دانلود پایان نامه ارشد با موضوع کانسارهای، تشکیل، رسوبی، سنگهای

سیلیکاته منگنز رسوب میکنند. در شرایط اکسیدان قوی از پایداری منگنز کاسته میشود و Mn2+ به Mn4+ تبدیل شده و در نتیجه اکسید منگنز (پیرولوزیت) یا اشکال دیگر MnO2 رسوب میکنند. در شرایط احیا کننده، یونMn+2 به صورت محلول باقی میماند مگر این که این یون با مقدار کافی کربنات حل شده و یا با سیلیس ترکیب شود که در نتیجه رودوکروزیت (MnCO3) یا کانیهای سیلیکاته منگنزدار را تشکیل دهد. در محیط احیاکننده قوی نیز کانیهای آلاباندیت (MnS) یا منگانوزیت (MnO) شکل میگیرند. البته به نظر نمیرسد که محیط رسوبگذاری مناسبی برای آلاباندیت یا منگانوزیت (احیا کننده قوی) وجود داشته باشد. شرایط و محدوده تشکیل سولفید منگنز MnS بسیار محدود است. برخلاف آهن که در محیط احیایی بیشتر به صورت سولفید دیده میشود، منگنز به صورت اکسید و کربنات یافت میشود.
1-5 زمین شناسی اقتصادی
منگنز به صورت اکسید و کربنات در دنیا گسترش وسیعی دارد و کربنات آن غالباً با عناصر دیگری از قبیل کلسیم، منیزیم و آهن همراه است. ذخایر اکسید منگنز تقریباً خالص بوده و گروهی نیز حاوی مقادیر جزئی کبالت، نیکل، تنگستن، مس و باریم یا موادی نظیر رس، آهک، چرت و توف میباشند.
هیچ کانی مستقلی از منگنز در مراحل اصلی تبلور ماگمایی یافت نمیشود، لیکن تشکیل برخی از کانیهای منگنز در پگماتیتها و ذخایر پنوماتولیتی و هیدروترمال بعد از مرحله ماگمائی مشاهده شده است.
در سنگهای رسوبی نیز مینیمم فراوانی منگنز در ماسه سنگ 001/0 تا 01/0% و ماکزیمم آن در خاک سرخ پلاژیک اقیانوسی 17/0%، 68/0% و 86/0% اندازهگیری شده است. متوسط درصد منگنز در سنگهای رسوبی 056/0 % محاسبه شده است. انباشتگی درونزادی3 منگنز فاقد ارزش اقتصادی است، در حالی که کانسارهای عظیم آن در سنگهای رسوبی شناخته شده است و کانسارهای کوچک و بزرگ در سنگهای آتشفشانی ـ رسوبی و در سطح هوازده سنگهای دگرگونه تشکیل میشوند. کانسنگهای منگنز از نظر عیار منگنز به صورت زیر تقسیم بندی می‌شوند[5،4]:
• کانسنگ منگنز 4 با منگنز بالاتر از ?? درصد
• کانسنگ منگنز آهندار5 با منگنز ?? تا ?? درصد
• کانسنگ منگنز آهنی6 با منگنز بین ?? تا ?? درصد
• کانسنگ آهن منگنزدار7 با منگنز بین ? تا ?? درصد
هر چند ذخائر منگنز ممکن است در طیف وسیعی از شرایط و تشکیلات زمین شناسی از پر کامبرین تاسنوزوئیک پیدا شوند، با این وجود ?? درصد ذخائر شناخته شده در تشکیلات زمین شناسی سنوزوئیک وجود دارند و ?? درصد نیز در سنگهای کامبرین یافت می‌شوند. وجود ذخائر مهم منگنز در سنگهای دوران مزوزئیک نادر است به جز در مورد ذخائر منطقه گروت آیلنت در کشور استرالیا و مولانگو در کشور مکزیک بزرگترین و اقتصادیترین ذخائر منگنز از نوع رسوبی بوده و به شکل تقریبا