کانسار اپی ترمال چیست و چه ویژگی هایی دارد؟

کانسار اپی ترمال (Epithermal deposites) به نهشته‌های معدنی اتلاق می‌شود که در نتیجۀ فعالیت‌ سیالات گرمابی با منشاء ماگمایی در عمق کم (سطح زمین تا عمق 1500 متر) و درجه حرارت کم (50-200 درجه سانتیگراد) تشکیل می‌شوند. Epithermal به معنای “حرارت یا گرمای سطحی” است. این کانسارها دارای ساخت منطقه‌ای بوده و نواربندی قشری، بافت معمول در آن‌ها محسوب می‌شود. طلا، نقره، جیوه و مس اصلی‌ترین فلزاتی هستند که از ذخایر اپی‌ترمال استخراج می‌شوند. کانسارهای اپی ترمال فلزات قیمتی به دو گروه سولفیداسیون بالا (HS) و سولفیداسیون پایین (LS) تقسیم می‌شوند. در ذخایر سولفیداسیون بالا، طلا، مس، نقره و سرب و در انواعِ سولفیداسیون پایین، طلا، نقره و مس فلزات اصلی و قیمتی کانسارها محسوب می‌شوند. دگرسانی سریستی، سیلیسی و پتاسیم فلدسپار از مهمترین دگرسانی‌هایی هستند که ممکن است در یک کانسار اپی ترمال حادث شوند. در این کانسارها، به دنبال کانی‌های حرارت بالا مثل گارنت، توپاز و تورمالین نباشید!

کانسار اپی ترمال چیست؟

به نهشته‌های معدنی که به واسطۀ محلول‌های گرمابی ناشی از فعالیت‌های آتشفشانی در عمق کم و درجه حرارت کم شکل می‌گیرند، کانسار اپی ترمال گفته می‌شود. در این کانسارها، ته‌نشینی مواد معدنی معمولاً در یک کیلومتری سطح زمین صورت می‌گیرد و درجه حرارت، از 50 تا 200 درجۀ سانتیگراد متغیر است. اما حرارت‌های تا 300 درجۀ سانتیگراد نیز معمول می‌باشد. جوشش رایج‌ترین مکانیسم رسوب دهنده برای کانی‌سازی اپی ترمال است.

نهشته‌های Epithermal، بیشتر به صورت رگه‌های سیلیسی، شکافه پر کن، رگه‌های نامنظم با شعب فرعی، استوک ورک (داربستی) دودکش‌های برشی، انتشاری و فضاهای پر شده توسط سیالات انتشاری یافت می‌شوند. هرچند بافت جانشینی نیز در این کانسارها قابل مشاهده است، اما پر شدن فضاهای خالی معمول‌تر است. طلا، نقره، مس، سرب و روی از رایج‌ترین محصولات کانسارهای Epithermal هستند. برخی از غنی‌ترین منابع طلای طبیعی و الکتروم از این کانسارها به دست می‌آید.

کانسارهای اپی ترمال به لحاظ اقتصادی قابل توجه هستند. این کانسارها هم از نظر ژنتیکی و هم از نظر فضایی با ذخایر پورفیری مرتبط هستند.

رگه های اپی ترمال معمولاً لایه‌ای هستند و از لایه‌های متناوب با بافت‌ها و مواد معدنی متغیر تشکیل شده‌اند. پاراژنز رگه‌ای را می‌توان توسط لایه‌های جفتی از سنگ معدن و کانی‌های گنگ که فضاهای خالی را از حاشیه به داخل پر کرده‌اند، مشخص کرد.

