زمینشیمی شیلهای سیاه و سازوکار رخداد کانیهای کمیاب سولفاته منطقه قروقچی، استان اصفهان
چکیده
منطقه قروقچی در 120 کیلومتری شمال غرب اصفهان قرار گرفته است. شیلهای سیاه تریاس در این منطقه رخداد قابل ملاحظهای دارند. هدف از این تحقیق بررسی زمینشیمی رسوبی شیلهای سیاه قروقچی به عنوان منشاء احتمالی زهاب اسیدی تولید شده، رخداد کانیهای سولفاتی کمیاب و همچنین بررسی تأثیر متقابل فاکتورهای زمینشیمیایی و اقلیمی در رخداد این کانیها در منطقه قروقچی میباشد. بدین منظور با استفاده از مطالعات پتروگرافی شیلهای هوازده و هوانزده تفکیک شدند. نتایج پتروگرافی و زمینشیمیایی سنگهای زمینشیمیایی سنگهای هوازده حاکی از مناسب بودن شرایط تشکیل پیریت در زمان تشکیل این واحدها دارد. بررسی زمینشیمیایی شیلهای هوانزده نشان از تشکیل شدن این سنگها از یک منشاء با ترکیب فلسیک و در موقعیت زمینساختاری حاشیه فعال قارهای دارد. تعیین شاخصهای هوازدگی برای این شیلها نشان از متحمل شدن شرایط هوازدگی شدید در زمان تشکیل دارد. بررسی زمینشیمیایی شیل هوازده نشان از تحرک عناصر Al، Ca، Cu، K، Ba، Zn، Cr، Sr، S، V و Rbو عدم تحرک عناصر Ni، Zr، Fe، Na، Zr، Y و Si دارد. نتایج تجزیه XRD کانیهای تاماروگایت، کیسریت، بلودیت، به همراه کانیهای ژیپس، هالیت و اکسیدهای آهن از مهمترین کانیهای موجود در منطقه میباشند. بررسی ترکیب شیمیایی نمونه آب اسید-سولفاتی حوضچه نشان از مناسب بودن شرایط تشکیل برای کانیهای شورمانیت، پتاسیم جاروسیت، هیدرونیوم جاروسیت، سدیک جاروسیت، آلونیت و ژیپس دارد. کانیهای اکسید و هیدروکسیدی شامل: هماتیت، مگنتیت، استرنگیت، گوتیت، گیبسیت، جوربانیت و نامناسب بودن شرایط تشکیل کانیهای فریکوپیاپیت، ملانتریت و ککومبیت و تاماروگایت از دیگر موارد قابل اهمیت است. براساس فاکتورهای اقلیمی، شزایط جغرافیایی برای منطقه به صورت زیر است: میانگین ماهانه بالاترین دمای ثبت شده پنج سال در منطقه قروقچی از 12 تا °C68/37 برای ژانویه تا ژولای تغییر میکند. مقدار میانگین دما برای پنج سال نیز برابر با °C 92/37 میباشد. تغییرات میانگین ماهانه حداکثر دماهای شبانهروزی پنج سال در منطقه قروقچی از 08/5 تا °C 78/34 برای ژانویه تا ژولای تغییر میکند. مقدار متوسط پنج سال این فاکتور برابر با 76/20 میباشد. مقدار بارش برای منطقه قروقچی به صورت میانگین ماهانه بارش پنج سال بر اساس ایستگاه میمه چیزی مابین 4/0 تا mm69/29 به ترتیب برای ماههای ژولای و آوریل میباشد. میانگین مجموع بارش برای پنج سال mm4/147 میباشد. براساس روش دومارتین، منطقه قروقچی دارای اقلیم خشک و براساس روش آمبرژه، اقلیم منطقه خشک خیلی سرد میباشد. تبخیر و تعرق سالانه برابر mm3/152 بدست میآید. مقادیر تبخیر برای ماههای سال در منطقه قروقچی، برای پنج سال نشان از بالاترین تبخیر در ژوئن و ژولای میباشد. بنابراین این ماهها برای تشکیل کانیهای ثانویه سولفاتی مناسب میباشند.
