ژئوشیمی عناصر نادر خاکی و پرتوزا در فسفریت¬های معدن جیرود، البرز مرکزی، شمال ایران
محورهای موضوعی :میلاد نجفی 1 * , محمد یزدی 2 , خالق خشنودی 3 , مهرداد بهزادی 4
1 - دانشگاه شهید بهشتی
2 - دانشگاه شهید بهشتی
3 - پژوهشکده چرخه سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی
4 - دانشگاه شهید بهشتش
کلید واژه: سازند جیرود, شمال ایران, عناصر نادر خاکی, فسفریت ,
چکیده مقاله :
معدن فسفریت جیرود در افق فسفات¬دار سازند جیرود باسن دونین پسین، در بخش مرکزی سازند جیرود و در بخش مرکزی زون زمین شناسی البرز مرکزی قرار دارد. رسوبات این سازند بیشتر از سنگ¬های آواری ماسه سنگ، شیل ماسه¬ای و آهک¬های ماسه¬ای تشکیل شده است. کانی¬سازی فسفریت به طور عمده در بخش شیلی آن متمرکز است. این پژوهش در زمینه میزان عیار و امکان بهره¬گیری از عناصر نادر خاکی در این فسفریت¬ها است. در این پژوهش، نمونه¬های سنگی به صورت تصادفی از لایه¬های فسفریتی برداشت شد. این نمونه¬ها برای اندازه¬گیری عناصر اصلی، عناصر فرعی و به خصوص عناصر نادر خاکی، با دستگاه طیف سنج جرمی – پلاسمای جفت شده القایی (ICP-MS) و دستگاه طیف سنج نشری پلاسمای جفت شده القایی (ICP-OES) تجزیه شدند. نتایج تجزیه¬های ژئوشیمیایی نشان داد که میانگین اکسید فسفر در این نمونه ها 60/29 درصد است. میانگین غلظت اورانیوم ppm 97/4 و توریوم ppm 64/8 است. همچنین نتائج تجزیه های ژئوشیمیایی نشان داد که عناصر نادر خاکی در نمونه-های فسفریتی معدن جیرود، 1/3 برابر نسبت به عناصر نادر خاکی در شیل¬های آمریکای شمالی (NASC) و 6/2 نسبت شیل¬های پسا¬آرکئن استرالیا (PAAS) غنی¬شدگی دارند. الگوهای REE به¬هنجار شده نمونه¬های کانسنگ فسفریت معدن جیرود نسبت به میانگین شیل¬های پساآرکئن استرالیا (PAAS) و شیل آمریکای شمالی (NASC) یک الگوی کم و بیش محدب، همراه با بی هنجاری مثبت ضعیف Ce و بی هنجاری مثبت متوسط Eu را نشان می¬دهند. همچنین در این نمونه¬ها تفریق ¬LREE¬ها ازHREE ¬ها روی داده است که دلیل اصلی آن تاثیر سازوکار جذب ترجیحی و دیاژنز پسین فسفریت¬ها می¬باشد. میزان غنی¬شدگی فسفر و عناصر نادرخاکی در این کانسار از نظر اقتصادی قابل توجه است ولی عناصر پرتوزا به طور اصولی غنی شدگی خاصی نشان نمی-دهد.
Jeirud Phosphorite Mine is located in the phosphate-rich horizon of the Jeirud Formation of the Lower Devonian sediments in central parts of Alborz geotectonic zone, North of Iran. The sediments of this formation are mostly composed of detrital rocks such as sandstone, sandy shales and sandy limestones. Phosphorite mineralization is mainly concentrated in the shales of middle parts of the Jeirud Formation. In this research, we have studied the concentration and the possibility of exploitation of rare earth and radioactive elements in these phosphorites. Lithogeochemical samples were randomly collected from phosphorite horizons. The samples were analysed by ICP-MS and ICP-OES not only for REE but also for major oxides and radioactive elements. The geochemical data show that the average of P2O5 is 29.60 %. The average of U and Th is 4.97 and 8.64 ppm respectively. Also, this data show that concentration of REEs in these samples are , 3times more than rare earth elements in North American shales (NASC) and 2.6 times more than Past Archaen shales (PAAS). REE concentration of these phosphorites were normalised to North American shales (NASC) and Past Archaen shales (PAAS). The spider diagram shows positive patterns to REE, especially in Ce and Eu. Also, this spider diagram represents the diffrentiation of LREE with respect to HREE. This diffrentiation occurred due to preferential absorption mechanism and during late diagenesis in these sediments. The average concentration of P and REE is realtively high and it seems to be economic for next minning activites. But the average concentration of U and Th is too low and not economic for exploration.
چشمه سری، م. عابدینی، ع. علیزاده، ا.، موسوی، س.م.، 1391. کانی¬شناسی و زمین¬شناسی عناصر نادر خاکی افق فسفاتی دلیر (جنوب غرب چالوس، استان مازندران). مجله زمین¬شناسی اقتصادی، دانشگاه فردوسی مشهد، 2 (4)، 319- 333.
حقی پور، ع.، وحدتی دانشمند، ف.، 1365. نقشه زمین¬شناسی تهران با مقیاس 1:250000، سازمان زمین¬شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
محمدخانی، ح.، خزایی، م.، 1384. محیط رسوبی و چینه¬نگاری سکانسی سازند جیرود در دره مبارک آباد و شمال شرق روستای زایگون(البرزمرکزی). سازمان زمین¬شناسی و اکتشافات معدنی کشور، بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین.