مشخصه های یک کانسار اپی ترمال چیست؟

از مشخصه های ذخایر اپی ترمال می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حفرات بلوردار
• ساخت شانه ای
• نواربندی قشر گونه
• بافت کلوفرم

این خصوصیات نشان دهندۀ درجه حرارت متوسط و جریان آزاد سیالات گرمابی در مسیر حرکت است. به عبارت دیگر، حفرات بلوردار، ساخت شانه‌ای، نواربندی قشر گونه و بافت کلوفرم، همگی در دماهای متوسط ایجاد می‌شوند. راه یافتن شکستگی‌ها به سطح زمین سبب جریان آزاد سیالات می‌شود در مسیر حرکت می‌گردد. در واقع، بسیار از چشمه‌های آب گرم و چشمه‌های بخار کنونی نمایندۀ سیستم‌های گرمابی است که در عمق وجود دارد. سرعت حرکت سیالات به طرف بالا، از 0.3 تا 1 سانتیمتر در ثانیه محاسبه شده است.

ویژگی های کانسار اپی ترمال

• بسیاری از کانسارهای اپی ترمال با سنگ های نفوذی مرتبط نیستند.
• این کانسارها عمدتاً در نزدیکی مناطق آتشفشانی ترشیر واقع هستند؛ بخصوص در نزدیکی دهانه‌های آتشفشانی.
• نهشته های epithermal در نزدیکی سطح زمین و نواحی که در حال خیزش هستند تشکیل می‌گردند؛ از این رو، فوراً در معرض فرسایش قرار می‌گیرند.
• دگرسانی در کانسار اپی ترمال گسترش زیادی دارد و شامل کلریت، سریسیت، آلونیت، زئولیت، کانی‌های رسی، آجولاریا، سیلیکا و پیریت می‌باشد.
• در سنگ‌های مافیک تا حد واسط، دگرسانی پروپیلیتیک شامل کلریت، پیریت، اپیدوت، سریسیت، کربنات، آلبیت و آجولاریا بوده و معمول است.
• دگرسانی سریستی، سیلیسی و پتاسیم فلدسپار از مهمترین دگرسانی‌هایی است که در اطراف رگه‌های موجود در سنگ‌های ریوداسیت، لاتیت و ریولیت حادث می‌شود. کائولین و مونتموریونیت نیز ممکن است در اطراف رگه ها به وفور یافت شود.
• کربنات‌ها بخصوص کلسیت، دولومیت، آنکریت و رودوکروسیت، به عنوان محصولات دگرسانی در نهشته های اپی ترمال یافت می‌شود.
• کانی‌های باطله نیز شامل کوارتز، کلسدونی، آجولاریا، کلسیت، دولومیت، آنکریت رودوکروسیت، باریت و فلوژیت است.
• کانی های حرارت بالا مثل توپاز، تورمالین و گارنت، جایی در این کانسارها ندارند.

خصوصیات عمومی کانسار اپی ترمال

• عمق تشکیل کانسار اپی ترمال: در نزدیکی سطح زمین تا عمق 1500 متری.
• درجه حرارت: 50 تا 200 درجۀ سانتیگراد.
• محل حدوث: در سنگ‌های آذرین و سنگ‌های رسوبی؛ بخصوص همراه با سنگ‌های آتشفشانی و یا سنگ‌های نفوذی کم عمق. معمولاً در امتداد درزها و گسل‌های عادی و غیره تشکیل می‌شوند.
• ماهیت تودۀ معدنی: رگه‌های ساده که بعضی از آن‌ها نامنظم هستند. دارای اتاقک‌های جانبی هستند. پدیدۀ جانشینی به مقدار کم حادث می‌شود.
• بافت و ساخت: نواربندی قشری که بسیار معمول است؛ همچنین کوکاد، رگه‌های حفره‌دار و برشی. اندازۀ دانه‌ها متغیر است.
• ساخت منطقه‌ای: نوع کانسار سازی با تغییرات عمق، تغییر می‌یابد و دارای عمق کم می‌باشد.
• کانه های کانسار اپی ترمال: طلای طبیعی که بعضاً غنی از نقره است. نقرۀ طبیعی، مس طبیعی، بیسموت، پیریت، مارکاسیت، اسفالریت، گالن، کالکوپیریت، سینابر، جیسمونیت، استیبنیت، رآلگار، اورپیمان، آرژنیت، روبی سیلور، سلنید، تلورید.
• دگرسانی سنگ‌های دیواره: اغلب وجود ندارد؛ اما در صورت وجود شامل چرتی شدن، کائولینیتی شدن، پیریتی شدن، دولومیتی شدن و کلریتی شدن است.