جدول 3-4: محاسبه مقادیر نسبت تفکیک عناصر نادر خاکی برای شیلهای سیاه منطقه قورقچی 98
جدول 3-5: محاسبه ناهنجاریEu و Ce برای نمونههای قروقچی و شیل میانگین (AS). 98
جدول 3‑6: مقادیر محاسبه شده Th/U، U/Th و Uaoutogenic برای شیل سیاه منطقه قروقچی
108
جدول 3-7: مقادیر سه عنصر Fe-Mn-V برای نمونههای هوانزده شیلهای سیاه قروقچی109
جدول3‑8: ردهبندی زونهای شیل سیاه بر اساس غلظتهای سه عنصرV، Fe، Mn 110
جدول3‑9: میانگین غلظت عناصر اصلی و فرعی در نمونههای هوازده قروقچی 114
جدول3-10: همبستگی عناصر در نمونههای شیل هوازده. 116
جدول3‑11: مقادیرشاخصهای هوازدگی محاسبهشده برای نمونههای منطقه قروقچی و سه استاندارد مورد بررسی. 118
جدول 4-1: کانیهای ثانویه تشخیص داده شده در منطقه قروقچی به روش XRD 128
جدول 4-2: ترکیب سازندههای اصلی تاماروگایت 132
جدول4-3: ترکیب شیمیایی فریکوپیاپیت. 134
جدول 4-4: واکنش انحلال فریکوپیاپیت، به همراه ثابت انحلال و مقدار گرما. شامل فرمول ایدآل (الف) و فرمول مجزلان و همکاران (2006) (ب). 137
جدول 4-5: مقادیر رطوبت نسبی و دماهای انحلال فریکوپیاپیت 139
جدول 4-6: تعریف ترکیب محلول ورودی برنامه PHREEQCبه عنوان ترکیب تجزیه شده آب زهاب اسیدی منطقه قروقچی 144-143
جدول 4-7: توزیع گونههای سولفاتی و عناصر براساس پیشبینی در برنامه PHREEQC 145
جدول 4‑8: واکنشهای تجزیه انجام شونده در سیستم زهاب اسیدی 152
جدول4‑9: واکنشهای تشکیل و انحلال در یک سیستم زهاب اسیدی 151-152
جدول4‑10: مقادیر فاکتورهای اقلیمی برای منطقه قورقچی براساس ایستگاه سینوپتیک میمه. 155
جدول 4‑11: محاسبه تبخیر و تعرق برای منطقه قورقچی 156
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل 1-1: موقعیتهای زمینساختی مناسب برای تشکیل شیلهای سیاه. 5
شکل 1-2: مدل شماتیک از تجزیه و تخریب مادهآلی در ستون آب 6
شکل 1-3: شکل حوضه کاریاکو در شمال کشور ونزوئلا به عنوان یکی از مناطق تشکیل شیل سیاه در حال حاضر. 8
شکل 1-4: نمایش مدل چرخه محدود برای تشکیل شیلهای سیاه. 8
شکل 1-5: مدل اقیانوس آزاد، اکسیژن در تمام مقاطع ستون آب حضور دارد. 9
شکل 1-6: مدل کران قارهای، این مدل تفاوت چندانی با مدل اقیانوس آزاد ندارد، تنها عمق ستون آب در آن کمتر میباشد. 10
شکل1-7: شکل شماتیک تغییرات نسبی عناصر آواری در طول حوضه رسوبی 15
شکل 1-8: ناحیههای واکنشهای اکسایش ماده آلی در ستون آب 19
شکل 1-9: توالی واکنشهای اکسایش ماده آلی به همراه حوضههای پایداری و ناپایداری برخی از گونههای عناصر مهم در ستون آب. 20
شکل 1-10: محدوده پایداری پیریت به همراه مرزهای گونههای فسفر، سولفات و آهن. 25
