در راستای معرفی مزیت‌ها و توانمندی‌های منطقه شمال شرق کشور در ابعاد گوناگون و عمل به رسالت منطقه‌ای خود، بر آن شدیم سرفصل جدیدی به مطالب خورشید مشرق افزوده تا در هر شماره به بررسی اجمالی هر موضوع بپردازیم.
در این شماره "زمین‌شناسی و اکتشاف کانسارهای منگنز" تقدیم خوانندگان گرامی می‌شود.
زمین شناسی و اکتشاف کانسارهای منگنز
تهیه کننده: محمد صفری
مقدمه
منگنز معمولاً در دامنه وسیعی از حالات اکسیداسیون – احیا (Eh) و در عمدتاً مرز بین این دو، هم‌چنین در شرایط قلیایی به صورت فازهای اکسیدی 2 و 3 ظرفیتی شکل می‌گیرد. کانی‌های متداول این عنصر عبارتند از: رودکروزیت، برونیت، کریپتوملان، منگانیت، پیرولوزیت، پسیلوملان و اکسیدهای بی‌شکل. هم‌چنین کانسارهای منگنز نسبت به آهن در محیط احیایی‌تر تشکیل می‌شوند به طوری‌که در یک حوضه رسوبی همانند حوضه ترانسوال آفریقا جنوبی، در افق پائین‌تر سازندهای آهن نواری و در بخش‌های بالاتر، با فاصله از این لایه‌ها، افق‌های منگنزدار کلاهاری به وجود می‌آیند.
کانسارهای شناخته شده منگنز در جهان در بازه‌ی زمانی فراتر از 3/8 میلیارد سال قبل تاکنون به طور ناهمگن در طول زمان زمین‌شناسی به وجود آمده است. به طوری که بخش اعظم این کانسارها به صورت سوپژن و بخش کمتر آن‌ها به صورت اولیه رخ داده است. کانسارهای شناخته شده منگنز در ایران به ادوار دونین، پرکامبرین ـ دونین، کرتاسه، پالئوژن و نئوژن محدوده می‌شود.
با این وجود کانسارهای منگنز منصوب به دوره‌های کرتاسه و پالئوژن- نئوژن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. کانسارهای منگنز دارای بافت‌های متنوع اوولیتی، رسوبی پیزولیتی، لامیناسیون‌های ریتمیک و لایه‌بندی ریزشی هستند.
انواع تیپ‌های کانساری منگنز
براساس داده‌های زمین‌شناسی ایران و ویژگی‌های اندیس‌ها و ذخایر شناخته شده، کانسارهای منگنز در کشور را می‌توان به سه گروه اصلی تقسیم کرد:
1. کانسارهای با سنگ میزبان رسوبی
2. کانسارهای با سنگ میزبان ولکانیکی
3. کانسارهای با سنگ میزبان کارستی
4. کانسارهای سوپرژن
مهم‌ترین روش‌های پی‌جویی و اکتشاف کانسارهای منگنز
از آن‌جایی که این کانسارها عمدتاً کوچک و به صورت افق‌های پراکنده و عدسی شکل هستند، علاوه بر روش اکتشاف چکشی و زمین‌شناسی، روش‌های ژئوفیزیکی و روش‌های ژئوشیمیایی نیز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند. روش‌های ژئوفیزیکی اگرچه خیلی مورد استفاده قرار نمی‌گیرند ولی در صورتی که طراح و مفسر با تجربه‌ای در کنار تیم ژئوفیزیک حضور داشته باشد می‌تواند نتایج ارزنده‌ای در پی داشته باشد. روش‌های ژئوشیمیایی بـه دلیـل حلالیت بالای منگنز به عنوان ابزاری مؤثر در پروژه‌های اکتشافی می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند.
