براى پى بردن به چگونگى تشکيل ذخاير معدنى ،بررسى عوامل چهار گانه زير ضرورى است:
◄ الف -خاستگاه محلولهاى کانه دار :
از آنجا که بيشترين حجم محلول هاى کانه دار را آب تشکيل داده ،بنابراين آب مى تواند نقشى کارا در تشکيل مواد معدنى وانتقال آنها داشته باشد.
5 خاستگاه براى محلول هاى کانه دار:
● 1 – آبهاى سطحى به همراه آب زيرزمينى که بطور کلي از نظر زمين شناسان آب جوى(meteoric water) ناميده مى شوند.
● 2 – آبهاى اقيانوسى-دريايى ( Oceanic-sea waters )
● 3 – آبهاى فسيل (fossil water )
● 4- آبهاى دگرگونى ( metamorphic waters )
● 5 – آبهاى ماگمايى ( magmatic waters )
● 1) آبهاى سطحى
اين آبها به انضمام آب هاى زيرزمينى که از نظر زمين شناسان آبهاى جوى (meteoric waters) ناميده مى شود در تشکيل:
+ ذخاير رسوبى شيميايى (اورانيوم (chemical precipitales)
+ ذخاير بر جاى ماندنى (بوکسيت ونيکل) –(Residual deposits )
+ ذخاير پلاسرى ( placer deposits )
+ ذخاير غنى شده ثانويه سوپرژن ( secondary enriched deposits )
+ ذخاير رسوب شيميايى اورانيوم (Uranium chemical precipitates )
»» ذخاير رسوبى شيميايى (اورانيوم (chemical precipitales)
اورانيوم موجود در توف هاى اسيدى وگرانيت هاى آلکالن در تماس با آبهاى سطحى ،ابتدا توسط اکسيژن موجود در آب اکسيده شده .به UO2+2 تبديل مى گردد وگاهى توسط کمپلکس هاى CO2–,So4–,PO4-3,f- به حالت محلول در آب از سنگ مادر خارج شده ودر محيط احيائى بر جاى گذاشته مى شوند. اين فرايند بدون حضور آب امکان پذير نيست وموجب مى شود که اورانيوم سنگ مادر که حالتى پراکنده وفاقد ارزش اقتصادى است در محيط ثانويه تمرکز يافته وارزش اقتصادى پيدا نمايد.
»» ذخاير بر جاى ماندنى (Residual deposits )
– نيکل موجود در سنگهاى اولترامافيکى ومافيکى اگر در شبکه سيليکاتها جايگزين شود،ارزش اقتصادى نخواهد داشت،هر چند که از عيار بالا برخوردار باشد. در صورتيکه که اگر اين گونه سنگ ها در شرايط مناسب، تحت تاثير آبهاى سطحى ،هوازده وفرسوده گردند ،نيکل از شبکه سيليکاتها آزاد مى شود وبدليل غير محلول بودن ،در همان منطقه برجاى مى ماند.در نتيجه عيار نيکل افزايش يافته،تغليظ وتصفيه آن مقرون به صرفه مى گردد.
منابع آلومينيم دنيا (ذخاير بوکسيت)اکثراً تحت تاثير آبهاى سطحى ،طى پديده لاتريتى شدن (lateritization) بوجود مى آيند.(لاتريتى شدن فرآيندى است که طى آن سنگ يا خاک به لاتريت تبديل مى شود)لاتريت به خاکهاى هوازده ويا موادى گويند که از اکسيدهاى ثانويه آهن،آلومنييم ويا هر دو آنها غنى باشد ومعمولاً بهمراه آن کوارتز وکائولن وجود دارد.تشکيل آنها در محيط هاى حاره اى وگرم ومرطوب صورت مى گيرد وفرآيند آن طى عمل هوازدگى (wheathring) کامل مى گردد.
»» ذخاير پلاسرى ( placer deposit )
کانى هايى که از چگالى بالا ومقاومت در در برابر واکنش هاى شيميايى برخوردار هستند توسط آب از سنگ مادر جدا شده ودر بستر رودخانه در مکان هاى خاصى بر جاى گذاشته مى شوند وکانسارهاس پلاسرى را بوجود مى آورند.
