ظرفیت کانی سازی اورانیوم و مدل آن در رسوبات نئوژن ،حوضه تلخه رود

حوضه تلخه رود در آذربایجان خاوری ، بوسیله ارتفاعات و توده های پلوتونی – ولکانیکی احاطه شده و در واقع یک حوضه بین کوهستانی می باشد که درمجموعه ای از قوس های ماگمایی مربوط به اواخر ترسیر، قرار گرفته است . سرشاخه های تلخه رود از ارتفاعاتی چون آتشفشان های سبلان ، بزقوش ،دچان و قوشه داغ سرچشمه گرفته و با شستشو دادن دامنه های مذکور ،مقدار قابل توجهی از اورانیوم موجود آنها را به کانال اصلی رودخانه حمل کرده و در آنجا در لابه لای رسوبات مئاندری رودخانه و پهنه های دلتایی رسوب داده است .بررسی آماری عیار اورانیوم و عناصر دیگر درتوالی رسوبی میوسن بالایی میان تبریز و اهر در تلخه رود وقوع کانی سازی را در منطقه مشخص می سازد ارتباط اورانیوم با مس ، مولیبیدنیوم و وانادیوم و همبستگی ثبت عناصر مزبور است . این همبستگی تنها در ستون چینه ای (Roll front) ،موید کانی سازی از تیپ ماسه سنگ و از نوع هلالی امیدچه مشاهده شده و آنومالی های مربوط هم از نوع اپی ژنتیک می باشد . در گورچین اورانیوم با عناصر شاخص تیپ ماسه سنگی همبستگی منفی نشان می دهتد . حال آن که شیل های تیره در ستون چینه ای این منطقه و هوازدگی سطحی ، از عیار کم و بیش بالای اورانیوم همزمان با رسوب گذاری صورت (leaching) با وجود تاثیر گرفته و کانی سازی مربوطه ، از نوع سین ژنتیک است .فراوانی سیمان کلسیتی در لیتوفاسیس های ماسه سنگی موید وفور (CO3-2) در محیط های دیانژی بوده که نقش مهمی در انتقال اورانیوم درمحیط های مذکور به صورت کربوکسیل اورانیوم ایفا نمونه و محلول های اخیر در نهایت در شرایط احیا محیط های شیمیایی می تواند به اکسید اورانیوم تبدیل شده باشد

مطالعات ژئوشیمیایی:اورانیوم عنصری اکسیفیل( تمایل بهترکیب با اکسیژن دارد) است که با ظرفیت های ٣و ٤و ٥و ٦ بااکسیژن ترکیب می شود . اکسیدهای ٤و ٦ ظرفیتی آن در طبیعت فراوانتر است . میانگین فراوانی در پوسته جامد زمین ppm 2 بوده ( Mason and Moore 1982 ) که این عیار طی فعالیت های ماگمایی درسنگ های آذرین اسیدی و یا قلیایی افزایش می یابد . دراین صورت منشا اصلی آن در بیشتر موارد همان سنگ ها خواهد بود . آزاد شدن اورانیوم از سنگ های منشا و انتقال آن به محیط تحت شرایط مناسب است صورت Eh,PH خاص شیمیایی که مهمتر از همه می گیرد اورانیوم در محیط های اکسیدان محلول است و با بر هم خوردن فاکتورهای فوق ایجاد محیط های احیایی از حالت محلول خارج شده و رسوب می کند. نهشتگی و تجمع اورانیوم بوسیله اکسیدهای آهن ، تیتانیوم و (Absorbe) از طریق جذب منگنز و نیز کانی های رسی و مواد آلی صورت می گیرد .
مقایسه داده های لیتوفاسیسی و سنجش عیار عناصر فلزی مختلف درتلخه رود با عیار همان عناصر در پوسته جامد زمین استداندارد های بین المللی نشان میدهد که توده های آذرین در آذربایجان خاوری و با متعلق به اوایل ترسیر (Teriay) بالاترین عیار اورانیوم به میزان ppm ١٦ منشا اصلی و اولیه این عنصر در منطقه می باشد.در میان لیتوفاسیس های رسوبی منطقه شیل های تیره در مقطع گورچین باعیارppm ١٤
غنی ترین سگ های اورانیوم دار حوضه تلخه رود محسوب می شود .(سامانی ١٣٦٥ ) لازم به ذکر است که محیط های رسوبی احیایی وفور مواد آلی در شیل های مذکور ،نقش بسیار مهمی در جذب و تثبیت اورانیوم داشته است . همچنین مقدار اورانیوم . فلزات همواره در سنگ آهک ها و ماسه سنگ های گورچین و امیدچه و مقایسه آنها با استانداردهای و مساه سنگ های گورچین و امیدچه ومقایسه آنها با استانداردهای بین الملی مشخص کننده استمرار فعالیت کانی سازی در نئوژن در تلخه رود تست این مقایسه روشن می سازد که کانی سازی اورانیوم درشیل ها با کانی سازی در لیتوفاسیس ماسه سنگی و کربناته از روند مشابهی برخوردار نمی باشد .◄  تغییارت عیار:آنالیز های XRF-XRD روی نمونه های تلخه رود در نگاه اول مشخص می سازد که کانی سازی در منطقه با تنوع زیادی از عناصر فلزی همراه می باشد. که مهم ترین آن ها عبارتند از :

