Mineralogy, geochemistry, fluid inclusion and genesis of magnetite-apatite mineralization in the southwest of Hormuz Island, Iran
Subject Areas :Masoud Alipour-Asll 1 * , عاطفه فخری دودوئی 2
1 -
2 -
Keywords: Magnetite, Apatite, Rare earth elements, Magmatic-hydrothermal, ,
Abstract :
The study area is located about 8 km south of Bandar Abbas in Hormozgan Province. This area is in the south of the Zagros folded zone and part of the Hormuz series. The late Precambrian-early Cambrian rocks comprise intercalations of rhyolite-rhyodacite lava and tuff, crystal ¬tuff, tuffaceous ¬shale, sandstone and evaporite layers. Iron mineralization along with apatite are found as dike, massive, vein-veinlets and disseminated forms in tuffaceous shale and crystalline tuff rock units. Based on iron oxides and apatite contents, mineralization can be divided into iron-oxides (mainly magnetite), iron oxides- apatite and apatite types. The main ore-forming minerals include magnetite, oligist, hematite, goethite and limonite, apatite, and gangue minerals are calcite, quartz and clay minerals. The Hormuz Island ores have a high concentration of rare earth elements (REE) and the total amount of REE in apatite-rich ores is up to 3%. The geochemical studies show that a strong positive correlation between P and REE. Comparison of the chondrite-normalized REE pattern of the Hormuz magnetite-apatite ores with those from the Bafq-Posht-e-Badam block and the Kiruna type iron ore deposits represent genetic similarity of mineralization. The homogenization temperature in the two-phased liquid and vapor (L+V) fluids in apatite minerals vary from 309 to 565°C (average 388°C), and salinity varies between 14.16 to 33.87 (20/80) wt.% NaCl. Finally, based on the field geology, mineralogy, geochemistry and fluid inclusion features, the Hormuz magnetite-apatite mineralization is classified in the Kiruna-type magnetite-apatite deposits group with magmatic-hydrothermal origin.
احمدزاده هروی، م.، هوشمند زاده، ع. و نبوی، م.ح.، 1369. مفاهیم جدیدی از چینه¬شناسی سازند هرمز و مسئله دیاپیریزم در گنبدهای نمکی جنوب ایران. مجموعه مقالات سمپوزیوم دیاپیریسم با نگرش ویژه به ایران، وزارت معادن و فلزات، جلد اول،1–22.
- احمدی مقدم، پ.، مرتضوی، م.، پوستی، م. و احمدی پور، ح.، 1397. زمینشناسی و سنگ‌زائی سنگهای دیابازی سازند هرمز، واقع در استان هرمزگان (جنوب ایران). مجله بلورشناسی و کانیشناسی ایران، 26، 3، 651-664.
- افضلي، س.، نظافتي، ن.، قادری، م.، قلمقاش، ج.، قاسمی، م.ر. و كريمي باوندپور، ع.، 1393. سنگ‌زايي و كانه‌زايي در کانسار اكسيد آهن آپاتيت‌دار گزستان، خاور بافق، ايران مركزي. فصلنامه علوم زمین، سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور، 24، 93، 77-84.
- آقانباتی، ع.، 1385. زمین¬شناسی ایران، سازمان زمین¬شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 586.
- بهزادی، م.، 1385. کانی¬شناسی، ژئوشیمی و ژنز کانسار آهن آنومالی شمالی واقع در منطقه بافق یزد. رساله دکتری، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، 211.
- بیابانگرد، ح.، عالیان، ف. و بازآمد، م.، 1397. کانی¬شناسی، ژئوشیمی و منشاً کانه¬زایی آهن و مس در توالی آتشفشانی-رسوبی هرمز. مجله زمینشناسی اقتصادی، 10، 1، 195-216.
- رجب‌زاده، م.ع.، حسینی، ک. و موسوی نسب، ز.، 1393. مطالعات کانیشناسی و ژئوشیمیایی عناصر کمیاب خاکی بر روی آپاتیت کانسار اکسید آهن-آپاتیت اسفوردی بافق-یزد. اولین همایش زمین¬شناسی فلات ایران، 11.
- رستمی، ع.، بازآمد، م.، حاج علیلو، ب. و مؤذن، م.، 1393. بررسی رفتار ژئوشیمیایی عناصر نادر خاکی در آپاتیت های جزیره¬ی هرمز، استان هرمزگان. مجله زمینشناسی اقتصادی، 6، 1، 71 تا 85.
- سپهری¬راد، ر.، 1379. زمین¬شناسی اقتصادی کانسار آهن آنومالی شمالی، چغارت، پایان¬نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت‌معلم، 158.
- فخری دودوئی، ع.، 1397. زمینشناسی اقتصادی و ژئوشیمی واحد H4 سری هرمز، جزیره هرمز. پایان¬نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود، 172.
- کارگران بافقی ف.، 1380. مطالعه زون¬های فسفات دار در کانسار آهن چغارت و ارتباط احتمالی آنها با زون¬های فسفات‌دار اسفوردی. پایان¬نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت‌معلم، 111.
- لاسمی، ی.، 1379. رخساره‌ها، محیطهای رسوبی و چینه نگاری سکانسی نهشته سنگهای پرکامبرین بالایی و پالئوزوئیک ایران، انتشارات سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور، 180.
- Aftabi, A., Mohseni, S., Babeki, A. and Azaraien, H., 2009. Fluid inclusion and stable isotope study of the Esfordi apatite–magnetite deposit, central Iran—a discussion. Economic Geology, 104, 137–139.
- Atapour, H. and Aftabi, A., 2017. Comments on Geochronology and geochemistry of rhyolites from Hormuz Island, southern Iran: A new Cadomian arc magmatism in the Hormuz Formation, Lithos, 2015, 236–237, 203–211: A missing link of Ediacaran A-type rhyolitic volcanism associated with glaciogenic banded iron salt formation (BISF). Lithos, 284-285, 779-782.
- Bilenker, L.D., Simon, A.C., Reich, M., Lundstrom, C.C., Gajos, N., Bindeman, I., Barra, F. and Munizaga R., 2016. Fe-O stable isotope pairs elucidate a high-temperature origin of Chilean iron oxide-apatite deposits. Geochimica Cosmochimica Acta, 177, 94–104.
- Bonyadi, Z., Davidson, G.J., Mehrabi, B., Meffre, S. and Ghazban, F., 2011. Significance of apatite REE depletion and monazite inclusions in the brecciated Se Chahun iron oxide–apatite deposit, Bafq district, Iran: Insights from paragenesis and geochemistry, Chemical Geology, 281, 253-269.
- Daliran, F., 2002. Kiruna type iron oxide-apatite ores and apatitites of the Bafq district, Iran, with an emphasis on the REE geochemistry of their apatites; in Porter, Hydrothermal iron oxide copper gold and related deposits: A global perspective, PGC Publishing, Adelaide, 2, 303-320.
- Daliran, F., Stosch, H.G. and Williams, P., 2007. Multistage metasomatism and mineralization at hydrothermal Fe oxide-REE-apatite deposits and apatitites of the Bafq District, Central-East Iran, in: Andrew, C.J. et al., eds, Digging Deeper, Proceedings of the 9th Biennial Meeting of the Society for Geology Applied to Mineral Deposits, Dublin, 1501-1504.
- Daliran, F., Stosch, H.G. and Williams, P., 2010. Early Cambrian iron oxide-apatite-REE (U) deposits of the Bafq district, east-central Iran, in: Corriveau, L., Mumin, H., eds., Exploring for iron oxide copper-gold deposits: Canada and global analogues: Geological Association of Canada, Short Course Notes, 20, 143-155.
- Dare, S.A.S., Barnes, S.J. and Beaudoin, G., 2014. Did the massive magnetite lava flows of El Laco (Chile) form by magmatic or hydrothermal processes? New constraints from magnetite composition by LA-ICP-MS. Mineralium Deposita, 50, 607–617.
- Dill, H.G., 2010. The chessboard classification scheme of mineral deposits: Mineralogy and geology from aluminum to zirconium. Earth Science Reviews, 100, 1-420.
- Eslamizadeh, A., 2017. Petrology and geochemistry of early Cambrian volcanic rocks hosting the Kiruna-type iron ore in Anomaly 10 of Sechahun, Central Iran. Journal of Sciences, Islamic Republic of Iran, 28, 1, 21-35.
- Driesner, T. and Heinrich, C.A., 2007. The system H2O-NaCl. Part I. Correlation formulae for phase relations in temperature-pressure-composition space from 0 to 1000 °C, 0 to 5000 bar, and 0 to 1 XNaCl. Geochimica et Cosmochimica Acta, 71, 4880-4901.
- Frietsch, R. and Perdahl, J.A., 1995. Rare earth elements in apatite and magnetite in Kiruna- type iron ores and some other iron ore type. Ore Geology Review, 9, 489-510.
- Geijer, P., 1910. Igneous rocks and iron ores of Kiirunavaara, Luossavaara and Tuollavaara. Scientific and practical researches in Lapland arranged by the Luossavaara-Kiirunavaara Aktiebolag, Geology of the Kiruna district 2, Stockholm, 278.
- Goldstein, S.B. and Francis, D., 2008, The petrogenesis and mantle source of Archaean ferropicrites from the Western Superior Province, Ontario, Canada. Journal of Petrology, 49, 1729–1753.
- Haas, J.L. 1976. Thermodynamic properties of the coexisting phases and thermodynamic properties of the NaCl component in boiling NaCl solutions, United States Geological Survey Bulletine, 1421-B, 71.
- Haas, J.L. 1971. The effect of salinity on the maximum thermal gradient of a hydrothermal system at hydrostatic pressure, Economic Geology, 66, 940-946.
- Hastie, A.R., Kerr, A.C., Pearce, J.A. and Mitchell, S.F., 2007. Classification of ltered volcanic island arc rocks using immobile trace elements: development of the Th–Co discrimination diagram. Journal of Petrology, 48, 2341–2357.
- He, X.F., Santosh, M., Tsunogae, T. and Malaviarachchi, S.P.K., 2018. Magnetiteapatite deposit from Sri Lanka: implications on Kiruna-type mineralization associated with ultramafic intrusion and mantle metasomatism. American Mineralogist, 103, 26–38.
- Hitzman, M.W., Oreskes, N. and Einaudi, M.T., 1992. Geological characteristics and tectonic setting of proterozoic iron-oxide (Cu-U-Au-Ree) deposits. Precambrian Research, 58, 241–287.
- Jami, M., 2006. Geology, geochemistry and evolution of the Esfordi phosphate iron deposit, Bafq area, Central Iran, Unpublished Ph.D. thesis, University of New South Wales, 355.
- Jami, M., Dunlop, A.C. and Cohen, D.R., 2007. Fluid inclusion and stable isotope study of the Esfordi apatite-magnetite deposit, Central Iran, Economic Geology, 102, 1111-1128.
- Jonsson, E., Troll, V., Hogdahl, K., Harris, C., Weis, F., Nilsson, K.P. and Skelton, A., 2013. Magmatic origin of giant Kiruna-type apatite-iron-oxide ores in Central Sweden. Scientific Reports, 3, 1644.
- Kesler, S.E., 2005. Ore-forming fluids. Elements, 1, 13–18.
- Knipping, J.L., Bilenker, L., Simon, A. and Reich, M., 2015. Giant Kiruna-type deposits form by efficient flotation of magmatic magnetite suspensions. Geology, 43, 591–594.
- Le Bas, M.J., Le Maitre, R.W., Streckeisen, A. and Zanettin, B., 1986. A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram, Journal of Petrology, 27, 745-750.
- Lester, G.W., Clark, A.H., Kyser, T.K. and Naslund, H.R., 2013. Experiments on liquid immiscibility in silicate melts with H2O, P, S, F, and Cl: Implications for natural magmas. Contributions to Mineralogy and Petrology,166, 329–349.
- Martel, C., Pichavent, M., Holtz, F. and Scaillet, B., 1999. Effects of ƒO2 and H2O on andesite phase relations between 2 and 4 kbar. Journal of Geophysical Research, 104, 29453–29470.
