تبلیغات
صنعت فولاد - شناخت کانسارهای آهن - شکل گیری معادن سنگ آهن در ایران

شناخت کانسارهای آهن - شکل گیری معادن سنگ آهن در ایران

سه شنبه 9 اسفند 1390 10:28 ق.ظ

نویسنده : علی فروزان
كانسار آهن رسوبی :
کانسارهای آهن رسوبی وابسته به سازندهای رسوبی لایه لایه به سن پرکامبرین بوده و 90% ذخیره آهن دنیا را شامل می شوند. به دلیل اهمیت این کانسارها در فرآوری آهن در جهان، بررسیهای فراوانی روی آن انجام شده است اما در ذخایر ایران یا وجود ندارد و یا کم اهمیت است.
در کانسارهای رسوبی شیمیایی، مواد به صورت یونهای ساده یا کمپلکس توسط آب حمل می شوند و در حوضه های رسوبی بر اثر تغییر PH , Eh و غلظت آب موجب ته نشینی این مواد می شوند.
رفتار ژئوشیمیایی آهن در محیط های رسوبی توسط قوانین گلدشمیت توجیه می شود :
شرایط اکسیدی باعث ته نشینی آهن و شرایط احیایی باعث انحلال آهن می شود.
شرایط اسیدی باعث انحلال آهن و شرایط قلیایی باعث ته نشینی آهن می شود.
آهن موجود در کانسارهای رسوبی شیمیایی از دو منبع تأمین می شوند :
از هوازدگی کانی های مافیک موجود در قاره ها
فعالیت های آتش فشانی
کانسارهای آهن رسوبی عبارتند از :
- کانسارهای آهن نواری
- کانسارهای االیتی آهن
- کانسارهای آهن مردابی

