- شاخص‌های آماری غلظت عناصر اصلی و کمیاب (ppm) و طلا (ppb) در دانه‌بندی‌های مختلف رسوبات آبراهه‌ای محدودۀ کوه زر

Particle size (mm)

Statistic

Au

Ag

Al

As

Ba

Be

Ca

Cd

Ce

Co

Cr

Cu

Fe

K

La

Li

Mg

425/0-2

Min

36

3/0

65496

11

485

7/1

17168

3/0

39

14

21

164

33361

27458

22

16

8629

Max

139

6/0

81552

26

658

2

27287

3/0

58

27

59

321

49409

35963

30

27

19007

Mean

67

4/0

74484

19

570

9/1

21267

3/0

47

22

33

255

43606

30580

25

21

12355

St.Dev.

40

1/0

6657

7

60

1/0

4358

0

7

6

14

60

7863

3061

3

4

3813

180/0-425/0

Min

28

4/0

68896

17

424

7/1

21141

3/0

50

26

40

144

45579

22431

26

20

11590

Max

5566

1

76903

38

684

1/2

38136

4/0

60

38

69

521

59845

32223

30

31

18834

Mean

1092

5/0

72967

26

566

9/1

26368

3/0

54

32

47

327

51554

26672

28

25

14047

St.Dev.

2203

2/0

2909

7

95

2/0

6630

0

4

5

11

128

5386

3481

2

4

2628

125/0-180/0

Min

28

3/0

63452

12

391

5/1

23768

3/0

53

25

47

97

38514

18963

27

23

12389

Max

1236

2/1

72443

51

604

9/1

42763

4/0

59

36

70

535

60141

25672

30

28

16352

Mean

514

5/0

68284

26

519

7/1

31235

3/0

56

31

57

300

50987

23147

28

26

14123

St.Dev.

545

3/0

3097

14

76

1/0

7386

0

3

4

9

158

8504

2300

1

2

1352

063/0-125/0

Min

12

30/0

51043

11

340

30/1

32574

30/0

4

17

52

65

32417

16851

23

22

12016

Max

1100

20/1

64921

40

495

40/

48541

40/0

52

22

70

330

44017

20138

27

25

14682

Mean

386

50/0

58602

18

417

40/1

39885

30/0

49

20

57

176

39342

18648

25

24

13272

St.Dev.

451

30/0

4528

12

53

10/0

6390

0

4

2

7

95

4779

1227

1

1

853

063/0>

Min

14

30/0

57922

8

313

30/1

42896

30/0

53

16

78

57

31500

16319

26

27

15790

Max

368

70/0

64764

22

400

40/1

52063

30/0

56

17

85

234

37567

17772

28

28

16624

Mean

112

40/0

61798

12

362

30/1

48401

30/0

54

17

81

126

35113

17772

27

27

16131

St.Dev.

149

20/0

2626

5

31

10/0

3504

0

3/1

1

3

62

2442

1057

1

40/0

290

150/0>

Min

20

33/0

59645

10

348

37/1

33542

27/0

49

19

61

73

34144

17378

26

24

13434

Max

789

04/1

66393

37

500

57/1

47789

36/0

55

25

45

366

46702

21301

28

27

15721

Mean

337

50/0

62895

19

433

46/1

39840

30/0

53

22

65

200

41514

19856

27

26

14509

St.Dev.

357

27/0

2545

10

53

07/0

5629

03/0

2

2

5

105

5099

1450

1

1

729

 

 

 

 

ادامۀ جدول 2

article size (mm)

Statistic

Mn

Mo

Na

Ni

P

Pb

S

Sb

Sc

Sr

Th

Ti

V

Y

Yb

Zn

Zr

425/0-2

Min

552

6/1

18123

17

834

71

553

9/0

8/6

463

17

2210

69

11

4/1

69

23

Max

1329

6/2

24238

32

1214

224

1432

6/9

17

525

19

3802

176

20

5/2

166

99

Mean

873

1/2

21777

23

1028

108

932

5/2

4/11

497

17

2910

137

15

2

103

49

St.Dev.

292

3/0

2521

5

127

61

353

5/3

8/3

24

7/0

629

33

4

4/0

35

29

180/0-425/0

Min

962

6/1

16716

26

1010

86

568

1

7/10

357

15

2881

140

15

9/1

101

29

Max

1618

4/10

21432

48

1186

603

1978

6/34

6/15

517

19

3713

167

20

4/2

133

88

Mean

1297

9/3

18860

35

1100

211

1192

6/8

7/12

465

17

3230

154

18

2/2

117

51

St.Dev.

276

3/3

1892

7

73

201

546

6/13

9/1

58

2

301

11

2

2/0

13

22

125/0-180/0

Min

1064

4/1

14039

32

942

63

454

1

6/11

304

14

3315

123

16

2/2

105

33

Max

1499

6/20

18622

50

1210

760

2151

4/44

2/13

459

18

3595

187

19

4/2

132

82

Mean

1324

9/6

16463

40

1055

249

1171

11

6/12

409

17

3446

157

18

3/2

114

60

St.Dev.

169

8/7

1681

6

95

276

649

6/17

6/0

58

5/0

120

25

2/1

1/0

10

20

063/0-125/0

Min

890

40/1

14083

32

801

37

377

90/0

80/9

281

13

3311

101

16

2

86

48

Max

1066

40/31

15846

47

1072

572

1586

40/26

60/11

378

16

3664

141

17

20/2

111

78

Mean

983

70/8

14953

39

906

176

818

90/6

70/10

330

14

3478

123

17

10/2

94

64

St.Dev.

70

30/12

761

5

94

213

460

40/10

60/0

32

1

119

17

40/0

10/0

9

10

063/0>

Min

796

20/1

13289

49

890

30

369

90/0

11

256

13

3742

97

18

20/2

89

74

Max

867

80/12

14173

57

1091

318

1043

50/1

50/12

316

15

4035

118

19

30/2

109

83

Mean

830

60/3

13757

54

980

103

637

20/1

70/11

286

14

3935

108

19

20/2

96

80

St.Dev.