اورانیوم ،وانادیوم ،مس، مولیبینیوم ،ترسنیک ،سرب ، توریوم ،آهن ، تیتانیوم ،زیرکونیوم و کبالت رفتار ژئوشیمیایی این عناصر طی انتقال از خاستگاه به میزبان های رسوبی آنها ، بسیار متفاوت بوده و به همین علت تجمع عناصر مذکور در افق های کان سازی یکسان نبوده و عیار آن هم از یکدستی وهمگنی برخوردار نمی باشد . در این قبیل شرایط ، جهت تعیین فراوانی و میزان تمرکز عناصر و شناخت فلزات موجود در هر مجموعه کانی سازی از دیدگاه ( Beus and Grigorian1977 ) استفاده از روش های آماری بسیار مفید می باشد .

درمقاله حاضر بر اساس تغییرات عیار عناصر ، منحنی تغییرات فراوانی تجمعی (cumulative freqenncy) آنها با رسم و پاره ای پارامتر های آماری از قبیل میانگین هندسی geometric mean ) ) بر اساس ٥٠ درصد مشخص شده و بدین ترتیب انحراف معیار در سطوح اطمینان (standard devitaion) بر اساس ٨٤ درصد و آنومالی (anomaly) بر پایه 5/97 مشخص شده و بدین ترتیب گروه های فلزی در تلخه رود تعیین و تفکیک گردیده اند .توضیح آن که هر جا که تغییرات بارز و تعیین کننده ای در فراوانی تجمعی عناصر روی داده باشد ، اثر آن به صورت شکستگی در شیب عمومی منحنی مربوط ظاهر خواهدشد و درنتیجه منحنی هایی که از روند و شیب یکنواخت و ملایمی برخوردار هستند دلالت بر عدم تغییرات معنی دار در فراوانی تجمعی متغیرهای مورد نظر خواند داشت . با تعمیم مفاهیم آماری فوق در زمینه تغییرات عیار عناصر درتوالی های رسوبی درتلخه رود ، می توان نوع وکیفیت کانی سازی را در موارد خاص مشخص نمود .لذا منحنی های تغییرات فراوانی تجمعی عناصر فلزی چنانچه از تغییرات سریع به صورت انحراف معیار و یا آنومالی برخوردار باشند. وقوع کانی سازی را نشان خواهد داد . بر این اساس تغییرات فراوالنی تجمعی فلزات مختلف در امیدچه ،کانی سازی اورانیوم ، مس و انادیوم و مولیبیدنیوم را درحد آنومالی مشخصمی سازد . درحالی که این فعالیت درمورر کانی های دیگراز قبیل زیر کونیوم ،کبالت ،ارسنیک قابل ملاحظه نمی باشد از سوی دیگر شواهد فوق که نشان دهنده تیپ خاصی از کانی سازی در گورچین و خواجه دیده نمی شود . به طوری که تغییرات فروانی تجمعی برخوردار است( شکست واضح در منحنی ) که دلالت بر تمرکز کم و بیش بالای این عناصر در لایه های شیلی دارد. درحالی که تغییرات تجمعی نشان داده و در منحنی های اورانیوم و به ویژه مولیبدنیوم تغییرات معنی دار دیده نمی شود . ◄  همبستگی ژئوشیمیایی بین اورانیوم و سایر عناصر:
پاره ای عناصر به سبب خاصه شیمیایی مشترک ، در شرایط زمین شناسی ویژه .رفتارهای ژئوشیمیایی کم و بیش مشابه و یکسان از خود نشان می دهند . این واقعیت بر اساس نوعی رابطه و همبستگی بین عناصر مختلف بوده که فرآیند های ژئوشیمیایی به کمک آن ها تفسیر می گردد . رابطه و همبستگی اورانیوم با عناصری از قبیل مس ، مولیبدنیوم ،وانادیوم و کبالت و ٠٠٠ از آن جمله است و با مطالعه آن می توان تیپ کانی سازی مجموه عناصر فوق را مشخص نمود از آن جا که هدف اصلی در مقاله حاضر تبیین تیپ کانی سازی اورانیوم درمنطقه مورد مطالعه است ،لذا تعیین رابطه ژئوشیمیایی این عنصر با عناصر دیگر حائز اهیمت است . در امیدچه اورانیوم بالاترین همبستگیرا دارد . این مجموعه فلزی اختصاص به کانی سازی اورانیوم در تیپ های ماسه سنگی داشته و در موارد دیگر مشاهده نشده است .
در حالی که همبستگی اورانیوم با سایر عناصر از جمله زیرکونیوم منفی (15/0- ) می باشد . لازم به ذکر است که در امیدچه باوجود عیار پایین اورانیوم و عناصر فلزی دیگر که به طور عمده به سبب فروشست و انتقال آنها از سطح رخنمون هاست،با این وجود همبستگی ژئوشیمیایی بین این فلز بافلزاتی نظیر مس ،وانادیوم ،مولیبیدنیوم و کبالت مثبت و بالاست . در مقاطع خواجه و گورچین در مقایسه با امیدچه ، همبستگی واقی بین اورانیوم و آهن ارسنیک ،کبالت ،تیتانیوم و وانادیوم وجود دارد درحالی که ارتباط اوراینوم با مولیبدنیوم ،مس و توریوم منفی است . در گورچین در لای های ماسه سنگی ،اورانیوم با زیرکونیوم همبستگی نشان می دهد که به احتمال زیاد مروبط به عیار بالای اوراینوم در کانی های سنگین زیرکن می باشد )محسنی ١٣٧١). در این مقطع اوراینوم با فلزات شاخص تیپ ماسه سنگی از جمله مس ، مولیبدنیوم ،وانادیوم و کبالت همبستگی منفی دارد . در لایه های شیلی و مارنی تیره و غنی از مواد آلی در گورچین ،اورانیوم با مس ، مولیبدنیوم و وانادیوم همبستگی ندارد . افزون بر این ، این عنصر با زیرکونیوم بیشترین همبستگی را نشان می دهد به طور آلی عدم ارتباط ژئوشیمیایی اورانیوم با بسیاری از عناصر به ویژه فلزات تیپ ماسه سنگی در لایه های شیلی مورد گفتگو ،مروبط به ترکیب مینرالوژی و فقدان تراوایی این لیتوفاسیس است . لذا وجود اورانیوم در رسوبات دانه ریز مربوط به زمان نهشتگی آنها و بوده که به صورت جذبی همراه مواد آلی و کانی های رسی به داخل آن ها وارد شده و منجر به تمرکز بالای اورانیوم در میان رسوبات گردیده است.
 