- کانسارهای آهن نواری (لایه ای) Banded Iron Formation ( BIF ) :
نهشته های سازند آهن نواری یكی از بزرگترین ذخایر معدنی را می سازد كه در سرزمین های مختلف علاوه بر BIF به نامهای دیگری از جمله ایتابیریت (Itabirite)، جاسپیلیت (Jaspillite)، كوارتزیت هماتیت دار و اسپیكولاریت (Specularite) نیز شناخته می شوند.
تاكونیت Taconite:
كانسار آهن نواری كه عمدتاً حاوی مگنتیت + سیلیكات های آهن+ چرت ± هماتیت ± سیدریت می باشد ( گیلبرت و پارک 1997 ).
ایتابیریت Itabirite:
كانسار آهن نواری حاوی نوارهای چرت یا ژاسپر در اثر دگرگونی به دانه های كوارتز قابل رؤیت تبلور یافته و آهن به صورت لایه های نازك هماتیت و مگنتیت حضور دارند (ادوارز و اتكینسون 1986).
ژاسپیلیت Jaspilite:
سنگ آهنی كه حاوی نوارهایی از ژاسپر با رنگ قرمز روشن یا نوارهایی از هماتیت سیاه تشكیل شده است. این نهشته ها به فرم واحدهای چینه شناسی با ضخامت صدها متر و با گسترش جانبی صد تا هزاران كیلومتر به وقوع می پیوندد. از ویژگی آنها:
لایه بندی ظریف از 3-5/0 سانتی متر ضخامت و حتی در مقیاس میلی متر ی و یا كسری از میلیمتر.
لایه بندی حاصل تناوب لایه های سیلیسی (به فرم چرت) و لایه هایی از كانی های آهن (مانند هماتیت) می باشد.
درصد آلومینیوم این نهشته های وابسته به زمان پركامبرین، كم بوده و تا حد یك درصد می رسد.
كانسارهای آهن نواری معمولاً به زمان پركامبرین تعلق دارد و در آن زمان با توجه به وجود اتمسفر غنی از دی اكسید كربن و فقیر از اكسیژن، آهن می تواند به صورت بی كربنات در یك محلول یونی حمل شده و در مقیاس بزرگ تشكیل سازندهای آهن نواری را نمایند. درصورتی كه آلومینیوم نمی تواند تركیب بی كربنات بسازد و از محلول یونی تفكیك می گردد. با افزایش مقدار اكسیژن اتمسفر، تشكیل سازندهای آهن نواری در مقیاس بزرگ متوقف می شود.
90% ذخایر شناخته شده آهن، نهشته های سازند آهن نواری می باشد که 65% آن از نوع سوپریور و 25% از نوع آلگوما می باشد. این نوع تشکیلات در محدوده زمانی پرکامبرین تشکیل شده اند.
تشکیلات آهن نواری تناوبی از کانی های اکسیدی – کربناته- سیلیکاته آهن نازک لایه تا متوسط لایه با نوارهای چرت و ژاسب می باشند.
آهن در مجموع 15% ترکیب شیمیایی این لایه ها را می سازد و چنانچه این مقدار به 25 تا 35% برسد، اقتصادی خواهد بود. بر روی این کانسارها پژوهش های بسیاری انجام گرفته است و سن حدود 2 میلیارد سال را برای آنها تعیین نموده اند.
گسترش سازند آهن نواری (BIF) در زمان آرکئن و پروتروزوئیک می باشد که به علت نبود صفحات پایدار قاره ای ایجاد می گردند.
تمامی محققین معتقدند كه BIF رسوبات شیمیایی و بیوشیمیایی هستند زیرا در آن اسفنج ها و جلبك های سبز و آبی شناسایی شده اند و مانند باكتریها رسوب دهنده آهن می باشند. این باكتریها پس از رشد تحت شرایط احیا، آهن را رسوب می دهند.
جیمز (1954) چهار رخساره مهم در سازندهای آهن نواری را قابل تشخیص دانست:
الف- رخساره اكسیدی:
این رخساره ازمهمترین رخساره های BIF بوده و به نسبت فراوانی اكسیدهای آهن به 2 زیر رخساره هماتیت و مگنتیت تقسیم می شود كه حد تدریجی نیز بین آن دو وجود دارد.
زیر رخساره هماتیت :
این رخساره دارای حداقل دگرسانی و به شكل اسپكولاریت ریز دانه (سوزی شكل)، خاكستری تا آبی رنگ ظاهر می شود و در بعضی نمونه ها بافت االیتی از خود نشان می دهد كه نشانگر منشأ گرفتن آنها از محیط آبی كم عمق است. دراین زیر رخساره، چرت به صورت نهان بلور تا بلورهای رشد كرده می تواند به همراه كربنات شركت داشته باشد.
زیر رخساره مگنیتت :
لایه های مگنیتت به طور متناوب با لایه های چرت و كربنات همراه هستند. دراین رخساره كربنات از انواع كلسیت، دولومیت، آنكریت و سیدریت نیز یافت می شوند و چرت به صورت بلورهای ریزدانه تا موزائیكی كوارتز قابل مشاهده است. میانگین آهن در این رخساره بین 35-30% متغیر است كه با پر عیارسازی آن به روش مغناطیسی قابل بهره برداری است.
ب‌-رخساره كربناته:
این رخساره شامل میان لایه هایی از چرت و سیدریت است كه بر حسب افزایش مگنتیت و پیریت به تدریج می تواند به رخساره های اكسیدی و سولفیدی تبدیل شود. سیدریت در این رخساره بافت دانه ای (گرانولار) یا االیتی ندارد و به صورت گلهای ریز در سطح زیر عملكرد امواج (Below the level of wave action) انباشته می شود.
ج‌-رخساره سیلیكاته:
در این رخساره كانیهای سیلیكاته آهن عموماً به همراه مگنتیتت، سیدریت و چرت به صورت میان لایه های متناوب همراه می باشند. كانی شناسی رخساره ها نشانگر مشابهت محیط تشكیل آنها با رخساره های اكسیدی و كربناته می باشد.
كانی های سیلیكاته اولیه آهن شامل:
-گرینالیت (Fe2+ , Fe3+ )5 6Si4O10(OH)8(greenalite)
-شاموزیت(Mg, Fe)3Fe3 3+ (AlSi3)O10(OH)8(Chamosite)
-گلوكونیت(K, Na)(Al, Fe 3+ , Mg)2(Al, Si)4O10(OH)2(Glauconite)
-مینه سوتائیت(Mg, Fe)3Si4O10(OH)2 (Minesotaite)
-استپوملانK(Fe2+, Fe3+,Al )10Si12 O30(OH)12 (Stilpnomelane)
وجود سیدریت در این رخساره دلالت بر محیط احیایی دارد. فشار CO2 در این رابطه بسیار مهم است زیرا با بالارفتن فشار CO2، رسوبگذاری سیدریت تسهیل می شود. بهرحال در تمام رخساره های آهن نواری، رسوبگذاری سیلیكاتهای آهن كمتر شناخته شده است.
آهن در رخساره های كربناته و سیلیكاته در حدود 35-25% می باشدكه از دیدگاه اقتصادی بسیار پائین است و مشكلات بهره برداری ایجاد می كند.
د- رخساره سولفیدی:
این رخساره، سنگ های رسی كربن دار و پیریتی را شامل می شود. لایه بندی نوار مانند ظریف داشته و حاوی مواد آلی و كربن در حد 8-7% می باشد. سولفید اصلی پیریت Fes2 می باشدو آن قدر ریز دانه است كه فقط در سطوح صیقل یافته قابل تشخیص می باشد و درصد آن به 37% می رسد. اگر درصد گوگرد این رخساره زیاد باشد، بهره برداری كانسنگ آهن را دچار اختلال می نماید.
سازندهای آهن نواری پركامبرین به 2 گروه نوع آلگوما (Algoma type ) و نوع سوپریور (Superior type) تقسیم می شود:
نوع الگوما:
سازند آهن نواری نوع الگوما غالباً در آرکئن و ندرتاًٌ در فانروزوئیک کشف شده اند و از نوع سوپریور کوچکتر هستند.
منشأ آهن در این تیپ می تواند فعالیت آتشفشان زیردریایی باشد و مجموعه سنگهای همراه آتشفشانی اسیدی تا حدواسط زیردریایی ماسه سنگ و گریواک می باشد و در یک حوضه ژئوسنکلینالی (زمین ناودیسی) شکل می گیرند. به علت ارتباط تنگاتنگ با سنگ های ولکانیکی احتمالاً منشأ ولکانیکی آنها دور از ذهن نیست. این نوع سازند گاهی در حاشیه و با فاصله از ذخایر ماسیوسولفید گزارش شده است.
در این نوع سازند اکسیدها، کربنات ها و سولفیدهای آهن با چرت و به صورت لایه ای یافت می شوند. میزان ذخیره آنها 11 تا 3000 میلیون تن با عیار 30 تا 65% می باشد که این ذخایر در مجموعه سنگ های گرینستون آرکئن در بخش سنگ های آتشفشانی متمرکز گردیده اند.
از نظر محیط تکتونیکی این سازند در جزایر قوسی و سنگ های کلاستیک عمیق دریا تشکیل می شوند.
ضخامت آهن این سازند 1/0 تا 10 متر و غالباً به شکل عدسی می باشد.
بافت این نوع سازند لامیناسیونی بوده و بافت االیتی و یا گرانولار در آنها یافت نمی شود. در این سازند آنومالی Cu, Zn, Ni و کانی سازی Au دیده می شود.
نوع الگوما از دیدگاه محیط تشكیل با توجه به ساختمان های رسوبی همراه با نظریات مختلفی روبروست كه عبارتند از :
آبهای كم عمق فلات قاره
حوضه های تبخیری كم عمق و جدا شده
حوضه رسوبی در روی خطوط ساحلی
حوضه های درون كراتون
نوع سوپریور:
نوع سوپریور از جمله بزرگترین ذخایر آهن رسوبی به شمار می رود. این ذخایر با سنگ های عمق کم و متوسط نظیر: کوارتزیت، شیل و دولومیت همراه می باشد.
معمولاً فاقد مواد آواری می باشند. نوار بندی منظمی (Rhythmical banding) لایه های چرتی سرشار از آهن و فقیر از آهن با ضخامت معمول یك سانتی متر تا یك متر سیمای غالب این نوع BIF است. در این نوع سازند BIF كوارتزیت و شیل های سیاه كربن دار از نظر همبستگی چینه شناسی با كنگلومرا، دولومیت، چرت توده ای، برش چرتی و آرژیلیت همراه هستند و به صورت دگرشیب بر روی پی سنگ های به شدت دگرگون شده، قرار گرفته اند و گسترش این تیپ تا هزاران كیلومتر است. گاهی به وسیله محدوده تماس یك متر كوارتزیت، شیل و یا ماسه سنگ از پی سنگ جدا می شود. یكی از ویژگی های این تیپ این است كه به راحتی می توان قسمتهای گوناگون آن را با هم مقایسه یا دنبال نمود. به طور مثال در یك بخش 5/2 سانتی متر از Dales Gorge از گروه Hamersley Brockman در غرب استرالیا در گستره 50000 كیلومتر مربع و یا واروهای Varve‌میكروسكوپی درون آن را می توان تا 300 كیلومتر دنبال نمود.
سنگ های آتشفشانی در این مجموعه گزارش نشده است.
در این سازند رخساره های اکسیدی - کربناتی و سیلیکاته و گاهی به طور محدود سولفیدهای آهن همراه با چرت و به صورت لایه ای ( نازک لایه ) با بافت نواری دیده می شود.
از نظر سنی این سازند در محدوده زمانی 8/1 تا 5/2 میلیارد سال تشکیل شده اند. غالباً در اوایل پروتروزوئیک و به میزان محدود در اواسط و اواخر پروتروزوئیک می باشند. محیط تشکیل آنها در بخش پایدار سواحل قاره ای و حوضه های درون قاره ای است.
میزان ذخیره آن غالباً از 11 تا 3000 میلیون تن و گاهی تا 25000 میلیون تن و بیشتر وجود دارد. ضخامت آهن در این سازند از چند متر تا 1000 متر بوده و به صورت لایه ای دیده می شود. در این سازند آنومالی Mn منگنز نیز دیده می شود. عیار آهن 30 تا 40% و در حالت های هوازده تا 60% نیز می رسد.
دریاچه سوپریور-لابرادور در امریکای جنوبی و حوضه هامونسکی در استرالیا و ترانسوال افریقای جنوبی مناطقی هستند که ذخایر آهن نوع سوپریور در آنها کشف شده است.
کانی شناسی نوع سوپریور و آلگوما :
چایمز (1954) براساس نوع کانی های آهن دار، کانسارهای سوپریور و آلگوما را به چهار زون تقسیم کرده است :
زون اکسید ها و هیدروکسید های آهن
هماتیت، گوتیت و مگنتیت.
زون کربنات های آهن
سیدریت و انکریت.
زون سیلیكاتهای آهن
گرینالیت ( نظیر سرپانتین ) ( Mg,Fe)6Si4O10(OH)8، می نسوتیت Fe3Si4O10(OH)2 ،
استیپنوملان K0/6 (Mg, Fe3+ , Fe2+)6(Si,Al)6( O,OH)22.
زون سولفیدهای آهن
پیریت و پیروتیت.
ژئوشیمی نوع سوپریور و آلگوما:
ژئوشیمی عناصر اصلی نوع سوپریور و آلگوما تفاوت زیادی با هم ندارند. میزان Al و P در نوع آلگوما بیشتر است. در نوع سوپریور میزان Mn بیشتر است و گاهی موجب کانی سازی Mn می شود. در نوع آلگوما میزان V, Ni, Zn, Cu بیشتر از سوپریور است. میزان متوسط Au در نوع سوپریور p.p.b 21= Au و در نوع آلگوما p.p.b 170= Au گزارش شده است. کانسارهای طلای آرکئن در مواردی با کانی سازی آهن نوع آلگوما همراه است. بالا بودن Zn, Cu در نوع آلگوما و ارتباط آن با سنگهای آتشفشانی اسید حدواسط زیردریایی موجب شده که بعضاً نوع آلگوما در مجاورت ماسیوسولفیدهای Cu- Zn تشکیل شود.
منشأ و نحوه تشکیل:
منشأ آهن در کانسارهای نوع آلگوما آتشفشانهای زیردریایی ( سنگ های آتشفشانی و پیروکلاستیک اسیدی ) است، نظیر آنچه امروزه در محیطهای دریایی در محل آبهای گرمابی تشکیل می شود.
این نوع کانسار در تعیین جغرافیای دیرین و تعیین مرز حوضه های آرکئن بکار می روند. در خصوص نوع سوپریور به دلیل محدودیت زمانی و گسترش منطقه ای منشأ آهن مورد بحث بوده است.
منشأ آهن می تواند :
1)منشأ آهن مربوط به خارج از محیط رسوبگذاری بوده و از طریق حمل توسط رودخانه از لاتریت های واقع در مناطق خشکی می باشد ( منشأ بیرونی ).
2)منشأ آهن به فعالیت آتشفشانهای زیردریایی مربوط می شود(منشأ درونی).
3)آهن به صورت کلوئیدی و یا آواری حمل شده است. در مراحل اولیه هیدروکسیدهای آهن تشکیل گردیده که در مراحل بعدی به هماتیت و یا سایر کانیهای آهن تبدیل شده اند
هماتیت به صورت مستقیم نمی تواند در شرایط سطح زمین ته نشین شود. با افزایش عمق و افزایش مواد آلی و کاهش Eh نسبت Fe+3/ Fe+2 در محلول بین رسوبات کاهش می یابد و در نتیجه مگنتیت می تواند تشکیل شود. ضمن کاهش Eh با افزایش عمق سیدریت و شاموزیت می توانند تشکیل شوند.