33

60/4

349

3

78

114

272

30/0

60/0

23

1

107

9

50/0

10/0

7

4

150/0>

Min

918

32/1

13862

38

878

43

409

93/0

10/11

280

14

3532

107

67/16

13/2

93

52

Max

1144

60/21

16214

51

1124

550

1593

11/24

17/12

381

16

3738

149

33/18

30/2

117

81

Mean

1046

38/6

15058

44

980

176

875

35/6

67/11

342

15

3620

129

89/17

19/2

101

68

St.Dev.

87

16/8

917

5

88

201

458

40/9

39/0

36

1

69

16

62/0

06/0

9

11

 

 

مقدار کانی‌های رسی، کوارتز و فلدسپار در جزء مش‌های رسوب آبراهه‌ای تابع اندازۀ ذرات و شکل دانه‌هاست؛ به‌طوری‌که به‌سمت رسوبات دانه‌ریز، کانی‌های رسی افزایش و کوارتز و فلدسپار کاهش می‌یابند. به‌منظور بررسی اثر اندازۀ ذرات و کانی‌شناسی بر غلظت عناصر در محدودۀ کوه زر، جزء مش‌های 425/0 تا 2 میلی‌متر و کوچک‌تر از
063/0 میلی‌متر به‌ترتیب نماینده‌ای از رسوبات درشت و ریزدانه انتخاب شدند. میانگین مقادیر آلومینیوم، آهن، پتاسیم و سدیم در جزء مش 425/0 تا 2 میلی‌متر بیشتر از جزء مش کوچک‌تر از 063/0 میلی‌متر است؛ به‌عبارتی از جزء مش درشت به ریزدانه با افزایش مقدار کانی‌های رسی و کاهش فلدسپار مقادیر عناصر یادشده کاهش می‌یابد (جدول 2 و شکل a4). تمرکز زیاد این عناصر در جزء مش درشت‌دانه با‌ وجود سنگ‌های آذرین اسیدی- حدواسط دارای بافت پورفیری مطابقت دارد؛ زیرا ترکیب این سنگ‌ها را پلاژیوکلازهای سدیم‌دار، آلکالی فلدسپار، هورنبلند و پیروکسن‌بلورهای درشت‌دانه تشکیل می‌دهند. میانگین مقادیر زیرکونیوم، تیتانیوم، کروم و نیکل در جزء مش کوچک‌تر از 063/0 میلی‌متر بیشتر از جزء مش 425/0 تا 2 میلی‌متر است (جدول 2 و شکل b4)؛ زیرا زیرکن، روتیل و اسفن بیشتر در بخش ریزدانۀ رسوبات متمرکز می‌شوند (Deer et al. 1992; (Maslennikova et al. 2012 و مقادیر کروم و نیکل در محیط‌های رسوبی از قطب ماسه‌ای به‌سمت رسی افزایش می‌یابند. عناصر یادشده در شبکۀ بلوری کانی‌های رسی و یا اکسیدهای آهن وجود دارند و با جذب‌شدن به سطح آنها رسوب می‌کنند (Patino et al. 2003; Caspari 2006).

 

 

 

 

 

شکل 4- مقایسۀ غلظت برخی عناصر در جزء مش‌های درشت (425/0 تا 2 میلی‌متر) و ریزدانۀ (کوچک‌تر از 063/ میلی‌متر) رسوبات آبراهه‌ای؛
a. غلظت Al، Fe، K، Na در جزء مش درشت بیشتر از ریز است، b. غلظت Ti، Zr، Cr، و Ni در جزء مش ریز بیشتر از درشت است.

 

 

به‌منظور بررسی توزیع ژئوشیمیایی عناصر در رسوبات آبراهه‌ای محدودۀ کوه زر، میانگین غلظت عناصر در هر جزء مش رسوبات آبراهه‌ای به ترکیب شیمیایی پوستۀ قاره‌ای بالایی نرمال‌سازی شد (Rudnick and Gao 2003). عناصر طلا، نقره، آرسنیک، کلسیم، کادمیوم، کبالت، مس، آهن، پتاسیم، لیتیوم، منگنز، مولیبدن، سرب، فسفر، گوگرد، آنتیموان، استرانسیوم، توریوم، وانادیوم و روی در محدودۀ کوه زر نسبت به ترکیب پوستۀ قاره‌ای بالایی غنی‌شدگی نشان می‌دهند و در این میان، میزان غنی‌شدگی عناصر کانسارساز (طلا، نقره، آرسنیک، مس، مولیبدن، سرب، آنتیموان و روی) درخور توجه است؛ چنین غنی‌شدگی‌ای با رخداد کانه‌زایی گرمابی مس، طلا و عناصر همراه در این محدوده مطابقت دارد (شکل 5)؛ از‌این‌رو، اثر توزیع اندازۀ ذرات بر ژئوشیمی رسوبات آبراهه‌ای محدودۀ کوه زر درمورد عناصر طلا، نقره، آرسنیک، مس، مولیبدن، سرب، آنتیموان و روی  بررسی شد. غلظت عناصر یادشده در رسوبات آبراهه‌ای در 6 ایستگاه نمونه‌برداری در نمودارهای ستونی شکل (6) نشان داده شده است.