چرا نهشته های Epithermal مهم هستند؟

ذخایر Epithermal منبع اصلی طلا هستند و حدود 12٪ از تولید سالانه طلای جهان را تامین می‌کنند. در واقع آنها پس از ذخایر وایت واترسرند دومین تولید کننده بزرگ طلا در جهان هستند. “سولفیداسیون بالا”، “سولفیداسیون پایین” و “سولفیداسیون متوسط” عباراتی هستند که در رابطه با کانسارهای اپی ترمال استفاده می‌شوند.

انواع کانسارهای اپی ترمال فلزات قیمتی

کانسارهای epithermal فلزات قیمتی را می‌توان به دو گروه تقسیم کرد:

1. کانسار اپی ترمال نوع سولفیداسیون بالا یا اسید سولفات
2. کانسار اپی ترمال نوع سولفیداسیون پایین یا آجولاریا – سریسیت

این تقسیم بندی توسط سیلیتو (1993) و بر اساس نوع دگرسانی و کانی شناسی است.

کانسار اپی ترمال سولفیداسیون بالا

کانسارهای نوعِ سولفیداسیون بالا (High – sulphidization) یا به اختصار HS از نظر موقعیت تکتونیکی، در جزایر قوسی و حاشیه قاره ای شکل می‌گیرند. مس، طلا و در مواردی نقره و سرب، از جمله فلزاتی هستند که در نهشته های اپی ترمال HS تشکیل می شوند. مولیبدن، قلع و روی نیز به طور موضعی حضور دارند. سنگ‌های آتشفشانی همراه این کانسارها عمدتاً از نوعِ آندزیت – ریوداسیت است. مناطق دگرسانی گسترش عرضی و واضحی دارند و هالۀ دگرسانی از نوع رسی پیشرفته است. در کانسارهای HS کانی های سولفیدی نسبت گوگرد به فلز بالایی دارند. این کانی‌ها شامل انارژیت، لوزونیت و کودلیت هستند. کانی های سولفیدی 10 – 90 درصد مقادیر حجمی کانی‌ها را در بر می‌گیرد. باریت کانی باطلۀ کانسارهای HS است. باریت گستردگی زیادی دارد، با مادۀ معدنی توأم است و  در قسمت بالایی تودۀ معدنی یافت می‌شوند. گوگرد نیز می‌تواند به صورت شکافه پُر کن حضور داشته باشد.

منشاء سیالات سازندۀ فلزات اپی ترمال High – sulphidization عمدتاً سیالات ماگمایی است. سیالاتی که چنین کانسارهایی را به وجود می‌آورند، باید اسیدی، غنی از گوگرد و اکسیدی باشند. به لحاظ دمایی نیز دمای سیال معمولاً 200 تا 300 درجۀ سانتی گراد است.

آلونیت و پیروفیلیت از کانی‌های دگرسانی کلیدی برای اکتشاف ذخایر HS اپی ترمال هستند. آلونیت در سطح و پیروفیلیت در اعماق متبلور می‌شود. عدم وجود کربنات از دیگر ویژگی‌های یک کانسار اپی ترمال سولفیداسیون بالا است.

کانسار اپی ترمال سولفیداسیون پایین

کانسارهای نوعِ سولفیداسیون بالا (Low – sulphidization) یا به اختصار LS شامل دو نوعِ غنی از گوگرد و فقیر از گوگرد هستند. انواع غنی از گوگرد از نظر موقعیت تکتونیکی، در جزایر قوسی و حاشیه‌های قاره‌ای شکل می‌گیرند. انواع فقیر از گوگرد نیز در شرایط کشش واقع در قوس ها و همچنین در شرایط بعد از کوهزایی می‌توانند ایجاد شوند.