کانسارهای آهن رسوبی نوع االیتی (سنگ آهنی ):
کانسارهای آهن نوع سنگ آهنی به نوع اوولیتی و یا براساس موقعیت مکانی به نام کلینتون (امریکای شمالی) شناخته می شوند. این کانسارها در محدوده زمانی فانروزوئیک تشکیل شده اند.
جریان آب رودخانه توانایی حمل مقادیری فراوان از آهن را دارد. در روند از جای کنده شدن و یا حمل، فرآورده های آلی می توانند نقشی بزرگ داشته باشند. این گونه از ترکیبات و یا کمپلکس ها به صورت یک سُل عمل می کنند و آنگاه که به آب یونیزه برخورد کنند، سُل های درشت آهن را بر جای می نهند. االیت ها در ترکیب گوناگونند و ماده آهن دار آنها می تواند هماتیت، لیمونیت، سیدریت و شاموزیت باشد. مشهورترین کانسار االیتی جهان کانسار کلینتون است، که از شمال ایالت نیویورک بسوی جنوب رخنمون دارد. این کانسار ها در مجموع انباشتگی های بزرگ و یا غنی نمی سازند.
ویژگیهای مهم کانسارهای آهن نوع االیتی:
1-وجود بافت االیتی به جای لایه ای
2-نبودن چرت به دلیل محدود بودن سیلیس و فعالیت موجودات دریایی
3-مقادیر جزئی مگنتیت
4-وجود سیلیکاتهای آهن از نوع Al دار (شاموزیت و گلاکونیت)
5-سولفید (پیریت و مار کازیت) در صورت بالا بودن ارزش اقتصادی ندارد.
6-مقدار کم Al در اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن یافت می شود.
7-نبود سنگهای آتشفشانی
گرینالیت در محیط آب دریایی پایدار است. در کانسارهای نوع االیتی به دلیل بالا بودن میزان آلومینیوم رسوبات به جای گرینالیت، شاموزیت تشکیل شده است. میزان سیلیس محلول نیز کم بوده و به همین جهت نیز چرت تشکیل نشده است. در االیتها لایه های هماتیت، شاموزیت روی قطعات کوارتز و فسیل ها تشکیل شده اند.
شرایط مناسب برای تشکیل:
1-عمق کم
2-دمای بالا
3-شرایط پیشروی آب دریا و با میزان کم پسروی
شواهد عمق کم و منطقه ساحلی عبارتند از:
1-فسیل های مناطق ساحلی و کم عمق که به اکسیدهای آهن تبدیل شده اند.
2-قطعات چوب و دانه های گیاهی که در محیط خشکی بوده اند به عنوان هسته االیتی قرار گرفته اند.
3-غالب بودن اکسیدهای آهن
4-عمق تشکیل زیر منطقه Subtidal و حداکثر تا عمق 100 متر
الف- کانسارهای کلینتون (امریکای شمالی)
از طبقات توده ای سنگ سیدریتی شاموزیت و هماتیت دار اوولیتی تشكیل شده است. میزان عیار آهن در این نوع سازند %50-40 بوده و نسبت به BIF از مقدار AL و P‌ بیشتری برخوردار است. از نظر مورفولوژی به صورت عدسی شكل و توده ای و با ضخامت 3-2 متر است و هیچ گاه بزرگتر از 13 متر نیست. این نوع سنگ آهن متعلق به محیط كم عمق آبی در امتداد حاشیه قاره ها و فلات قاره و در بخش كم عمق ژئوسنكلینال ها تشكیل می گردد. سن این سنگها از كامبرین تا دونین (سیلورین )می باشد مانند كانسنگ Wabana در New Found Land در كانادا.
ب- ژوراسیک: کانسارهای مینت (فرانسه و بریتانیا)
تیپ نوع مینیت فراوانترین سنگ آهن می باشد و شامل شاموزیت اوولیتی بوده و گاهی به همراه سیدریت و كلریت های آهن است. نوع مینت كاملاً اوولیتی است و در دریاهای درون قاره ای، فلات قاره و دریاچه ها یافت می شود و مقدار CaO آن بالاست.
میزان Fe‌ در این نوع سازند در حدود 30% است، در حالی كه آهك به میزان %20-5 و سیلیس در حدود 20% می باشد. این نوع سازند گستره ای فراوان در مزوزوئیك اروپا دارد مانند:
Midlands‌ در انگلستان، Lorraine لوكزامبورگ و Salzgitter در ساكسونی واقع در شمال اروپا.