- Mohammad-Torab, F. and Lehmann, B., 2008. Magnetite-apatite deposits of the Bafq district, Central Iran: apatite geochemistry and monazite geochronology. Mineralogical Magazine, 71, 347–363.
- Mohseni, S. and Aftabi, A., 2015. Structural, textural, geochemical and isotopic signatures of synglaciogenic Neoproterozoic banded iron formations (BIFs) at Bafq mining district (BMD), Central Iran: The possible Ediacaran missing link of BIFs in Tethyan metallogeny, Lithos, 71, 215-236.
- Mokhtari, M.A.A., Emami, M.H. and Hosseinzadeh, G., 2013. Genesis of iron-apatite ores in Posht-e-Badam Block (Central Iran) using REE geochemistry. Journal of Earth System Sciences, 122, 795- 803.
- Mokhtari, M.A.A. and Ebrahimi, M., 2015. Geology and geochemistry of Homeijan magnetite- apatite deposit (SW Behabad, Yazd province). Geochemistry Journal, 2, 2, 20-27.
- Moor, F. and Modabberi, S., 2003. Origin of choghart iron oxide deposite Bafq minig district, centeral iran: new isotopic and geochemical evidences, 14, 259-269.
- Nakamura, N., 1974. Determination of REE, Ba, Fe, Mg, Na and K in carbonaceous and ordinary chondrites. Geochimica et Cosmochimica Acta, 38, 757-775.
- Nystrom, J.O., Billstrom, K., Henríquez, F., Fallick, A.E. and Naslund, H.R., 2010. Oxygen isotope composition of magnetite in iron ores of the Kiruna type in Chile and Sweden. Global Financing Facility (GFF), 130, 4, 177–188.
- Rahimi, E., Maghsoudi, A. and Hezarkhani, A., 2016. Geochemical investigation and statistical analysis on rare earth elements in Lakehsiyah deposit, Bafq district. Journal of African Earth Sciences, 124, 139-150.
- Rhodes, A.L. and Oreskes, N., 1999. Oxygen isotope composition of magnetite depositsat El Laco, Chile: Evidence of formation from isotopically heavy fluids. In: Geology and Ore Deposits of the Central Andes, Brian, J. Skinner, ed., Society of Economic Geologists Special Publication 7, 333–351.
- Samani, B.A., 1988. Metallogeny of the Precamberian in Iran, Precambrian Research, 39, 85-106.
- Schandl, E.S. and Gorton, M.P., 2002. Application of high field strength elements to discriminate tectonic settings in VMS environments. Economic Geology, 97, 629–642.
- Sillitoe, R.H. and Burrows, D.R., 2002. New field evidence bearing on the origin of the El Laco magnetite deposit, Northern Chile. Economic Geology, 97, 1101–1109.
- Smith, M.P., Storey, C.D., Jeffries, T.E. and Ryan, C., 2009. In situ U-Pb and trace element analysis of accessory minerals in the Kiruna District, Norrbotten, Sweden: New constraints on the timing and origin of mineralization. Journal of Petrology, 50, 2063–2094.
- Smith, M.P., Gleeson, S.A. and Yardley, B.W.D., 2013. Hydrothermal fluid evolution and metal transport in the Kiruna District, Sweden: contrasting metal behaviour in aqueous and aqueous-carbonic brines. Geochimica Cosmochimica Acta, 102, 89–112.
- Sourirajan, S. and Kennedy, G.C., 1962. The system H2O-NaCl at elevated temperatures and pressures, American Journal of Sciences, 260, 115-141.
- Sun, S.S. and McDonough, W.F., 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Geological Society, London, Special Publications, 42,1, 313-345.
- Tornos, F., Velasco, F. and Hanchar, J.M. 2017. The magmatic to magmatic hydrothermal evolution of the El Laco Deposit (Chile) and its implications for the genesis of magnetite-apatite deposits. Economic Geology, 112, 1595–1628.
- Troll, V.R., Weis, F.A., Jonsson, E., Andersson, U.B., Majidi, S.A., Hogdahl, K., Harris, C., Millet, M.A., Chinnasamy, S.S., Kooijman, E. and Nilsson, K.P., 2019. Global Fe–O isotope correlation reveals magmatic origin of Kiruna-type apatite-iron-oxide ores. Nature Communications, 10, 1, 1712.
- Westhues, A., Hanchar, J.M., Whitehouse, M.J. and Martinsson, O., 2016. New constraints on the timing of host-rock emplacement, hydrothermal alteration, and iron oxide-apatite mineralization in the Kiruna District, Norrbotten, Sweden. Economic Geology, 111, 1595–1618.
- Westhues, A., Hanchar, J.M., LeMessurier, M.J. and Whitehouse, M.J., 2017. Evidence for hydrothermal alteration and source regions for the Kiruna iron oxide-apatite ore (northern Sweden) from zircon Hf and O isotopes. Geology 45, 571–574.
- Whitney, D.L. and Evans, B.W., 2010. Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist, 95, 185-187.
- Wilkinson, J.J., 2001. Fluid inclusion in hydrothermal ore deposits, Lithos, 55, 229-272.
- Xie, Q., Zhang, Z., Hou, T., Cheng, Z., Campos, E., Wang, Z. and Fei1, X., 2019. New Insights for the Formation of Kiruna-Type Iron Deposits by Immiscible Hydrous Fe-P Melt and High-Temperature Hydrothermal Processes: Evidence from El Laco Deposit. Economic Geology, 114, 1, 35–46.
کانیشناسی، ژئوشیمی، میانبار سیال و ژنز کانهزایی مگنتیت-آپاتیت در جنوبغرب جزیره هرمز، ایران
عاطفه فخری دودوئی1 و مسعود علی‌پوراصل(2و1)
1. دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه پترولوژی و زمینشناسی اقتصادی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود
2. استادیار، گروه پترولوژی و زمینشناسی اقتصادی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود
چکیده
منطقه مورد مطالعه در استان هرمزگان و در فاصله هشت کیلومتری جنوب بندرعباس واقع شده است. این منطقه در قسمت جنوبی پهنه زاگرس چینخورده و بخشی از سری هرمز میباشد. سنگهای پرکامبرین پسین-کامبرین پیشین تناوبی از گدازه و توفریولیتی تا ریوداسیتی، کریستالتوف، شیلتوفی، ماسهسنگ و لایههای تبخیری را دربرمی‌گیرد. کانهزایی آهن به همراه آپاتیت بهصورتهای دایک، تودهای، رگه-رگچهای و دانه‌پراکنده در سنگهای شیل توفی و کریستال توف مشاهده میشود. بر پایه مقادیر اکسیدهای آهن و آپاتیت میتوان کانهزایی را به انواع اکسید آهن (بیشتر مگنتیت)، اکسید آهن-آپاتیت و آپاتیت تقسیم کرد. کانیهای اصلی سازندهی کانسار شامل مگنتیت، اولیژیست، هماتیت، گوتیت و لیمونیت، آپاتیت و کانیهای باطله کلسیت، کوارتز و کانیهای رسی میباشد. کانسنگهای جزیره هرمز دارای تمرکز بالایی از عناصر کمیاب خاکی2 (REE) است و عیار مجموع REE در کانسنگهای غنی از آپاتیت تا سه درصد میرسد. مطالعات ژئوشیمیایی نشان از همبستگی مثبت قویP با REE است. مقایسه الگوی توزیع REE در کانسنگهای مگنتیت-آپاتیت جزیره هرمز که به کندریت به‌هنجار شده است با آنهایی از کانسارهای بلوک بافق-پشت بادام و کانسارهای آهن تیپ کایرونا، مشابهت زایشی این کانسارها با یکدیگر نشان میدهد. دمای همگنشدن در میانبارهای دو فازی مایع و بخار ((L+V در کانی آپاتیت بین 309 تا 565 (میانگین 388) درجه سانتیگراد و درجه شوری بین 16/14تا 87/33 (میانگین 80/20) درصد وزنی معادل نمک طعام در تغییر است. در نهایت، با توجه به شواهد زمینشناسی صحرایی، کانیشناسی، ژئوشیمیایی و میانبار سیال، کانهزایی جزیره هرمز در گروه کانسارهای مگنتیت-آپاتیت نوع کایرونا و با منشاء ماگمائی-گرمابی قرار میگیرد.
واژههای کلیدی: مگنتیت، آپاتیت، عناصر کمیاب خاکی، ماگمائی-هیدروترمال، جزیره هرمز.
Mineralogy, geochemistry, fluid inclusion and genesis of magnetite-apatite mineralization in the southwest of Hormuz Island, Iran
Fakhri-Doodoui, F. 1 and Alipour-Asll, M. 2
1. M.Sc. Graduate, Department of Petrology and Economic Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology
2. Assistant Professor, Department of Petrology and Economic Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology
Abstract
The study area is located in Hormozgan Province and 8 km south of Bandar Abbas. This area is in the south of the folded Zagros zone and part of the Hormuz series. The late Precambrian-early Cambrian rocks consist intercalations of rhyolite-rhyodacite lava and tuff, crystal tuff, tuffaceous shale, sandstone and evaporite layers. Iron mineralization along with apatite are found as dike, massive, vein-veinlets and disseminated forms in tuffaceous shale and crystalline tuff rock units. Based on iron oxides and apatite contents, mineralization can be divided into the iron-oxides (mainly magnetite), iron oxides- apatite and apatite types. The main ore-forming minerals include magnetite, oligiste, hematite, goethite and limonite, apatite, and gangue minerals are calcite, quartz and clay minerals. The Hormuz Island ores have a high concentration of rare earth elements (REE) and the total amount of REE in apatite-rich ores is up to 3%. The geochemical studies show that a strong positive correlation between P and REE. Comparison of the chondrite-normalized REE pattern of the Hormuz magnetite-apatite ores with those of from the Bafq-Posht-e-Badam block and the Kiruna type iron ore deposits shows that genetic similarity of mineralization. The homogenization temperature in the two-phase liquid and vapor (L+V) fluids in apatite minerals vary from 309 to 565°C (388°C), and salinity of 14.16 to 33.87 (20/80) wt.% NaCl. Finally, based on the field geology, mineralogy, geochemistry and fluid inclusion features, the Hormuz magnetite-apatite mineralization classified into the Kiruna-type magnetite-apatite deposits group with magmatic-hydrothermal origin.
Keywords: Magnetite, Apatite, Rare earth elements, Magmatic-hydrothermal, Hormuz Island.
مقدمه
اگرچه تحقیقات زیادی درباره کانسارهای اکسید آهن-آپاتیت نوع کایرونا در سرتاسر جهان انجام شده است، با این وجود منشاء این کانسارها بحث‌برانگیز است و نظریه‌های مختلفی در ارتباط با منشاء آنها مطرح است. امروزه دو نظریه در ارتباط با منشاء این کانسارها غالب است، این کانسارها به‌طور مستقیم از تبلور و تفکیک ماگما ناشی شدهاند، یا محصول فرایندهای جانشینی گرمابی هستند (Geijer, 1910, Hitzman et al., 1992; Sillitoe and Burrows, 2002; Smith et al, 2009; Smith et al., 2013; Dare et al., 2014; Bilenker, 2016; Tornos et al., 2017; Westhues et al., 2017, He et al., 2018). در این میان، بحث‌ها بیشتر درباره منشا ماگمایی مستقیم (ارتوماگمایی) می‌چرخد و کانسنگهای اکسید آهن - آپاتیت از ماگمای غنی از مواد فرار، آهن و فسفر یا سیالات ماگمایی دمای بالا ناشی میشوند (Nystrom et al., 2010; Jonsson et al., 2013; Knipping et al., 2015; Tornos et al., 2017) و نظریه گرمابی کمرنگ است. در فرضیه اخیر سیالات گرمابی غنی از فلز حین چرخش جایگزین کانیهای اولیه سنگ میزبان میشود (Hitzman et al., 1992; Rhodes and Oreskes, 1999; Smith et al., 2009; Smith et al., 2013; Dare et al., 2014; Westhues, et al., 2016). بر اساس مطالعهTroll et al. (2019) کانسارهای نوع کایرونا بیشتر منشاء ماگمائی دارند، اما ممکن است دارای کانیهای مگنتیت و آپاتیت گرمابی مرحله تاخیری باشند که می‌تواند به‌طور محلی بر روی کانیهای ماگمایی حرارت بالا تشکیل شوند. Xie et al. (2019) نیز مدل زایشی دو مرحله‌ای را برای کانسار اکسید آهن-آپاتیت نوع کایرونا El Laco در شیلی معتقد هستند، به‌طوری‌که کانسنگهای تودهای از فرآیندهای ماگمائی حاصل شدهاند که به‌وسیله دگرسانی ماگمایی – گرمابی مرحله بعدی تحت تاثیر قرار گرفته و کانسنگهای رگه-رگچهای و برشی به وجود آمده است. این مدل می‌تواند برای فلززائی بسیاری از کانسارهای نوع کایرونا به‌کاربرده شود.