 

 

 

 

شکل 5- الگوی ژئوشیمیایی نرمال‌سازی‌شدۀ میانگین غلظت عناصر در هر جزء مش از رسوبات آبراهه‌ای کوه زر به ترکیب پوستۀ قاره‌ای بالایی (Rudnick and Gao 2003)

 

 

طلا یکی از عناصر مهم در محدودۀ کوه زر است و غلظت کمینه، بیشینه و میانگین آن در جزء مش‌های مختلف رسوبات آبراهه‌ای به‌ترتیب 12، 5566 و 434 میلی‌گرم‌در‌تن است (جدول 2). بیشترین مقدار طلا در ایستگاه‌های نمونه‌برداری KZ-SS-04، KZ-SS-05 و KZ-SS-06 اندازه‌گیری شد (شکل a6). این نمونه‌ها از مناطق پایین‌دست رگه‌های سیلیسی طلادار و مناطق کانه‌زایی برداشت شدند (شکل 2). گفتنی است ایستگاه KZ-SS-03 در فاصلۀ حدود 300 متری پایین‌دست رگه‌های سیلیسی طلادار برداشت شد ولی کمترین میزان طلا و عناصر همراه را داشت؛ درواقع طلا و عناصر همراه در این فاصله فرصت لازم برای آزاد‌شدن از خرده‌سنگ‌های میزبان و تمرکز در بخش ریزدانۀ (کوچک‌تر از 2 میلی‌متر) رسوب را نداشته‌اند اما غلظت طلا در ایستگاه‌های نمونه‌برداری KZ-SS-04، KZ-SS05 و KZ-SS-06 بسیار درخور توجه است. ایستگاه KZ-SS-04 در فاصلۀ حدود 700 متری پایین‌دست رگه‌های سیلیسی طلادار و مناطق کانه‌زایی قرار دارد و بیشینۀ مقادیر طلا در جزء مش‌های مختلف این نمونه ثبت شد؛ درنتیجه فاصلۀ بهینه برای تمرکز طلا در رسوبات آبراهه‌ای محدودۀ کوه زر حدود 700 متر از سنگ منشأ است که باید در طراحی نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای به این موضوع توجه شود. درضمن، غلظت طلا در جزء مش‌های 063/0 تا 125/0، 125/0 تا 180/0 و 180/0 تا 425/0 میلی‌متر بیشتر از سایر جزء مش‌هاست (شکل a6)؛ از‌این‌رو جزء مش بهینۀ رسوب آبراهه‌ای برای اکتشاف طلا در محدودۀ کوه زر 063/0 تا 425/0 میلی‌متر توصیه می‌شود. مقدار طلا در جزء مش 180/0 تا 425/0 میلی‌متر از ایستگاه KZ-SS-04 به‌سمت KZ-SS-06 با افزایش فاصله از منشأ کمتر می‌شود؛ زیرا تعداد ذرات طلا با فاصله از منشأ بیشتر می‌شود ولی ابعاد آنها کاهش می‌یابد در‌حالی‌که مقدار طلا در جزء مش کوچک‌تر از 063/0 میلی‌متر به‌سمت پایین‌دست آبراهه زیاد می‌شود (شکل a6).

عناصر Ag، As، Cu، Mo، Pb و Sb غنی‌شدگی درخور‌ توجهی در محدوۀ کوه زر دارند؛ شاخص‌های آماری (کمینه، بیشینه، میانگین و انحراف معیار) آنها در جدول (2) ارائه شده است. بیشترین غلظت این عناصر در ایستگاه‌های نمونه‌برداری KZ-SS-05 و KZ-SS-06 اندازه‌‌گیری شد که قابلیت تحرک زیاد عناصر یادشده را نسبت به عنصر طلا نشان می‌دهد. ایستگاه KZ-SS-06 در فاصلۀ حدود 1200 متری پایین‌دست مناطق کانه‌زایی قرار دارد و جزء مش‌های مختلف این نمونه بیشترین غلظت عناصر یادشده را دارند. مقادیر این عناصر مانند طلا در جزء مش‌های 063/0 تا 125/0، 125/0 تا 180/0 و 180/0 تا 425/0 میلی‌متر بیشتر از سایر جزء مش‌هاست (شکل‌های g-b6)؛ از‌این‌رو غلظت عناصر یادشده در این جزء مش‌ها ردیاب و معرف کانه‌زایی در محدودۀ کوه زر است. فاصله و جزء مش بهینه برای مجموعۀ این عناصر در رسوبات آبراهه‌ای کوه زر به‌ترتیب حدود 1200 متر و 063/0 تا 425/0 میلی‌متر است. عنصر روی تغییراتی در جزء مش‌های رسوبات آبراهه‌ای ایستگاه‌های مختلف نشان نمی‌دهد و در مقام ردیاب کانسارهای طلا و مس در محدودۀ کوه زر دارای اهمیت نیست (شکل h6).

به‌منظور شناخت همبستگی میان عناصر مهم در جزء مش‌های مختلف رسوبات آبراهه‌ای، جزء مش‌های 425/0 تا 2، 125/0 تا 180/0 و کوچک‌تر از 063/0 میلی‌متر به‌ترتیب نماینده‌ای از رسوبات دانه‌درشت، متوسط و ریز انتخاب شدند. مقادیر ضرایب همبستگی برای هریک از این جزء مش‌ها به‌ روش پیرسون و بر پایۀ لگاریتم داده‌های ژئوشیمیایی 6 ایستگاه نمونه‌برداری محاسبه شد (جدول 3).