گاهى اوقات مواد معدنى بويژه سولفيدها،توسط آبهاى سطحى ضمن اکسيداسيون وشسته شدن با توجه به اينکه اکسيژن نقش فعال دارد،ايجاد زون هايى چون Oxidizied ore, leached zone, gossan در بالاى سطح ايستابى (waterable) مى نمايد. با گذر يونهايى چونCu از سطح ايستابى، در شرايط احيائى مى تواند با گوگرد ترکيب شده ايجاد زون غنى شده (enriched zone) نمايد.
»» ذخاير گرمابى (hydrothermal deposits )
گاهى آبهاى فرورو در اعماق زمين به توده هاى نفوذى در حال سرد شدن برخود مى نمايند. در نتيجه درجه حرارت ،قابليت احلال اين آبها افزايش مى يابد ودر نقطه بخصوصى بعلت کاهش وزن مخصوص (افزايش حجم) تشکيل يک چرخه مى دهند که در امتداد گسلها به سمت بالا آمده ودر طى مسير خود يک سرى مواد وترکيبات مربوط به سنگهاى اطراف خود از قبيل مس ،سرب،روى ،جيوه ،آرسنيک ،طلا، نقره وغيره را حل مى نمايد. اين مواد در اعماق خاص تحت تاثير تغييرات مربوط به عواملى چون حرارت وفشار شروع به ته نشينى وايجاد ذخاير گرمابى مى نمايند. بنابراين در تشکيل اکر ذخاير گرمابى، آبهاى سطحى نقش اساسى دارند.
● 2- آبهاى دريائى-اقيانوسى
نوعى از آب هاى سطحى را شامل مى شوند که در تشکيل بعضى از ذخاير رسوبى وماسيو سيولفيدها نقش اساسى دارند.در اين مورد نقش بخارات بروندمى (exhalites) از کف دريا در تشکيل ذخاير ماسي. سولفيدى قابل اهميت مى باشد.از ماسيو سولفيدها مى توان تيپ هاى قبرس Cyprus type،بشى Besshi type کورکو kuroko type را نام برد.
● 3 – آبهاى فسيل
شامل آبهاى مدفون مانده در بين ذرات تشکيل دهنده رسوبات است که در اصل مى تواند همان آبهاى جوى باشند که ديرزمانى در داخل رسوبات مدفون مانده با کانيهاى مشکله سنگها واکنش انجام داده،ويژگيهاى متفاوتى پيدا مى نمايند ودر تشکيل ذخاير معدنى از جمله ذخاير تيپ دره مى سى سى پى (MVT)،نقش کارا دارند.
● 4 – آبهاى دگرگونى
هرگاه آبهاى محصور بين ذرات رسوبى تحت تاثير فشار وحرارت ناشى از دگرگونى قرار گيرند،اين فشار وحرارت موجب مى شود تا آبها،فضاهاى بين دانه ها را ترک کنند وشروع به حرکت نمايندواين آبها مى توانند بعضى از مواد را در خود حل کنند وآنها را در شکستگيها وگسلها بصورت ذخاير رگه اى بر جاى مى گذراند.
● 5- آبهاى ماگمايى
ماگما ماده روان سنگ ساز که بطريق طبيعى تشکيل شده،ونفوذ وخروج آن طى عمل سرد شدن(solidification) سنگهاى آذرين را بوجود مى آورد مى باشد. ماگماهاى مافيک واولترامافيک از مانتل بالايى منشا مى گيرند ولى ماگماهاى اسيدى اغلب حاصل ذوب آناتکسى پوسته قاره اى است ومقدار کمى از آن حاصل تفريق ماگماى مافيکى مى باشد.
ميزان آزاد شدن آب از يک گداخته ماگمايى که از افقهاى ژرف به افقهاى بالاتر پوسته راه مى يابد براى سنگهاى بازالتى وگرانيتى متفاوت است.
تبلور اين نوع مواد معدنى همراه با سيليکاتها را مى توان تابع شرايط فيزيکوشيميايى ماگما، شعاع يونى عناصر شرکت کننده در ساختمان اين نوع ماده مواد معدنى وهمچنين درجه حرارت تبلور آنها دانست.