لایهای و گسترده در سطح یافت میشوند. مثالهای این نوع ذخایر وجود ذخائر غنی منگنز در کشورهای مراکش، نیکوپال اوکراین، چیاتورا گرجستان مورودواروکم برزیل و ماهاراشتای هندوستان هستند. انواع دیگری از ذخایر منگنز در ارتباط با تشکیلات رسوبی آهنی دوران پر کامبرین یافت شدهاند در این ذخائر منگنز به صورت کربنات و یا اکسید منگنز و معمولا با عیار کم تمرکز یافته است. مثالهای معروف این نوع ذخائر پست مازبورگ و کورومان در کشور آفریقای جنوبی و ماتوگراس برزیل هستند. نظیر ذخایر لاتریتی آهن، بوکسیت و نیکل، ذخایر بر جای منگنز نیز تحت شرایط مناطق حاره دچار هوازدگی شده و این امر منجر به غنیتر شدن کانسار و تبدیل کانی‌های منگنزدار کم عیار به کانی‌های پرعیارتری نظیر پیرولوزیت و کریپتوملان و منگانیت میشود. مثالهای بارز این نوع ذخایر در کشورهای برزیل منطقه آماپا گابن منطقه مداندا،‌ غنا، استرالیا و هندوستان وجود دارند.
1-5-1 تقسیم بندی کانسارهای منگنز (پارک و مک دیارمید ????)
1-5-1-1 کانسارهای همراه با توف ها و رسوبات آواری مرتبط با مواد آتشفشانی (نوع آتش فشانی – رسوبی):
این گروه از نظر اقتصادی ارزش بیشتری دارند به عنوان مثال میتوان کانسارهای پونوپو درکوبا، دره رودخانه الکی در شیلی و کانسار منگنز ونارچ قم نام برد.
1-5-1-2 کانسارهای مستقل از فعالیتهای آتشفشانی:
مانند کانسار نیکوپول در اکراین.
1-5-1-3 کانسارهای همراه با کانسارهای آهن لایهای
در ذخایر منگنز، منگنز به دو صورت Mn+4 و Mn2+ واکنش میدهد. منگنزهای موجود در منطقه هیپوژن اغلب دو ظرفیتی بوده و به صورت انواع کانیهای کربناته و سیلیکاته ظاهر میشوند. منگنز دو ظرفیتی نسبتاً محلول و به شدت متحرک است. در منطقه سوپرژن، منگنزهای منتقل شده از منطقه هیپوژن به صورت اکسیدهای چهار ظرفیتی که در منطقه سوپرژن پایدارترند، رسوب میکنند.
بیشتر تمرکزهای اولیه منگنز که تشکیل کانسارهای مهم و اقتصادی منگنز را میدهند و یا انواع دیگر که حاصل فرآیندهای ثانویه هستند، همگی منشأ رسوبی دارند و در این ارتباط اکثر طبقهبندیها مبتنی بر شرایط منطقه رسوبگذاری و نحوه تمرکز منگنز میباشد[6].
رایجترین طبقهبندیها کانسارهای منگنز را به گروههای رسوبی، گرمابی، دگرگونی و سوپرژن تقسیم بندی میکنند.
1-5-2 تقسیم بندی کانسارهای منگنز ( گیلبرت و پارک ???? )
1-5-2-1 کانسارهای رسوبی منگنز
قسمت اعظم منگنز دنیا از کانسارهای منگنز رسوبی به دست میآید. شوروی سابق یکی از اصلیترین تولیدکنندگان منگنز جهان به شمار میآید که با تولید ??? میلیون تن در سال ???? نزدیک به ??% از کل تولید جهان را به خود اختصاص داده است. در حدود ??% از منابع منگنز کشف شده (در خشکی) در
شوروی سابق در حوضه نیکوپول در اوکراین و مابقی در حوضههای چیاتورا در گرجستان واقع شده است.
