فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

مقدمه ذخایر منگنز در محیط‌های زمین­ساختی مختلف از پشته‌های میانی اقیانوس تا محیط‌های پلاژیک و حاشیه‌های قاره‌ای رخ می‌دهند (Evensen et al, 1978). بسته به تفاوت در منبع تامین منگنز، این ذخایر به گرمابی، آبزاد و دیاژنتیکی تقسیم می­شوند (Oksuz, 2011; Polgari et al, 2012; Schmidt et al, 2014). تغییر در منشا باعث ایجاد تفاوت­های ژئوشیمیایی مشخص در این نهشته­ها می­شود. منطقه مورد پژوهش در جنوب غربی استان کرمان (شکل 1) میزبان ذخایر منگنز است. این ناحیه بخشی از پهنه جنوبی سنندج - سیرجان است که توالی‌های سنگی مختلفی در ارتباط با فرورانش پوسته اقیانوسی نئوتتیس در زیر صفحه ریز صفحه مرکزی ایران در آن ایجاد می‌شود. هدف از این مطالعه، بررسی خواص کانی­شناسی و ژئوشیمیایی کانسار منگنز زاغدره به منظور شناسایی منشا و پیدایش این کانسار است که تاکنون توسط محققین مورد مطالعه قرار نگرفته است. همچنین تشکیل این کانسار با برخی دیگر از کانسارهای پهنه سنندج - سیرجان مقایسه می­شود تا درک بهتری از شرایط حاکم بر محیط کانی­سازی اقیانوس نئوتتیس در دوران مزوزوئیک به دست آید. منطقه­ی مورد مطالعه زمین­شناسی منطقه مورد مطالعه: از نظر تقسیم­بندی ساختاری پهنه­های ایران، منطقه مورد مطالعه در بخش جنوبی پهنه سنندج - سیرجان قرار می­گیرد (شکل 1a). این ناحیه همانند سایر بخش‌های پهنه سنندج – سیرجان از سنگ‌های دگرگونی، آذرین و رسوبی تشکیل شده است. سنگ­های اصلی منطقه شامل آمیزه رنگی با سن کرتاسه است (شکل 1b). این سنگ‌ها بخش‌های جنوبی و جنوب شرقی منطقه را پوشانده و بخش‌هایی از توالی افیولیتی، سنگ‌های آتشفشانی، چرت‌های رادیولاریتی و آهک‌های پلاژیک را شامل می‌شوند. در قسمت‌های شمالی سنگ‌های بازالتی و آندزیتی با سن مزوزوئیک-سنوزوئیک وجود دارد. کانسار زاغدره در مرز بین رنگ افیولیتی ملانژ و سنگ آهک­های پلاژیک رخ می دهد (شکل 1b). در این منطقه، چرت های رادیولاری میزبان کانی سازی منگنز معدنی هستند (شکل 2). چرت ها به صورت لایه های میانی با سنگ آهک های پلاژیک در منطقه رخ می­دهند (شکل 2a، b و c). ضخامت لایه­های سنگ معدن منگنز در بخش های مختلف کانسار از 1 سانتی متر تا بیش از 1 متر متغیر است. وجود اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن (هماتیت و لیمونیت) در برخی از نقاط کانسار قابل مشاهده است (شکل 2d) که گواه وجود آهن به همراه منگنز در این کانسار است. گسلش باعث خرد شدن و بالا آمدن سنگ­های آهکی و چرت­های رادیولاریت شده است. بر اساس بررسی‌های میدانی، این گسل‌ها دارای روند NW-SE و شیب 60 درجه به سمت جنوب غربی هستند. مواد و روش­ها به منظور بررسی زمین­شیمی و کانی­شناسی کانسار زاغدره، تعداد 40 نمونه از بخش­های مختلف کانسار در طی عملیات­های صحرایی برداشت شد. مقاطع نازک- صیقلی نمونه­ها توسط میکروسکوپ­ پلاریزان با نور انعکاسی مطالعه و نمونه­های متناسب با اهداف پژوهش به برای انجام آنالیزهای مربوطه به آزمایشگاه مواد معدنی فرستاده شدند. مقادیر اکسید عناصر اصلی در آزمایشگاه شرکت کانساران