شکل 1-11: محدوده پایداری پیریت به همراه محدوه تشکیل کانیهای ثانویه. 26
شکل 1-12: توالی تهنشست کانیهای تبخیری از یک آب دریای استاندارد. 30
شکل 1-13: توالی کانیهای تبخیری در یک سامانه تبخیری قارهای. 31
شکل 1-14: مقایسه ترتیب و نوع کانیهای تشکیل شونده از تبخیر در دو سیستم دریاچهای (قارهای) و دریایی. 31
شکل 1-15: گسترش رسوبات تبخیری عهد حاضر در ایران. 42
شکل 2-1: پهنههای زمین ساختاری ایران. 48
شکل 2-2: زیر پهنههای ایران مرکزی 49
شکل 2-3: موقعیت جغرافیای و نقشه زمینشناسی منطقه قروقچی. 62
شکل 2-4: شیلهای سیاه با یک ناپیوستگی در زیر تراورتنهای کواترنری 64
شکل 2-5: رخداد صحرایی از شیلهای سیاه قروقچی به سن تریاس بالایی در مرز با ژوراسیک. 65
شکل 2-6: شیل کربناتی در شرق منطقه مورد مطالعه به همراه بخش خاکستری رنگ. 68
شکل 2-7: نمونهی دستی شیل کربناتی. در این نمونه بافت ریز دانه، لامینههای حاوی اکسیدآهن و درزههای پرشده از اکسیدآهن را میتوان مشاهده کرد. 68
شکل 2-8: شیل کربناتی متورق که به صورت گسله بر روی بخشهای خاکستری هوازده قرار گرفته است. 69
شکل 2-9: نمونه دستی از شیل خاکستری با تورق ریز 69
شکل 2-10: نمونه دستی میان لایه سیلتی از شیل خاکستری 70
شکل 2-11: تشکیل حوضچه اسید سولفاتی در بستری از شیل سیاه 70
شکل 2-12: رخنمون شیلهای سیاه هوازده در کنار حوضچه اسید سولفاتی 71
شکل 2-13: نمونه دستی شیل سیاه هوانزده، که کانیهای ثانویه بر روی آن رشد کردهاند.71
شکل 2-14: نمونههای دستی از شیل سیاه قروقچی. در این نمونه اکسید- هیدروکسیدهای آهن و سولفاتیها به وضوح قابل مشاهده میباشند. 72
شکل 2-15: تصاویر پتروگرافی از شیل سیاه منطقه قروقچی. لامینه ماده آلی و رس تیره به همراه دانههای آواری کوارتز شناور در زمینه. 74
شکل 2-16: تصویر پتروگرافی از بخش شیل سیاه منطقه قروقچی. در این تصویر میتوان کانی پیریت را در ارتباط با لامینههای ماده آلی مشاهده کرد. 74
شکل 2-17: تصویر پتروگرافی از شیل خاکستری قروقچی. در این بخش نیز مواد تخریبی در گستره متفاوتی از اندازه و مقدار فراوانی حضور دارند. 75
شکل 2-18: تصویر پتروگرافی از یک رگه سیلیسی در میان لایه سیلتی شیل خاکستری منطقه قروقچی. 75
شکل 2-19: تصاویر پتروگرافی از شیل کربناتی منطقه قروقچی. 75
شکل 2-20: تصاویر پتروگرافی ار نمونههای هوازده از شیل سیاه و خاکستری منطقه قروقچی. 76
شکل3-1:غنیشدگی و تهیشدگی عناصر اصلی نسبت به استاندارد AS (شیل میانگین). برای نمونههای هوانزده. 87
شکل 3-2: نمودارتهیشدگی و غنیشدگی عناصر جزئی نسبت به شیل میانگین (AS). برای نمونههای هوانزده 87