کانسار های آهن رسوبی مردابی ( حاوی لایه های زغالی ) :
این کانسار ها در مناطق معتدله تا یخچالی مربوط به نیمکره شمالی به صورت توده های عدسی شکل تا نواری لیمونیت حاوی رس - ماسه و مواد آلی می باشد. در دریاچه ها و رودخانه های دارای جریان کند و در ابتلاق ها و مرداب ها تشکیل می شوند. برخی از این کانسارها به سنگ آهن نوار سیاه معروفند و اساساً از سیدریت با مقادیر متفاوتی مواد آواری و آلی تشکیل شده اند. این کانسارها در محدوده زمانی فانروزوئیک تشکیل شده اند و سیدریت و پیریت دو کانی مهم این کانسارها هستند.
پیریت در شیلهای دریایی در صورت مناسب بودن غلظت سولفات تشکیل می شود. شیلهای غیر دریایی معمولاً حاوی سیدریت هستند. در شیلهای دریایی تمامی آهن در زون احیایی به پیریت تبدیل می شود و مقدار کمی در اعماق بیشتر به سیدریت تبدیل می شود. در محیط غیر دریایی آهن در محدوده زمانی گسترده تری می تواند در دسترس باشد و لذا سیدریت می تواند در مراحل مختلف دیاژنز تشکیل شود.