بینالود تهران و توسط روش XRF با دستگاه Philips PW 1480 تعیین گشتند. نتایج و بحث کانی شناسی تجزیه و تحلیل XRD نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس دو نمونه از کانسار زاغدره در شکل 3 ارائه شده است. آنالیزها نشان می دهد که کوارتز، کلسیت، برونیت و هماتیت کانی­های اصلی و فلوراپاتیت، دولومیت، کانی­های رسی و آمفیبول جزئی هستند. پیرولوزیت کانی اصلی یک نمونه است و در نمونه دیگر کانی فرعی محسوب می­شود که نشان می­دهد شرایط تشکیل کانسار در تمام قسمت­های آن یکنواخت نبوده است. پتروگرافی بررسی‌های انجام شده بر روی مقاطع نازک - صیقلی و صیقلی، نشان­دهند وجود پاراژنز یکنواخت در تمامی نمونه‌هاست. پیرولوزیت، کانه اصلی محتوی منگنز در نمونه­هاست که با براونیت همراهی می­شود. پیرولوزیت‌ها عموما به­صورت دانه­ریز و به­همراه کوارتزهای دانه­ریز دیده می‌شود (شکل 4a). پسیلوملان و تودوروکیت نیز در برخی نمونه‌ها ‌شناسایی شده‌اند که به‌صورت رگه‌های نازک یا پرکننده فضاهای خالی بین دیگر دانه­ها رخداد دارند. کوارتز، هماتیت و کلسیت دیگر کانی­های این نمونه­ها هستند. بافت­های مهم در نمونه­های مورد بررسی شامل کلوروفرم، میکروندولار، همزمان‌زایش‌ریزدانه‌ای و رگه‌های استوک‌ورکی می­باشند (شکل 4).  بافت کلوروفرم (شکل 4b) که به فراوانی در نمونه­ها دیده می­شود نشان می­دهد که این کانی­ها در یک محیط دریایی عمیق در آنجا اکسید و هیدروکسیدهای منگنز به آرامی رسوب کرده­اند شکل­گرفته­اند. بافت میکروندولار (شکل 4c، d و e) از تجمعات کروی یا بیضوی­شکل از کانی‌های منگنز در زمینه­ای متشکل از سیلیس ریزدانه‌ای شکل می­گیرد و شاخص محیط­های آرام رسوبی می­باشد. در نمونه­های مورد بررسی، هسته­های این بافت از کانی براونیت ساخته شده که پوششی از پیرولوزیت آنها را دربر می­گیرد (شکل 4d وe). بافت همزمان‌زایش‌ریزدانه‌ای (شکل 4f) نشان‌دهنده هم‌زمانی رسوب‌گذاری کانی‌های سیلیسی و منگنز است بوده که اغلب با شرایط دیاژنتیکی اولیه مرتبط می‌باشد. حضور رگه‌های نازک و به‌هم پیوسته رگه‌های استوک‌ورکی پرشده از کانی­های منگنز و کوارتز (شکل 4g) نشان‌دهنده نفوذ سیال‌های گرمابی به درون سنگ میزبان است. از دیگر مشخصات این نمونه­ها تناوب لایه‌های حاوی کانه منگنز و لایه‌های سیلیسی است که نشان‌دهنده تغییرات در شرایط رسوب‌گذاری و تأثیر سیالات گرمابی بر فرآیند کانه‌زایی می­باشد (شکل 4h و i). بحث ژئوشیمی نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل کل ژئوشیمیایی سنگ نمونه­های نهشته زاغدره در جدول 1 نشان داده شده است. SiO2 فراوان ترین اکسید است و مقدار آن از 46 تا 63 درصد وزنی در نمونه­ها متغیر است. محدوده MnO از 11 تا 19 درصد وزنی. اکسیدهای مهم دیگر عبارتند از CaO (8-14 درصد وزنی)، FeOt (8 تا 11 درصد وزنی) و Al2O3 (8/0 تا 4/1 درصد وزنی). نمودارهای همبستگی بین منگنز و آهن، کو، مس، نیکل، روی و V در شکل 6 ارائه شده است. نتایج نشان می­دهد که منگنز بیشترین همبستگی را با آهن (62/0=R) و کمترین همبستگی را با نیکل (63/0-=R) دارد. نمودار تغییرات SiO2 در مقابل (Toth, 