طلا، نقره و در مواردی روی، سرب و مس فلزاتی هستند که در نهشته‌های اپی ترمال LS تشکیل می‌شوند. استیبنیت، آرسنیک، تلوریم و جیوه نیز به طور موضعی حضور دارند. سنگ‌های آتشفشانی همراه این کانسارها از نوع آندزیت، ریوداسیت و ریولیت است. در این کانسارها، گسترش مناطق دگرسانی کم و غیر واضح است و دگرسانی از نوع سریسیتی، رُسی حدّ واسط و ندرتاً کلریتی است. کانی های سولفیدی 1 – 20 درصد مقادیر حجمی کانی‌ها را در بر می‌گیرد. کانی سولفیدی عمدتاً از نوع پیریت است. باریت و یا فلوریت، کانی باطلۀ کانسارهای L-S هستند. این کانی‌ها به طور موضعی حضور دارند و در قسمت بالایی تودۀ معدنی یافت می‌شوند.

کانی‌های سولفیدی کلیدی برای شناسایی یک کانسار اپی ترمال سولفیداسیون پایین عبارتند از اسفالریت، گالن و تتراهدریت. مس عمدتاً به صورت پیریت حضور دارد. در این کانسارها کربنات وجود دارد و کربنات ها معمولاً از نوعِ منگنز دار هستند.

نهشته‌های اپی‌ترمال کم سولفیداسیون یا همان آدولاریا – سریسیت، مشابه سیستم‌های زمین گرمایی distal با چشمه‌های آب گرم pH خنثی هستند. این نهشته‌ها معمولاً غنی از نقره هستند. عنصر نقره در کانه های زیر تجمع می‌یابد:

• الکتروم
• آکانتیت
• سولفوسالت‌هایی مانند پروستیت-پیراجریت، میارژیریت، پیرسیت-پلی‌بازیت، استفانیت و تتراهدریت آرژانتیت
• نقره سلنیدها (Ag-selenides).
• تلوریدها (tellurides).

سیالات سازندۀ فلزات اپی ترمال Low – sulphidization عمدتاً حاوی آب‌های جوّی است. سیالاتی که چنین کانسارهایی را به وجود می‌آورند، باید فقیر از گوگرد، احیایی و از نظر pH خنثی باشند.

طلا – نقره اپی ترمال سولفیداسیون پایین

کانسار اپی ترمال طلا سولفیداسیون پایین، با دگرسانی کلریدی سنگ دیواره مشخص می‌شود. این دگرسانی کلریدی توسط برهم کنش سنگ‌های دیواره با سیالات هیدروترمال خنثی ایجاد می‌گردد. اغلب در نظر گرفته می‌شوند که این سیالات هیدروترمال منشاء ماگمایی دارند. توجه به آناتومی رگه‌های منفرد و بررسی جزئیات آن‌ها برای زمین شناسان جهت بررسی و اکتشاف ذخایر طلا – نقره اپی ترمال مفید و کمک کننده است. هر نوار معدنی از یک رگه اپی ترمال نواری معمولی، نمایانگر قسمت جدیدی از رسوب مواد معدنی است. در مدلی که در آن نفوذ در عمق، منبع گرما و فلزات را فراهم می‌کند، سیالات گرمابی ممکن است به عنوان سه عضو انتهایی در نظر گرفته شوند.

در شکل زیر، تصویر شماتیک از ساختمان نهشتۀ یک کانسار اپی ترمال سولفیداسیون پایین ارائه شده است. به رگۀ معدنی (Vine Ore) موجود در تصویر توجه کنید (خط باریک قرمز رنگ). این رگه معدنی، بزرگنمایی شده و در این بزرگنمایی می‌توانید دگرسانی های اطراف رگه معدنی را نیز ببینید. این دگرسانی ها با رنگ‌های خردلی، کِرم و سبز نشان داده شده است. سریسیت / ایلیت ± آجولاریا نزدیک‌ترین کانی‌های دگرسانی به رگه معدنی (خط قرمز رنگ) هستند. پس از آن، دگرسانی اسمکتیت همراه با کانی های رسی ± کلریت وجود دارد. دورترین دگرسانی نیز دگرسانی حاوی کلریت و کلسیت ± اپیدوت است. خود رگۀ معدنی که با رنگ قرمز در تصویر نشان داده شده است، شامل کانی‌های کوارتز، کلسدونی و کربنات‌هاست. همچنین ممکن است حاوی آجولاریا و باریت یا فلوریت باشد.