 

 

 

 

شکل 6- تغییرات غلظت عناصر در جزء مش‌های مختلف رسوبات آبراهه‌ای در 6 ایستگاه نمونه‌برداری در محدودۀ کوه زر؛ a. طلا،
b. مولیبدن، c. نقره، d. سرب، e. آرسنیک، f. آنتیموان، g. مس، h. روی

 

در جزء مش درشت‌‌دانه (425/0 تا 2 میلی‌متر) عنصر طلا با نقره و سرب همبستگی مثبت زیادی دارد ولی میزان همبستگی آن با آهن، کبالت، وانادیوم، آنتیموان و روی منفی و زیاد است، همبستگی معناداری بین طلا با مس و مولیبدن وجود ندارد، همبستگی نقره با طلا و سرب مثبت و زیاد است، همبستگی میان مس با مولیبدن، آنتیموان و استرانسیوم مثبت و زیاد و با روی منفی و زیاد است؛ به‌طور‌کلی، در این جزء مش همبستگی خوبی میان عناصر کانسارساز مشاهده نمی‌شود و انتخاب آن برای اکتشافات ژئوشیمیایی توصیه نمی‌شود. احتمالاً همبستگی کم میان عناصر کانسارساز به‌علت درصد کم رس در این جزء مش است. غلظت برخی عناصر تابع درصد رس در رسوبات آبراهه‌ای است؛ زیرا کاتیون‌های عناصری مانند مس، نیکل، کبالت، وانادیم و مولیبدن به‌شکل جذب سطحی ذرات رس حمل می‌شوند و رسوب می‌کنند. در جزء مش متوسط‌دانه (125/0 تا 180/0 میلی‌متر) همبستگی مثبت بسیار زیادی میان عناصر طلا، نقره، مس، مولیبدن، سرب، آرسنیک، آنتیموان، روی و آهن وجود دارد و ازآنجاکه غلظت عناصر در این جزء مش زیاد است و به‌علت شدت زیاد ناهنجاری‌های ژئوشیمیایی برای اکتشافات ژئوشیمیایی ناحیه‌ای مفید است. در جزء مش ریزدانه (کوچک‌تر از 063/0 میلی‌متر) نیز همبستگی مثبت زیادی میان عناصر طلا، نقره، مس، مولیبدن، سرب، آرسنیک، آنتیموان، روی و آهن وجود دارد اما غلظت عناصر در این جزء مش به زیادی دو جزء مش قبلی نیست و برای برداشت‌های ژئوشیمیایی ناحیه‌ای توصیه نمی‌شود.

 

 

جدول 3- ضرایب همبستگی عناصر در جزء مش‌های درشت، متوسط و ریزدانۀ رسوبات آبراهه‌ای محدودۀ کوه زر به‌ روش پیرسون و بر پایۀ لگاریتم داده‌های ژئوشیمیایی

عنصر

Au

Ag

As

Ca

Co

Cu

Fe

K

Mo

Pb

Sb

Sr

V

Zn

(2-425/0 میلی‌متر) جزء مش رسوب

Au

1

                         

Ag

75/0

1

                       

As

-89/0

-44/0

1

                     

Ca

-22/0

43/0

48/0

1

                   

Co

-88/0

-42/0

99/0

50/0

1

                 

Cu

03/0

05/0

-10/0

-22/0

-13/0

1

               

Fe

-87/0

-49/0

98/0

41/0

98/0

-26/0

1

             

K

-32/0

-82/0

06/0

-82/0

04/0

01/0

15/0

1

           

Mo

25/0

05/0

-35/0

-56/0

-38/0

81/0

-43/0

20/0

1

         

Pb

82/0

85/0

-48/0

03/0

-47/0

07/0

-49/0

-42/0

21/0

1

       

Sb

-44/0

01/0

47/0

58/0

45/0

70/0

29/0

-40/0

-08/0

-30/0

1

     

Sr

34/0

50/0

-31/0

07/0

-32/0

81/0

-46/0

-47/0

75/0

34/0

35/0

1

   

V

-73/0

-28/0

90/0

63/0

92/0

-44/0

92/0

-08/0

-71/0

-38/0

37/0

-55/0

1

 

Zn

-39/0

03/0

67/0

67/0

70/0

-70/0

73/0

-25/0

-82/0

-03/0

12/0

-70/0

91/0

1

(180/0-125/0 میلی‌متر)جزء مش رسوب

Au

1

                         

Ag

65/0

1

                       

As

74/0

63/0

1

                     

Ca

-93/0

-71/0

-88/0

1

                   

Co

30/0

-30/0

04/0

-36/0

1

                 

Cu

79/0

78/0

94/0

-92/0

30/0

1

               

Fe

89/0

45/0

69/0

-94/0

62/0

79/0

1

             

K

63/0

28/0

57/0

-73/0

80/0

68/0

87/0

1

           

Mo

76/0

94/0

95/0

-86/0

-13/0

87/0

65/0

38/0

1

         

Pb

74/0

96/0

96/0

-84/0

16/0

87/0

61/0

37/0

99/0

1

       

Sb

65/0

94/0

91/0

-76/0

-30/0

79/0

49/0

21/0

98/0

98/0

1

     

Sr

77/0

60/0

83/0

-92/0

55/0

96/0

88/0

83/0

73/0

72/0

61/0

1

   

V

90/0

45/0

68/0

-95/0

58/0

80/0

99/0

80/0

67/0

63/0

53/0

88/0

1

 

Zn

52/0

85/0

84/0

-60/0

-14/0

62/0

45/0

47/0

75/0

79/0

72/0

50/0

39/0

1

(<میلی‌متر063/0)جزء مش رسوب

Au

1

                         

Ag

59/0

1

                       

As

90/0

84/0

1

                     

Ca

-95/0

-68/0

-89/0

1

                   

Co

03/0

-53/0

-27/0

-10/0

1

                 

Cu

86/0

74/0

90/0

-93/0

04/0

1

               

Fe

71/0

40/0

59/0

-85/0

55/0

80/0

1

             

K

67/0

35/0

51/0

-83/0

57/0

75/0

98/0

1

           

Mo

92/0

85/0

95/0

-95/0

-21/0

89/0

68/0

65/0

1

         

Pb

97/0

74/0

96/0

-97/0

-04/0

93/0

76/0

70/0

97/0

1

       

Sb

63/0

58/0

71/0

-71/0

18/0

65/0

75/0

65/0

70/0

76/0

1

     

Sr

89/0

40/0

74/0

-92/0

42/0

89/0

91/0

87/0

76/0

87/0

66/0

1

   

V

82/0

34/0

65/0

-89/0

54/0

82/0

97/0

94/0

70/0

82/0

72/0

98/0

1

 