اکتشاف ژئوفیزیکی کانسارهای منگنز
روش های ژئوفیزیکی همواره در اکتشافات مواد معدنی مورد استفاده قرار می گیرد و نتایج ارزنده ای را در اختیار قرار می دهند به طوری که با تلفیق این نتایج با اطلاعات زمین شناسی می توان نقاط بهینه برای حفاری را تعیین کرد. این امر موجب صرفه جویی در هزینه و زمان اکتشاف می شود.
همان‌طور که می‌دانیم بسته به هدف اکتشافی یا ماده معدنی مورد نظر روش ژئوفیزیکی مورد استفاده متفاوت خواهد بود. در اکتشاف کانسارهای منگنز مقاومت ویژه الکتریکی رابطه نسبتاً مناسبی با زون‌های کانی‌سازی نشان می‌دهد. به‌طوری‌که بررسی برداشت‌های عملیات ژئوفیزیکی بر روی کانسارهای منگنز استان تجربه‌های ارزنده‌ای را در پی داشته است. از جمله این مناطق می‌توان به برداشت‌های ژئوفیزیکی در محدوده‌های معدنی سرهنگ، چشمه سفید، چاه تلخ، حجاج، خضربیک ریوش، بنسبورد و استاج از توابع استان خراسان رضوی اشاره کرد.
در کانسار حجاج به منظور بررسی سطحی و عمقی، از روش مقاومت ¬سنجی و پلاریزاسیون القایی که با آرایه‌های مستطیلی و دایپل دایپل و پل دایپل استفاده گردید، کانی‌سازی در مرز بین آنومالی های مقاومت بالا و مقاومت پائین قرار گرفته است. این قسمت‌ها با کنتاکت‌های مورد اشاره و گاه با زون‌های ساختاری مطابقت دارد و همراه با شیل‌های قرمز رنگ رادیولاریتی احتمالاً تا عمق کمتر از 40 و یا 30 متر و به صورت یک چین‌خوردگی معلق در قاعده سنگ آهک‌های پلاژیک و بر روی سنگ‌های ولکانیکی آندزیتی و آندزیت بازالت تا اسپیلیتی تشخیص داده شد.
مناطق مستعد کانی زایی منگنز با مقاومت 80 تا 100 اهم متر منطبق بوده و این مناطق با شارژ بالا نیز همراه بوده است. به گونه‌ای که به تدریج با سیلیسی شدن سنگ‌ها در اطراف کانه زایی منگنز مقاومت سنگ ها نیز بالا رفته است. با توجه به مدل‌های عمقی نیز کنتاکت ها؛ لایه آهکی و زون آرژیلی قابل تشخیص است و کنتاکت کم مقاومت و پر مقاومت از اهمیت برخوردار است.
در منطقه چشمه سفید از انطباق واحدهای لیتولوژیکی با نقشه مقاومت ویژه الکتریکی این‌گونه مشخص می شود که بخش های با پائین ترین مقادیر مقاومت عمدتاً بر بخش‌های آهکی و مارنی و بخش‌های با مقاومت ویژه الکتریکی متوسط با بخش‌های رسی یا آرژیلی حاصل از دگرسانی واحد توفی و ماسه سنگی گلاکونیت‌دار مطابقت دارند. هم‌چنین می‌توان پی برد بخش هایی که واجد بیش‌ترین مقادیر مقاومت هستند با واحدهای لیتولوژیکی انطباق دارند که بیش‌ترین متشکله آن‌ها سنگ های سیلیسی است. بنابراین از آن‌جا که افق منگنزدار در همراهی با نوار چرت های رادیولاریتی همراه است لذا می‌توان نتیجه گرفت که مناطق با بیش‌ترین مقادیر مقاومت ویژه الکتریکی می تواند مناطق مستعدی جهت اکتشاف منگنز باشد.