منطقه مورد مطالعه در استان هرمزگان، فاصله هشت کیلومتری جنوب بندرعباس و در جنوبغرب جزیره هرمز واقع شده است (شکل 1- الف، ب). در زمان پرکامبرین پسین-کامبرین پیشین در ایران، کانسارهای بی‌شماری از اکسیدهای آهن-آپاتیت کشف و شناسایی شده است. در منطقه فلززائی بافق-پشت بادام، این کانسارها با توالی آتشفشانی-رسوبی سری ریزو میزبانی میشوند. کانسارهای آهن چغارت (کارگران بافقی، 1380; Moore and Modabberi, 2003; Daliran et al., 2007; Mohammad-Torab and Lehmann, 2008; Daliran et al., 2010; Mokhtari et al., 2013; Mokhtari and Ebrahimi, 2015 )، آهن چادرملو (Samani, 1988; Mokhtari et al., 2013; Mokhtari and Ebrahimi, 2015)، آهن-آپاتیت اسفوردی (رجب‌زاده و همکاران، 1393; Jami, 2006; Jami et al., 2007; Mohammad Torab and Lehmann, 2008; Aftabi et al., 2009; Mokhtari et al., 2013)، گزستان و لکهسیاه (افضلی و همکاران، 1393Daliran et al., 2007; Mokhtari, 2015; Rahimi et al., 2016)، میشدوان (Daliran, 2002)، آهن سهچاهون (Bonyadi et al., 2011; Eslamizadeh, 2017)، آنومالی شمالی (سپهریراد، 1379؛ بهزادی، 1385)، کانه‌زائی‌های آهن نواری در منطقه فلززائی بافق (Mohseni and Aftabi, 2015) از مهمترین آنها هستند. علاوه بر این، گنبدهای نمکی جنوب کشور نیز مستعد پیجویی و اکتشاف کانسارهای آهن-آپاتیت میباشند، به‌طوری‌که از مجموع 114 گنبد نمکی واقع در جنوب کشور، همگی دارای آنومالیهای آهن هستند و کانه‌زائی آهن به صورت‌های خاکسرخ، نواری، تودهای، رگه-رگچهای و دانه‌پراکنده در سری هرمز مشاهده میشود. پژوهش‌های مرتبط با فلززائی در سری هرمز به گستردگی منطقه فلززائی بافق نمی‌باشد. با وجود این، از این مطالعات میتوان به ژئوشیمی و سنگ‌زایی سنگهای دیابازی سازند هرمز (احمدی مقدم و همکاران، 1397)، کانهزایی آهن و مس در توالی آتشفشانی-رسوبی هرمز، گنبد نمکی زندان (بیابانگرد و همکاران، 1397)، سازندهای آهن و نمک نواری در جزیره هرمز به عنوان سبک جدیدی از سیستم آهن-نمک گرمابی بروندمی (Atapour and Aftabi, 2017)، و بررسی رفتار ژئوشیمی عناصر نادر خاکی در آپاتیتهای جزیره هرمز (رستمی و همکاران، 1393) اشاره کرد. مطالعات زمینشناسی و اکتشافی در جزیره هرمز منجر به شناسایی اندیس معدنی جدیدی از آهن-آپاتیت در جنوبغرب این جزیره شده است (رستمی و همکاران، 1393). در این پژوهش، کانهزایی آهن-آپاتیت جنوبغرب جزیره هرمز از نظر زمینشناسی، کانیشناسی، ژئوشیمی و میانبار سیال مطالعه شده است و در نهایت بر پایه شواهد به‌دست‌آمده مدلی برای تشکیل کانه‌زائی در این منطقه ارائه شده است.
شکل 1. الف) موقعیت جغرافیایی جزیره هرمز در استان هرمزگان و دریای خلیج فارس، ب) موقعیت منطقه مورد مطالعه در جنوبغرب جزیره هرمز
روش مطالعه
این پژوهش با انجام بازدیدهای صحرایی طی نوبتهای متوالی و متناسب با هدف، پژوهش شروع شد و در طی آن شواهد صحرایی زمینشناسی و کانهزایی ثبت شد. برای بررسیهای سنگشناسی، کانیشناسی و ژئوشیمی ماده معدنی و سنگ میزبان، از کانسنگها و سنگهای میزبان مواد معدنی نمونه‌برداری صورت گرفت. تعداد ده مقطع نازک، پنج مقطع صیقلی و ده مقطع نازک–صیقلی تهیه شده و مطالعات میکروسکوپی سنگشناسی، کانیشناسی و ساخت و بافت ماده معدنی روی آنها انجام گرفت. تعداد شش نمونه از سنگهای آتشفشانی برای مطالعات ژئوشیمیایی برداشت شد. نمونهها از مکان‌هایی انتخاب شدند که سالم، غیردگرسان شده و عاری از رگه-رگچه بودند. سنگهای آذرین دارای بافت متوسط تا درشت‌دانه بوده و نمونه‌برداری از آنها به روش لبپری انجام شده است، بدین‌ترتیب که در هر ایستگاه تعدادی قطعه کوچک سنگ با مقطع عرضی سه تا چهار سانتیمتر مربع برداشت شده است. نمونههای سنگ به ترتیب مراحل خردایش و آسیاب را پشت سر گذاشته و برای تعیین مقادیر غلظت اکسید عناصر اصلی، عناصر کمیاب و کمیاب خاکی به روش ذوب قلیایی با روش‌هایICP-OES/MS در آزمایشگاه مطالعات مواد معدنی زرآزما در تهران تجزیه شدهاند. برای دست‌یابی به نمونه معرف از مناطق کانهزایی، تعداد سه نمونه به روش لبپری از کانسنگهای آهن-آپاتیت برداشت شده است. این نمونهها به ترتیب مراحل خردایش و آسیاب را پشت‌سر گذاشته و برای تعیین عیار عناصر اصلی، کمیاب و کمیاب خاکی به روش ذوب قلیایی با روش‌های ICP-OES/MS در آزمایشگاه زرآزما تجزیه شدهاند. در این تحقیق، برای ارزیابی میزان دقت تجزیه‌های شیمیایی از نمونههای تکراری استفاده شده است. بدین ترتیب یکی از نمونهها دو مرتبه تجزیه شد و میزان خطای آنالیز برای عناصر مختلف در روش‌های دستگاهی مذکور کمتر از 15درصد برآورد شده است. برای اندازه‌گیری ریزدماسنجی میانبارهای سیال نمونه دوبرصیقلی از کانسنگهای آهن-آپاتیت تهیه شده است. مطالعه میانبارهای سیال بر روی کانی آپاتیت با استفاده از یک دستگاه میکروسکوپ Ceti Magtex و به‌وسیله دستگاه Linkam مدلTHMSG600 در آزمایشگاه شرکت مطالعات و پژوهش آذین زمین پویا به تعداد ده نقطه انجام پذیرفته است.
بحث و بررسی
زمینشناسی
جزیره هرمز در تقسیمبندی زمین‌شناختی ایران (آقانباتی، 1385)، در منتهی‌الیه جنوب‌شرق پهنه زاگرس چینخورده و در ورقه زمینشناسی 250000/1 بندرعباس واقع شده است. از نظر چینهشناسی، این منطقه بخشی از سری هرمز محسوب میشود. احمدزاده هروی و همکاران (1369)، سری هرمز را از پایین به بالا به‌ترتیب به چهار واحدH1 ،H2 ،H3 و H4 تقسیم کرده‌اند:
واحد هرمز 1 (H1) يا واحد نمکى سازند هرمز، قاعده اين واحد معلوم نيست و در هيچ جا به تمامى ظاهر نشده است. بيشتر حجم اين واحد را طبقات و لايه‌هاى نمک تشکيل مى‌دهند که با ميان‌لايه‌هاى نازکى از توف، مارن، سنگ آهک، اکسيد‌ها و سولفیدهای آهن و به‌ندرت سولفید مس همراه است. ميان‌لايه‌هاى ياد شده، واحد نمکى هرمز را به‌صورت نوارهايى با ضخامت‌هاى گوناگون و رنگارنگ درآورده است.
واحد هرمز 2(H2) ، اين واحد تناوبى از مارن‌هاى سفيد تا زرد کمرنگ، انيدريت، توف، ايگنمبريت، سنگ‌هاى آهکى نازک‌لايه سياه‌رنگ و سنگ آهن به‌صورت نوارهاى نازک ميلي‌مترى آهن‌دار، اکسيد‌هاى بى‌آب و آبدار آهن میباشد. اين واحد با رنگ قرمز مشخص میشود.
واحد هرمز 3 (H3) يا واحد سنگ آهک سياه‌رنگ جلبکى، اين واحد که در همه جا از ويژگى ثابتى برخوردار است از نوع سنگ آهک‌هاى نازک‌لايه، بودار و سياه‌رنگ است و به‌طور عام سرشار از جلبک‌هاى گوناگون میباشد.
واحد هرمز 4 (H4) یا واحد آوارى-آتشفشانى، بيشتر حجم اين واحد را ماسه‌سنگ‌هاى قرمز، خاکسترى و سبز رنگى تشکيل مى‌دهد که داراى موج نقش‌هاى چشم‌گير است. اين طبقات دسي‌مترى با لايه‌هايى از توفيت‌هاى سبزرنگ سانتى‌مترى در تناوب است. در بعضى از گنبدها وفور سنگ‌هاى آتشفشانى (توفيت‌هاى سفيد) چنان است که اين واحد را بيشتر به يک واحد آتشفشانی شبیه میسازد که با طبقات آوارى در تناوب است. این واحد با کانهزاییهای آهن و فسفر همراه است.
منطقه مورد مطالعه واحد H4 و بخش‌هایی از واحد H2 سری هرمز را در بر میگیرد. واحدهای سنگی در این منطقه مربوط به پرکامبرین، پالئوزوئیک، سنوزوئیک و کواترنری است. واحدهای مربوط به پرکامبرین پسین-پالئوزوئیک پیشین شامل توالی از واحدهای تبخیری، آتشفشانی، آذرآواری و رسوبی است، که وسیع‌ترین رخنمون سنگی منطقه را تشکیل میدهند. در این بین واحد شیلتوفی و کریستالتوف میزبان کانهزایی آهن-آپاتیت هستند. مجموعه رسوبی سنوزوئیک (میوسن) دامنهای از ماسهسنگ، مارن، مارنماسهای، سنگ‌آهکماسهای با میان‌لایههایی از کنگلومرایچرتیقهوهای (سازند آقاجاری) را شامل میشود. کواترنری شامل رسوبات بادی است (شکل 2).
شکل 2. نقشه زمینشناسی منطقه مورد مطالعه (فخری دودوئی، 1397)
کانهزایی
کانهزایی در منطقه مورد مطالعه بر اساس درصد و نوع کانیهای اکسیدهای آهن و آپاتیت به سه بخش تقسیم می‌‌‌گردد:
بخش غنی از آپاتیت: در این بخش، سنگ میزبان کانهزایی اکسید آهن-آپاتیت شیل توفی و کریستال توف به سن پرکامبرین پسین- کامبرین پیشین است و ابعاد رخنمون کانهزایی به طول حدود 40 متر و پهنای حدود 20 متر است. این بخش با راستای تقریبی شرقی-غربی حدود 75 درجه به سمت جنوبغرب شیب دارد. ترکیب کانیشناسی آن بیشتر آپاتیت است که به‌وسیله هماتیت، اولیژیست و گوتیت همراهی میشود. اندازه بلورهای آپاتیت تا پنج سانتیمتر میرسد. کانهزایی تودهای و تا حدودی رگه-رگچهای شکل‌های غالب کانه‌زائی در این بخش است (شکل 3- الف).