Zn

77/0

74/0

79/0

-89/0

08/0

79/0

83/0

81/0

88/0

87/0

89/0

74/0

78/0

1

 


آیا جزء مش کوچک‌تر از 150/0 میلی‌متر برای اکتشافات ژئوشیمیایی در محدودۀ کوه زر بهینه است؟

سازمان زمین‌شناسی اتحادیۀ اروپا (FOREGS) جزء مش کوچک‌تر از 150/0 میلی‌متر را مش استاندارد برای تجزیه‌های شیمیایی معرفی کرده ‌است. این اندازه به‌قدر کافی ریز است که بخش‌های ماسۀ بسیار ریز، سیلت، رس و کلوئیدی را دربرگیرد و به‌قدر کافی درشت است که در بیشتر شرایط مواد ریز کافی را به دست دهد (Salminen et al. 1998; Guagliardi (et al. 2013. در پژوهش حاضر، این فرضیه با برداشت و تجزیۀ 5 جزء مش (2 تا 425/0، 425/0 تا 180/0، 180/0 تا 125/0، 125/0 تا 063/0 و کوچک‌تر از 063/0 میلی‌متر) و همچنین جزء مش کوچک‌تر از 150/0 میلی‌متر رسوبات آبراهه‌ای آزمایش شد تا جزء مش پیشنهادی FOREGS برای به‌کارگیری در کاوش‌های ژئوشیمیایی محدودۀ کوه زر ارزیابی شود. به این منظور غلظت برخی عناصر مهم (ازجمله آرسنیک، طلا، باریم، کبالت، مس، منگنز، سرب، وانادیم و روی) در جزء مش‌های مختلف رسوبات آبراهه‌ای کوه زر در برابر آهن ترسیم شد. عنصر آهن در محیط‌های ژئوشیمیایی بی‌تحرک است و تغییرات چندانی در غلظت آن در جزء مش‌های مختلف رسوبات آبراهه‌ای منطقۀ کوه زر مشاهده نمی‌شود. نتایج عمدۀ این مقایسه‌ها در نمودارهای شکل (7) نشان داده شده‌اند؛ همان‌طور که در این نمودارها مشخص است جزء مش کوچک‌تر از 150/0 میلی‌متر تمام دامنه‌های غلظت عناصر (به‌ویژه غلظت‌های زیاد) را پوشش نمی‌دهد؛ بنابراین جزء مش کوچک‌تر از 150/0 میلی‌متر برای اکتشافات ژئوشیمیایی در منطقۀ کوه زر و نواحی مشابه در نوار طرود- چاه شیرین بهینه نیست و جزء مش 063/0 تا 425/0 میلی‌متر برای این منطقه مناسب توصیه می‌شود.

 

 

 

 

شکل 7- مقایسۀ غلظت برخی عناصر مهم در همۀ جزء مش‌ها و در بخش کوچک‌تر از 150/0 میلی‌متر در برابر عنصر آهن. بر پایۀ این نتایج جزء مش کوچک‌تر از 150/0 میلی‌متر معرف همۀ دامنه‌های غلظت در رسوبات آبراهه‌ای محدودۀ کوه زر نیست.

 


کنسانتره کانی‌های سنگین

در اکتشافات ژئوشیمیایی، مطالعۀ کانی‌های سنگین به‌عنوان روش مکملی برای اعتبارسنجی یافته‌های ژئوشیمیایی استفاده می‌شود. غلظت‌های زیاد غیرعادی عناصر در کاوش‌های ژئوشیمیایی همواره بیان‌کنندۀ کانه‌زایی نیست و عواملی ازجمله فرایندهای سنگ‌ساز، آلودگی‌ها و ناهمگنی نمونه‌ها در مراحل آماده‌سازی و تجزیه سبب بروز غلظت‌های غیرعادی می‌شوند. در پژوهش حاضر، تعداد 6 نمونه کانی سنگین برای ارزیابی درستی داده‌های ژئوشیمیایی برداشت و مطالعه شدند (شکل 2). نمونه‌های کانی سنگین در مکان‌هایی از بستر آبراهه طراحی و برداشت شدند که برای تمرکز کانی‌های سنگین مناسب بودند. در هر ایستگاه، نمونۀ کانی سنگین به وزن 25 کیلوگرم از رسوبات بخش فعال بستر آبراهه انتخاب شد. در مرحلۀ بعد، نمونه‌ها به‌ترتیب عملیات سرند‌کردن با الک 10 مش (2 میلی‌متر) در محیط آب، گل‌شویی، لاوک‌شویی، عبور از مایع سنگین و جدایش مغناطیسی را پشت سر گذاشتند و برای مطالعۀ کانی‌شناسی آماده شدند.

کانی‌های سنگین در محدودۀ کوه زر به دو دستۀ سنگ‌ساز و کانسارساز تقسیم می‌شوند: کانی‌های سنگ‌ساز شامل کوارتز، فلدسپار، آمفیبول، پیروکسن، اسفن، اپیدوت، کلریت، زیرکن، آپاتیت، گارنت، آناتاز، روتیل، بیوتیت و کانی‌های دگرسان‌شده ‌هستند. این مجموعۀ کانی‌شناسی و نیز داده‌های صحرایی بیان‌کنندۀ رخنمون سنگ‌های آتشفشانی (آندزیت، تراکی آندزیت و آندزیت بازالتی) و توده‌های نفوذی (‌گرانیت، گرانودیوریت و مونزودیوریت) در این محدوده هستند
(شکل 2). کانی‌های کانسارساز شامل طلا، گالن، کالکوپیریت، پیریت، مگنتیت، اولیژیست، هماتیت، باریت، سینابر، استیبنیت، مالاکیت، آزوریت، بروکانتیت، کریزوکولا، فیروزه، سروزیت، اسمیت زونیت، ولفنیت، میمتیت، وانادینیت، رئا‌لگار و اورپیمنت هستند که رخداد کانه‌زایی اپی‌ترمال و یا اپی‌ترمال- پورفیری را نشان می‌دهند. در پژوهش‌های پیشین نیز رخداد این نوع کانه‌زایی‌ها در محدودۀ کوه زر- باغو اثبات شده است (Aghajani 1996; Ahmadi Shad 1998; Shakeri (2000; Moradi et al. 2017. گفتنی است کانی‌های کانسارساز عموماً در نمونه‌های کانی سنگین KZ-HM-4، KZ-HM-5 و KZ-HM-6 مشاهده شدند؛ بر اساس نتایج ژئوشیمیایی نیز این نمونه‌ها مستعد هستند.