در منطقه سرهنگ ماده معدنی منگنز در همراهی با آهن هماتیتی، گل سنگ‌ها، شیل‌ها و سنگ آهک‌های پلاژیک قرار گرفته است، لاجرم جهت اکتشاف ژئوفیزیکی از روش مقاومت ویژه الکتریکی(RS) بهره گرفته شد. در این منطقه به دلیل وجود سرپانتین و تالک در محدوده و شارژپذیری بالای آن، رگه منگنز با توجه به ضخامت کم و شارژپذیری پایین به سختی در مقاطع مدل شارژپذیری قابل تشخیص است ولی این رگه به دلیل همبری با گسل احتمالی و همراهی با سنگ‌های مادستون و سیلتستون و هماتیت و تا حدودی سیلیس به صورت زون نسبتاً مقاوم در مقاطع مدل مقاومت ویژه مشاهده می‌شود. منگنز در محدوده معدنی خضربیک ریوش در همبری با هماتیت و چرت های سیلیسی و لایه ی آهکی بوجود آمده است. در این منطقه روش مقاومت ویژه الکتریکی(RS) در نقشه-های رکتانگل نشان داد، مناطق با مقاومت 80 تا 100 اهم متر و شارژ بالا در همراهی با کانی زایی منگنز هستند. به‌گونه‌ای که با سیلیسی شدن سنگ‌ها در اطراف کانه زایی منگنز مقاومت سنگ ها نیز بالا رفته است. با توجه به مدل‌های عمقی نیز کنتاکت های لایه آهکی و زون آرژیلی قابل تشخیص است و کنتاکت کم مقاومت و پر مقاومت از اهمیت برخوردار است.
نمایش نتایج مدلسازی برداشت‌های Ip-Rs در مقطع DD-135 محدوده منگنز خضربیک
انواع کانسارهای منگنز ایران
با توجه به سن و خصوصیات چینه‌شناسی، کانسارهای منگنز ایران از نظر توزیع زمانی ـ مکانی به صورت زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
• کانسارهای‌آهن ـ منگنزدار، از چرخه متالوژنی پان افریقا در ایران مرکزی نظیر کانسار ناریگان
• کانسارهای منگنز حاصل از فرونهشته‌های بستر اقیانوس در سازندهای دگرگونی در طبقات با ویژگی‌های افیولیتی مانند کانسارهای پتیار و ترکمن در ناحیه انارک
• کانسارهای منگنز در کانسارهای آهن کرتاسه، مانند کانسار شمس آباد در اراک
• کانسارهای منگنز در سازندهای افیولیتی کرتاسه ـ پالئوژن در کمربند افیولیتی ایران نظیر کانسارهای آب بند در نیریز، گونیچ در خاش، بنسبورت و چشمه سفید در سبزوار
• کانسارهای منگنز از نوع آتشفشانی ـ رسوبی و گرمابی (ولکانو ـ پلوتونی) در مجموعه آذر آواری و آتشفشانی پالئوژن نظیرکانسارهای و نارچ، رباط کریم، بزنی و غیره
• کانسارهای وابسته به فعالیت‌های آتشفشانی عهد حاضر نظیر قزلچه مراغه
• کانسارهای گرمابی (هیدروترمال) از جمله کانسارهای ولکانوپلوتونی به شمار می‌آیند که در محدوده سری آتشفشانی و آتشفشانی ـ رسوبی جنوب تهران تا انارک را شامل می‌گردند. این کانسارها دارای ذخایر کوچک ولی عیار خوبی برخوردارند مانند کانسار رباط‌کریم و بزنی.
زمین شناسی کانسارهای منگنز خراسان رضوی
در استان خراسان رضوی توزیع و پراکندگی کانسارهای منگنز عمدتاً به زون ساختاری سبزوار و به مقدار کمتر در زون‌های بینالود و زبرکوه منحصر می‌شود. این شواهد به پرکامبرین و ادوار کرتاسه، نئوژن مربوط می‌شوند. به طوری‌که واحدهای رسوبی و آتشفشانی- رسوبی توالی افیولیتی منتسب به کرتاسه بیش‌ترین حجم کانی سازی‌ها را به خود اختصاص داده‌اند.