بخش آپاتیت - مگنتیت: این بخش در حقیقت بزرگترین رخنمون کانهزایی آپاتیت در منطقه مورد مطالعه است. طول رخنمون کانه‌زائی بیش از 83 متر و پهنای آن 15 متر است. این زون با راستای شمالغربی-جنوبشرقی و شیب حدود 45 درجه به سمت جنوبغرب است. سنگ میزبان کانهزایی شیل توفی و کریستال توف است. کانه اصلی در این بخش بیشتر آپاتیت است که با مگنتیت همراهی میشود. بلورهای شفاف تا نیمهشفاف آپاتیت دارای رنگهای زرد تا سبز فسفری است، و به‌صورت بلورهای منوپیرامیدال (شش وجهی تک‌سر) و دارای اندازه سه تا پنج سانتیمتر است. کانهزایی فسفات در این بخش به حدی است که میتوان از آن به‌عنوان یک بخش غنی از فسفات نام برد. کانهزایی تودهاي و تا حدودی دانه‌پراکنده، شکل غالب کانه‌زائی در این بخش است (شکل 3- ب).
بخش غنی از مگنتیت: در این بخش، دایکهای مگنتیتی به طول 10 تا 13 متر و پهنای دو تا سه متر در واحد شیل توفی و کریستال توف تزریق شدهاند. دایکهای مگنتیتی با راستای شمالغربی-جنوبشرقی دارای شیب حدود 45 درجه به سمت شمالشرق هستند. در این بخش، مگنتیت غالب است و آپاتیت در نمونههای میکروسکوپی مشاهده میشود. ساختار دایک، شکل غالب کانه‌زائی در این بخش است (شکل 3- پ).
شکل 3. نمونه دستی از ساخت‌های مختلف کانهزایی اکسیدهای آهن-آپاتیت، الف) کانهزایی تودهای، ب) کانهزایی دانه پراکنده، پ) کانه‌زائی به شکل دایک مگنتیت– آپاتیت
کانیشناسی، ساخت، بافت و توالی پاراژنزی کانسار
بر پایه مطالعات کانیشناسی، کانه‌ها شامل آپاتیت، مگنتیت، اولیژیست، هماتیت، گوتیت و لیمونیت است. آپاتیت از کانیهای مهم است که بیشتر به همراه مگنتیت، اولیژیست و هماتیت به صورت‌های تودهای، دایک، رگه-رگچهای، دانه‌پراکنده و بین‌دانهای مشاهده میشود. بر اساس مطالعات ميكروسكوپي و بافتی، حداقل سه نسل کانهزایی آپاتیت و مگنتیت در منطقه مورد مطالعه شناسایی شد. در مرحله ابتدایی کانهزایی، مگنتیت‌های نسل اول تشکیل شدند که به‌وسیله توده‌ایی از آپاتیتهای درشت بلور نسل اول دنبال میشوند. مگنتیت‌های نسل اول در حد مقادیر کم و به‌صورت بلورهای منفرد و ادخال در داخل آپاتیتهای درشت بلور نسل اول مشاهده میشوند (شکل 4- الف). در ادامه، مجموعه هم رشدی از کانیهای آپاتیت و مگنتیت (آپاتیت و مگنتیت‌های نسل دوم) فضاهای خالی بین بلورهای مگنتیت و آپاتیت نسل اول را پر کرده‌اند. این نسل از کانهزایی، مذاب‌های غنی از آهن و فسفری هستند که با راه‌یابی به فضاهای بین بلوری و تزریق شدن به درون شکستگی‌های سنگ میزبان باعث ایجاد ساختارهای کانهزایی بینابینی، رگه-رگچهای و دایکی شکل میشوند. مگنتیت و آپاتیتهای نسل دوم (به‌ویژه مگنتیت‌های نسل دوم) فاز غالب کانه‌زائی مگنتیت و آپاتیت در منطقه هستند (شکل 4- الف). اولیژیست و هماتیت‌های اولیه نیز در مراحل پایانی تشکیل مگنتیت و آپاتیتهای نسل دوم به وجود آمده‌اند (شکل 4- ب). نسل سوم کانهزایی آپاتیت حاصل انحلال و تبلور دوباره آپاتیتهای نسلهای یک و دو بوده که به‌صورت مایع آپاتیتی به سیستم کانهزایی وارد شده و با عبور از محل گسلها، درز و شکافها، حفره‌ها، فضاهای بین بلورها و یا فضای بین قطعات سنگهای آذرآواری متبلور میشوند و مواد خود را بر جای میگذارند، بافت حاصله از نوع رگه-رگچهای و پرکننده فضای خالی خواهد بود (شکل 4- پ).کوارتز، کلسیت، مسکوویت، ژیپس و هالیت از مهمترین باطلههایی هستند که اکسیدهای آهن و آپاتیت را همراهی میکنند. در منطقه مورد مطالعه، رگه-رگچه‌های کوارتز و کلسیت به شکل فازهای تاخیری اغلب به کانهزاییهای تودهای و دایکی مگنتیت و آپاتیت تزریق شده و گاهی بلورهای شکل‌دار از مگنتیت (مگنتیت‌های نسل سوم) را به همراه دارند (شکل 4- ت). توالی پاراژنتیکی کانی‌ها در کانه‌زائی اکسیدهای آهن- آپاتیت منطقه مورد مطالعه در جدول (1) آورده شده است.
شکل 4. تصاویر میکروسکوپی از کانیهای اکسید آهن و آپاتیت، الف) کانهزایی اکسیدهای آهن (مگنتیت و هماتیت) - آپاتیت نسلهای اول و دوم، ب) بافت رگهای از کانه هماتیت، پ) تصویری از نسلهای سه‌گانه آپاتیت، به‌طوری‌که آپاتیتهای نسلهای دوم و سوم فضای بین کریستال‌های درشت آپاتیت نسل اول را پر کرده‌اند، ت) نفوذ رگههای کوارتزی به بخش کانهزایی آهن-آپاتیت. ApI: آپاتیت نسل اول، ApII : آپاتیت نسل دوم،:ApIII آپاتیت نسل سوم،:MtI مگنتیت نسل اول، MtII+He: مگنتیت و هماتیت نسل دوم، : He veinرگه هماتیت، Qtz : کوارتز،Fe-Oxide : اکسیدآهن. علائم اختصاری کانی‌ها از Whitney and Evans (2010) استفاده شده است
جدول 1. توالی پاراژنتیکی کانی‌ها در کانه‌زائی اکسیدهای آهن- آپاتیت در جنوبغرب جزیره هرمز
ژئوشیمی
جزیره هرمز همانند بلوک بافق-پشت بادام از نظر کانهزایی آهن، آپاتیت و عناصر کمیاب خاکی حائز اهمیت است. برای مطالعه ویژگیهای ژئوشیمی سنگهای میزبان و کانسنگ به ترتیب تعداد شش و سه نمونه معرف برداشت شده، و برای آنالیز عناصر اصلی، کمیاب و کمیاب خاکی تجزیه شده است.
ژئوشیمی سنگهای میزبان
مقادیر غلظت اکسیدهای عناصر اصلی، کمیاب و کمیاب خاکی برای شش نمونه از سنگهای آذرین میزبان کانه‌زائی اکسیدهای آهن-آپاتیت جنوبغرب جزیره هرمز در جدول (2) آورده شده است. به‌منظور تعیین ویژگیهای ژئوشیمیایی سنگ میزبان از قبیل نام‌گذاری شیمیایی، سری ماگمایی، محیط تکتونیکی و الگوی به‌هنجار شده‌ی عناصر کمیاب خاکی، بررسیهای ژئوشیمیایی بر روی نمونههای سالم و غیردگرسان شده صورت گرفت است. بر این اساس سنگهای محدوده کانسار مورد مطالعه بیشتر از نوع فلسیک تا حدواسط بوده و شامل گسترهای از سنگهای ریولیتی تا داسیتی را شامل میشود که از نظر ماهیت ژئوشیمیایی از سری کالکآلکالن تا کالکآلکالن پتاسیم بالا و شوشونیتی تغییر میکنند (شکل 5، الف، ب). به‌منظور تشخیص خاستگاه زمینساختی سنگهای آتشفشانی منطقه از نمودارهای مرتبط با عناصر غیرمتحرک با قدرت میدان بالا استفاده شده که این نمونهها در حوضههای ریفتی واقع در حاشیه فعال قاره گندوانا قرار میگیرند (شکل 5- پ). علاوه بر این، مقادیر غلظت عناصر کمیاب نمونههایسنگی منطقه نسبت به ترکیب گوشته اولیه به‌هنجار شدهاست. موازی بودن الگوی عناصر کمیاب در سنگهای منطقه، بر منشا واحد این سنگها دلالت دارد و بیهنجاری منفی عناصر Nb و Ti به شکل بارزی در همه نمونههای مورد مطالعه مشهود است (شکل 5- ت).