طلا از کانی‌های سنگین مهم در محدودۀ کوه زر است و تعداد ذرات آن از 3 ذره در نمونۀ KZ-HM-1 تا 112 ذره در نمونۀ KZ-HM-5 تغییر می‌کند. نمونۀ ژئوشیمی رسوب آبراهه‌ای KZ-SS-5 دارای غلظت زیادی از طلا و عناصر همراه است. بیشترین تعداد ذرات طلا در نمونه‌های کانی سنگین KZ-HM-5، KZ-HM-4 و KZ-HM-6 به‌ترتیب 112، 26، و 20 ذره است (جدول 4). اندازۀ ذرات طلای آزاد در رسوبات آبراهه‌ای کوه زر از حدود 082/0 تا 1 میلی‌متر متغیر است و در این میان، ذرات دارای اندازه‌های 082/0 تا 177/0 میلی‌متر غالب هستند. ذرات طلای مشاهده‌شده در محدودۀ کوه زر ازنظر گردشدگی زاویه‌دار (Angular)، نیمه‌زاویه‌دار (Sub-angular)، نیمه‌گرد‌شده (Sub-rounded) و خوب‌گردشده (Well-rounded) و ازنظر کرویت منشوری (Prismoidal)، نیمه‌منشوری (Sub-prismoidal)، صفحه‌ای (Discoidal) و نیمه‌صفحه‌ای (Sub-Discoidal) هستند؛ هرچند اغلب ذرات طلا زاویه‌دار، نیمه‌زاویه‌دار و ازنظر کرویت منشوری تا نیمه‌منشوری هستند. انطباق بسیار خوبی میان نتایج مطالعه‌های کانی سنگین و ژئوشیمیایی مشاهده می‌شود و روش کانی سنگین همانند کاوش‌های ژئوشیمیایی جزء مش‌های 180/0 تا 425/0، 125/0 تا 180/0 و 063/0 تا 125/0 میلی‌متر را برای اکتشاف طلا و عناصر همراه در محدودۀ کوه زر پیشنهاد می‌کند.

 

 

جدول 4- تعداد و اندازۀ ذرات طلای قابل‌رؤیت در 6 نمونه کانی سنگین از آبرفت‌های محدودۀ کوه زر

KZ-HM-6

KZ-HM-5

KZ-HM-4

KZ-HM-3

KZ-HM-2

KZ-HM-1

جزء مش‌های رسوب (میلی‌متر)

اندازه ذره طلا (میلی‌متر)

-

-

-

-

-

-

063/0>

082/0>

7

70

4

1

3

1

125/0–063/0

088/0-082/0

8

17

5

1

3

1

125/0-088/0

4

10

10

1

2

-

180/0–125/0

177/0-125/0

1

10

4

1

1

1

425/0–180/0

250/0-177/0

-

4

1

-

-

-

350/0-250/0

-

-

1

-

-

-

500/0-350/0

-

1

-

-

-

-

2–425/0

710/0-500/0

-

-

1

-

-

-

1–710/0

-

-

-

-

-

-

410/1–1

-

-

-

-

-

-

2–410/1

 

 


رگه‌های سیلیسی

تعدادی رگۀ سیلیسی در محدودۀ کوه زر و بالادست نمونه‌های ژئوشیمی آبراهه‌ای KZ-SS-3 تا KZ-SS-6 برون‌زد دارد. این رگه‌ها سنگ‌های تراکی- آندزیتی و مونزودیوریتی منطقه را قطع می‌‌کنند و با امتداد N46E حدود 75 درجه به‌سمت شمال‌غرب شیب دارند. طول رخنمون سطحی رگه‌ها از 40 تا بیش از 200 متر متغیر است و ضخامت متوسط آنها حدود 80 سانتی‌متر برآورد می‌شود. رگه‌های سیلیسی از کوارتز تشکیل شده‌اند که به‌شکل توده‌ای، نواری و ژئود شکستگی سنگ میزبان را پر کرده ‌است. برخی رگه‌های سیلیسی دارای آثار پراکنده‌ای از پیریت، کالکوپیریت، مالاکیت و اکسیدهای آهن (اولیژیست و هماتیت) هستند و مقدار طلای آنها زیاد است و در برخی دیگر، درصد اکسیدهای آهن (هماتیت، گوتیت، و لیمونیت)، کلریت و اپیدوت درخور ‌توجه است. به‌احتمال زیاد اکسیدهای آهن محصول دگرسانی کانی‌های سولفیدی ازجمله پیریت هستند. نمونه‌های لیتوژئوشیمیایی KZ-LG-1،
KZ-LG-2 و KZ-LG-3 به‌ روش شیاری از رگه‌های سیلیسی برداشت شدند (شکل‌های 2 و 8). نتایج تجزیه‌های شیمیایی مقادیر درخور توجه طلا (834 میلی‌گرم‌در‌تن) را در نمونۀ KZ-LG-1 نشان می‌دهند (جدول 5).