◄  رابطه عیار عناصر با لیتولوری:
ضمن پیاده کردن نتایج کمی و نمونه ها درمقابل افق های مربوط در ستون های چینه شناسی منطقه تلخه رود ،مشخص گردید که :

1) فعالیت کانی سازی اورانیوم در لیتوفاسیس های خاص صورت گرفته است .

2) این لیتوفاسیس هابه ویژه در امیدچه و گورچین متفاوت بوده و نشان دهنده مکانیسم های مختلف کانی سازی اورانیوم در آن ها است.

3) اورانیوم با مس درمقطع امیدچه بالاترین همبستگی را نشان می دهد که این وضعیت فقط در طبقات و افق های ماسه سنگی مشاهده می شود ولی پاره ای موارد استثنا بویژه در طبقات شیلی به چشم می خورد .در اینجا فقط به بررسی رابطه دو عنصر اورانیوم و مس با لیتولوژی های مختلف در منطقه بسنده شده که تفضیل آن به شرح زیر است :

درامیدچه افق های کانی سازی اورانیوم و مس در لیتوفاسیس های ماسه سنگی درشت دانه مربوط به روخانه های مئاندری و دشت های سیلابی قرار گرفته اند . این نوع ماسه سنگ ها اکثرا عاری از هر گونه مواد گلی (سیلت و رس) بوده و مواد انتقال آلی در آنها وجود ندارد ) سحابی – محسنی a ١٣٧٣ )
اورانیوم در افق های مذکور طی فرآیند های دیانژی صورت گرفته و لذا از نوع اپی ژنتیک می باشد و دراین مقطع همبستگی اورانیوم بامس در اکثر موارد درطبقات ماسه سنگی مثبت است . درحالی که در پاره ای طبقات ماسه سنگی این همبستگی به منفی می گراید .این امر در صورت بالا بودن عیار اورانیوم مربوط به وجود خرده های شیل و ماتریکس رسی توام با مواد آلی در متن ماسه سنگ است که در جذب اورانیوم نقش موثری داشته اند و در صورت پایین بودن نسبی عیار اورانیوم نقش موثری داشته اند و در صورت پایین بودن نسبی عیار اورانیوم در مقابل عیار بالای مس ، همبستگی منفی به علت اکسیداسیون اورانیوم در رخنمون های ماسه سنگی و انتقال آن طی فروشست رخنمون های مذکور است . در خواجه ،صرفنظر از آن که فعالیت کانی سازی مشخص و یکنواختی در هیچ یک از لیتوفاسیس های شیل وماسه سنگ دیده نمیشود. اصولا همبستگی بین اوراینوم و مس بیسیار ضعیف و پایین است . در گورچین با وجود تنوع زیاد لیتوفاسیس ها ولی تمرکز عیار اورانیوم به طور عمده در شیل های تیره و غنی از مواد آلی و گاهی اوقات دیده می شود. رابطه عیار مارنی و توفی (سحاب یو محسنی a ١٣٧٣ ) دیده می شود . رابطه عیار اورانیوم ومس دراین مقطع ازهمگنی لازم برخوردار نیوده و در پاره ای موارد مثبت و در بسیاری از موارد منفی است .تجمع اورانیوم در شیل های فوق الذکر همزمان با نهشتگی رسوبات میزبان صورت گرفته است . تغییرات عیار مس در مقابل لیتوفاسیس های مختلف در گورین از روند مشخصی تبعیت نمی کند . لذا می توان نتیجه گرفت که تمرکز مس در گورچین مستقل از لیتوفاسیس هیا مختلف درگورچین از روند مشخصی تبعیت نمی کند . لذا می توان نتیجه گرفت که تمرکز گورچین مستقل از لیتولوژی تحقق یافته است .◄  مکانیسم های شیمیایی حمل و ذخیره اورانیوم در طبقات ماسه سنگی:
در غالب فرآیند دیاژنزی ،کربنات کلسیم به صورت سیمان کلسیتی مهم ترین ومتداول ترین عامل پر کننده حفرات و فضاهای خالی در لیتوفاسیس های ماسه سنگی وحتی آذرآواری در منطقه مورد مطالعه می باشد. (سحابی ومحسنی a١٣٧٣ ) .گستردگی سیمان کلیستی رابطه مستقیم با فراوانی(CO3-2) درمحیط های دیانژی دارد . از جمله :آنیون های مذکور روی محلول های اورانیوم تاثیر کرده و این عنصر را به صورت کربوکسی اورانیل حمل می نماید. ( . (Osrle and Ball 1973انتقال اورانیوم از محلول های تری کربنات و بی کربنات به حالت اکسید (پچبلند) در شرایط احیا صورت می گیرد . این ترکیبات در طیف وسیعی از PH های خنثی تا قلیایی پایدار می باشند . جابه جایی ها و تغییرات شیمیایی فوق را از دیدگاه ( (Boyl 1982 به شرح زیر می توان خلاصه کرد :