[1] * نویسنده مرتبط: masoodalipour@shahroodut.ac.ir
[2] Rare earth elements
جدول 2. مقادیر غلظت اکسید عناصر اصلی (برحسب درصد وزنی)، عناصر کمیاب و کمیاب خاکی (گرم در تن) در 6 نمونه سنگ از جزیره هرمز به روش‌های ICP-OES/MS
Sample | X | Y | Rock type | Al2O3 | CaO | Fe2O3 | K2O | MgO | MnO | Na2O | P2O5 | SiO2 | TiO2 | L.O.I. |
HI-GR-01 | 445652 | 2990916 | Rhyodacitic tuff | 11/10 | 00/1 | 79/4 | 99/4 | 26/3 | 08/0 | 58/0 | 04/0 | 36/71 | 16/0 | 29/3 |
HI-GR-02 | 445745 | 2990802 | Rhyolite | 65/11 | 20/0 | 78/0 | 00/6 | 30/3 | 04/0 | 28/0 | 06/0 | 58/74 | 25/0 | 62/2 |
HI-GR-03 | 445786 | 2990637 | Crystal tuff | 00/9 | 40/0 | 15/16 | 96/2 | 49/3 | 20/2 | 16/0 | 08/0 | 14/60 | 32/0 | 98/4 |
HI-GR-04 | 445698 | 2990772 | Rhyolite | 73/11 | 31/0 | 66/1 | 27/2 | 46/2 | 04/0 | 09/0 | 04/0 | 16/76 | 20/0 | 86/3 |
HI-GR-05 | 445725 | 2990810 | Rhyolite | 01/10 | 30/0 | 82/3 | 49/2 | 42/3 | 04/0 | 31/0 | 06/0 | 87/73 | 30/0 | 38/5 |
HI-GR-06 | 445774 | 2990721 | Rhyolitic tuff | 46/12 | 17/0 | 89/1 | 40/3 | 78/3 | 04/0 | 09/0 | 04/0 | 53/73 | 35/0 | 13/4 |
Sample |
|
|
| Ag | As | Ba | Be | Bi | Cd | Co | Cr | Cs | Cu | Hf |
HI-GR-01 | 445652 | 2990916 | Rhyodacitic tuff | 20/0 | 4/99 | 740 | 3/2 | 8/0 | 0/1 | 0/7 | 17 | 2/3 | 30 | 53/1 |
HI-GR-02 | 445745 | 2990802 | Rhyolite | 50/0 | 9/30 | 954 | 4/2 | 3/0 | 1/0 | 1/1 | 11 | 6/0 | 12 | 82/3 |
HI-GR-03 | 445786 | 2990637 | Crystal tuff | 50/0 | 1/12 | 581 | 4/2 | 3/0 | 3/0 | 1/15 | 58 | 11 | 20 | 48/2 |
HI-GR-04 | 445698 | 2990772 | Rhyolite | 90/0 | 4/18 | 143 | 0/2 | 6/0 | 2/0 | 4/2 | 17 | 7/5 | 24 | 20/4 |
HI-GR-05 | 445725 | 2990810 | Rhyolite | 08/0 | 8/11 | 149 | 1/2 | 4/0 | 08/0 | 3/3 | 14 | 0/5 | 9 | 10/2 |
HI-GR-06 | 445774 | 2990721 | Rhyolitic tuff | 50/0 | 0/7 | 60 | 6/2 | 5/3 | 08/0 | 4/3 | 15 | 5/4 | 15 | 02/4 |
Sample |
|
|
| Li | Mo | Nb | Ni | Pb | Rb | S | Sb | Sc | Se | Sn |
HI-GR-01 | 445652 | 2990916 | Rhyodacitic tuff | 29 | 0/6 | 0/7 | 4 | 60 | 83 | 1153 | 5/1 | 0/2 | 37/0 | 7/2 |
HI-GR-02 | 445745 | 2990802 | Rhyolite | 63 | 7/0 | 3/4 | 1 | 75/0 | 81 | 745 | 8/1 | 0/4 | 73/0 | 5/2 |
HI-GR-03 | 445786 | 2990637 | Crystal tuff | 98 | 7/4 | 3/10 | 15 | 176 | 107 | 174 | 1/1 | 6/7 | 15/1 | 1/3 |
HI-GR-04 | 445698 | 2990772 | Rhyolite | 91 | 8/0 | 8/7 | 3 | 3 | 108 | 868 | 6/0 | 8/4 | 11/1 | 8/2 |
HI-GR-05 | 445725 | 2990810 | Rhyolite | 98 | 2/0 | 5/5 | 75/0 | 5 | 67 | 117 | 4/0 | 6/9 | 37/0 | 7/0 |
HI-GR-06 | 445774 | 2990721 | Rhyolitic tuff | 141 | 4/1 | 6/7 | 3 | 1 | 100 | 668 | 5/0 | 9/9 | 82/0 | 5/2 |
Sample |
|
|
| Sr | Ta | Te | Th | U | V | Y | Zn | Zr | La | Ce |
HI-GR-01 | 445652 | 2990916 | Rhyodacitic tuff | 171 | 73/0 | 17/0 | 42/13 | 3/1 | 15 | 6 | 73 | 34 | 10 | 9 |
HI-GR-02 | 445745 | 2990802 | Rhyolite | 69 | 61/0 | 15/0 | 73/7 | 0/2 | 16 | 15 | 6 | 97 | 13 | 23 |
HI-GR-03 | 445786 | 2990637 | Crystal tuff | 182 | 96/0 | 13/0 | 35/9 | 2/3 | 52 | 19 | 83 | 75 | 20 | 41 |
HI-GR-04 | 445698 | 2990772 | Rhyolite | 50 | 81/0 | 11/0 | 31/13 | 4/2 | 15 | 23 | 19 | 114 | 22 | 53 |
HI-GR-05 | 445725 | 2990810 | Rhyolite | 126 | 66/0 | 08/0 | 99/12 | 9/1 | 29 | 9 | 38 | 76 | 71 | 150 |
HI-GR-06 | 445774 | 2990721 | Rhyolitic tuff | 61 | 78/0 | 08/0 | 17/9 | 3/3 | 25 | 23 | 14 | 119 | 21 | 55 |
Sample |
|
|
| Pr | Nd | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Er | Tm | Yb | Lu |
HI-GR-01 | 445652 | 2990916 | Rhyodacitic tuff | 04/0 | 37/0 | 23/0 | 34/0 | 04/0 | 14/0 | 88/0 | 45/0 | 11/0 | 8/0 | 12/0 |
HI-GR-02 | 445745 | 2990802 | Rhyolite | 82/0 | 4/3 | 36/1 | 03/1 | 05/1 | 33/0 | 14/2 | 50/1 | 27/0 | 6/1 | 31/0 |
HI-GR-03 | 445786 | 2990637 | Crystal tuff | 21/4 | 3/17 | 03/4 | 90/0 | 14/3 | 67/0 | 67/3 | 36/2 | 36/0 | 6/2 | 32/0 |
HI-GR-04 | 445698 | 2990772 | Rhyolite | 00/5 | 0/20 | 92/3 | 49/0 | 26/3 | 87/0 | 61/4 | 15/3 | 53/0 | 0/3 | 58/0 |
HI-GR-05 | 445725 | 2990810 | Rhyolite | 14/15 | 9/56 | 79/11 | 43/1 | 72/5 | 53/0 | 45/2 | 51/1 | 27/0 | 5/1 | 28/0 |
HI-GR-06 | 445774 | 2990721 | Rhyolitic tuff | 42/5 | 6/25 | 75/7 | 48/1 | 91/4 | 84/0 | 50/5 | 41/3 | 57/0 | 0/3 | 56/0 |
شکل 5. ویژگیهای ژئوشیمیایی سنگهای آذرین منطقه مورد مطالعه، الف) در نمودار Na2O+K2O در برابر SiO2 (Le Bas et al., 1986) عمده‌ی نمونهها در محدوده ریولیت و داسیت قرار گرفته‌اند، ب) در نمودار Th در برابر Co (Hastie et al., 2007) نمونهها در محدوده‌های کالکآلکالن، کالکآلکالن با پتاسیم بالا و شوشونیت جای‌گرفته‌اند، پ) در دیاگرام تعیین خاستگاه زمینساختی بر اساس نسبت‌های عناصر کمیاب (Schandi and Gorton, 2002)، نمونهها در مناطق ریفتی واقع در حاشیه فعال قاره‌ها قرار گرفته‌اند، ت) در نمودار عناصر کمیاب به‌هنجار شده نسبت به ترکیب گوشته اولیه (Sun and Mc Donogh, 1989) تمامی نمونههای سنگی منطقه الگوی همسانی دارند
ژئوشیمی کانسنگهای اکسید آهن-آپاتیت
مقادیر غلظت عناصر اصلی، کمیاب و کمیاب خاکی برای سه نمونه معرف از کانسنگهای اکسیدهای آهن-آپاتیت جنوبغرب جزیره هرمز در جدول (3) آورده شده است.
جدول 3. مقادیر غلظت عناصر اصلی، کمیاب و کمیاب خاکی (گرم در تن) در 3 نمونه از کانسنگهای اکسیدهای آهن-آپاتیت جزیره هرمز به روش‌های ICP-OES/MS
Sample | X | Y | Ore type | Ag | As | Ba | Be | Bi | Cd | Co | Cr | Cs | Cu | Fe | Hf | Li |
HI-GO-1 | 445776 | 2990520 | Apatite ore | 08/0 | 439 | 43 | 9/0 | 3/0 | 9/0 | 4/1 | 19 | 37/0 | 9 | 4700 | 78/9 | 2 |
HI-GO-2 | 445776 | 2990520 | Iron oxide-apatite | 08/0 | 309 | 7300 | 1/1 | 2/1 | 7/1 | 55 | 26 | 9/1 | 193 | 204800 | 50/1 | 52 |
HI-GO-3 | 445546 | 2990719 | Iron oxide-apatite | 08/0 | 152 | 1500 | 6/1 | 8/0 | 6/0 | 9/23 | 18 | 6/3 | 32 | 33500 | 84/1 | 91 |
|
|
|
| Mn | Nb | Ni | P | Pb | Rb | S | Sb | Sc | Se | Sn | Sr | Ta |
HI-GO-1 | 445776 | 2990520 | Apatite ore | 125 | 9/2 | 75/0 | 160600 | 75/0 | 1 | 412 | 37/0 | 2/5 | 147 | 3/1 | 251 | 51/1 |
HI-GO-2 | 445776 | 2990520 | Iron oxide-apatite | 14592 | 5/4 | 11 | 26600 | 104 | 72 | 1182 | 6/3 | 6/4 | 21 | 6/5 | 248 | 56/0 |
HI-GO-3 | 445546 | 2990719 | Iron oxide-apatite | 2367 | 2/5 | 1 | 16153 | 18 | 78 | 664 | 5/1 | 7/3 | 12 | 8/3 | 153 | 77/0 |
|
|
|
| Te | Th | Ti | Tl | U | V | W | Y | Zn | Zr | La | Ce | Pr |
HI-GO-1 | 445776 | 2990520 | Apatite ore | 15/0 | 189 | 109 | 75/0 | 2/3 | 30 | 0/3 | 3626 | 1 | 5 | 5907 | 10449 | 1280 |
HI-GO-2 | 445776 | 2990520 | Iron oxide-apatite | 75/0 | 29 | 981 | 50/0 | 2/5 | 38 | 6/2 | 627 | 125 | 8 | 943 | 1844 | 163 |
HI-GO-3 | 445546 | 2990719 | Iron oxide-apatite | 75/0 | 21 | 1179 | 97/1 | 9/1 | 25 | 75/0 | 345 | 28 | 20 | 559 | 1070 | 92 |
|
|
|
| Nd | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Er | Tm | Yb | Lu | REE |
|
|
HI-GO-1 | 445776 | 2990520 | Apatite ore | 5147 | 876 | 85 | 845 | 126 | 761 | 460 | 60 | 255 | 40 | 26292 |
|
|
HI-GO-2 | 445776 | 2990520 | Iron oxide-apatite | 668 | 122 | 6 | 112 | 17 | 108 | 63 | 8 | 44 | 6 | 4116 |
|
|
HI-GO-3 | 445546 | 2990719 | Iron oxide-apatite | 378 | 66 | 8 | 60 | 10 | 59 | 34 | 5 | 25 | 3 | 2368 |
|
|
با مطالعه رفتار ژئوشیمیایی عناصر اصلی و کمیاب در کنار مطالعات زمینشناسی و کانیشناسی میتوان برای طبقهبندی کانسنگها و تعیین تیپ آنها استفاده کرد (Dill, 2010). بر پایه درصد کانیهای مگنتیت و آپاتیت، کانسنگهای منطقه مورد مطالعه را میتوان در قالب کانسنگهای مگنتیت-آپاتیت، آپاتیت-مگنتیت و آپاتیت طبقهبندی کرد. بر پایه دادههای ژئوشیمیایی مقدار Fe در نمونههای HI-G-6، HI-G-7 وHI-G-4 به ترتیب 48/20، 35/3، و 47/0 درصد و مقدار P در این نمونهها به ترتیب 66/2، 62/1 و 06/16 درصد میباشند که تأییدی بر طبقهبندی این کانسنگها بر اساس مطالعات کانیشناسی میباشد. Frietsch and Perdahl (1995) بر پایه مقادیر Fe، V، Ni، و Ti به ردهبندی انواع کانسارهای آهن پرداختهاند. با استفاده از تغییرات نسبت V/Tiدر برابر نسبت Ni/Ti، و نسبت V/Fe در برابر نسبت Ti/Fe میتوان کانسارهای اکسیدهای آهن-آپاتیت، کانسارهای آهن تیتانیومدار و کانسارهای آهن رسوبی1 (BIF) را از یکدیگر تشخیص داد. بر این اساس، هر سه نمونه معرف از کانسنگهای منطقه جزیره هرمز در محدوده کانسنگهای اکسیدهای آهن-آپاتیت قرار میگیرند (شکل 6- الف، ب).
