زمین شناسی، کانی سازی، آلتراسیون، ژئوشیمی، میکروترمومتری، مطالعات ایزوتوپی و تعیین منشاء کانی سازی مناطق اکتشافی ماهرآباد و خوپیک، استان خراسان جنوبی

مناطق اکتشافی ماهرآباد و خوپیک با فاصله هوایی حدود 10 کیلومتر از یکدیگر در 70 کیلومتری جنوب غربی شهرستان بیرجند در استان خراسان جنوبی واقع شده اند. هر دو منطقه در شرق بلوک لوت قرار گرفته اند. مناطق اکتشافی ماهرآباد و خوپیک اولین کانسارهای مس- طلا پورفیری شرق ایران هستند که مورد مطالعات دقیق و تفصیلی در این رساله قرار گرفته و معرفی شده اند. توده های شناسایی شده منشاء کانی سازی در منطقه ماهرآباد شامل مونزونیت پورفیری، هورنبلند مونزونیت پورفیری، بیوتیت مونزونیت پورفیری، هورنبلند کوارتز مونزونیت پورفیری، هورنبلند بیوتیت مونزونیت پورفیری و بیوتیت هورنبلند مونزونیت پورفیری و در منطقه خوپیک شامل بیوتیت هورنبلند کوارتز مونزودیوریت تا مونزونیت پورفیری، هورنبلند کوارتز مونزونیت، هورنبلند مونزودیوریت تا مونزونیت پورفیری و مونزونیت پورفیری هستند. توده های نفوذی مرتبط با کانی سازی از نوع سری i، متاآلومـینوس و کالک آلکالن پتاسیم بالا تا شوشونیتی هستند که در محیط زون فرورانش جزایر قوسی تشکیل شده اند. نتایج سن سنجی توده های مونزونیتی به روش u-pb بر روی کانی زیرکان سن 39 میلیون سال را نشان می دهد. بر این اساس کانی سازی در ائوسن میانی (آشکوب بارتونین) تشکیل شده است.مقادیر نسبتهای 87sr/86sr اولیه و 143nd/144nd اولیه براساس سن 39 میلیون سال محاسبه شد. مقدار نسبت 87sr/86sr اولیه توده هورنبلند مونزونیت پورفیری، 0/7047 تا 0/7048 و مقدار نسبت 143nd/144nd اولیه 0/512694 تا 0/512713 است. مقدار εnd بین 1/45 تا 1/81 می باشد. این مقادیر نشاندهنده ماگمای مشتق شده از ذوب اسلب اقیانوسی فرورانش یافته هستند. منشاء توده های نفوذی مرتبط با کانی سازی نتیجه ذوب بخشی درجه بالای (بیش از 30 درصد) آمفیبولیت با ده درصد گارنت یا آمفیبولیت بدون گارنت و بدون حضور پلاژیوکلاز، به عنوان کانی باقیمانده بوده است. این ماگما بدلیل داشتن پتاسیم بالا و شوشونیتی بودن می تواند از یک گوشته هیبرید شده تشکیل شده باشد و یا در مسیر خود با ماگماهای پتاسیک مشتق شده از گوشته آغشتگی پیدا کرده باشد.پذیرفتاری مغناطیسی توده ها ( si5-10*300) و ترکیب کانی شناسی آنها شامل مگنتیت، هورنبلند، پیروکسن و بیوتیت نشان می دهد که آنها متعلق به سری مگنتیت (گرانیتوئیدهای اکسیدان) هستند. زون های آلتراسیون بسیار گسترده بوده و در ارتباط مستقیم با توده های نفوذی می باشند. پردازش داده های ماهواره ای به روشهای مختلف، آلتراسیون وسیع منطقه را به خوبی بارزسازی می کند که از این میان روش طبقه-بندی نظارت شده و آنالیز مولفه های اصلی به روش انتخابی بهترند. زون های آلتراسیون که در سطح و عمق تشخیص داده شده اند، در هر دو منطقه شامل زون های پتاسیک، سرسیتیک- پتاسیک، کوارتز- سرسیت- کربنات- پیریت، کوارتز- کربنات- پیریت، سیلیسی- پروپلیتیک، سیلیسی، پروپلیتیک و کربناته بوده که در مطالعات سطحی و زیرسطحی مشخص شده است. آلتراسیون کوارتز- سرسیت- کربنات- پیریت در سطح زمین توسط یک زون آرژیلیک سوپرژن پوشیده شده است. کلسیت کانی اصلی در اغلب آلتراسیون ها است. رابطه نزدیکی بین کانی سازی، آلتراسیون و توده های مونزونیتی دیده می شود. کانی سازی اولیه به 4 شکل مختلف دیده می شود که عبارتند از: 1- استوک ورک، 2- افشان، 3- برش های هیدروترمالی و 4- کانی سازی رگه ای. تراکم بالای رگچه ها در منطقه اکتشافی ماهرآباد (حداکثر تا 60 رگچه در مترمربع) (محدوده ma-i) و در خوپیک (بیش از 30 عدد در مترمربع) (زون پتاسیک) نقشه برداری شد. کم بودن تراکم رگچه ها در منطقه اکتشافی خوپیک به علت پایین تر بودن سطح فرسایشی است. برش های هیدروترمالی در هر دو منطقه سه مرحله کانی سازی را نشان می دهند: 1- کانی سازی قبل از تشکیل برش، 2- کانی سازی همزمان با تشکیل برش و 3- کانی سازی بعد از تشکیل برش. مجموعه پاراژنز کانیهای فلزی هیپوژن در هر دو منطقه شامل پیریت، کالکوپیریت، بورنیت، مگنتیت، اسفالریت و گالن است. مگنتیت در رگچه های زون پتاسیک و سیلیسی- پروپلیتیک در ماهرآباد و در رگچه های زون پتاسیک، سرسیتیک- پتاسیک، کوارتز- سرسیت- کربنات- پیریت، کوارتز-کربنات- پیریت و سیلیسی- پروپلیتیک در خوپیک حضور دارد. بورنیت و اسفالریت فقط به صورت همرشدی با کالکوپیریت دیده می شوند که همزمانی تشکیل این کانیها را نشان می دهد. در منطقه اکتشافی خوپیک بافت ust در آلتراسیون پتاسیک در سطح زمین پیدا شد. این بافت نشاندهنده جدایش مواد فرار و بخارات از محلول ماگمایی بوده و معمولاً در بخش فوقانی توده های نفوذی و قبل از مرحله اصلی تشکیل استوک ورک ها در کانسارهای مس پورفیری بوجود می آید. دیده شدن این بافت در سطح زمین نشانه از بین رفتن بخش اعظم رگچه های سولفیددار در اثر فرسایش است. مراحل اولیه کانی سازی با حضور مقداری پیریت و کالکوپیریت به صورت همرشدی با کوارتز در این لایه ها دیده می شود.دامنه تغییرات عناصر در ماهرآباد به صورت زیر است: مس 22 تا 6830 گرم در تن، طلا 16 تا 1174 میلی گرم در تن، مولیبدن عمدتاً کمتر از 100 گرم در تن، روی 50 تا 2000 گرم در تن، سرب 14 تا 851 گرم در تن، آرسنیک 8 تا 182 گرم در تن و آنتیموان کمتر از 9 گرم در تن. همچنین دامنه تغییرات عناصر در خوپیک به صورت زیر است: مس 30 تا 8747 گرم در تن، طلا 20 تا 2063 میلی گرم در تن، مولیبدن عمدتاً کمتر از 50 گرم در تن، روی کمتر از 50 تا 2806 گرم در تن، سرب عمدتاً کمتر از 50 گرم در تن، آرسنیک کمتر از 50 تا 300 گرم در تن و آنتیموان عمدتاً کمتر از 25 گرم در تن. بیشترین میزان مس و طلا در محل بیشترین تراکم رگچه و در زون های کوارتز- سرسیت- کربنات- پیریت و پتاسیک دیده می شود. مطالعات ژئوفیزیک هوایی ناهنجاری بالای مغناطیسی (در نقاط خاصی که توده ها کمتر آلتره شده اند و یا زون های آلتراسیون مگنتیت دار مثل پتاسیک، سیلیسی- پروپلیتیک و پروپلیتیک حضور دارند)، پتاسیم، رادیم و توریم را در هر دو ناحیه نشان می دهد. ناهنجاری مغناطیسی در زون کوارتز- سرسیت- کربنات- پیریت بسیار پایین است. برداشتهای ip و rs و مغناطیس سنجی در محدوده ماهرآباد گسترش کانیهای سولفیدی و همچنین زون پتاسیک را در منطقه اکتشافی ماهرآباد نشان داده است. مغناطیس سنجی زمینی در منطقه اکتشافی خوپیک بیانگر ناهنجاریهای بالایی در بخشهای زون پتاسیک و پروپلیتیک بوده که منبع آن، کانی سازی مگنتیت در رگچه هاست. سیالات درگیر بسیار متنوعی در هر دو ناحیه دیده می شود. دماسنجی و تعیین شوری سیالات درگیر در منطقه اکتشافی ماهرآباد نتایج زیر را نشان می دهد: - زون کوارتز- سرسیت- کربنات- پیریت بین 250 تا بیش از 600 درجه سانتیگراد و شوری از 20 تا بیش از 74 درصد وزنی با میانگین حدود 55 درصد نمک - زون سیلیسی- پروپلیتیک بین 221 تا 371 درجه سانتیگراد و شوری 14 تا 51 درصد وزنی همچنین دماسنجی و تعیین شوری در منطقه اکتشافی خوپیک شرایط تشکیل بافت ust و آلتراسیون ها را به صورت زیر مشخص می کند: - بافت ust بین 325 تا بیش از 600 درجه سانتیگراد و شوری از 40 تا بیش از 75 درصد وزنی با میانگین حدود 62 درصد نمک - زون پتاسیک بین 289 تا 385 درجه سانتیگراد و شوری از 30 تا بیش از 74 درصد وزنی با میانگین حدود 48 درصد نمک - زون کوارتز- سرسیت- کربنات- پیریت بین 224 تا 322 درجه سانتیگراد و شوری کمتر از 40 درصد وزنی در منطقه اکتشافی ماهرآباد، کاهش محسوسی در دما و شوری محلول کانه دار از مرکز سیستم (زون پتاسیک) به اطراف مشاهده می گردد که نتیجه اختلاط آبهای جوی است. در منطقه اکتشافی خوپیک نیز تغییر کاملاً واضحی از نظر دما و شوری از بافت ust در سقف اتاقک ماگمایی به سمت آلتراسیون پتاسیک و بعد کوارتز- سرسیت- کربنات- پیریت دیده می شود. مرحله اصلی کانی سازی را در عمق حدود یک کیلومتری (براساس فشار لیتواستاتیک فرض شده) تشکیل شده است. مقدار δ18oh2o در بافت ust بین 5/75 تا 7/44 در هزار و در رگچه های زون پتاسیک بین 5/07 تا 5/75 در هزار است، بنابراین آنها از آب ماگمایی تشکیل شده اند، مقدار δ18oh2o در رگچه آلتراسیون کوارتز- سرسیت- کربنات- پیریت 3/33 در هزار بوده و از آب جوی تشکیل شده است. براساس پاراژنز مینرالی (کالکوپیریت، مگنتیت و بورنیت) و مقدار شوری آب ماگمایی، مس و طلا توسط کمپلکس کلریدی و در شرایط اکسیدان حمل شده اند. براساس پاراژنز مینرالی و دمای متوسط تشکیل، شیمی محلول کانه دار در زون های آلتراسیون منطقه اکتشافی ماهرآباد به شرح زیر است: - زون کوارتز- سرسیت- کربنات- پیریت: logfo2= (-25)- (-30), ph=4.5-8, logfs2= (-5)- (-7) - زون سیلیسی- پروپلیتیک: logfo2= (-34)- (-37), ph=7-9, logas2= (-13)- (-10) بر همین اساس شیمی محلول کانه دار در زون های آلتراسیون منطقه اکتشافی خوپیک به صورت زیر می باشد: - زون پتاسیک: logfo2= (-26)- (-30), ph=5.5-8.5, logfs2= (-4)- (-8) - زون کوارتز- سرسیت- کربنات- پیریت: logfo2= (-33)- (-37), ph=4-7.5, logas2= (-13)- (-11) شواهد آلتراسیون، کانی سازی، ژئوشیمی، ژئوفیزیک و دماسنجی نشان می دهد که مرکز کانی سازی در منطقه اکتشافی ماهرآباد در محدوده ma-i و ma-ii و دشت بین آنها و در منطقه اکتشافی خوپیک در نیمه شرقی منطقه است.در ماهرآباد قسمت فوقانی سیستم فرسایش پیدا کرده و قسمت مرکزی ذخیره در سطح زمین رخنمون دارد. در منطقه اکتشافی خوپیک بخشهای زیادی از کانی سازی در اثر فرسایش از بین رفته و زون پتاسیک دیده می شود. مناطق اکتشافی ماهرآباد و خوپیک از نوع مس- طلا پورفیری هستند. در مقایسه با کانسارهای مس پورفیری ارومیه- دختر، ماهرآباد و خوپیک نوع غنی از طلا هستند.همچنین با توجه به سن ائوسن میانی که برای مس- طلا پورفیری ماهرآباد بدست آمده، این سن می تواند مشخص کننده سن متالوژنی پورفیری های شرق ایران باشد.