کانسارهای ماگمایی ( مافیک و اولترامافیک لایه ای ) :
باور این است که انباشته های ذخایر توده ای منیتیت (كه گاه همراه با هماتیت است) دارای خاستگاه آذرین اند. این کانسارها خود ناشی از تفکیک ماگمایی اند و گاهی لایه بندی نشان می دهند (مانند کرومیتهای نوع بوشولد) ولی عمدتاً به شکل خاصی نیستند و بصورت تزریق از سیالهای غنی از منیتیت، در سنگهای دیواره اند.
این منابع معمولا ً در آنورتوزیت ها دارای درصد بالایی از آهن و عمدتاً غنی از تیتان می باشند. این گونه کانسارها که زایش آنها مستقیماً وابسته به ماگماست، به نام كانسارهای اورتوماگمایی نیز نامیده می شوند
کانسارهای ماگمایی در مقایسه با کانسارهای رسوبی، تا اندازه ای کمیاب ترند و بیشتر در پیوند با سنگهای سینیتی اند و همراه با آنها یافت می شوند. نمونه ای برجسته از این کانسارها، میدان معدنی کیرانا در شمال سوئد است. کانسارهایی با این خاستگاه در ایران، احتمالاً کانسار چادر ملو در بافق، مرواریه و سرخه دیزج در زنجان هستند.
ذخیره این گونه کانسارها معمولا ًقابل ملاحظه است. عیار آهن آنها معمولا ًکمتر از 60 درصد و عیار فسفر آنها در حدود 2 درصد است. عیار گوگرد در آنها پایین و کمتر از 5 درصد است.
شکل کانسار رگه ای و عدسی مانند و معمولاً در مجاورت سنگهای نیمه قلیایی خاكی است و یا میان انواع فرآورده های نفوذی کمپلکس جای دارد. نفوذیهای زاینده سنگ آهن، سنها و ترکیب هایی گوناگون دارند. ترکیب آنها ممکن است گرانیت، کراتوفیر، آپلیت، سینیت و غیره باشد. کانه شامل منیتیت همراه با آمیزه هایی جامد از فلوئور آپاتیت (که می تواند تا 15 درصد نیز برسد) مقدار کمی هماتیت، دیوپسید، آمفیبول، تورمالین، زیرکن، بیوتیت، کوارتز، کربناتها و همراه با عیارهایی کم از سولفورهاست.
این کانسارها اکثر در سنگهای نوریت ولابرادوریت و بندرت در داخل گابرو تشکیل شده است. مواد معدنی آهن در قاعده توده آذرین درونی بصورت توده های نامنظم و یا رشته ای و یا مجموعه ای از ستونهای کانی سازی تشکیل می گردد. تمام این کانسارها دارای تیتانیون زیاد است و تیتانیوم یا بصورت تیتانومانیتیت، همراه یا بدون تیغکهای مربوط به تفکیک کانی و یا بصورت ایلمنیت همراه مانیتیت خالص ظاهر می شود. در این کانسارها غالباً مقداری وانادیوم نیز وجود دارد که بطور محلی ممکن است قابل استخراج باشد.