شکل 6. طبقهبندی کانسارهای آهن-آپاتیت، آهن تیتانیومدار و آهن رسوبی بر اساس نسبت‌های عنصری (Frietschand Perdahl, 1995)، الف) نسبت V/Tiدر برابر نسبت Ni/Ti، ب) نسبت V/Fe در برابر نسبت Ti/Fe
کانسنگهای اکسیدهای آهن-آپاتیت منطقه مورد مطالعه، تمرکز بالای از عناصر کمیاب خاکی دارند. مجموع عناصر کمیاب خاکی (REE) در نمونههای معرف از کانسنگ مگنتیت–آپاتیت 2719 گرم در تن، در کانسنگ آپاتیت–مگنتیت 4748 گرم در تن و در کانسنگ غنی از آپاتیت 29922 گرم در تن میباشد. نتایج تجزیه‌های شیمیایی نشان میدهد که میان عیار عناصر کمیاب خاکی با مقدار کانی آپاتیت و فسفر در کانسنگها ارتباط مستقیم و مثبت قوی وجود دارد، آپاتیت از کانیهای مهم تمرکز دهنده این عناصر در کانه‌زائی جزیره هرمز است. عناصر کمیاب خاکی در کانی آپاتیت جانشین عنصر کلسیم میشوند و یا به‌صورت میانبارهای ریز مونازیت در ساختار آپاتیت وجود دارند. درحالی‌که همبستگی ژئوشیمیایی میان فسفر و عناصر کمیاب خاکی با آهن منفی است، برای این‌که عناصر کمیاب خاکی به دلیل شعاع یونی بزرگ و درجه بالای ناسازگاری قادر به ورود در ترکیب و ساختار مگنتیت نیستند.
یکی از ویژگیهاي اصلی کانسارهاي مگنتیت-آپاتیت تیپ کایرونا، وجود درصد بالایی از عناصر کمیاب خاکی در ترکیب آنها است. عناصر کمیاب خاکی در این تیپ از کانسارها به‌صورت جانشینی عنصر کلسیم در ساختار آپاتیت و نیز به‌صورت میانبارهای مونازیت در آپاتیت وجود دارد (Frietsch and Perdahl, 1995). توزیع آپاتیت در کانسارهاي مختلف به عواملی همچون ترکیب و منشأ سنگهاي دربرگیرندة آنها بستگی دارد. بلورهاي آپاتیت گستره وسیعی از تغییرات شیمیایی مربوط به محیط تشکیل را نشان میدهند. در کانی آپاتیت، عامل‌های فلوئور، کلر، هیدروکسیل و کربنات میتوانند جانشین یکدیگر شوند. عناصر کمیاب خاکی در آپاتیت جانشینCa2+ شده و نقشی مهم برای توزیع REEدر سنگها و کانسنگها ایفا میکند (Frietsch and Perdahl, 1995). ماگماهاي گوناگون با ترکیبات مختلف، داراي الگوهاي مختلفی از REE هستند. آپاتیت های موجود در نفوذیهاي آلکالن و کربناتیتها غنی از REE میباشند، و مقدارREE در آنها به چند درصد میرسد به‌طوری‌که جدایش قوي از LREE/HREE را نشان میدهند. الگوی تغییرات عناصر کمیاب خاکی به‌هنجار شده به کندریت(Nakamura, 1974) برای نمونههای کانسنگهای اکسیدهای آهن-آپاتیت منطقه موردمطالعه، غنی‌شدگی LREE/HREE و بیهنجاری منفی مشخص در Eu را نشان میدهند (شکل 7- الف). بر پایه نظرFrietsch and Perdahl (1995) تهیشدگی Eu در کانسارهای آهن نوع کایرونا به دلیل اکسایش محیط (به دلیل وجود مگنتیت و هماتیت) و یا جانشینی Eu به‌جای Ca و Sr به دلیل تشابه شعاع یونی است. مقایسه الگوی توزیع به‌هنجار شده به کندریت عناصر کمیاب خاکی در کانسنگهای اکسیدآهن-آپاتیت جزیره هرمز با آنهایی از کانسارهای مگنتیت-آپاتیت منطقه فلززائی بافق مانند کانسارهای اسفوردی، لکهسیاه، زریگان، گزستان، چادرملو، چغارت و سهچاهون (شکل 7- ب، پ، ت)، کانسارهای نوع کایرونا در دیگر نقاط جهان از قبیل Kiirunavaara، Rektorn، Henry و El Laco (شکل 7- ث، ج) بیانگر همانندی کامل آنها با یکدیگر است به‌طوری‌که همه الگوها غنی‌شدگی از LREE با نسبت بالای LREE/HREE همراه با بیهنجاری منفی مشخص در Eu دارند، که از ویژگیهای برجسته اکسیدهای آهن-آپاتیتهای موجود در کانسارهای آهن نوع کایرونا است.
شکل 7. الگوی عناصر کمیاب خاکی به‌هنجار شده به کندریت در کانسارهای اکسید آهن-آپاتیت، الف) کانهزایی جنوب غرب جزیره هرمز، ب) کانسارهای ناحیه بافق (Frietsch and Perdahle, 1995)، پ) کانسار اسفوردی (Mokhtari et al., 2013) ، ت) کانسار گزستان (Mokhtari et al., 2013)، ث) کانسارهای Kirunavaara، Rektorn، و Henry در شمال سوئد (Frietsch and Perdahle, 1995)، ج) کانسار El Laco در شیلی (Frietsch and Perdahle, 1995)
ریزدماسنجی میانبارهای سیال
مطالعه میانبارهای سیال در کانهزایی مگنتیت-آپاتیت جزیره هرمز بر روی بلورهای آپاتیت انجام شده است. میانبارهای سیال موجود در آپاتیتهای نسلهای اول و دوم بهصورتهای کشیده، شکل‌دار و نیمهشکل‌دار هستند و ابعاد طولی آنها میان پنج تا 35 میکرون متغیر است (شکل‌های 8- الف تا پ). ویژگیهای کلی میانبارهای سیال در آپاتیتهای جزیره هرمز در جدول (4) ارائه شده است. به‌طورکلی سه نوع میانبار سیال در نمونههای آپاتیت شناسایی شد. میانبارهای تکفازی مایع (L) که کل حجم این میانبارها از مایع تشکیل شده است، میانبارهای دو فازی غنی از مایع (LV) که از یک فاز مایع (L) به همراه یک فاز بخار (V) تشکیل شدهاند. حباب بخار در این میانبارها پنج تا 35 درصد حجم کل میانبار سیال را اشغال میکند و میانبارهای سیال دو فازی غنی از بخار (VL) که از یک فاز بخار (V) به همراه یک فاز مایع (L) تشکیل شدهاند و حباب بخار در آنها از 55 تا 80 درصد حجم کل میانبارها را اشغال میکند. میانبارهایسیال دو فازی غنی از مایع (LV) با فراوانی 80 تا 85 درصد بخش عمده میانبارهایسیال موجود در کانی آپاتیت و همچنین میانبارهای دو فازی غنی از بخار (VL) و میانبارهای تک فازی مایع (L) هر کدام بین پنج تا هفت درصد فراوانی کل میانبارهای موجود در نمونههای مورد مطالعه را تشکیل میدهند (شکل 8- الف، ب، پ، ت، ث). این میانبارها هم به صورت اولیه (در امتداد سطوح رشد) و هم به‌صورت ثانویه (در ریز درز و شکستگیها) و یا به‌صورت شبه ثانویه به دام افتاده‌اند. در این پژوهش مطالعات حرارتسنجي با عمليات سرمايش و گرمايش بر روي میانبارهای سیال دوفازی غنی از مایع انجام شده است.
شکل 8. انواع میانبارهاي سیال با شکل‌های مختلف در کانی آپاتیت از منطقه هرمز، الف) میانبارهای سیال دو فازی غنی از مایع (LV) به شکل کشیده، ب) میانبارهای سیال دو فازی غنی از مایع (LV) به شکل بیضوی، پ) میانبارهای سیال دو فازی غنی از مایع (LV) به شکل نامنظم، ت) میانبارهای سیال دو فازی غنی از بخار (VL)، ث) میانبارهای سیال تک فازی مایع (L)
جدول 4. پتروگرافی و ریزدماسنجی میانبارهای سیال دوفازی غنی از مایع در آپاتیت از کانسنگهای اکسیدهای آهن-آپاتیت جزیره هرمز
Sample | Genetic | Size (µm) | Shape | Fluid type | Tmice(oC) | Th (oC) | Salinity (wt.%NaCl eq.) |
HI-F2-01 | Primary | 10 | Elongate | LV | 25/11 - | 337 | 76/16 |
HI-F2-02 | Primary | 12 | Elongate | LV | 52/8 - | 561 | 40/32 |
HI-F2-03 | Primary | 8 | Euhedral | LV | 42/12 - | 309 | 16/14 |
HI-F2-04 | Primary | 25 | Euhedral | LV | 73/12 - | 313 | 87/14 |
HI-F2-05 | Primary | 10 | Elongate | LV | 90/10 - | 335 | 26/16 |
HI-F2-06 | Primary | 12 | Elongate | LV | 60/18 - | 357 | 40/21 |
HI-F2-07 | Primary | 10 | Elongate | LV | 70/8 - | 474 | 54/28 |
HI-F2-08 | Primary | 8 | Subhedral | LV | 71/12 - | 312 | 75/14 |
HI-F2-09 | Primary | 6 | Subhedral | LV | 65/11 - | 318 | 95/14 |
HI-F2-10 | Primary | 6 | Elongate | LV | 45/7 - | 565 | 87/33 |
نتایج مطالعات گرمایش سیالات نشان میدهد که تغییرات دمای همگنشدن در میانبارهای دو فازی مایع و بخار ((LV در کریستال آپاتیت بین 309 تا 565 درجه سانتیگراد (میانگین ºC388) و بر اساس مطالعات سرمایش درجه شوری میانبارهای سیال در میزبان آپاتیت بین 16/14 تا 87/33 (میانگین 80/20) درصد وزنی معادل نمک طعام تغییر میکند. در این مطالعه با استفاده از میزان شوری سیال در مقابل دمای همگنشدگی، مقدار چگالی و فشاربخار محاسبه شد که بر این اساس مقدار چگالی بین مقادیر 5/0 تا 9/0 گرم بر سانتیمتر مکعب و فشار بخار کمتر از 200 تا حداکثر700 بار تغییر میکند (شکل 9- الف، ب). براساس نمودار دما- فشار- عمق (Haas, 1971, 1976; Sourirajan and Kennedy, 1962) میتوان عمق تقریبی کانه‌زائی را به دست آورد. برای کانهزایی آهن-آپاتیت منطقه هرمز بر پایه مقدار میانگین دما و شوری، عمق تقریبی 3000 متر برآورد شده است (شکل 9- پ). ازآنجاکه محیط به تله افتادن میانبارهای سیال در این بخش از کانهزایی مرتبط با این اعماق میباشد، فشار حاکم بر محیط، فشار لیتواستاتیک است. از نمودار دوتایی میزان شوری در برابر درجه حرارت همگنشدگی میتوان بدون استفاده از ایزوتوپهای پایدار تا حدودی منشأ سیالات کانسارساز را پیش‌بینی کرد(Kesler, 2005) . همان‌طور که در شکل 9- ت مشاهده میشود اکثریت میانبارهای سیال کانسار آهن-آپاتیت هرمز در گستره سیالات با منشاء ماگمائی و گرمابی قرار میگیرند، که حاکی از نقش این سیالات در کانه‌زائی آهن-آپاتیت هرمز میباشد.
شکل 9. الف) گستره چگالی سیالات کانهساز و روند تغییرات چگالی تحت تأثیر فرایند سردشدگی و اختلاط میانبارها (اقتباس از Wilkinson, 2001)، ب) نمودار تعیین فشار سیال کانهساز برحسب دمای همگن شدن و شوری (Driesner and Heinrich. 2007)، پ) نمودار دما- فشار- عمق جهت تعیین عمق به‌دام افتادگی سیال، که با در نظر گرفتن میانگین دمای همگنشدگی و شوری عمق 3000 متر برای به‌دام افتادن سیال کانهساز به‌دست‌آمده است، ت) تشخیص نوع سیال کانهساز با استفاده از میزان شوری در برابر درجه حرارت همگنشدگی (اقتباس از Kesler, 2005)
مراحل تشکیل کانهزایی اکسیدهای آهن-آپاتیت جزیره هرمز
برای تکوین کانه‌زائی اکسیدهای آهن- آپاتیت جزیره هرمز مراحل زیر به‌طور سلسله مراتبی ارائه میشود:
مرحله اول (بالا آمدگی پوسته قارهای): در زمان پرکامبرین پسین سرزمین ایران بخشی از ابرقاره گندوانا در حاشیه شمالی آن بوده است. در محدوده‌ی پوسته قارهای ایران، گوشته فوقانی به دلیل ازدیاد حرارت دچار ذوب و بالا آمدگی شده و زمینهی فرآیندهای تکتونیکی کششی را فراهم آورده است (شکل 10- الف).