[UO2(CO3)-4 ]+H+_ [UO2(CO3)2]-2]+HCO3-

[UO2(CO3)-2+2H+_ (UO2)+2+2HCO3-

(UO2)+2+2H2O_ UO3.H2O+2H+
 

اوراینیل باعوامل احیا کننده هایی از قبیل بیتومن ،تورب و … CH4,H2O احیا شده و به مرور به پچلیند تبدیل می گردد .◄  مدل کانی سازی اورانیوم در تلخه رود:
ذخایر اپی ژنتیک اورانیوم تیپ ماسه سنگی بر اساس شکل گسترش و خاصه های ژئوشیمیایی آنها مشخص می شود .دراین نوع ، ذخایر اورانیوم طی فرایند های ژئوشیمیایی اکسیداسیون احیا میزبان ماسه سنگی وارد در آن جا جمع و ذخیره می گردد (. (Finch and Davis 1985عوامل احیا کننده ممکن است درخود سنگ میزبان وجود داشته باشد و یا از خارج به آن اعمال گردد . یکی از متداول ترین اشکال گسترش ذخایر ماسه سنگی اورانیوم ، فرم هلالی شکل آن است که در آن کانسار عمود بر سطح لایه بندی در درون طبقه ماسه سنگی و بین لایه های ناتراوا نظیر شیل محصور میکردد .ازاین قبیل کانسار ها معمولا در حوضه های بین کوهستانی (intermounatin basins)و ارتباط با قوس های ماگمایی بوجود می آیند . بدین معنی که توده های نفوذی اسیدی و غنی سازی از اورانیوم به درون توده های پلوتونی قدیمی تزریق شده و بدین ترتیب سنگ های خاستگاه اورانیوم در ژرفای کم و یا در سطح زمین برونزد می یابند آبهای سطحی و یا زیر زمینی با نفوذ به درون سنگ های خاستگاه ، در شرایط اکسیدان اورانیوم آنها را درخود حل کرده و آنها را به محیط های رودخانه ای و یا دلتایی مربوط به همان حوضه های بین کوهستانی منتقل کرده و در صورت فراهم بودن شرایط احیایی تشکیل کانسار های هلالی تیپ ماسه سنگ را می دهند.
. (Finnh and Davis 1985) همچنین به سبب فرسایش و تخریب توده های نفوذی اسیدی ، ذرات وخرده سنگ های آنها ، بخش (VRF) ماسه سنگ های رودخانه مئاندری را تشکیل می دهند که نقش بسیار مهمی در انتقال اورانیوم از سنگهای خاستگاه به محل تجمع لایه های ماسه ای و یا ماسه سنگی در داخل حوضه های بین کوهستانی ایفا می کنند. LeRox 1985◄  فاکتورهای تعیین کننده در ذخایر اورانیوم تیپ ماسه سنگی در گستره مورد بررسیبررسی پترو گرافی توالی های رسوبی میوسن درامیدچه ، خواجه و گورچین نشان می دهد که در لیتوفاسیس های ماسه سنگی ، خرده سنگ های ولکانیکی درصد قابل ملاحظه ای ازاجزاء ترکیبی ماسه سنگ های مورد بحث را تشکیل می دهد . (سحابی و محسنی a ١٣٧٣) خاستگاه این ماسه سنگ ها ، تو ده های پلوتونی