شکل3-3: الگوهای تهیشدگی–غنیشدگی عناصر اصلی در نمونههای هوانزده منطقه قروقچی نسبت به میانگین شیل آمریکای شمالی (NASC). 88
شکل 3-4: الگوهای تهیشدگی–غنیشدگی عناصر فرعی تجزیهشده در نمونههای هوانزده منطقه قروقچی نسبت به میانگین شیل آمریکای شمالی (NASC) 89
شکل 3-5: تهیشدگی و غنیشدگی عناصر اصلی و فرعی نسبت به شیل سیاه میانگین 90
شکل3-6: بهنجارش مقادیر عناصر نادرخاکی شیلهای سیاه قروقچی نسبت به کندریتC1 96
شکل 3-7: بهنجارکردن مقادیر عناصر نادرخاکی نسبت به شیل میانگین آمریکای شمالی 97
شکل 3-8: تعیین منشاءمواد آواری شیل سیاه قروقچی براساس فاکتورهایF1 وF2 100
شکل3-9: منشاء شیل سیاه قروقچی براساس عناصرLa-Th-Sc 100
شکل3-10: الف) نمایش محدوده گرانیتها بر اساس (Rb)log در برابر (Ta+Yb) Log و قرارگیری گرانیتهای منشاء شیل سیاه قروقچی در مرز گرانیتهای همزمان با کوهزایی و کمانی. ب) نمایش محدوده گرانیتها بر اساس (Ta) log در برابر (Yb) Log و قرارگیری گرانیتهای منشاء شیل سیاه قروقچی در محدوده گرانیتهای مرتبط با کمان آتشفشانی 101
شکل3-11: منشاء اسیدی برای شیلهای سیاه قروقچی براساس مقادیر Ni و TiO2 102
شکل3-12: تعیین ترکیب منشاء و موقعیت زمینساختاری برای شیل سیاه قروقچی (GH)، ترکیب میانگین شیلی (NASC) و ترکیب پوسته بالایی (UCC) به کمکLa/Th-Hf 103
شکل3-13: تعیین موقعیت زمینساختاری شیل سیاه قروقچی (GH) به کمک SiO2 در مقابلK2O/Na2O 103
شکل3-14: نمایش موقعیت زمینساختاری شیلسیاه قروقچی به کمک La/Yb-Th/Yb 104
شکل3-15: تعیین موقعیت زمینساختاری نمونههای قروقچی براساس La-Th-Sc 105
شکل 3-16: تعیین موقعیت زمینساختاری نمونههای قروقچی بر اساس Co-Th-Zr/10105
شکل3-17: نمودار بلوغ زمینشیمیایی شیل سیاه قروقچی به کمک اکسید عناصر قلیایی و سیلیسیم 106
شکل 3-18: برآورد شرایط تشکیل دیرینه برای شیل سیاه قروقچی به کمک V/Cr، Ni/Co و Th/U و مقادیر مولیبدن 111
شکل 3-19: تهیشدگی و غنیشدگی عناصر اصلی در نمونههای هوازده نسبت به شیل میانگین (AS). 115
شکل3-20: غنیشدگی و تهیشدگی عناصر اصلی در نمونههای هوازده نسبت به NASC 115
شکل3-21: تهیشدگی و غنیشدگی عناصر فرعی در نمونههای هوازده نسبت به شیل میانگین (AS). 115
شکل3-22: غنیشدگی و تهیشدگی عناصر فرعی در نمونههای هوازده نسبت به NASC 115
شکل 3-23: نمایش مقادیر دو شاخص هوازدگیCIA در مقابل WIP برای نمونههای هوانزده و هوازده شیلهای سیاه قروقچی به همراه موقعیتAS، UCC و NASC 119
شکل3-24: نمودار A-CN-K برای بررسی روند هوازدگی در سنگهای آواری 119
شکل 3-25: بررسی روند هوازدگی و کیفیت هوازدگی بر اساس A-CNK-FM 121