 

 

 

 

شکل 8- a. نمایی از رگه‌های سیلیسی که دارای آثار پراکنده‌ای از پیریت و کالکوپیریت و غنی از طلا هستند (دید به‌سمت جنوب‌شرق)،
b. رگه‌های سیلیسی که دارای مقادیر درخور توجهی از اکسیدهای آهن هستند (دید به‌سمت شمال‌غرب)

 

جدول 5- غلظت عناصر اصلی و کمیاب (ppm) و طلا (ppb) در رگه‌های سیلیسی محدودۀ کوه زر. طلا به روش FAAS و سایر عناصر به ‌روش
ICP OES/MS تجزیه شده‌‌اند.

عنصر

X

Y

Au

Ag

Al

As

Ba

Be

Ca

KZ-LG-1

286398

3925457

834

69/0

27316

5/11

74

75/0

3951

KZ-LG-2

286384

3925483

162

4/0

47347

3/19

50

1

5739

KZ-LG-3

286442

3925625

61

63/0

71915

8/58

461

9/1

4837

عنصر

Cd

Ce

Co

Cr

Cu

Fe

K

La

Li

KZ-LG-1

22/0

8

5

31

47

24795

2291

4

19

KZ-LG-2

23/0

15

7

46

13

33747

1877

7

13

KZ-LG-3

28/0

42

4

47

265

33663

22531

19

19

عنصر

Mg

Mn

Mo

Na

Ni

P

Pb

S

Sb

KZ-LG-1

5897

741

3/21

2394

17

256

103

530

41/1

KZ-LG-2

11766

635

65/3

4234

19

296

142

836

1

KZ-LG-3

11277

357

43/3

6028

14

826

18

6370

18

عنصر

Sc

Sr

Th

Ti

V

Y

Yb

Zn

Zr

KZ-LG-1

8/4

209

1/4

968

63

4

8/0

28

27

KZ-LG-2

8/7

557

8/5

2029

89

7

4/1

55

66

KZ-LG-3

4/8

390

1/15

2188

97

12

9/1

17

68

 


نتیجه

توزیع اندازۀ ذرات و توزیع ژئوشیمیایی عناصر در جزء مش‌های مختلف رسوبات آبراهه‌ای بسیار متغیر است و توجه به آنها در اکتشافات ژئوشیمیایی اهمیت بسیاری دارد. حوضه‌های آبریز کوه زر فرصت بسیار خوبی برای بررسی اثر اندازۀ ذرات بر توزیع ژئوشیمیایی عناصر در رسوبات آبراهه‌ای فراهم می‌کنند. مطالعۀ حاضر نشان می‌دهد میان غلظت عناصر و اندازۀ ذرات ارتباط معنا‌داری وجود دارد. در تمام نمونه‌های رسوب آبراهه‌ای ذرات دارای اندازه‌های 425/0 تا 2 و 125/0 تا 180/0 میلی‌متر به‌ترتیب بیشترین و کمترین درصد وزنی رسوبات را تشکیل می‌دهند. غلظت آلومینیوم، آهن، پتاسیم و سدیم از جزء مش‌های درشت به ریز کاهش و مقادیر زیرکونیوم، تیتانیوم، کروم و نیکل افزایش می‌یابد. غلظت بیشتر عناصر در جزء مش‌های 063/0 تا 125/0، 125/0 تا 180/0 و 180/0 تا 425/0 میلی‌متر بیشتر از سایر جزء مش‌هاست و همبستگی ژئوشیمیایی خوبی میان عناصر در این جزء مش‌ها مشاهده می‌شود. جزء مش کوچک‌تر از 150/0 میلی‌متر معرف دامنه‌های مختلف غلظت عناصر در رسوبات آبراهه‌ای کوه زر نیست. طلا و عناصر دیگر به‌ترتیب در فاصله‌های حدود 700 و 1200 متری از کان‌سنگ‌های منشأ تمرکز یافته‌اند. روش کانی سنگین همانند ژئوشیمی جزء مش 425/0 تا 063/0 میلی‌متر را برای اکتشاف طلا و عناصر همراه در محدودۀ کوه زر پیشنهاد می‌کند. درنهایت، به‌کارگیری نتایج پژوهش حاضر در اکتشافات ژئوشیمیایی آتی به ‌روش رسوب آبراهه‌ای در محدودۀ کوه زر و مناطق دیگر در محور طرود- چاه شیرین بسیار ارزشمند هستند.

 

سپاسگزاری

نگارندگان مقاله از دانشکدۀ علوم زمین دانشگاه صنعتی شاهرود که شرایط مناسبی برای انجام پژوهش آماده کردند و از شرکت طلای کوه زر که با انجام پژوهش در این محدوده موافقت و امکانات بازدید صحرایی را فراهم کرد سپاسگزاری می‌کنند. از دست‌اندرکاران مجلۀ پژوهش‌های چینه‌نگاری و رسوب‌شناسی دانشگاه اصفهان و داورانی که ارزیابی مقالۀ حاضر را قبول فرمودند تشکر می‌شود.

Aghajani H. 1996. Geochemical exploration in the Kuh Zar gold deposit, Damghan (Baghu prospect area), M.Sc. Thesis, Tehran University, Tehran, Iran, 209 p. (in Persian with English abstract)

Aghamohseni A. 2012. Geochemical exploration of the base metals in Takab area, M.Sc. Thesis, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran, 223 p. (in Persian with English abstract)

Ahmadi Shad A. 1998. Mineralogy, alteration and lithogeochemical study in gold of the Baghu area (Kuh Zar, Damghan), M.Sc. Thesis, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran, 201 p. (in Persian with English abstract)

Alavi M. Houshmand Zadeh A. Etminan H. and Haghipour A. 1976. Geological map of Torud (1:250,000 scale): Geological Survy of Iran, H5 sheet.

Cannon W.F. Woodruff L.G. and Pimley S. 2004. Some statistical relationships between stream sediment and soil geochemistry in northwestern Wisconsin. Can stream sediment compositions be used to predict compositions of soils in glaciated terranes?. Journal of Geochemical Exploration, 81(1): 29-46.