مرحله دوم (فعالیتهای کششی و گسلخوردگی پوسته قارهای): در این مرحله گسلخوردگیها و فعالیتهای کششی توسعه پیدا کرده و حوضههای رسوبی- آتشفشانی درونقارهای تشکیل میشوند. پیامد این کشش منجر به فرونشست و تراوش ماگمای بازالتی به خارج میشود. ترکیب این نوع بازالتها نیز از نوع آلکالن است. در این زمان در بخش ساحلی حاشیه واگرای پروتوپالئوتتیس رسوبات تبخیری سازند هرمز نهشته شدهاند (لاسمی، 1379). با توسعه ریفت درونقارهای سری از سنگهای آتشفشانی، رسوبی و تبخیری در این حوضهها نهشته میشود و از مثالهای شاخص این رخداد زمینشناسی در ایران میتوان بلوک بافق- پشتبادام و منطقه هرمز را نام برد (شکل 10- ب).
مرحله سوم (فعالیتهای ماگمایی-گرمابی): مرحله فعالیتهای آتشفشانی در حوضههای رسوبی درونقارهای به‌تدریج به فعالیتهای ماگمایی و نفوذی تغییر مییابند. در این نوع محیطهای زمینساختی، ماگمای مادر ترکیب مافیکی آلکالن دارد. در ماگماهای آبدار با فشار بخشی اکسیژن بالا، مگنتیت اولین کانی است که متبلور میشود (Martel et al., 1999). همین‌که ماگما به سطح معینی صعود میکند، مذاب هموژن باقیمانده دانه‌های مگنتیت متبلور شده را احاطه میکند (کانه‌زائی مگنتیت با ساخت و بافت دانه‌پراکنده در این مرحله تشکیل میشود). در این مرحله، مذاب باقیمانده متحمل ناآمیختگی شده و مذاب غنی از آهن و مذاب غنی از سیلیس به وجود می‌آید. در طول فرایند ناآمیختگی مایعات، عناصر فرار از قبیل F، Cl، S، و P به‌شدت وارد مذاب غنی از آهن میشوند (Lester et al., 2013) و حضور عناصر فرار به‌طور قابل ملاحظه‌ای چگالی مایعات را کاهش میدهد (Goldstein and Francis, 2008)، بدین ترتیب ساخت قارچی شکل غنی از آهن که محتوی دانه‌های مگنتیت و مذاب آهن-فسفر با درصد بالایی از مواد فرار است، ساخته میشود (کانسنگهای تودهای مگنتیت – آپاتیت در این مرحله به وجود می‌آید) . مذاب غنی از آهن در مقایسه با ماگمای غنی از Si هم‌زمان از چگالی کمتری برخوردار است. زمانی که مذاب‌های غنی از آهن و مواد فرار به عمق‌های کمتر صعود میکند، کاهش درجه حرارت و فشار سبب از دست رفتن گاز و دفع سیالات ماگمایی-گرمابی غنی از Cl و F از توده غنی از آهن میشود. سیالات ماگمایی-گرمابی غنی از Cl و F با توده مگنتیتی سخت شده واکنش داده، و به فاز آهن- فسفر بینابینی تغییر ماهیت میدهند و سبب کاهش قابل ملاحظه در مقدار تیتانیوم، کروم و دیگر عناصر کمیاب مگنتیت‌های اولیه میشوند (کانیهای مگنتیت و آپاتیت نسل دوم که فضاهای میان مگنتیت و آپاتیتهای نسل اول را پر میکنند در این مرحله تشکیل میشوند که به‌نوبه خود توسط رگه-رگچه‌های مگنتیت و آپاتیت دنبال میشوند).
تودههای آذرین نفوذی مافیک تا فلسیک و دایکهای دیابازی-تراکیتی و ریوداسیتی در طول تبلور بخشی ماگمای مافیکی اولیه، از مذاب غنی از Si ایجاد میشوند. کانهزاییهای اکسیدهای آهن- آپاتیت مانند فازهای تأخیری، سنگهای آتشفشانی-رسوبی میزبان و تودههای آذرین مافیک تا فلسیک را قطع کرده‌اند (شکل 10- پ). در ضمن، واکنش میان سیالات ماگمائی – گرمابی و سنگهای آذرین (به‌ویژه ریولیتی و ریوداسیتی) سری هرمز سبب دگرسانی وسیع آلکالی-کلسیک شده است.
مرحله چهارم (چین‌خوردگی، گسلش و فرسایش):در نهایت، از زمان کامبرین زیرین تا عهد حاضر به‌دلیل فعالیت گنبدهای نمکی و گسلها، مجموعه سری هرمز (شامل سنگهای رسوبی-آتشفشانی، نفوذیها و کانسنگها) به‌عنوان پی‌سنگ زاگرس در سطح زمین نمایان شده، و پس از تحمل فرآیندهای هوازدگی و فرسایش مورفولوژی عهد حاضر را پیدا کرده است (شکل 10- ت).
شکل 10. مراحل مختلف تشکیل کانسار آهن- آپاتیت جزیره هرمز، الف) بالا آمدگی پوسته قارهای، ب) توسعه فعالیتهای کششی و گسلخوردگی پوسته قارهای، پ) فعالیتهای ماگمایی-گرمابی و کانه‌زائی، ت) در نهایت دیاپیریسم، چین‌خوردگی، گسلش، هوازدگی و فرسایش
نتیجه‌گیری
در منطقه مورد مطالعه، سری هرمز تناوبی از گدازه و توف ریولیتی تا ریوداسیتی، کریستال توف، شیلتوفی، ماسهسنگ و لایههای تبخیری به سن پرکامبرین پسین-کامبرین پیشین را شامل میشود. کانهزایی اکسیدهای آهن و آپاتیت بهصورتهای تودهای، دایک، رگه-رگچهای و دانه‌پراکنده در سنگهای شیل توفی و کریستال توف مشاهده میشود. بر پایه مقادیر اکسیدهای آهن و آپاتیت میتوان کانهزایی را به انواع اکسیدهای آهن (بیشتر مگنتیت)، اکسیدهای آهن-آپاتیت و آپاتیت تقسیم کرد. کانیهای اصلی سازندهی کانسار شامل مگنتیت، اولیژیست، هماتیت، و آپاتیت است، کلسیت، کوارتز و کانیهای رسی باطله‌های کانسار را تشکیل میدهند. مطالعات بافتی وجود نسلهای مختلف کانیهای مگنتیت و آپاتیت را اثبات میکند. کانسنگهای مگنتیت-آپاتیت جزیره هرمز دارای تمرکز بالایی از عناصر کمیاب خاکی است و عیار مجموع REE در کانسنگهای غنی از آپاتیت تا سه درصد میرسد، و همبستگی مثبت قوی میان فسفر با REE وجود دارد. مقادیر نسبت‌های V/Ti، Ni/Ti، V/Fe و Ti/Fe و الگوی به‌هنجار شده عناصر کمیاب خاکی به کندریت در کانسنگهای مگنتیت-آپاتیت جزیره هرمز مشابهت آنها را با کانسارهای مگنتیت-آپاتیت ماگمائی نشان میدهد. دمای همگنشدن در میانبارهای دو فازی مایع و بخار ((L+V در کانی آپاتیت بین 309 تا 565 (میانگین 388) درجه سانتیگراد و درجه شوری بین 16/14تا 87/33 (میانگین 80/20) درصد وزنی معادل نمک طعام در تغییر است و میانبارهای سیال در گستره سیالات با منشاء ماگمائی و گرمابی قرار میگیرند که حاکی از نقش این سیالات در کانه‌زائی منطقه میباشد. درنهایت، با توجه به شواهد زمینشناسی، کانیشناسی، ژئوشیمیایی و میانبار سیال، کانهزایی مگنتیت- آپاتیت جزیره هرمز در گروه کانسارهای مگنتیت-آپاتیت نوع کایرونا و با منشاء ماگمائی-گرمابی طبقهبندی میشود.
سپاسگزاری
نگارندگان مقاله از دانشکده علوم زمین دانشگاه صنعتی شاهرود که بستر و محیط مناسبی را برای انجام این پژوهش آماده کرده‌اند، سپاسگزاری می‌نمایند. از دست‌اندرکاران محترم مجله و داورانی که ارزیابی مقاله حاضر را قبول می‌فرمایند، تشکر میشود.