کانسارهای رسوبی براساس منشأ منگنز به ? زیر گروه تقسیم میشوند:
1-5-2-2 کانسارهای رسوبی – آتشفشانی
در این نوع کانسارها منشأ منگنز درونی و عمدتاً آتشفشانهای زیر دریایی میباشند. این نوع کانسارها در مناطقی به وجود آمدهاند که فعالیتهای شدید آتش فشانی زیردریایی وجود داشته باشد. این کانسارها یا همراه با سنگهای تراکی ریولیت و یا همراه با گرینستون و مقادیری از سنگها و کانههای رسوبی هستند. معمولاً کانسارهای آهن ـ منگنز محدود به کمپلکسهای دیاباز ـ پورفیری یا کوارتز ـ کراتوفیری هستند و در نزدیکی مراکز فعالیت آتشفشانی و یا در فاصلهای از آن در بین لایههایی از مواد آذرآواری قرار دارند. این کانسارها از تغییرات کانسارهای رسوبی با منشأ گرمابی در تودههای نفوذی کم عمق تشکیل شدهاند.
کانسارهای این گروه به وسیله ترکیب براونیت، هوسمانیت و رودوکروزیت از کانههای اولیه منگنز و با حضور کانیهای پسیلوملان ـ وناردیت در پوستههای هوازده، قابل تشخیص هستند و شکل کانسار به صورت لایهای است. این کانسارها لایههایی با ضخامت ??-? متر و ?? ـ ??% منگنز، کمتر از ??% سیلیس و ??/?-??/?% فسفر تشکیل میشوند.
این کانسارها در مناطقی که فعالیتهای آتشفشانی شدید است، ذخیرهای نسبتاً کوچک دارند. کانسار قزاقستان روسیه و کوست رینج در آمریکا نمونهای از این کانسار است[6].
1-5-2-3 کانسارهای رسوبی – غیر آتشفشانی
در این کانسارها منشأ منگنز فرآیندهای بیرونی مانند هوازدگی سنگهای سطحی تأثیر دارد. این کانسارها مجموعه ذخایر منگنز و دیگر عناصری را که عمدتاً به وسیله آبهای سطحی و زیر زمینی از مناطق هوازده خشکی به حوضههای آبی حمل میشوند را شامل میشود. این کانسارها یا همراه با رس و ماسه سنگ گلوکونیتی و یا همراه با کربناتها میباشد.
طی فرآیندهای غنیسازی، دو عنصر آهن و منگنز در مراحل مختلف مانند جدا شدن از سنگهای منبع، حمل و تهنشینی و مراحل دیاژنز از یکدیگر تفکیک میشوند و بدین ترتیب منجر به تشکیل ذخایری با نسبت بالای آهن و منگنز میگردند. با توجه بر این که حلالیت منگنز در بعضی مقادیر PH و Eh اسیدی به طور قابل توجهی از آهن و آلومینیوم بیشتر است، بسته به طبیعت فرآیند هوازدگی، آهن و منگنز ممکن است به طور یکسان تا ترجیحاً منگنز، از سنگهای منبع جدا شده باشند. هوازدگی پوسته بازالتی اقیانوسی به وسیله آب دریا در درجه حرارت پائین ممکن است منجر به حل شدن و ته نشینی اکسیدهای منگنز شود. این کانسارها ??% ذخایر شناخته شده جهان را شامل میشوند.
شکل کانسار به صورت لایهای و عدسی میباشد. و بزرگترین ذخیره منگنز جهان نیکوپول در اوکراین را شامل میشوند. کانسارهای مهم منگنز به طور عمده در محدوده زمانی تشکیل شدهاند که میزان اکسیژن آزاد کاهش داشته است. کانسارهای کشف شده اکثراً متعلق به اوایل پالئوزوئیک، ژوراسیک و اواسط کرتاسه هستند. همراه کانسارهای آهن رسوبی لایهای، مقداری منگنز نیز یافت میشود.