1980)  Al2O3 (شکل 6a) نشان می­دهد که کانسار زاغدره از سیالات گرمابی تشکیل شده است. همچنین همبستگی بین Al2O3، TiO2 و MgO را می­توان به حضور مواد آواری از جزایر کمانی (Zarrasvandi et al, 2023) و فعالیت­های آتشفشانی مجاور محیط رخداد نسبت داد. پیدایش اکسیدهای منگنز در اثر فرآیندهای مختلف و در محیط­های مختلف زمین­شناسی تشکیل می­شوند. به طور کلی، ذخایر منگنز به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند: رسوبی (رسوبی-دیاژنتیکی یا چینه‌ای)، گرمابی، آبزادک و سوپرژن (Roy, 1992، Kuleshov 2011). مینارد (Maynard, 2010) نیز ذخایر منگنز را به دو نوع اولیه (ناشی از فعالیت­های گرمابی، دیاژنتیکی و آبزاد) و ثانویه (ناشی از فرآیندهای سوپرژن) تقسیم کرده است. ذخایر گرمابی از رسوب سیالات گرمابی غنی از فلز در نزدیکی پشته­های اقیانوسی، کوه­های دریایی، جزایر قوس و اطراف چشمه­های آب گرم زیردریایی تشکیل می­شوند و فرآیندهای آبزادک (رسوب از آب دریا) و دیاژنتیک اولیه (رسوب از آب منفذی) ندول­های رسوبی Fe-Mn را در دریاها تولید می­کنند. مطالعات پتروگرافی می­تواند در تعیین منشاء و پیدایش ذخایر منگنز مفید باشد. رسوبات نزدیک به منبع اغلب حاوی هماتیت و کوارتز هستند که توسط مایعات گرمابی بیرون آورده شده از پوسته اقیانوسی تشکیل شده­اند. رسوبات دور از منبع با جاسپریت همراه است و در فاصله­ای از پشته­های میانی اقیانوس رخ می­دهد (Oksuz, 2011 ​​Brusntinyn and Zhukov, 2012;). ­رسوبات گرمابی معمولاً دارای بافت­های کریستالی دانه درشت با رگه­های هماتیت و کوارتز هستند، اما نهشته­های آبزاد دارای بافت­های لایه نازک و پوسته فرومنگنز هستند (Oksuz, 2011). همچنین وجود رگه‌های استوک و گره‌های غنی از منگنز نشان‌دهنده تأثیر فرآیندهای گرمابی است (Maynard, 2010; Oksuz, 2011). ویژگی‌های بافتی و کانی‌شناسی نمونه‌های مورد مطالعه با نهشته‌های گرمابی همخوانی دارد. نمودار سه تایی Fe2O3-SiO2-MnO (Karakuş et al, 2010) نیز این موضوع را تایید می­کند (شکل 6b). علاوه بر این، نسبت منگنز به آهن نیز عامل مهمی در بررسی منشا ذخایر منگنز است. نسبت منگنز/آهن در نهشته‌های دریاچه‌ای کمتر از 1، در نهشته‌های آبزاد 1، و در نهشته‌های گرمابی از 10 بیشتر است (Nicholson et al, 1997). این نسبت بین 17/1 تا 9/1 (جدول 1) برای نمونه­های مورد مطالعه که بین کانسارهای گرمابی و آبزاد قرار دارد. همچنین، محتوای TiO2 برای ذخایر Fe-Mn آب‌دار بالاتر از 1 و برای کانسارهای گرمابی کمتر از 1 است (Ahmadi et al, 2019). مقادیر TiO2 نمونه‌های کانسار زاغدره (03/0 تا 06/0 درصد وزنی، جدول 1) با منشا گرمابی سازگار است. مقادیر برخی از عناصر جزئی مانند Ni، Cu، V، Co و Zn نیز در تعیین منشاء ذخایر منگنز مفید هستند. ذخایر گرمابی منگنز دارای غلظت نسبتا بالایی از Co، Ni و Cu در مقایسه با ذخایر گرمابی واقع در امتداد پشته­های میانی اقیانوس هستند (Toth, 1980; Usui and Someya, 1997). کبالت، ارتباط تنگاتنگی با اکسیدهای منگنز دارد و فراوانی آن به طور متوسط ​​از ذخایر آبدار به دیاژنتیک و گرمابی کاهش