کانسارهای اسکارنی :
آهن در این گونه کانسارها ریشه ماگمایی دارد که سیلیس آن در فرآیند تفریق ماگمایی سیلیکاتها را می سازد و آهن باقیمانده در حاشیه توده ماگمایی انباشته می شود. دمای بالای سیالات آهن دار زمانی که به توده ای رسوبی ( بویژه لایه های آهک )برمی خورد، در سنگ آهک محیطی نیمه سیال پدید می آورد. در چنین شرایطی است که میان جبه آهن دار ماگمایی و بخش سنگ آهک داغ چرخه ای پدیدار می شود که در روند آن آهن درون بخش آهکی، بصورت اکسید، برجای گذاشته می شود. گرچه شمار این گونه کانسارها می تواند فراوان باشد، لیکن شماری که اندازه های بزرگ داشته باشند، کمتر است. از نمونه های شناخته شده این گونه کانسارها می توان ایران اسپرنیگ (امریکا)، کریسیتانیا و آرندال (نروژ)، نور برگ ( سوئد)، کواری (لهستان)، بانات رومانی، سنگان (بر پایه کارهای بومری) در ایران را نام برد. بخشی از کانی سازی آهن شهرک گفتنی است اسکارن می تواند بصورت آهکی و منیزیمی باشد که نوع منیزیمی آن بسیار کمیاب تر است.
این اسکارن ها علاوه بر آهن، حاوی کبالت و نیکل نیز می باشند و ذخیره آنها بین چند صدمتر تا چند کیلومتر گسترش دارد. در فاصله بین توده نفوذی و سنگ های کربناته اطراف آن واقع شده اند.
ترکیب توده نفوذی بین گابرو-دیوریت تا گرانودیوریت-کوارتزمونزونیت متغیر است. سنگ های کربناته نیز ترکیبی آهکی تا دولومیتی دارند.
کانیهای مهم کالك سیلیکات این اسکارن ها عبارتند از:
گارنت (با ترکیب آندرادیت- گروسولار)، پیروکسن (با ترکیب هدنبرژیت- دیوپسید)، اپیدوت، کوارتز، کلسیت، کلریت و کانی های ذخیره منیتیت و بندرت هماتیت می باشند. ذخیره این کانسارها معمولا ًبین 1000 – 5 میلیون تن و عیار آهن 55-33% است. معادن مهم آهن اسکارن در کشورهای شوروی سابق، کوبا، فیلیپین و ژاپن واقع شده اند. اسکارن های آهن تاکنون، در زون فرورانش حاشیه قاره ها و جزایر قوسی و ریفت های حاشیه قاره ها کشف شده اند.
الف- اسکارن های آهن زون فرورانش جزایر قوسی نوع کلسیک :
ویژگیهای زمین شناسی:
اسکارن های آهن زون فرورانش جزایر قوسی از نوع کلسیک اند و علاوه بر آهن حاوی کبالت و نیکل نیز هستند. محلولهای ماگمایی غنی از آهن که از ماگمای گابرویی – دیوریتی منشاء گرفته اند، ضمن نفوذ در سنگهای آهکی منجر به تشکیل اسکارن آهن نوع کلسیک می شوند. در این گروه، زون اندواسکارن گسترده و وسیع است. پدیده سدیم متاسوماتیزم به میزان قابل توجهی صورت پذیرفته است.
کانی شناسی ذخیره اسکارن آهن دار نوع کلسیک:
مگنتیت ± کالکوپیریت ±پیریت ± کبالتیت ± پیروتیت ± آرسنوپیریت ± اسفالریت ± گالن ± مولیبدنیت ± بورنیت ± هماتیت ± مارتیت ± طلا و به میزان بسیار محدود فلوریت و شئلیت. زون اندواسکارن حاوی – اپیدوت، آلبیت، اسکاپولیت و پیروکسن است. کانیهای مهم اگزواسکارن عبارتند از: گارنت نوع اندرادیت – گروسلاریت غنی از آهن، پیروکسن از سری هدنبرگیت است و بالاخره اپیدوت و ترکیب شیمیایی و کانی شناختی این کانسارها، حدواسط اسکارن های مس و سرب و رو ی است. آلتراسیون کالک سیلیکات های اولیه موجب تشکیل اکتینولیت، کلریت، کلسیت و کوارتز گردیده است. ذخیره آهن در زون گارنت – پیروکسن و بخشی از آن در اندواسکارن متمرکز شده و عرض ذخیره بین چند صد متر تا چند کیلومتر متغیر است. کانیهای اصلی ذخیره از نوع مگنتیت و به ندرت هماتیت هستند.
خصوصیات ژئوشیمیایی:
اسکارن آهن کلسیک Fe, Cu, Co, Au, Ni, As
عیار و میزان ذخیره:
-عیار Fe در محدوده 40 تا 50 درصد
- ذخیره نوع کلسیک 3 تا 150 میلیون تن.
ب - اسکارن های آهن زون فرورانش حاشیه قاره ها از نوع منیزیم دار :
ویژگیهای زمین شناسی:
اسکارن های آهن زون فرورانش حاشیه قاره ها از نوع منیزیم دار می باشند. محلولهای ماگمایی غنی از آهن که از ماگمای گرانودیوریتی-کوارتز مونزونیتی منشاء گرفته، ضمن نفوذ در سنگهای دولومیتی به تشکیل اسکارن های آهن منیزیم دار منجر می شوند. برخلاف نوع کلسیک، زون اندواسکارن در این گروه تشکیل نشده است. شرط اساسی و مهم در تشکیل این کانسارها وجود سنگ دولومیتی و محلول غنی از آهن است. به دلیل پایین بودن میزان منیزیم محلول ماگمایی (گرانودیوریت-کوارتز مونزونیت)، میزان منیزیم سنگ میزبان باید بالا باشد تا از ورود آهن به داخل شبکه سیلیکات ها جلوگیری کند. در صورتی که محلول وارد سنگ آهک شود، آهن وارد شبکه گارنت و پیروکسن شده و ذخیره مگنتیت تشکیل نمی شود به عنوان مثال آهن شوروی، نیومکزیکو و کالیفرنیا.
کانی شناسی ذخیره اسکارن آهن نوع منیزیم دار:
مگنتیت ± کالکوپیریت ± بورنیت ± پیریت ± پیروتیت ± اسفالریت ± مولیبدنیت.
کانیهایی که در مرحله نخست در این اسکارن ها به وجود می آیند از توده نفوذی به طرف خارج شامل: دیوپسید، اسپینل، فورستریت و کلسیت هستند. این کانیها در مرحله بعد به تالک، سرپانتین و فلوگوپیت آلتره می شوند.
کانی شناسی اسکارن: پیروکسن های غنی از Fe و به میزان کم Mn (هدنبرگیت 20 تا 80)، گروسولاریت – اندراریت (اندرادیت 20 تا 90) ± اپیدوت ± آپاتیت. در دمای پایین تر کانیهای آمفیبول ± کلریت ± الویت ± اپیدوت ± اسکاپولیت ± آلبیت ± پتاسیم فلدسپات. اسکارن های منیزیم دار حاوی اولیوین، اسپینل، فلوگوپیت، بروسیت، سرپانتین و تالک. کانیهای زون اندواسکارن: سیلیکاتهای سدیم دار ± گارنت ± پیروکسن ± اپیدوت ± اسکاپولیت. در اسکارن منیزیم دار پیروکسن ± گارنت.
خصوصیات ژئوشیمیایی:
-اسکارن آهن منیزیم دار Fe, Cu, Zn, B
عیار و میزان ذخیره:
-ذخیره نوع منیزیم دار تا بیش از 250 میلیون تن.
بافت و شکل:
به شکلهای مختلف از جمله استراتی فرم، تنوره ای، عدسی و... با حالت توده ای، افشان، گرانوبلاست و گاهی لایه ای دیده می شوند.
خصوصیات ژئوفیزیکی:
-آنومالی بزرگ مغناطیسی