مدلی از نحوۀ تشکیل کانسار اپی ترمال طلا – نقره

• همانطور که در شکل زیر دیده می‌شود، سیالات هیدروترمال که اغلب منشاء ماگمایی دارند، در عمق قابل توجهی از سنگ‌های منبع، به طرف بالا حرکت می‌کنند. سپس سولفیدهای حاوی Au-Ag را علاوه بر کوارتز با آخال های سیال نمکی رسوب می‌دهند. این نوارهای نازک محلی در بیشتر رگه‌ها حاوی فلزات زیادی هستند.
• آب‌های با منشاء شهاب ‌سنگی (Meteoric water) در حال گردش به سطوح پوسته‌ای عمیق‌تر فرود می‌آیند و یک جزء ماگمایی را به درون خود می‌برند. سپس به‌ عنوان سیالات هیدروترمال ماگمایی-شهاب سنگی بالا می‌آیند. در صورتی که میزان شوری این سیالات در حد متوسط باشد، به همراه سولفیدهای منتشر شده که حاوی مقادیر کمی فلزات گرانبها هستند، قادر به رسوب کوارتز خواهند بود.
• سیالات با منشاء غالب شهاب سنگی که در عمق‌های کم جریان داشته و در گردش هستند، رگه‌هایی محلی حاوی کوارتز همراه با کوارتز پسدومورف و آجولاریا برجا می‌گذارند. اما این رگه‌ها اساساً بی ثمر هستند. رگه‌های کوارتز به خوبی از جنس کلسدونی تا کوارتز ساکاروئیدی و شانه‌ای باند می‌شود. رگه‌های کوارتزی که معمولاً به خوبی باند شده‌اند، فاقد سولفید و کانی‌سازی Au-Ag هستند.

بنابر آنچه که گفته شد، زمین شناسان اکتشافی باید بدانند که رگه‌های ضخیم کوارتز اپی ترمال با رسوبات نواری خوب، غالباً از سیالات با منشاء شهاب‌سنگی ایجاد می‌شوند. از این رو، ممکن است بی ثمر باشند. در حالی که رگه‌های نازک‌تر سولفیددار ممکن است به خوبی کانی‌سازی شوند. بنابراین، داشتن درک روشنی از کانی‌شناسی رگه‌ها ضروری است. دستیابی به این درک، مستلزم نمونه‌برداری از رگه‌ها است. رگه‌های اپی‌ترمال سولفیداسیون پایین، میزبان بهترین کانی‌سازی هستند (Corbett, 2007).

کانسارهای طلای اپی ترمال

کلمه Epithermal از یک لغت یونانی به معنای “گرمای نزدیک” گرفته شده است. این عبارت به این واقعیت اشاره دارد که نهشته‌های اپی ترمال بسیار نزدیک به سطح پوسته، در فاصله هزار متری شکل می‌گیرند. دما در این اعماق عموماً بین 100 تا 300 درجه سانتیگراد بوده و فشار بسیار پایین‌تر است؛ بنابراین، مایعات گاهی اوقات قادر به جوشیدن هستند. انواع مختلفی از کانسارها در چنین محیط هایی شکل می‌گیرند، از جمله ذخایر طلای کارلین، اما در اینجا ما کاملاً بر روی فلز گرانبها، ذخایر Epithermal تمرکز می‌کنیم. این ذخایر به بهترین و مطمئن ترین تجهیزات استخراج طلا نیاز دارند.