شکل 3-26: نمایش رفتار عناصر در نمونههای شیل سیاه قروقچی در برابر اسیدشویی (ARD). عناصر با مقادیر بیشتر از یک در نمونههای هوازده ماندگار شدهاند، در حالیکه عناصر با مقادیر کمتر از یک در شرایط اسیدی تحرک یافتهاند (عناصر مرجع: Nb, Ti). 123
شکل 4-1: تصویر حوضچه زهاب اسیدی منطقه قروقچی. کانیهای سولفاتی سفید و زرد رنگ در بازدید مهر ماه 129
شکل 4-2: تصاویر کانیهای سولفاتی ثانویه. الف: کانیهای سفید رنگ سولفاتی آهن. ب) رشد کانیها در داخل رسوبات که به سبب مناسب بودن شرایط و بالاتر بودن رطوبت پیرامون نسبت به مهر ماه میباشد. 129
شکل 4-3: تصاویر نمونههای دستی کانیهای سولفاتی از منطقه قروقچی. الف) مشاهده تولی همیافتی کانیهای سولفاتی در محیط کنار حوضچه اسیدی، در زمینه بلورهای ژیپس و سپس کانیهای سفید رنگ سولفاتی آهن تا کانیهای زرد رنگ فریکوپیاپیت ب) نمونهی دستی عمدتاً متشکل از فریکوپیاپیت . 129
شکل 4-4: الگوهایXRD نمونههای کانیهای سولفاتی قروقچی. نمونههای سبز رنگ و زرد رنگ. 131
شکل4-5: ساختار اتمی کانیهای مندوزایت (الف و د) و تاماروگایت (ب و ج) 132
شکل 4-6: ساختار اتمی فریکوپیاپیت. ساختارهای هشت وجهی آهن به صورت هاشورزده و چهار وجهیهای سولفات به رنگ خاکستری نشان داده شدهاند. اتمهای اکسیژن به صورت دایرههای سیاه رنگ نمایش داده شدهاند. مولکولهای آب در این نمایش وجود ندارند. 134
شکل 4-7: الگویXRD نمونه حاوی فریکوپیاپیت، منطقه قروقچی 135
شکل 4-8: محدوده پایداری فریکوپیاپیت، ملانتریت، رومبوکلاز و ژاروسیت- هیدرونیم به همراه گوتیت 139
شکل 4-9: محدوده پایداری فریکوپیاپیت در رطوبت نسبی برای دماهای 2 درجه و 25 درجه سانتیگراد 140
شکل 4-10: تعیین نوع آب حوضچه اسید سولفات قروقچی به عنوان آب نوع کلر –سدیم 142
شکل 4-11:شاخص اشباع شدگی برای فازهای کانیایی محاسبه شده از زهاب اسیدی منطقه قروقچی، به کمک نرمافزار PHREEQC. 146
شکل 4-12: مسیرهای واکنشی تجزیه کانیهای سولفیدی تا تشکیل کانیهای 152
شکل 4-13: مقایسه تغییرات بارش ایستگاه بارانسنجی قروقچی با ایستگاه سینوپتیک میمه. 154
شکل 4-14: سیستمNa-SO4-T برای منطقه قروقچی 157
شکل 4-15: سیستمMg-SO4-T برای منطقه قروقچی 158
شکل 4-16: سیستمNa-Mg-T-SO4 برای منطقه قروقچی 158
شکل 4-17: سیستمFe-SO4-T-RHبه همراه مقادیر رطوبت نسبی میانگین ساعت 3 و میانگین ماهانه و میانگین بارش پنج ساله برای منطقه قروقچی 159
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.
اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “زمین¬شیمی شیل¬های سیاه و سازوکار رخداد کانی¬های کمیاب سولفاته منطقه قروقچی، استان اصفهان” لغو پاسخ
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.