کانسارهای تراوشی :
تراوش آهن از کانسارهای کم مایه از آهن، با میانجی گری آبهای زیرزمینی و بر جای نهادن دوباره آنها در فاصله ای دورتر می تواند به پیدایش کانسارهایی غنی از آهن بیانجامد. کروتوف (1959) و پرونین بر این باورند که این گونه کانسارها در سطوح ناهموار و فرسایش یافته و کارستی آهکی دوره کربونیفر جای دارند. اینگونه کانسارها دارای اهمیتی كمی هستند.

کانسارهای دگرگون زاد :
این کانسارها که به دو بخش تغییرشكل و دگرگونی تقسیم می شوند و به انباشته هایی از آهن گفته می شوند که در فرآیندهای متامورفیزم، ناحیه ای یا همبری، متمرکز شده باشند. از آنجا که در بیشتر این کانسارها، دگرگونی تنها به تغییر ساختمان بلورین ماده می انجامد، بنابراین بیشتر این پدیده ها از نوع تغییر شكل می باشند تا دگرگونی. کانسارهای تغییر شكل ناحیه ای در قاره های زمین، در سنـگهای پرکامبـرین و بخشی نیز در پالئوزوئیک پیشین پراکنده اند. این گونه کانسارها انباشته هایی بزرگ را پدید آورده اند که در اقتصاد جهانی آهن نقش بزرگی داشته اند. در این کانسارها دو گونه کانسنگ بچشم می خورد، کوارتزیتهای آهن دار و ایتابیریت ها.
عیار و مقدار آهن در کوارتزیتهای آهن دار وابسته به تناوب آشکوب های نازک کوارتز و هماتیت یا منیتیت همراه با میکاشیست های آمفیبول – کلریت دار است. چنین ترکیب و کانی شناسی آنها به رخساره های دگرگونی شیستهای سبز رنگ، وابسته به دماهای نسبتا کم، پیوند داده می شود. این گونه کانسارها در روسیه، لابرادور کانادا، کره شمالی، هند، استرالیا و آفریقای جنوبی وجود دارند.
کانی شناسی کانسارهای ایتابیریت شامل : هماتیت، منیتیت، کوارتز، آمفیبول، گرونا، پیروکسن و فلدسپات است که نشان دهنده رخساره متامورفیک – آمفیبولیت در دمای بالا است. نمونه هایی از این کانسار در برزیل، سوئد و نروژ دیده شده است.

کانسار آتش فشانی – رسوبی :
برخی آتشفشانها ی غنی از آهن، در برهه ای از تاریخ تکاپوی خویش، توانایی آن را دارند که اکسیدهای آهن را به شكل کانیهایی چون منیتیت، الیژیست و گاه پیریت در آورد. چنانچه چنین روان آب هایی در آب دریا بریزند لایه هایی پدید می آورند که در آنها آهن بصورت عدسی یا لایه هایی که در راستای لایه بندی سنگهای رسوبی، در سنگ پدید می آید. از آنجا که در فرآیند متامورفیزم ساختمان و ساختار نخستین انباشته دچار دگرگونی سخت می شود که بازشناسی آن را دشوار می نماید، احتمالا ً آهنهای کوارتزیتی یا دیگر کانسارهای دگرگون زاد می تواند وابسته به یک تکاپوی آتش فشانیرسوبی گذشته باشد.
از گروه کانسارهای آتش فشانی – رسوبی می توان از انباشته آهن لان دیل Lahn Dill در آلمان، آتاسو در قزاقستان مرکزی، کانسار آهن و منگنز شمس آباد اراک و کانسارهای رسوبی ناحیه بندرعباس نام برد.