بیشتر ذخایر اپی ترمال طلا-نقره از نظر ژنتیکی به سیستم‌های گرمابی مرتبط با آتشفشانی و نفوذ ماگماهای کالک آلکالن در امتداد حاشیه صفحات همگرا مرتبط هستند. این نهشته‌ها در بیشتر زمان‌های زمین‌شناسی تشکیل شده‌اند. اما سن سنجی نشان می‌دهد که عمدۀ کانسارهای اپی ترمال، سنی معادل سنوزوئیک دارند. این امر، نشان‌دهنده حفظ ترجیحی این نهشته‌های کم‌عمق در مناطق ناپایدار زمین‌ساختی است.

کانسارهای طلا-نقره اپی ترمال از ده‌ها هزار تا بیش از 1 میلیارد تن سنگ معدن متغیر است و دارای محتویات طلای 0.1 تا بیش از 30 گرم بر تن متریک و محتوای نقره کمتر از 1 تا چند هزار گرم در هر متریک تن است. از نظر تاریخی، این ذخایر منبع مهم طلا و نقره بوده و تخمین زده می‌شود که حدود 8 درصد از طلای جهانی را در خود جای دهد. تنوع در درجات تناژ، ذخایر اپی ترمال طلا-نقره را به یک هدف جذاب برای شرکت‌های اکتشافی و معدنی کوچک و بزرگ تبدیل کرده است.

محیط زمین شناسی؛ کانسار اپی ترمال را کجاها پیدا کنیم؟

نهشته‌های سولفیداسیون کم و متوسط عمدتاً از نظر ساختاری کنترل می‌شوند. از نظر سنگ شناسی نیز اغلب نهشته‌های با سولفیداسیون بالا کنترل می‌شوند. اما استثناهایی نیز وجود دارد. نقشه زیر، محل‌های مهم شکل گیری و نهشت کانسارهای Epithermal سولفیداسیون بالا و سولفیداسیون پایین را نشان می‌دهد. طبق این نقشه، کانسار اپی ترمال را می‌توان در مناطق زمین شناسی زیر جستجو کرد:

• مناطق کم ارتفاع که نرخ فرسایش در آن‌ها بالا نباشد و توسط لایه‌های آتشفشانی پوشاننده محافظت می‌شوند.
• مناطق فرورانش فعال
• مناطقی که در نزدیکی حلقه های آتش (ring of fire) هستند اما در واقع با آن‌ها مرتبط نیستند.

مدل تشکیل کانسار اپی ترمال

ساز و کار نهشت طلا در یک کانسار اپی ترمال پُر سولفید به صورت زیر است:

آمیختگی یک سیال کانسنگ ساز گرم، اسیدی و شور که حاوی Au(cl^–)₂ است با یک سیال یا محلول جوی خنثی و که حرارت کمتری دارد.

ساز و کار اصلی نهشت طلا در ذخایر سولفیداسیون پایین اپی ترمال، جوشش سیال و همچنین اختلاط سیالات است.

الف- جریان همرفتی از آب‌های جوی از درون یک تودۀ آتشفشانیِ در حالِ سرد شدن عبور می‌کند. در این حین، سلیکا، عناصر قلیایی، هالوژن‌ها و فلزات قیمتی را از درون شسته و در رگه‌های واقع در زیر چشمه‌های آبگرم و دودخان‌ها ته نشین می‌نماید.

ب- جریان همرفت عمیقی از سیالات جوی از درون یک واحد ایگنمبریتی به ضخامت یک کیلومتر که در حال سرد شدن است و نیز از دورن سنگ‌های نیمه عمیق واقع در زیر آن عبور می‌نماید. این سیال‌ها، سیلیکات، قلیاها، فلزات پایه و فلزات قیمتی را فروشست می‌نماید و به صورت رگه در درون شکستی‌های اپی ترمال واقع در بخش های بالایی تودۀ ایگنمبریتی ته نشین می‌نماید. چنین جریان همرفتی ممکن است بر روی یک آتشفشان سپری که در بنیان آن یک استوک بدون آب قرار دارد اعمال شود.

ج- سیالات کانسار ساز مخلوطی از آب‌های جوی و آب های ماگمایی می‌باشد.