توالی کرتاسه را می‌توان از جهت موقعیت چینه‌ها، سن و جنس سنگ‌ها به دو بخش پایینی و بالایی تقسیم کرد. بخش زیرین به طور عمده از رسوبات عمیق دریایی با میان لایه‌هایی از سنگ‌های آتشفشانی تشکیل یافته است. سنگ‌های رسوبی این بخش شامل توف‌های سیلیسی، چرت، شیل و ماسه سنگ بوده و سنگ‌های آتشفشانی آن شامل پیروکلاستیک‌هایی با ترکیبات مختلف و گدازه‌های ریولیتی، داسیتی تا آندزیتی می‌باشد. بخش بالایی از سنگ‌های آهکی- مارنی- آتشفشانی تشکیل یافته و به صورت هم‌شیب بر روی بخش زیرین قرار می‌گیرد.
نحوه کانی زایی کانسارهای منگنز خراسان رضوی
در منطقه سبزوار کانه‌زایی‌های منگنز در توالی آتشفشانی- رسوبی میزبان بر اساس جایگاه چینهای، سن نسبی و نوع سنگ میزبان ماده معدنی در دو افق قرار می‌گیرند: در افق اول که کانسارهای بنسبورد، چشمه فریزی، گفت، منگنـز گسـتر خاور زمین، همایی و نوده را در برمی‌گیرد و سنگ میزبان ماده معدنی در آن واحدهای توفی قرمز رنگ است. افـق دوم که دربردارنده کانسارهای منگنز ذاکری، چشمه سفید، محمدآباد عریان و چاه سـتاره اسـت و سنگ میزبان ماده معدنی در این افق توف مارنی- کربناتی می‌باشد. ژئومتری و شکل پیکره‌های معدنی در کانسارهای مختلف به صورت چینه سان و لایه ای شکل و همخوان و همروند با لایه‌بندی سنگ‌های میزبان بوده و بافت ماده معدنی شامل توده ای، عدسی شکل، نواری، لامینه و دانه پراکنده می‌باشد. کانی‌شناسی ماده معدنی در دو افـق کانه‌دار ساده و تقریباً مشابه هم بوده و به‌طور عمده شامل پیرولوزیت، پسیلوملان و براونیت است. کانی‌های باطله عمدتاً شامل کانی‌های تشکیل دهنده سنگ میزبان یعنی کوارتز، فلدسپار و کلریت می‌باشند. داده‌های ژئوشیمی، ساخت و بافت، موقعیت چینهای و ویژگی‌های سنگ‌شناسی سنگ‌های میزبان کانسارها نشان‌دهنده تشکیل ذخایر منگنز منطقه جنوب- جنوب غرب سبزوار به صورت رسوبی- برون دمی است.
در تهیه این مطلب مهندس حسن عزمی و حسین صفری همکاری داشته‌اند.
منابع:
- حسین صفری؛ گزارش عملیات ژئوفیزیک به روش پلاریزاسیون القایی و مقاومت ویژه الکتریکی درمحدوده‌ی منگنز محمدزاده، خضربیگ کاشمر، منگنز رسول نمازی، کوه سخت، سرهنگ، چشمه سفید سبزوار، سازمان صنعت معدن تجارت خراسان رضوی (94-1393).
- Barry Maynard J. (2010); The Chemistry of Manganese Ores through Time: A Signal of Increasing Diversity of Earth-Surface Environments, Economic Geology
- Sajjad Maghfouri, Ebrahim Rastad et al (2017); Geological and geochemical constraints on the Cheshmeh-Frezi volcanogenic stratiform manganese deposit, Southwest Sabzevar basin, Iran , Ore Geology Reviews
- Sajjad Maghfouri, Ebrahim Rastad et al (2017); Stratigraphic position, origin and characteristics of manganese mineralization horizons in the Late Cretaceous volcano-sedimentary sequence, south-southwest of Sabzevar , Journal of Economic Geology
- Safari Mohammad (2017); Iron and Manganese during Geology Time, Seminar of the Mineralization through time and place course.