Caspari T. 2006. Geochemical investigation of soils developed in different lithologies in Bhutan, Eastern Himalayas. Geoderma, 136: 436-458.

Cohen D.R. 1999. Comparison of vegetation and stream sediment geochemical patterns in northeastern New South Wales. Journal of Geochemical Exploration, 66(3): 469-489.

Deer W.A. Howie R.A. and Zussman J. 1992. An introduction to the rock-forming minerals. 2nd edition, London, Longman Group UK Limited, 712 p.

Eshraghi S.A. and Jalali A. 2006. Geological map of Moalleman (1:100,000 scale): Geological Survy and Mineral Exploration of Iran, 6960 sheet.

Geological Survey of Iran 1995. Explanatory text of geochemical map of Moalleman (1:100,000 Scale): Geological Survey and Mineral Exploration of Iran, Map 6960, Report 9,
V. 1, 33 p.

Grunsky E.C. Drew L.J. David M. and Sutphin D.M. 2009. Process recognition in multi-element soil and stream-sediment geochemical data. Applied Geochemistry, 24(8): 1602-1616.

Guagliardi I. Apollaro C. Scarciglia F. and Rosa D.R. 2013. Influence of particle-size on geochemical distribution of stream sediments in the Lese river catchment, southern Italy. Biotechnology, Agronomy, Society and Environment, 17(1): 43-55.

Horowitz A.J. and Elrick K.A. 1987. The relation of stream sediment surface area, grain size and composition to trace element chemistry. Applied Geochemistry, 2(4): 437-451.

Maslennikova S. Larina N. and Larin S., 2012. The effect of sediment grain size on heavy metal content. Lakes, Reservoirs and Ponds, 6(1): 43-54.

Ministry of Industries and Mines 2011. Instructions for large scale geochemical exploration of stream sediments (1 :25, 000). Mining Technical Criteria Benchmarking Program, Publication No. 540, 34 p. (in Persian with English title)

Moore J.N. and Brook E.J.C. 1989. Grain size partitioning of metals in contaminated, coarse-grained river floodplain sediment: Clark Fork River, Montana, USA. Environmental Geology, 14(2): 107-115.

Moradi S. Hassannezhad A.A. and Ghorbani Gh. 2017. Investigation of mineralogy and geothermometry of quartz and tourmaline veins at the Baghu area, southeast of Damghan. Iranian Journal of Crystallography and Mineralogy, 24(4): 661-674. (in Persian with English abstract)

Najjaran M. 2000. Geochemistry and genesis of Baghu turquoise deposit (Damghan), M.Sc. Thesis, Shiraz Unuversity, Shiraz, Iran, 150 p. (in Persian with English abstract)

Patino L.C. Velbel M.A. Price J.R. and Wade J.A. 2003. Trace element mobility during spheroidal weathering of basalts and andesites in Hawaii and Guatemala. Chemical Geology, 202(3): 343-364.

Pietron J. 2017. Sediment transport from source to sink in the Lake Baikal basin impacts of hydroclimatic change and mining, PhD Thesis, Stockholm University, Sweden, 38 p.

Pratt C. and Lottermoser B.G., 2007. Mobilisation of traffic-derived trace metals from road corridors into coastal stream and estuarine sediments, Cairns, northern Australia. Environmental Geology, 52(3): 437-448.

Ranasinghe P.N. Chandrajith R.L.R Dissanayake C.B. and Rupasinghe M.S. 2002. Importance of grain size factor in distribution of trace elements in stream sediments of Tropical High Grade Terrains. A case study from
Sri Lanka. Chemie Erde Geochemistry, 62(3): 243-253.

Ranasinghe P.N. Fernando G.W.A.R. Dissanayake C.B. and Rupasinghe M.S. 2008. Stream sediment geochemistry of the upper Mahaweli River Basin of Sri Lanka-Geological and environmental significance. Journal of Geochemical Exploration, 99(1): 1-28.

Ranasinghe P.N. Dissanayake C.B. and Rupasinghe M.S. 2009. Statistical evaluation of stream sediment geochemistry in interpreting the river catchment of high-grade metamorphic terrains. Journal of Geochemical Exploration, 103(2-3): 97-114.

Rudnick R.L. and Gao S. 2003. Composition of the continental crust. Treatise on Geochemistry, 3: 1-64.

Salminen R. 1998. FOREGS geochemical mapping. Field manual. Espoo, Finland: Geologian tutkimuskeskus, Opas - Geological Survey of Finland, Guide 47, 36 p.

Shakeri A. 2000. Geochemistry and genesis of Kuh Zar Au deposit (Baghu), M.Sc. Thesis, Shiraz University, Shiraz, Iran, 295 p. (in Persian with English abstract)

Singh A.K. and Hasnain S.I. 1999. Grain size and geochemical partitioning of heavy metals in sediments of the Damodar River – a tributary of the lower Ganga. India Environmental Geology, 39(1): 90-98.

Singh P. 2010. Geochemistry and provenance of stream sediments of the Ganga River and its major tributaries in the Himalayan region, India Chemical Geology, 269(3), 220-236.

Stöcklin, J. 1968. Structural history and tectonics of Iran: A review. The American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 52: 1229-1258.

Stone M. and Droppo I.G. 1996. Distribution of lead, copper and zinc in size-fractionated river bed sediment in two agricultural catchments of southern Ontario, Canada. Environmental Pollution, 93(3): 353-362

Taghipour B. and Mackizadeh M.A. 2014. The origin of the tourmaline and turquoise association hosted in hydrothermally altered rocks of the Kuh-Zar Cu-Au-Turquoise deposit, Damghan, Iran. Geology and Palaontology, Abh. Stuttgart, 272(1): 61-77.

Whitney D.L. Evans B.W. 2010. Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist, 95(1): 185-187.