در صورتى که ماگماى اولترامافيکى – مافيکى در اقيانوسها بفرم سنگهاى آتشفشانى (exhalation) سرد شوند، اگر ترکيب شيميايى ماگما، عمق آب،شرايط ph,Eh آب وغيره مناسب باشد.ذخاير ماسيو سولفايد نوع مس- روى ويا نيکل-کبالت تشکيل خواهد گرديد.
– بخش محدودى از ماگماهاى اولترامافيک که از اعماق بسيار زياد منشاء مى گيرند وبطور استثنائى گازهاى HCI,H2O,B,F,CO2 در آن خيلى زياد است کيمبرليت ها را تشکيل مى دهد،کيمبرليت ها بدليل وجود الماس وهمچنين وجود قطعاتى از سنگهاى مانتل بالايى وپوسته سياليک زيرين حائز اهميت مى باشند.
– در ماگماهاى حد واسط واسيدى که مقدار آب آنها بالا است ،نحوه تشکيل ذخاير معدنى آنها با آنها با ماگماهاى مافيک واولترامافيک تفاوت دارد.چرا که مقدار آب موجود در اين ماگماها بين کمتر از 1 درصد تا 8 درصد درنوسان است.در ماگماهاى حد واسط واسيدى،آب وکمپلکس هاى B,CL,F وs– از عوامل مهم در انتقال وتمرکز عناصر نظير Sn,Mo,Au,Zn,Pb غيره شناخته شده است.عناصر داراى شعاع يونى بزرگ مانند U,Sn,Cu وغيره در فاز محلول متمرکز شده وبا يون هاى B-,F,Cl- و…… تشکيل کمپلکس هاى مختلف را مى دهند.وجود ترکيبات تمک(NaCl,KCl) در انکلوزيونهاى سيال معرف اهميت کمپلکس هاى کلريدى در محلول هاى ماگمايى است زيرا Cl عامل موثر در جذب يون هاى فلزى وانتقال آنها است در اين راستا فلزاتى مانندZn,Pb,Mn تشکيل کمپلکس هاى چهار وجهى وبا Cu +2 تشکيب کمپلکس دگر شکل يافته اند.در شرايط PH اسيدى وفشار پائين اکسيژنCl-و F-وSn2+ تشکيل کمپلکس هاى تريگونال هرمى شکل پايدار را مى دهد.
ارتباط ژنتيکى ذخاير فلزى خصوصاً MoوSn با f- به اثبات رسيده است وبهمين دليل عنصر F- در پى جويى ذخاير موليبدن وقلع از اهميت ويژه برخوردار است.
کاهش درجه حرارت وافزايش PH در محلول هاى ماگمايى سبب بى ثباتى کمپلکس هاى clوF- مى شود در نتيجه کانيهاى غنى از Cl-و F- نظير ميکا، توپاژ ،فلوريت وآپاتيت کريستاليزه مى شوند.اين کانيها در زون گرايزن ودر بخش فوقانى توده هاى نفوذى اسيدى در سيستم هاى قلع وموليبدن پورفيرى يافت مى شود ودر آنجا مواد معدن بصورت رگچه اى و پراکنده در بام آن قرار دارند.
هنگاميکه ماگمايى از نوع کوارتز مونزونيت حاوى آب ،به طرف سطح زمين حرکت کند، به ترتيب پيروکسن ،پلاژيوکلاز ،هورنبلند،فلدسپات هاى پتاسيک وکوارتز آن متبلور خواهد شد وهمزمان با آن محلول هاى غنى از Zn,pb,Cu وغيره در بالاى سيستم متمرکز مى شوند ودر شرايط مناسب تشکيل ذخاير مس پورفيرى را مى دهند.