کانسار منگنز نیکوپول واقع در شوروی سابق بزرگترین ذخیره منگنز دنیا محسوب میگردد. این کانسار در الیگوسن تشکیل شده است. این کانسار که از نوع کانسارهای رسوبی منگنز است، در سنگ میزبان کربناته قرار دارد. استراتیگرافی منطقه از پایین به طرف بالا شامل: پی سنگ کریستالین، پی سنگ هوازده، ماسه سنگ و رس، سیلتستون، ماسه سنگ گلاکونیت، لایه منگنزدار، رسهای سبز تا خاکستری، مارن و آهک است.
لایه منگنز شامل سه رخساره اکسید، مخلوط اکسید – کربنات و کربنات است، که کربناتها در حاشیه حوضه رسوبی تشکیل شده اند. رنج منگنز از ساحل به اعماق عبارتند از:
رخساره کربناته(رودوکروزیت منگانو کلسیت) اکسیدی(پیرولوزیت پسیلوملان)
محیط حاشیه حوضه رسوبی یا ساحلی ( محیط عمیق) افق منگنزدار ? تا ? متر ضخامت، ?? کیلومتر عرض و ??? کیلومتر طول دارد. رخساره اکسید حدود ?? درصد ذخیره را تشکیل میدهد. عیار منگنز ?? تا ?? درصد است. منگنز از سنگهای مافیکی اسپلیتی کریستالین منشأ گرفته است. بافت ذخیره از نوع اُالیتی، پیزولیتی، لامیناسیون و جانشینی صدفها است. کانسارهای منگنز در کربناتها در هندوستان، برزیل و مراکش کشف شده است. منشأ منگنز به طور عمده سنگهای آتشفشانی است[6].
1-5-2-4 کانسارهای گرمابی منگنز
این کانسارها به صورت رگهای میباشد و کانیهای اقتصادی آن عمدتاً رودوکروزیت و پیرولوزیت میباشد. چشمههای آب گرم در کانسارهای موجود در قارهها و پیدایش آنها در مناطق فعال کف دریاها مثالهای جالبی از تشکیل کانیهای اکسید منگنز از سیالات هیپوژن هستند. با مقایسه ترکیب کانسارهای منگنز در چشمههای آب گرم امروزی و کانیهای منگنز رگهای هیپوژن قدیمی تشابه بین آنها به خوبی روشن میشود. در ذخایر گرمابی یک نوع پراکندگی ناحیهای مربوط به کانیهای منگنز و سایر فلزات مشاهده شده است. چشمه‌های آب گرم در کانسارهای موجود در خشکی‌ها و پیدایش آنها در مناطق فعال کف دریاها مثالهای جالبی از تشکیل کانیهای اکسید منگنز از سیالات هیپوژن هستند. با مقایسه ترکیب کانسارهای منگنز در چشمه‌های آب گرم امروزی و کانیهای منگنز رگه‌های هیپوژن قدیمی، تشابه بین آنها به خوبی روشن می‌شود. در ذخایر گرمایی یک نوع پراکندگی ناحیهای مربوط به کانیهای منگنز و سایر فلزات مشاهده شده است. در عمیقترین بخشها تنها کانیهای منگنز دو ظرفیتی (رودوکروزیت، رودونیت، تفروئیت و آلاباندیت) هم
راه با سولفورهای فلزات پایه (Pb, Zn, Cu) و کانسارهای طلا- نقره تشکیل میشود. با بالا آمدن محلولهای هیپوژن به طرف سطح زمین در مناطق فوقانی و امتزاج آن با نزولات اکسیژندار پائین رو، گیبسیت و براونیت که اکسیدهای با ظرفیت کم هستند و کریپتوملان، پسیلوملان، پیرولوزیت و کرونادیت که اکسیدهای با ظرفیت زیاد هستند، به صورت تابعی از میزان اکسیژن و درجه حرارت تشکیل میشوند. مانند کانسار منگنز بیوت (آمریکا) [6].
