کانه زایی در دوران های مختلف زمین شناسی

 

توزیع انواع کانسارهای مختلف با منشأ گوناگون در همه نقاط زمین یکسان نبوده و عوامل مختلفی کنترل آنها را در مکان‌های خاص کنترل‌ می‌کنند که از جمله این عوامل‌ می‌توان به نقش تکتونیک ‌صفحه‌ای اشاره نمود. این مکان‌های خاص که دارای تمرکز قابل توجهی از فلزات می‌باشند را ایالات فلززایی‌ می‌نامند

 

 

علاوه بر عواملی که بر کنترل مکانی تشکیل کانسارها دخالت دارند، یک سری عوامل نیز در کنترل زمانی تشکیل آنها نقش مهمی را ایفا‌ می‌نمایند. به عبارت دیگر، می‌توان چنین عنوان نمود که تشکیل یک سری از کانسارها محدود به زمان‌ها یا دوران‌های خاصی از زمین شناسی می‌باشند که به این زمان‌های خاص، ادوار فلززایی گفته‌ می‌شود.

به عنوان مثال، اغلب کانه زایی قلع دنیا در گرانیت‌های اواخر پالئوزوئیک و مزوزوئیک رخ داده است. همچنین ذخایر تشکیلات آهن نواری به زمان پرکامبرین‌ (2600-1800 میلیون سال پیش) تعلق دارند. تشخیص ایالات و ادوار فلززایی نقش بسیار مهمی را در پی‌جویی ذخایر معدنی ایفا‌ می‌کند. در ادامه این مبحث، به تشریح انواع کانه‌زایی در دو بخش پرکامبرین (آرکئن و پروتروزوئیک) و فانروزوئیک خواهیم پرداخت.

 

دوره آرکئن

این دوره از تاریخ زمین ‌(2500 – 3800 میلیون سال پیش) هم از نظر فراوانی بعضی از فلزات و هم از نظر عدم تشکیل تعدادی دیگر از کانسارها قابل توجه است. به عنوان مثال، کانسارهای فلزی عناصری همچون طلا، نقره، آنتیموان، منگنز، کروم، نیکل- مس و مس- روی- آهن از گسترش قابل ملاحظه‌ای در این دوران از عمر زمین برخوردار بوده‌اند. در عوض، از کانسارهای اورانیم، توریم، جیوه، نیوبیم، زیرکن، عناصر کمیاب خاکی و الماس خبری نیست (ایوانز، 1997‌).

در زمان آرکئن، دو محیط تکتونیکی اصلی یافت‌ می‌شود که شامل مناطق با درجات بالای دگرگونی و کمربندهای گرینستون (سنگ سبز)‌ می‌باشند. در این بین، کمربندهای گرینستون از نظر کانسارسازی بسیار مهم بوده که از این میان‌ می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• الف) توده‌های فوق بازی: Cu-Ni-Cr
• ب) سنگ‌های آتشفشانی بازی تا فلسیک: Ag, Au, Cu-Zn
• ج) رسوبات: Mn, Fe و باریت
• د) گرانیت‌ها و پگماتیت‌ها: .Bi, Mo, Sn, Be, Ta, Li

 

الف) حضور کانسارهای کرومیت در کمربندهای گرینستون چندان معمول نیست، ولی از مهمترین کانسارهای این نوع‌ می‌توان به کانسارهای کرومیت زیمبابوه اشاره نمود که در آن، کرومیت‌های با عیار بالا درون سرپانتینیت‌ها و سنگ‌های تالک-کربنات واقع در نزدیکی دایک بزرگ زیمبابوه تشکیل شده‌اند.

کانسارهای نیکل-مس، به شکل توده‌ای و انتشاری در قاعده سیل‌ها و یا جریان‌های گدازه‌ای با ترکیب کماتیتی یا تولئیتی تشکیل شده اند که از جمله آنها‌ می‌توان به کانسارهای واقع در استرالیا، جنوب کانادا، زیمبابوه و روسیه اشاره نمود.بروز آنومالی نیکل در این دسته از کانسارها به دلیل زیاد شدن میزان نیکل در آنها نیست بلکه در ارتباط با بالا رفتن غلظت گوگرد بوده که در نهایت منجر به خروج نیکل از کانی‌های سیلیکاتی و تشکیل آن به صورت سولفید نیکل گردیده است.