◄ ج- نحوه مهاجرت وانتقال مواد
بطور کلى حمل مواد معدنى :
بصورت محلول ويا غير محلول در آب
بصورت ترکيبات ساده يونى وبا ترکيبات پيچيده(کمپلکس)
توسط ماگما،محلول هاى ماگمايى،گرمابى وآبهاى سطحى صورت مى گيرد مواد معدنى در محلول هاى ماگمايى وگرمابى اغلب به صورت کمپلکس هاى مختلف حمل مى شوند.از جمله:
● عناصر Cu,Ag,Zn,Pb بصورت کمپلکس هاى کلريدىCl-
● عناصر Sb,As,Hg,Au در حرارت پائين ودر محلول هاى گرمابى بصورت کمپلکس هاى بى سولفيدى-H2S,HS
● عناصر Mo,Sn در محلول هاى ماگمايى بصورت کمپلکس هاى فلوئور(F-) حمل مى شوند.
در شرايط Ph وEh مناسب،بعضى از مواد بصورت محلول وبا غير محلول بوسيله آبهاى سطحى وفرورو از محيط اوليه جابجا شده ودر محيط مناسب ثانويه نظير ذخاير پلاسرى وذخاير اورانيوم رسوبى(ذخاير رسوب شيميايىChemical precipitate)را بر جاى مى گذارند.
◄ د- نحوه ته نشينى مواد معدنى
مواد معدنى تحت تاثيرعوامل:
وزن مخصوص
تغييرات PH,Eh
تغييرات درجه حرارت وفشار
● وزن مخصوص : وزن مخصوص مواد معدنى ،يکى از فاکتورهاى مهم در ته نشينى وتجمع آنها است.نظير ذخاير پلاسرى که مواد به علت مقاومت شيميايى شان پس از حمل مکانيکى در محلى که متناسب با وزن مخصوص آنها باشد تجمع پيدا مى نمايند.
در ماگماى مافيک-اولترمافيک (که ترکيب شيميايى مناسب دارند) کانيهايى که وزن مخصوص آنها بالاست نظير کروميت،مگنتيت ،پنتلانديت وغيره همزمان با سيليکاتهايى چون اوليوين ، پيروکسن ها متبلور مى شوند و ماگماى باقى مانده در بردارنده کانيهاى با وزن مخصوص سبکتر مى گردد.
● تغييرات Ph,Eh : دانشمندى سوئدى به نام Svant Arrhenius تجزيه الکتروليتى (Electrolytic dissociation) را پيشنهاد نمود بر اين مبنا که:
طى عمل تجزيه الکتروليتى برخى ملکولهاى يک ماده در يک محلول رقيق ، متلاشى شده ، يون ها با بار مثبت (کاتيون) (positive charges) و يونهاى با بار منفى آنيون (negative charges) در آن از هم جدا مى شوند. گسترش اين فروپاشى وابسته به ضريب ثابتى است .
اين مقدار ثابت ضريب فروپاشى بيشتر به ترکيب ماده محلول و دماى محلول بستگى دارد. به طوريکه افزايش دماى محلول باعث افزايش ضريب ثابت فروپاشى مى شود. محلولها و آب خالص خود نيز فروپاشيده يا تجزيه شده به يک کاتيون هيدرژن (H+) ويک آنيون هيدروکسيل ( (OH- تبديل مى شود.
لگاريتم (LOG 10) عکس غلظت يون هاى هيدروژن در يون محلول آبى را انديس غلظت يون هيدروژن(Index of hydrogen ion concentration) در نظر مى گيرند که به آن PH مى گويند . مقدار آن اگر 7 باشد PH سترون يا خنثى است،PH با افزايش دما و فشار پايين مى آيد.
شاخص ديگرى که براى مشخص کردن محلول هاى کانه دار اهميت دارد پتانسيل اکسيداسيون –احياء Oxidation –reduction potential(Eh) مى باشدو نشانگر فشار جريان الکتروليتى است که در مدت اکسيداسيون –احياء ميان مواد در حال واکنش جريان الکتريکى است که در مدت اکسيداسيون-احياء ميان مواد در حال واکنش بوجود مى آيد.اين شاخص بر حسب ميکروولت بيان مى شود وممکن است مثبت يا منفى باشد در مورد آب اين انديس گنجايش عوامل اکسيده کننده را براى گرفتن هيدروژن وگنجايش عوامل احياء کننده را براى گرفتن اکسيژن نشان مى دهد وبه اين ترتيب حدى پايه از جدا شدن الکترونها در مورد مواد اکسيده کننده واحياء‌شونده بدست مى آيد.