کانسار آتش فشانی :
این کانسارها از جدایش یک ماگمای غنی از آهن که معمولاً حاوی 5-4% فسفر است، حاصل می شود. از کانسارهای درونی می توان کانسار پی ریج و ایرون مونتین (میسوری) را نام برد و از کانسارهای آتشفشانی آهن، کانسارهای ال لکو (شیلی)، سرودومرکادو (مکزیک) و میشدوان (منطقه بافق) را می توان نام برد.
در شمال شیلی جریانات گدازه ای مگنتیتی مربوط به پلیستوسن در کراتری مربوط به منطقه آتشفشانی ال لکو، همراه با سنگ های آندزیت – ریوداسیت تشخیص داده شده است.
گدازه های حاوی آهن ال لکو عمدتاً حاوی مگنتیت می باشند و هماتیت و آپاتیت نیز بطور فرعی وجود دارند. باطله ها شامل اکتینولیت و اسکاپولیت می باشند.
اگر چه مالینین و همکاران (1977) برای کانسار آهن میشدوان واقع در شمال شرقی به افق منشأ متاسوماتیسم قائلند ولیکن فورستر و نیتل (1979) برای این کانسار منشاء آتشفشانی پیشنهاد نموده اند.
در ذیل مشاهدات ایشان به اختصار ذکر شده است:
1-کانسنگ مگنتیت در کانسار میشدوان همیشه در بالای یک توالی ریولیتی واقع شده است.
2-عدم حضور بافت جانشینی
3-شکل توده معدنی به صورت عدسی های تخت می باشد.
4-توده معدنی توسط یک لایه رسوبی حاوی قطعات ریولیتی از سنگ های دولومیتی جدا می شود.
5-وجود بلورهای شکل دار مگنتیت در حاشیه حباب هایی در درون سنگ معدن.
6-عدم هم رشدی بلورهای مگنتیت و چسبیده بودن بلورهای کوچک مگنتیت به صورت خاکستر آتشفشانی، به یکدیگر.
7-حضور قطعات زاویه دار ریولیت در درون کانسنگ توده ای مگنتیت.
8-هم رشدی مگنتیت و آپاتیت.
9-وجود آگلومرا که حاوی قطعات ریولیتی (1 تا 3 میلی متر) و لاپیلی های مگنتیت و خاکستر آتشفشانی، در زمینه ای از ریولیت است.
10-مطالعات مغناطیسی دیرینه نشان داده است که بردارهای کانسنگ مگنتیتی، ریولیت و سنگ های رسوبی بر هم منطبق می باشند.
طبق مطالعات فورستر و جعفرزاده (1984) کانسار میشدوان در ارتباط با ساخت های کالدرائی موجود در منطقه بافق است.
فعالیت آتشفشانی در میشدوان بعد از جریانات گدازه ای مگنتیتی پایان یافت. آن گاه منطقه به زیر آب فرو رفت و لایه های کربناته ته نشین شدند. در پایان سیالات گرمابی عدسی های چرت را ته نشین نمودند.
بر اساس مطالعات فورستر و جعفرزاده (1983) کانسار آهن چادرملو واقع در 80 کیلومتری شمال بافق، از پرشدن دودکش هایی توسط ماگمای مگنتیتی حاصل شده اند. در کانسار چادرملو توده معدنی به صورت چهارتپه دارای رخنمون است. 3 تپه شمالی تشکیل یک استوانه ایستاده را می دهند که تا عمق 300 متری ادامه دارند. این 3 تپه تشکیل یک دودکش استوانه ای را می دهند که از پرشدن حفره ای استوانه ای شکل از مذابی مگنتیتی حاصل شده اند. تپه جنوبی یک جریان گدازه ای یا یک سیل می باشد.
بیشترین انباشتگی آهن مربوط به فرآیندهای ماگمایی- اسکارنی وابسته به ماگماهای بازالتی و فرآیندهای رسوبی در کنار حوضه های رسوبی می باشند.
در دوره متالوژنی آرکئن-پروتروزوئیک زیرین حوضه های کانسارهای آهن دارای خاستگاه های شیمیایی- رسوبی و آتشفشانی با رخساره های گسترده می باشند و بعد ها تحت عنوان نهشته های کوارتزیت آهن دار و کانسنگ های غنی از آهن (مارتیت – هماتیت) گسترش می یابند.
در لابرادور (کانادا) دریاچه سوپریور (ایالات متحده، کانادا) میناس گرائیس (برزیل)، کریبی راگ و آنومالی مینت کورسک (روسیه)، ایالات بیهار و اریسا (هند)، غرب آفریقا، غرب استرالیا و شرق قطب جنوب شناخته شده اند.
منابع کل آهن در کوارتزیت های Fe دار به صدها میلیارد تن می رسد که بیشتر از منابع معدنی دیگر می باشد. پروتروزوئیک پیشین با انباشت سنگ های اوولیتیک هماتیت دار در رسوبات دریایی و ژئوسنکلینال حاوی رسوبات آواری و کربناته ساحلی کلینتون (ایالات متحده)، آنگاراپیت (روسیه)، بافینگ باکوی (مالی) مشخص شده اند.
دوران پالئوزوئیک کانی سازی آهن همراه با کوهزایی هرسینین و کالدونین می باشد. در این زمان نهشته های بزرگ آهن ماگمایی و تینانومگنتیت در روسیه و آفریقای جنوبی، نهشته های اسکارن منیتیتت در اورال قزاقستان شمالی و سیبری غربی (روسیه)، کالیفرنیا، یوتا و نیومکزیکو و... دیده می شود.
آهن از جمله فلزاتی است که کانسارهای آن منحصر به دوره خاصی از پیدایش و شکل گیری پوسته زمین نبوده و تقریبا در تمام دوران زمین شناسی یافت می شود.
اگر چه بیشترین ذخایر شناخته شده آهن مربوط به زمان پرکامبرین است، لیکن ذخایر پالئوزوئیک، مزوزوئیک و ترشیاری در بیشتر نقاط جهان شناخته شده است.
در ایران نیز مانند سایر نقاط دنیا گر چه شاهد زایش آهن از پروتروزوئیک پسین تا کواترنر هستیم ولی بیشترین تجمع آهن در پروتروزوئیک پسین، اردویسین پیشین و الیگومیوسن رخ داده است.



دیدگاه ها : () 




آخرین ویرایش: سه شنبه 9 اسفند 1390 10:36 ق.ظ



علی
چهارشنبه 8 آذر 1391 12:45 ب.ظ
با سلام میخواستم بدون ، که کانساری با خاک قرمز نشان از وجود اهن دارد یا خیر؟
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر