مطالعات زمین شناسی، ژئوشیمی و ژنز کانسار سنگ آهن فرزنه تایباد (خراسان رضوی)

معدن سنگ آهن سنگان، در استان خراسان رضوی در حدود 300 کیلومتری جنوب شرقی مشهد قرار دارد. منطقه مورد مطالعه در ?0 کیلومتری جنوب شرقی شهرستان خواف و در حد فاصل بین شهرستان سنگان و تایباد واقع شده و جزء آنومالیهای بخش شرقی معدن سنگان محسوب می شود، از نظر زمین ساختاری در ارتباط با زون ایران مرکزی بوده و در شمال شرقی بلوک لوت قرار می گیرد. منطقه مطالعاتی در گوشه شرقی نقشه زمین شناسی 1:250000 تایباد واقع می باشد. واحدهای سنگی منطقه شامل واحد متاولکانوسدیمنت، واحد رسوبی (ماسه سنگ)، واحد کربناته (سنگهای عمدتا آهکی)، سنگهای ولکانیکی (هورنبلند آندزیت، پیروکسن آندزیت، ریوداسیت، لاپیلی توف و توف کربناته)، توده های نفوذی (بیوتیت سینوگرانیت، سینوگرانیت، آپلیت، پیروکسن آلکالی فلدسپار سینیت، هورنبلند بیوتیت کوارتز سینیت، تونالیت، پیروکسن هورنبلند آلکالی فلدسپار سینیت و هورنبلند سینیت)، واحد دگرگونی (کوارتزیت، کالک شیست، آندالوزیت هورنفلس، مرمر) و واحد اسکارن (گارنت اسکارن، پیروکسن- اسکارن، آمفیبول- پیروکسن اسکارن، اپیدوت- زوئیزیت اسکارن و فلوگوپیت اسکارن) می باشد. این واحدها تحت تأثیر آلتراسیون کربناتی شدن با شدت های مختلف (شدید و متوسط)، کربناتی- آرژیلیکی، کربناتی- سریسیتی، کربناتی- اپیدوتی، کربناتی- سیلیسی، کلریتی، کلریتی- سریسیتی، آرژیلیکی، رسی- سریسیتی، سیلیسی- سریسیتی- اپیدوتی، کربناتی- کلریتی و سریسیتی – کلریتی قرار گرفته اند. کانسار آهن فرزنه، یک کانسار نوع اسکارنی است و از نظر مجموعه کانیهای کالک سیلیکاته، جزء اسکارن های کلسیک محسوب می شود و شامل اگزو اسکارن است، که عبارتند از: گارنت اسکارن، پیروکسن اسکارن، آمفیبول- پیروکسن اسکارن، اپیدوت- زوئیزیت اسکارن و فلوگوپیت اسکارن می باشد. فرآیندهای متاسوماتیکی پیشرونده و پسرونده اسکارنی منطقه در طی سه مرحله به وقوع پیوسته است. مرحله پیشرونده بعد از جایگزینی و با شروع تبلور توده نفوذی در عمق و یا آزاد شدن سیالات هیدروترمالی حاصل از آن شروع شده، در این مرحله کانسارسازی انجام نمی شود و حکم آماده سازی زمینه را دارد، کالک سیلیکات های بدون آب نظیر گارنت و پیروکسن در این مرحله ایجاد می شوند. در مرحله پسرونده پیشین کالک سیلیکات های بدون آب در اثر ورود محلول های هیدروترمالی دما پایین، دگرسان شده و به مجموعه ای از کانیهای سیلیکات کلسیمی آبدار با کلسیم کمتر مانند (اپیدوت و اکتینولیت)، تبدیل می شوند. در مرحله پسرونده پسین مجموعه کالک سیلیکات های آبدار و بدون آب حاصل از مراحل قبلی به مجموعه ریز دانه کوارتز، کلسیت، کلریت و کانیهای رسی تبدیل شده اند. کانی سازی در منطقه شامل کانی سازی اولیه و کانی سازی ثانویه می باشد. کانی سازی اولیه با کانه های اسپکیولاریت، هماتیت (اولیه)، مگنتیت و پیریت (به میزان کم) مشخص می شود، این کانی سازی به صورت توده ای، عدسی، رگه ای و افشان دیده می شود. کانی سازی منطقه بیشتر حالت توده ای دارد. کانی سازی ثانویه با کانه های هماتیت، گوتیت، در مواردی لیمونیت و حتی (گل اخری) و به میزان کمتر (مالاکیت) نیز مشخص می شود. هماتیت و گوتیت مهم ترین و فراوان ترین کانه های اکسیدی منطقه هستند. مرحله اصلی نهشت اکسیدها، بعد از مرحله تشکیل اسکارن پسرونده پسین، یعنی در طی مرحله هوازدگی رخ داده است. زون های اسکارنی همراه با کانی سازی در منطقه شامل گارنت اسکارن، پیروکسن اسکارن و اپیدوت- زوئیزت اسکارن است، بخش بیشتر کانی سازی (هماتیت- گوتیت) در زون اپیدوت- زوئیزیت اسکارن رخ داده است. اکتشافات ژئوشیمیایی به روش رسوبات رودخانه ای ناهنجاری عناصر مس، روی، نقره، کبالت، نیکل و کروم را در منطقه نشان می دهد. در ژئوشیمی به روش خرده سنگی نیز دامنه تغییرات عناصر به این شرح است: 40-1fe (%)= ،30/1%-ppm 1>cu= ، 19/0%-ppm 7zn= ، 81-1>co (ppm)= ، 37-1>ni (ppm)= ، 30-1>cr (ppm)= ، 11-1>ag (ppm)= ، 7-5>au (ppb)= ، 476-5as (ppm)= می باشد. ژئوشیمی توده های نفوذی منطقه نشان می دهد که آنها در رده گرانیتهای نوعi و در محدوده کالک آلکالن غنی از پتاسیم قرار داشته، دارای مشخصه پرآلومینوس و (تا حدودی متاآلومینوس) بوده و در محدوده گرانیت و کوارتز مونزونیت واقع و از نظر موقعیت تکتونیکی در ارتباط با قوس آتشفشانی می باشند. با توجه به ترکیب پتاسیک نمونه ها و شواهدی همچون غنی شدگی سنگها از عناصر th,u,rb,k,pb در کنار آنومالی منفی ti,nb,sr,ba به نظر می رسد، ذوب پوسته زیرین، عامل مهمی در منشأ ماگمای سازنده توده های گرانیتوئیدی منطقه مورد مطالعه باشد. با توجه به وجود خاستگاه مشترک و فرآیند تفریق در نمونه های نفوذی مورد مطالعه و توده نفوذی برمانی، که روند تفریق را به خوبی تأیید می کند و همچنین نزدیک بودن مقادیر متوسط اکثر عناصر اصلی و فرعی منطقه به توده برمانی می توان احتمال داد که توده گرانیتوئیدی برمانی با کانی سازی منطقه در ارتباط است.