1-5-2-5 کانسارهای دگرگونی منگنز
کانسارهای دگرگونی حاوی کانیهای فراوان منگنز به تعداد زیادی یافت میشود اما تنها تعداد کمی از این کانسارها و عمدتاً آنهایی که دارای کانیهای براونیت، هوسمانیت و بیگسبیت هستند، اهمیت محلی دارند و نظر کانسار به صورت لایهای است. کانسارهای دگرگونی منگنز در ارتباط با سنگهای سیلیکاته حاوی منگنز در دوره پروتروزوئیک مانند گاندیتها و کودوریتها میباشند. گاندیتها از کوارتز، اسپسارتین، براونیت، هوسمانیت و رودوکروزیت تشکیل شدهاند و کودوریتها از فلدسپات پتاسیک، اسپسارتین و آپاتیت تشکیل یافتهاند. اینها در بین لایه‌های از مرمرها، کوارتزیت‌ها و شیستها قرار دارند. گاندیت‌ها و کوردوریت‌ها در مناطق زیادی با صدها کیلومتر مربع مساحت پراکنده هستند. طول ذخایر منگنزدار از ? تا ? کیلومتر و ضخامت آنها از ? تا ?? متر متغیر میباشد. متوسط میزان منگنز در آنها ?? تا ?? درصد است. بزرگترین کانسارهای شناخته شده از این نوع در هند و برزیل وجود دارند. مانند کانسار منگنز پُست ماسبرگ در آفریقای جنوبی.
براونیت کانی مشخصهی کانسارهای دگرگونی ضعیف است، در دگرگونی شدید کانی بیگسبیت از تحول براونیت و هماتیت تشکیل میگردد و همراه آن هولاندیت، هوسمانیت و ژاکوبسیت نیز ظاهر میشوند. هولاندیت یک کانی هیپوژن است و از طریق دگرگونی مجاورتی و ناحیهای تشکیل میشود. بسیاری از کانسارهای رسوبی منگنز، متعاقباً به وسیله دگرگونی حرارتی و مجاورتی با شدتهای متفاوت تغییر پیدا میکنند و این امر باعث تغییر کانیشناسی و بافت کانسارهای قبلی میگردد، اما نقشی در تمرکز آنها ایفا نمیکند. در کانسنگهای اکسیدی دگرگون شده منگنز، براونیت و بیگسبیت بسته به حضور سیلیس، آهن و … و نیز حرارت و اکسیژن به تنهایی یا با هم تشکیل میشوند[6].
1-5-2-6 کانسارهای منگنز تجزیهای یا سوپرژن
فرآیند تشکیل این کانسارها شامل تجزیه عناصر غیر از منگنز در سنگ مادر توسط آبهای سطحی و زیرزمینی است. این فرآیند باعث متمرکز شدن مواد باقیمانده و یا تجزیه و تهنشینی مجدد منگنز در پوسته هوازده نزدیک سطح می‌شود. اکسیداسیون سوپرژن برجا و غنیسازی سنگهای منگنزدار، به خصوص در سنگهای کربناته، یا تحرک مجدد کانسارهای منگنز قبلی در جریان هوازدگی منجر به تشکیل ذخایر پرعیار و اقتصادی میگردد. سنگ مادر این نوع کانسارها باید دارای درصدکانی منگنز ( ? تا ?? درصد ) باشد. هوازدگی در مناطق گرمسیری معمولا منجر به افزایش عیار بیش از ? الی ? درصد نمیشود. اگر اکسیداسون شدید و فراگیر باشد، پیرولوزیت و یاکریپتوملان (بسته به تمرکز پتاسیم) مستقیما از رودوکروزیت یا پیروکروزیت تشکیل می‌شود. چنانچه اکسیداسیون محدود و دارای تغییراتی از بالا به طرف پایین سطح باشد، فازهای مختلف معرف حالتهای اکسیداسیون متفاوت تقریبا به صورت زیر می‌باشد[6].
رودوکروزیت هوسمانیت منگانیت بیرنسیت نسوتیت پیرولوزیت

دیدگاهتان را بنویسید