می­یابد (Sabatino et al, 2011). لازم به ذکر است که منگنز و کبالت با هم در یک مسیر کاتالیزوری اکسید می­شوند و در نتیجه فرآیندهای میکروبی می­توانند باعث غنی­شدن کبالت در ذخایر منگنز شوند (Moffett and Ho, 1996; Polgári et al, 2012). نسبت Co/Zn برای جداسازی ذخایر گرمابی و هیدروژئو مهم است. میانگین نسبت‌ها در نهشته‌های گرمابی و آبزاد به ترتیب 15/0 و 5/2 است (Toth, 1980). نسبت Co/Zn برای نمونه­های کانسار زاغدره از 02/0 تا 5/0 متغیر است که با کانسارهای گرمابی همخوانی دارد. نمودارهای عناصر کمیاب ارائه شده برای تعیین منشاء رسوبات منگنز در شکل 7 نشان داده شده است. در نمودار Zn-Co-Ni، نمونه­ها عمدتاً در نهشته­های گرمابی قرار دارند، با این حال برخی از نمونه­ها در نزدیکی نهشته­های آبزاد قرار دارند (شکل 7b). در نمودار Zn+Cu+Pb+V در مقابل Ni+Co (شکل 7c)، نمونه­ها بین مناطق گرمابی و گرمابی قرار می­گیرند. محیط رخداد ذخایر منگنز به دست آمده از سیالات گرمابی می­تواند در یا نزدیک پشته­های میانی اقیانوس و به میزان کمتری در جزایر قوسی شکل بگیرد (Roy, 1992). رسوبات رسوبی با رسوب آهسته پوسته های Fe-Mn در آب­های عمیق دریایی یا فرآیندهای باکتریایی تشکیل می­شوند (Toth, 1980; Usui and Someya, 1997; Jach and Dudek, 2005). کانسارهای نزدیک به پشته میان اقیانوسی دارای محتوای آهن بالاتری نسبت به سایرین هستند و به نوبه خود، محتوای TiO2 کمتری دارند (Murray, 1994; Nicholson et al, 1997; Ahmadi et al, 2019). در نمودار Al2O3/Al2O3+Fe2O3 در مقابل Fe2O3/TiO2 (شکل 8)، نمونه‌هایی از کانسار زاغدره در نزدیکی پشته میان اقیانوسی قرار دارند، جایی که MnO توسط سیالات گرمابی مرتبط با پشته رسوب کرده است. محتوای آهن بالا و وجود هماتیت در نمونه­های مورد مطالعه (شکل 4) با این امر مطابقت دارد. نتیجه­گیری کانسار منگنز زاغدره در قسمت جنوبی پهنه سنندج - سیرجان و در چرت­های رادیولاریتی ملانژ رنگی افیولیت­های نئوتتیس وجود دارد. مطالعات پتروگرافی و آنالیزهای پراش اشعه ایکس نشان می­دهد که کانی ذخایر شامل پیرولوزیت، برونیت، تودوروکیت، هماتیت، کوارتز و کلسیت است. بافت های اصلی عبارتند از رگه­های کلروفرم، میکروندولار، انتشاری و استوک­ورک که توسط فرآیندهای گرمابی تشکیل شده­اند. ویژگی‌های ژئوشیمیایی نمونه‌ها مانند مقادیر زیاد Si، Fe، Zn و مقادیر کم Ni، Co و Cu با ذخایر منگنز منشا سیال گرمابی سازگار است. همچنین، نسبت‌های بین Al2O3، Fe2O3، و TiO2 نشان می‌دهد که آنها در نزدیکی پشته میان اقیانوسی توسط سیالات گرمابی مرتبط تشکیل شده‌اند. فعالیت­های آتشفشانی زیردریایی و مواد آواری از جزایر کمانی مجاور ژئوشیمی نهشته را تغییر دادع و سبب بالا رفتن محتوای آلومینیم، تیتانیم و منیزیم شده است. نتایج به­ دست آمده برای نهشته زاغدره با سایر نهشته­های منگنز گرمابی کوه‌زایی زاگرس مطابقت دارد. همچنین اختلاف در موقعیت دو کانسار مجاور نصیرآباد (منطقه نیریز) و زاغدره نشان می­دهد که سیالات گرمابی سبب کانه­زایی هم به صورت برجا و هم نابرجا در این بخش از اقیانوس نئوتتیس شده­اند.