منابع
احمدزاده هروی، م.، هوشمند زاده، ع. و نبوی، م.ح.، 1369. مفاهیم جدیدی از چینهشناسی سازند هرمز و مسئله دیاپیریزم در گنبدهای نمکی جنوب ایران. مجموعه مقالات سمپوزیوم دیاپیریسم با نگرش ویژه به ایران، وزارت معادن و فلزات، جلد اول،1–22. ##- احمدی مقدم، پ.، مرتضوی، م.، پوستی، م. و احمدی پور، ح.، 1397. زمینشناسی و سنگ‌زائی سنگهای دیابازی سازند هرمز، واقع در استان هرمزگان (جنوب ایران). مجله بلورشناسی و کانیشناسی ایران، 26، 3، 651-664. ##- افضلي، س.، نظافتي، ن.، قادری، م.، قلمقاش، ج.، قاسمی، م.ر. و كريمي باوندپور، ع.، 1393. سنگ‌زايي و كانه‌زايي در کانسار اكسيد آهن آپاتيت‌دار گزستان، خاور بافق، ايران مركزي. فصلنامه علوم زمین، سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور، 24، 93، 77-84. ##- آقانباتی، ع.، 1385. زمینشناسی ایران، سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور، 586. ##- بهزادی، م.، 1385. کانیشناسی، ژئوشیمی و ژنز کانسار آهن آنومالی شمالی واقع در منطقه بافق یزد. رساله دکتری، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، 211. ##- بیابانگرد، ح.، عالیان، ف. و بازآمد، م.، 1397. کانیشناسی، ژئوشیمی و منشاً کانهزایی آهن و مس در توالی آتشفشانی-رسوبی هرمز. مجله زمینشناسی اقتصادی، 10، 1، 195-216. ##- رجب‌زاده، م.ع.، حسینی، ک. و موسوی نسب، ز.، 1393. مطالعات کانیشناسی و ژئوشیمیایی عناصر کمیاب خاکی بر روی آپاتیت کانسار اکسید آهن-آپاتیت اسفوردی بافق-یزد. اولین همایش زمینشناسی فلات ایران، 11. ##- رستمی، ع.، بازآمد، م.، حاج علیلو، ب. و مؤذن، م.، 1393. بررسی رفتار ژئوشیمیایی عناصر نادر خاکی در آپاتیت های جزیرهی هرمز، استان هرمزگان. مجله زمینشناسی اقتصادی، 6، 1، 71 تا 85. ##- سپهریراد، ر.، 1379. زمینشناسی اقتصادی کانسار آهن آنومالی شمالی، چغارت، پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت‌معلم، 158. ##- فخری دودوئی، ع.، 1397. زمینشناسی اقتصادی و ژئوشیمی واحد H4 سری هرمز، جزیره هرمز. پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود، 172. ##- کارگران بافقی ف.، 1380. مطالعه زونهای فسفات دار در کانسار آهن چغارت و ارتباط احتمالی آنها با زونهای فسفات‌دار اسفوردی. پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت‌معلم، 111. ##- لاسمی، ی.، 1379. رخساره‌ها، محیطهای رسوبی و چینه نگاری سکانسی نهشته سنگهای پرکامبرین بالایی و پالئوزوئیک ایران، انتشارات سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور، 180. ##- Aftabi, A., Mohseni, S., Babeki, A. and Azaraien, H., 2009. Fluid inclusion and stable isotope study of the Esfordi apatite–magnetite deposit, central Iran—a discussion. Economic Geology, 104, 137–139. ##- Atapour, H. and Aftabi, A., 2017. Comments on Geochronology and geochemistry of rhyolites from Hormuz Island, southern Iran: A new Cadomian arc magmatism in the Hormuz Formation, Lithos, 2015, 236–237, 203–211: A missing link of Ediacaran A-type rhyolitic volcanism associated with glaciogenic banded iron salt formation (BISF). Lithos, 284-285, 779-782. ##- Bilenker, L.D., Simon, A.C., Reich, M., Lundstrom, C.C., Gajos, N., Bindeman, I., Barra, F. and Munizaga R., 2016. Fe-O stable isotope pairs elucidate a high-temperature origin of Chilean iron oxide-apatite deposits. Geochimica Cosmochimica Acta, 177, 94–104. ##- Bonyadi, Z., Davidson, G.J., Mehrabi, B., Meffre, S. and Ghazban, F., 2011. Significance of apatite REE depletion and monazite inclusions in the brecciated Se Chahun iron oxide–apatite deposit, Bafq district, Iran: Insights from paragenesis and geochemistry, Chemical Geology, 281, 253-269. ##- Daliran, F., 2002. Kiruna type iron oxide-apatite ores and apatitites of the Bafq district, Iran, with an emphasis on the REE geochemistry of their apatites; in Porter, Hydrothermal iron oxide copper gold and related deposits: A global perspective, PGC Publishing, Adelaide, 2, 303-320. ##- Daliran, F., Stosch, H.G. and Williams, P., 2007. Multistage metasomatism and mineralization at hydrothermal Fe oxide-REE-apatite deposits and apatitites of the Bafq District, Central-East Iran, in: Andrew, C.J. et al., eds, Digging Deeper, Proceedings of the 9th Biennial Meeting of the Society for Geology Applied to Mineral Deposits, Dublin, 1501-1504. ##- Daliran, F., Stosch, H.G. and Williams, P., 2010. Early Cambrian iron oxide-apatite-REE (U) deposits of the Bafq district, east-central Iran, in: Corriveau, L., Mumin, H., eds., Exploring for iron oxide copper-gold deposits: Canada and global analogues: Geological Association of Canada, Short Course Notes, 20, 143-155. ##- Dare, S.A.S., Barnes, S.J. and Beaudoin, G., 2014. Did the massive magnetite lava flows of El Laco (Chile) form by magmatic or hydrothermal processes? New constraints from magnetite composition by LA-ICP-MS. Mineralium Deposita, 50, 607–617. ##- Dill, H.G., 2010. The chessboard classification scheme of mineral deposits: Mineralogy and geology from aluminum to zirconium. Earth Science Reviews, 100, 1-420. ##- Eslamizadeh, A., 2017. Petrology and geochemistry of early Cambrian volcanic rocks hosting the Kiruna-type iron ore in Anomaly 10 of Sechahun, Central Iran. Journal of Sciences, Islamic Republic of Iran, 28, 1, 21-35. ##- Driesner, T. and Heinrich, C.A., 2007. The system H2O-NaCl. Part I. Correlation formulae for phase relations in temperature-pressure-composition space from 0 to 1000 °C, 0 to 5000 bar, and 0 to 1 XNaCl. Geochimica et Cosmochimica Acta, 71, 4880-4901. ##- Frietsch, R. and Perdahl, J.A., 1995. Rare earth elements in apatite and magnetite in Kiruna- type iron ores and some other iron ore type. Ore Geology Review, 9, 489-510. ##- Geijer, P., 1910. Igneous rocks and iron ores of Kiirunavaara, Luossavaara and Tuollavaara. Scientific and practical researches in Lapland arranged by the Luossavaara-Kiirunavaara Aktiebolag, Geology of the Kiruna district 2, Stockholm, 278. ##- Goldstein, S.B. and Francis, D., 2008, The petrogenesis and mantle source of Archaean ferropicrites from the Western Superior Province, Ontario, Canada. Journal of Petrology, 49, 1729–1753. ##- Haas, J.L. 1976. Thermodynamic properties of the coexisting phases and thermodynamic properties of the NaCl component in boiling NaCl solutions, United States Geological Survey Bulletine, 1421-B, 71. ##- Haas, J.L. 1971. The effect of salinity on the maximum thermal gradient of a hydrothermal system at hydrostatic pressure, Economic Geology, 66, 940-946. ##- Hastie, A.R., Kerr, A.C., Pearce, J.A. and Mitchell, S.F., 2007. Classification of ltered volcanic island arc rocks using immobile trace elements: development of the Th–Co discrimination diagram. Journal of Petrology, 48, 2341–2357. ##- He, X.F., Santosh, M., Tsunogae, T. and Malaviarachchi, S.P.K., 2018. Magnetiteapatite deposit from Sri Lanka: implications on Kiruna-type mineralization associated with ultramafic intrusion and mantle metasomatism. American Mineralogist, 103, 26–38. ##- Hitzman, M.W., Oreskes, N. and Einaudi, M.T., 1992. Geological characteristics and tectonic setting of proterozoic iron-oxide (Cu-U-Au-Ree) deposits. Precambrian Research, 58, 241–287. ##- Jami, M., 2006. Geology, geochemistry and evolution of the Esfordi phosphate iron deposit, Bafq area, Central Iran, Unpublished Ph.D. thesis, University of New South Wales, 355. ##- Jami, M., Dunlop, A.C. and Cohen, D.R., 2007. Fluid inclusion and stable isotope study of the Esfordi apatite-magnetite deposit, Central Iran, Economic Geology, 102, 1111-1128. ##- Jonsson, E., Troll, V., Hogdahl, K., Harris, C., Weis, F., Nilsson, K.P. and Skelton, A., 2013. Magmatic origin of giant Kiruna-type apatite-iron-oxide ores in Central Sweden. Scientific Reports, 3, 1644. ##- Kesler, S.E., 2005. Ore-forming fluids. Elements, 1, 13–18. ##- Knipping, J.L., Bilenker, L., Simon, A. and Reich, M., 2015. Giant Kiruna-type deposits form by efficient flotation of magmatic magnetite suspensions. Geology, 43, 591–594. ##- Le Bas, M.J., Le Maitre, R.W., Streckeisen, A. and Zanettin, B., 1986. A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram, Journal of Petrology, 27, 745-750. ##- Lester, G.W., Clark, A.H., Kyser, T.K. and Naslund, H.R., 2013. Experiments on liquid immiscibility in silicate melts with H2O, P, S, F, and Cl: Implications for natural magmas. Contributions to Mineralogy and Petrology,166, 329–349. ##- Martel, C., Pichavent, M., Holtz, F. and Scaillet, B., 1999. Effects of ƒO2 and H2O on andesite phase relations between 2 and 4 kbar. Journal of Geophysical Research, 104, 29453–29470. ##- Mohammad-Torab, F. and Lehmann, B., 2008. Magnetite-apatite deposits of the Bafq district, Central Iran: apatite geochemistry and monazite geochronology. Mineralogical Magazine, 71, 347–363. ##- Mohseni, S. and Aftabi, A., 2015. Structural, textural, geochemical and isotopic signatures of synglaciogenic Neoproterozoic banded iron formations (BIFs) at Bafq mining district (BMD), Central Iran: The possible Ediacaran missing link of BIFs in Tethyan metallogeny, Lithos, 71, 215-236. ##- Mokhtari, M.A.A., Emami, M.H. and Hosseinzadeh, G., 2013. Genesis of iron-apatite ores in Posht-e-Badam Block (Central Iran) using REE geochemistry. Journal of Earth System Sciences, 122, 795- 803. ##- Mokhtari, M.A.A. and Ebrahimi, M., 2015. Geology and geochemistry of Homeijan magnetite- apatite deposit (SW Behabad, Yazd province). Geochemistry Journal, 2, 2, 20-27. ##- Moor, F. and Modabberi, S., 2003. Origin of choghart iron oxide deposite Bafq minig district, centeral iran: new isotopic and geochemical evidences, 14, 259-269. ##- Nakamura, N., 1974. Determination of REE, Ba, Fe, Mg, Na and K in carbonaceous and ordinary chondrites. Geochimica et Cosmochimica Acta, 38, 757-775. ##- Nystrom, J.O., Billstrom, K., Henríquez, F., Fallick, A.E. and Naslund, H.R., 2010. Oxygen isotope composition of magnetite in iron ores of the Kiruna type in Chile and Sweden. Global Financing Facility (GFF), 130, 4, 177–188. ##- Rahimi, E., Maghsoudi, A. and Hezarkhani, A., 2016. Geochemical investigation and statistical analysis on rare earth elements in Lakehsiyah deposit, Bafq district. Journal of African Earth Sciences, 124, 139-150. ##- Rhodes, A.L. and Oreskes, N., 1999. Oxygen isotope composition of magnetite depositsat El Laco, Chile: Evidence of formation from isotopically heavy fluids. In: Geology and Ore Deposits of the Central Andes, Brian, J. Skinner, ed., Society of Economic Geologists Special Publication 7, 333–351. ##- Samani, B.A., 1988. Metallogeny of the Precamberian in Iran, Precambrian Research, 39, 85-106. ##- Schandl, E.S. and Gorton, M.P., 2002. Application of high field strength elements to discriminate tectonic settings in VMS environments. Economic Geology, 97, 629–642. ##- Sillitoe, R.H. and Burrows, D.R., 2002. New field evidence bearing on the origin of the El Laco magnetite deposit, Northern Chile. Economic Geology, 97, 1101–1109. ##- Smith, M.P., Storey, C.D., Jeffries, T.E. and Ryan, C., 2009. In situ U-Pb and trace element analysis of accessory minerals in the Kiruna District, Norrbotten, Sweden: New constraints on the timing and origin of mineralization. Journal of Petrology, 50, 2063–2094. ##- Smith, M.P., Gleeson, S.A. and Yardley, B.W.D., 2013. Hydrothermal fluid evolution and metal transport in the Kiruna District, Sweden: contrasting metal behaviour in aqueous and aqueous-carbonic brines. Geochimica Cosmochimica Acta, 102, 89–112. ##- Sourirajan, S. and Kennedy, G.C., 1962. The system H2O-NaCl at elevated temperatures and pressures, American Journal of Sciences, 260, 115-141. ##- Sun, S.S. and McDonough, W.F., 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Geological Society, London, Special Publications, 42,1, 313-345. ##- Tornos, F., Velasco, F. and Hanchar, J.M. 2017. The magmatic to magmatic hydrothermal evolution of the El Laco Deposit (Chile) and its implications for the genesis of magnetite-apatite deposits. Economic Geology, 112, 1595–1628. ##- Troll, V.R., Weis, F.A., Jonsson, E., Andersson, U.B., Majidi, S.A., Hogdahl, K., Harris, C., Millet, M.A., Chinnasamy, S.S., Kooijman, E. and Nilsson, K.P., 2019. Global Fe–O isotope correlation reveals magmatic origin of Kiruna-type apatite-iron-oxide ores. Nature Communications, 10, 1, 1712. ##- Westhues, A., Hanchar, J.M., Whitehouse, M.J. and Martinsson, O., 2016. New constraints on the timing of host-rock emplacement, hydrothermal alteration, and iron oxide-apatite mineralization in the Kiruna District, Norrbotten, Sweden. Economic Geology, 111, 1595–1618. ##- Westhues, A., Hanchar, J.M., LeMessurier, M.J. and Whitehouse, M.J., 2017. Evidence for hydrothermal alteration and source regions for the Kiruna iron oxide-apatite ore (northern Sweden) from zircon Hf and O isotopes. Geology 45, 571–574. ##- Whitney, D.L. and Evans, B.W., 2010. Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist, 95, 185-187. ##- Wilkinson, J.J., 2001. Fluid inclusion in hydrothermal ore deposits, Lithos, 55, 229-272. ##- Xie, Q., Zhang, Z., Hou, T., Cheng, Z., Campos, E., Wang, Z. and Fei1, X., 2019. New Insights for the Formation of Kiruna-Type Iron Deposits by Immiscible Hydrous Fe-P Melt and High-Temperature Hydrothermal Processes: Evidence from El Laco Deposit. Economic Geology, 114, 1, 35–46.##
[1] 1 Banded iron formation