مختاری، م،ع،ا.، ۱۳۸۴. ژئوشیمی عناصر نادر خاکی کانسارهای آهن- آپاتیت ناحیه بافق و مقایسه آن با ژئوشیمی توده‌های سینیتی مجاور و منشأ احتمالی آنها. سازمان¬زمین¬شناسی و اکتشافات معدنی کشور، بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین.
معانی جو، م. رسا، ا. لنتز، د.، 1387. سنگ نگاری و دگرسانی کانسار مس چهل کوره، شمال باختر زاهدان: موازنه جرم و رفتار عناصر نادر کمیاب. فصلنامه علوم زمین، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 17 (67)، 86- 101.
نجفی، م.، 1397. کانی¬شناسی و ژئوشیمی عناصر نادر خاکی در فسفریت¬های معدن جیرود البرز غربی. پایان نامه-کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید بهشتی، 195.
نمدمالیان اصفهانی، ع.، 1368. پترولوژی فسفریت جیرود پهنه شمال تهران، پایان¬نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شمال، 186.
هلالات، ه.، بلورچی، م.، 1373. زمین¬شناسی ایران: فسفات. انتشارات سازمان زمین¬شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 323.
یزدی، م.، حداد، ف.، 1399، مقدمه¬ای بر عناصر نادر خاکی. جهاد دانشگاهی واحد شهيد بهشتی، 168.
یزدی، م.، خشنودی، خ.، 1385، کانسارهای گرمابی اورانیوم. انتشارات سازمان انرژی اتمی، 257.
Altschuler, Z. S., 1980. The geochemistry of trace metals in marine phosphorites: Part 1. Characteristic abundances and enrichment. In: Bentor, Y. K. (Ed.), Marine phosphorites. The Society of economic and paleontologist and mineralogists, special publication, 29: 19-30.
Assereto, R., 1963. The Paleozoic formations in Central Elburz (Iran) (preliminary note). Rivista Italiana di Paleontologia e Stratigrafia, 69: 503-543.
Awadalla, G. S., 2010. Geochemistry and microprobe investigations of Abu Tartur REE-bearing phosphorite, Western Desert, Egypt. Journal of African Earth Sciences, 57: 431-443.
Bau, M. and Dulski, P., 1996. Distribution of yttrium and rare earth elements in the Penge and Kuruman iron-formations. Transvaal Supergroup, South Africa. Precambrian Research, 79: 37-55.
Chen, D., Dong, W., Liang, Q., Qian Chen, G.and Pei Chen, X., 2003. Possible REE constraints on the depositional and diagenetic environment of Doushantuo Formation phosphorites containing the earliest metazoan fauna. Chemical Geology, 201: 103-118.
Cook, P. J. and Mc Elhinny, M. W., 1979, a Reevaluation of the Spatial and Temportal Distribution of Sedimentary Phosphate Deposits in the light of Plate Tectonics. economic geology., 74: 315-330.
Elderfield, H. and Greaves, M. J., 1982, The rare earth elements in seawater. Nature 296: 214-219.
Felitsyn, S. and Morad, S., 2002, REE patterns in latest Neoproterozoic–early Cambrian phosphate concretions and associated organic matter. Chemical Geology, 187: 257-265.
Ghorbani, M., 2013, The economic geology of Iran, mineral deposits and natural resources. Springer Geology, 569.
Gomez-Perala, L. E., Kaufmanb, A. J. and Poiré, D. G., 2014, Paleoenvironmental implications of two phosphogenic events in Neoproterozoic sedimentary successions of the Tandilia System. Argentina, Precambrian Research, 252: 88-106.
Gulbrandsen, R.A., 1966, Chemical composition of phosphorites of the Phosphoria Formation: Geochim. E GULBARNDSEN R.A. 1969: Physical composition of phosphorites of the formation of marine apatite economic geology., 64 (4) : 365-382.
Hogdahle, O. T., Melson, S. and Bowen, V. T., 1968, Neutron activation analysis of lanthanide elements in seawater. Chemical Geology, 73: 308 – 325.
Khan, K. F., Dar, S. A. and Saif, A., 2012, Geochemistry of phosphate bearing sedimentary rocks in parts of Sonrai block, Lalitpur District, Uttar Pradesh, India. Chemie der Erde 72: 117-125.
Kidder, D., Krishnaswamy, R. and Mapes, R. H., 2003, Elemental mobility in phosphatic shales during concretion growth and implication for provenance analysis. Chemical Geology, 198: 335.
McLennan, S. M., 1989, Rare earth elements in sedimentary rocks: Influence of provenance and sedimentary processes. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 21: 169-200.
Ogihara, S., 1999, Geochemical characteristics of phosphorite and carbonate nodules from the Miocene Funakawa Formation, western margin of the Yokote Basin, northeast Japan. Sedimentary Geology, 125: 69.
Peter Gromet L., Larry, A., Randy, L. and Robert, F., 1984. The North American shale composite: Its compilation, major and trace element characteristics-Geochimica et Cosmochimica Acta, 48(12): 2469-2482.
Reynard, B., Lecuyer, C. and Grandjean, P., 1999, Crystal-chemical controls on rare earth element concentrations in fossil biogenic apatites and implications for paleoenviromental reconstructions. Chemical Geology, 155: 233-241.
Shields G. and Stille P., (2001), Diagenetic constrains on the use of cerium anomalies as palaeoseawater redox proxies: An isotopic and REE study of Cambrian phosphorites. Chemical Geology, 175: 29-48.
Wright, J., Schrader, H. and Holser, W.T., 1987, Paleoredox variations in ancient oceans recorded by rare earth elements in fossil apatite. Geochim. Cosmochim. Acta, 51: 637-64.