 

ب) کانسارهای طلا در ابعاد مختلف از بزرگ تا کوچک در کمربندهای گرینستون حضور دارند. طلا در کانسارهای رگه‌ای که سنگ‌های آذرین بازی یا حدواسط را قطع‌ می‌کنند یافت‌ می‌شود. بعضی از کانسارهای طلا با تشکیلات آهن نواری همراه بوده که این امر نشان دهنده نهشته شدن آنها از شوراب‌های زیر آبی است. بزرگترین تمرکز کانه‌سازی طلا در زون‌های حاشیه‌ای کمربندهای گرینستون و درنزدیکی توده‌های نفوذی گرانیتی رخ‌ می‌دهد که به سمت مرکز کمربندها، از تمرکز آنها کاسته‌ می‌شود.

نقره نیز معمولاً همراه با طلا در کمربندهای گرینستون یافت‌ می‌شود. در کمربند آبی تیبی کانادا، این عنصر به شکل مجموعه Zn-Cu-Ag-Au در محل تماس گرانیت با سنگ‌های آتشفشانی مافیک دیده‌ می‌شود. این گرانیت‌ها واجد کانه‌زایی Cu-Mo نوع پورفیری نیز‌ می‌باشند.

کانسارهای سولفید توده‌ای با منشأ آتشفشانی (ولکانوژنیک) در آرکئن بسیارمعمول بوده که از مهم ترین آن‌ها‌ می‌توان به کانسارهای واقع در کمربند کوه زایی آبی تیبی کانادا اشاره نمود. این کانسارها منبع مهم مس و روی بوده، اما مقدار روی آن‌ها به طور معمول پایین است.

 

ج) تشکیلات آهن نواری در زمان آرکئن معمول بوده، اما نه به آن اندازه که در پروتروزوئیک گسترش یافته‌اند. این کانسارها از نوع آلگوما بوده و از مهمترین آنها‌ می‌توان به کانسارهای آهن واقع در غرب استرالیا و کانادا اشاره نمود.

 

اوایل تا اواسط دوره پروتروزوئیک

آغاز پروتروزوئیک (حدود 2500 میلیون سال پیش) با یک تغییر بزرگ در شرایط تکتونیکی مشخص‌ می‌گردد. اولین صفحات لیتوسفری پایدار در این زمان توسعه یافته‌اند و تشکیل حوضه‌های رسوبی، نهشته شدن رسوبات پلاتفرم و توسعه ژئوسنکلینال‌های حاشیه قاره ای از مشخصات این دوره است. از مهم‌ترین کانسارهای تشکیل شده در این زمان‌ می‌توان به کنگلومراهای واجد طلا- اورانیم، کانسارهای منگنز رسوبی، کانسارهای لایه‌ای شکل سرب-روی با سنگ میزبان رسوبی، کانسارهایCu-Pt-Ni-Cr، کانسارهای تیتانیم- آهن، کانسارهای الماس و کانسارهای تشکیلات آهن نواری را نام برد.

الف) کنگلومراهای واجد طلا- اورانیم: با توسعه حوضه‌های رسوبی نظیر حوضه ویت واترزراند در آفریقای جنوبی، در این دسته از کانسارها در زمان پروتروزوئیک تشکیل شده‌اند. از جمله مهمترین این کانسارها‌ می‌توان به کانسارهای طلا- اورانیم واقع در حوضه وی تواترزراند آفریقای جنوبی و نیز کانسارهای واقع درکانادا، برزیل، استرالیا و غنا اشاره نمود.

ب) کانسارهای منگنز رسوبی: کانسارهای منگنز رسوبی در زمان 2300 تا 2000 میلیون سال پیشر، در رسوبات کربناتی تشکیل شده‌اند. از مهم‌ترین کانسارهای مذکور‌ می‌توان به ذخایر شناخته شده در آفریقای جنوبی، برزیل و هند اشاره نمود.

ج) کانسارهای سرب و روی لایه‌ای شکل با سنگ میزبان رسوبی: در حدود 1700 میلیون سال پیش، مقدار CO2 موجود در هیدروسفر به اندازه‌ای بالا رفت که منجر به تشکیل توالی‌های ضخیمی از دولومیت گردید. سنگ‌های دولومیتی مذکور به عنوان سنگ میزبان کانسارهای سولفید فلزات پایه به شمار رفته که از جمله این کانسارها‌ می‌توان به کانسار بالمات- ادواردز در آمریکا اشاره نمود. از جمله سنگ‌های میزبان دیگر‌ می‌توان به شیل‌های دولومیتی و سیلتستون در کانسارهایی نظیر مون تایسا در استرالیا و سولیوان در کانادا اشاره نمود.

د) کانسارهای Cu-Pt-Ni-Cr: از مهمترین کانسارهای مذکور‌ می‌توان به دایک بزرگ زیمباوه و کمپلکس‌های عظیم لایه‌ای آذرین واقع در بوشولد آفریقای جنوبی اشاره نمود. این کانسارها واجد مقادیر زیادی از کروم و پلاتین به همراه محصولات فرعی مهمی نظیر نیکل و مس‌ می‌باشند.

ه) کانسارهای تیتانیم- آهن: در اواسط پروتروزوئیک، توده‌های نفوذی آنورتوزیتی بسیاری در امتداد دو کمربند خطی در نیمکره شمالی و جنوبی جایگزین شده‌اند. این توده‌های نفوذی واجد کانسارهای ایلمنیتی بوده که از مهم‌ترین آنها‌ می‌توان به کانسارهای واقع در نروژ و کانادا اشاره نمود.

و) کانسارهای الماس: کیمبرلیت‌های دارای الماس برای اولین بار در پروتروزوئیک ظاهر شده‌اند. این امر نشان‌ می‌دهد که تا این زمان، گرادیان گرمایی به میزان قابل توجهی کاهش یافته و صفحات لیتوسفری ضخیم، گسترش قابل ملاحظه‌ای داشته‌اند، زیرا برای تشکیل الماس، فشار فوق‌العاده‌ای لازم است و این کانی فقط در بخش‌هایی از درون زمین‌ می‌تواند متبلور شود که ضخامت لیتوسفر بالای آن حداقل 120 کیلومتر باشد.

ز) تشکیلات آهن نواری ‌(BIF): بیشترین گسترش تشکیلات آهن نواری دردوره زمانی بین 2600 تا 1800 میلیون سال پیش رخ داده است. اگر چه تشکیل این نوع کانسار در زمان آرکئن مهم است، اما باید دانست که کانسارهای BIF نمی‌تواسته‌اند در مقیاس بزرگ در این زمان تشکیل گردند، زیرا صفحات قاره‌ای پایدار در زمان آرکئن وجود نداشته‌اند.

 

به دنبال گسترش صفحات لیتوسفری پایدار در اوایل پروتروزوئیک، تشکیلات آهن نواری در مناطق زیادی نظیر حوضه‌های داخل ‌صفحه‌ای و فلات قاره‌ها گسترش یافته‌اند. در نتیجه هوازدگی سنگ‌های آتشفشانی بازی در کمربندهای گرینستون، مقادیر عظیمی از آهن و سیلیس تشکیل گردید. از آن جایی که اتمسفر آن دوره غنی از CO2 بوده است، آهن‌ می‌توانسته به شکل محلول یونی حمل گردد. اکنون اعتقاد بر آن است که باکتری‌های ته‌نشین کننده آهن، نقش مهمی را در ته نشست آهن و اکسیدکردن آن به شکل آهن فریک (+ Fe3) ایفا نموده‌اند. اگرچه کانسارهای آهن در دوران‌های بعدی یعنی در پروتروزوئیک نیز ظاهر شده‌اند، اما گسترش آنها بسیار محدود بوده است که این امر را‌ می‌توان به افزایش اکسیژن در جو آن زمان نسبت داد.

 

اواسط تا اواخر دوره پروتروزوئیک

بر اساس مطالعات پایپر ‌(1976‌) در محدوده زمانی وسیعی از دوران پروتروزوئیک، یک ابرقاره وجود داشته که کمربندهای خطی با درجه بالای دگرگونی در بخش‌های مختلف آن گسترش داشته‌اند. بعضی از این کمربندها دارای کانه‌زایی نیکل بوده که مهم‌ترین آنها‌ می‌توان به کمربند گنایسی مانیتوبا در کانادا اشاره نمود.

از کانسارسازی‌های دیگر این دوران‌ می‌توان به تمرکز بالا و غیرعادی مس در بعضی از رسوبات پروتروزوئیک در بسیاری از نقاط دنیا نظیر کانسارهای واقع در شمال غرب آمریکا اشاره نمود.

در اواخر پروتروزوئیک، نهشته‌های منگنز در در حاشیه بلوک‌های کراتونی تشکیل شده‌اند. از مهم‌ترین این کانسارها‌ می‌توان به نهشته‌های واقع در هند و نامیبیا اشاره نمود. همچنین، در اواخر پروتروزوئیک، کانسارهای مهمی از قلع همراه با گرانیت‌ها و پگماتیت‌های آلکالن و پرآلکالن غیر کوهزایی تشکیل شده‌اند که از شاخص‌ترین آنها‌ می‌توان به کانسارهای قلع واقع در آفریقا اشاره نمود. از جمله کانسارهای واقع در ایران که تشکیل آنها را به اواخر پروتروزوئیک تا اوایل پالئوزوئیک نسبت داده‌اند‌ می‌توان از معادن آهن چغارت، چادرملو، ناریگان و بخشی از میشدوان نام برد (شهاب پور، 1380‌).

 

دوره فانروزوئیک

با پایان یافتن دوران پروتروزوئیک، الگوی تکتونیک ‌صفحه‌ای، توسعه یافته و باعث ایجاد کمربندهای چین خورده و جابه‌جایی قاره‌ها گردیده است. به علاوه با تشکیل پوسته اقیانوسی جدید و مصرف شدن آن در محل‌های فرورانش، تعداد و تنوع محیط‌های تشکیل کانسارها نظیر جزایر قوسی، حوضه‌های پشت قوسی، حوضه‌های ریفتی و غیره افزایش قابل توجهی یافته است. از جمله کانسارهای مرتبط با مکانیسم تکتونیک ‌صفحه‌ای و تکامل ژئوشیمیایی ماگماهای سیلیسی می‌توان به کانسارهای مولیبدن، قلع و تنگستن اشاره نمود.

کانسارهای مس- پیریت تیپ قبرس و کانسارهای اورانیم ماسه سنگی برای اولین بار در فانروزوئیک تشکیل شده‌اند و ذخایر کرومیت نیامی شکل نیز اگر چه در زمان آرکئن نیز وجود داشته اند (اما نه در پروتروزوئیک)، ولی در فانروزوئیک از گسترش قابل ملاحظ‌های برخوردار بوده‌اند. سرب نیز در نهشته‌های سولفید توده ای همراه با سنگ‌های آتشفشانی به نحو افزاینده‌ای اهمیت پیدا کرده است. از مهم‌ترین ذخایر فلزی غیرهمزاد فانروزوئیک‌ می‌توان به کانسارهای مس و مولیبدن پورفیری واقع در حاشیه قاره‌ها و جزایر قوسی اشاره نمود. اغلب این کانسارها با ایالت‌های فلززایی بعد از ائوسن همراه بوده و ارتباط مستقیمی با صفحات لیتوسفری اصلی دارند

به عنوان مثال، از مهمترین ایالت‌های فلززایی بعد از ائوسن دنیا‌ می‌توان به ایالت‌های فلززایی غرب قاره آمریکای شمالی و جنوبی، و نیز ایالت فلززایی ایران و ترکیه اشاره نمود. زون آتشفشانی ارومیه- دختر (یا سهند- بزمان) در واقع، ایالت فلززایی بعد از ائوسن ایران است که کانسارهای مهمی همچون کانسارهای مس پورفیری سرچشمه، میدوک، دره‌زار، و کانسار آهن نیاسر کاشان را در خود جای داده است. در انواع کانسارسازی در دوران‌های مختلف زمین شناسی نشان داده شده است (پیراجنو، 2009‌).

 

نمایش ایالت‌های فلززایی اصلی بعد از ائوسن دنیا در ارتباط با صفحات لیتوسفری اصلی. 1) حاشیه صفحات افزایشی، یک پشته میان اقیانوسی، 2) گسل ترادیسی، 3) حاشیه صفحات فرورانشی با نمایش جهت شیب صفحه فرورونده، 4) حاشیه‌های با ماهیت نامشخص، 5) حرکت نسبی صفحات، 6) منطقه کانسارسازی با سن بعد ازائوسن، 7) کانسارسازی‌های کم اهمیت‌تر یا مشکوک بعد از ائوسن، 8) کانسارهای اصلی منفرد با سن بعد از ائوسن (گیلبرت و پارک، 1997‌).