و ولکانیکی ای است که در اطراف حوضه تلخه رود برونزد داشته و حوضه مذکور را احاطه کرده اند . توالی های رسوبی فوق الذکر با ماهیت چرخه ای در محیط های رودخانه مئاندری و دلتایی – دریاچه ای تجمع یافته اند . چرخه های رسوبی مورد اشاره در حالت ایده آل باروند ریز شونده به سمت بالا ، از کنگلومرای دانه ریز ، ماسه سنگ پبلی ،ماسه سنگ و شیل تشکیل گردیده که در مجموع شرایط مناسبی را برای کانی سازی اورانیوم تیپ ماسه سنگی در منطقه بوجود آورده است .
( سحابی و محسنی a١٣٧٣) از تلفیق داده های فوق روشن می شود که گستره مورد بررسی بخشی از حوضه بین کوهستانی تلخه رود – سراب است که به وسیله آتشفشان سبلان وارتفاعات بزقوش ، دچان و قوشه داغ محاط شده است. از سوی دیگر وجود آنومالی های اورنیوم در توده های نفوذی در مناطقی چون مزرعه ، بینق ،سرخانلو ، زنوز ،اندب و دجان توسط سازمان انرژی اتمی ایران (سامانی ١٣٥٦ ) مشخص گردیده است . بنابراین با توجه به وجود توده های پلوتوین – ولکانیکی به عنوان خاستگاه اولیه اورانیوم و همچنین فراهم بودن شرایط ذخیره اورانیوم و همچنین فراهم بودن شرایط ذخیره اورانیوم در طبقات ماسه سنگی، موجب تحقق کانی سازی اورانیوم از تیپ ماسه سنگی در منطقه مورد مطالعه طبق مدل های ارائه شده توسط (Rox(1985), Finch and Davise1985 و (Hutchison(1983) فراهم می باشد.لازم به ذکر است که بر اساس نتایج XRF وجود اورانیوم و مس که در لیتوفاسیس های شیلی درمقطع گورجین دیده می شود ، به علت آغشته بودن شیل های مذکور از مواد آلی مربوط به فرآیند جذب این عناصر بوسیله مواد آلی و کانی های رسی است که هم زمان با رسوب گذاری و به شکل SYNGENETIC صورت گرفته است . ◄  نتیجه گیری:
ویژگیهای تکتونیی و موقعیت خاص بین کوهستان حوضه تلخه رود ، شرایط مناسبی را برای فعالیت های کانی سازی فراهم آورده است . تشکیل توده های پلوتونی ائوسن وهمچنین تزریق توده های آتشفشانی جدیدتر به داخل آنها با تمرکز یافتن عناصر فلزی مختلفی همراه بوده است . لذا می توان توده های مذکور را در مجموع خاستگاه اولیه عناصر فلزی به ویژه اورانیوم در منطقه . در نظر گرفت .جریان آب های سطحی اکسیدان موجب فرو شستن عناصر محلول و انتقال آنها به رسوبات متخلخل و تراوا می گردد . با توجه به شرایط پالئوژئوگرافی حوضه تلخه رود ، دو روند کانی سازی در مورد اورانیوم مشاهده می شود :

١ -٤-محلول های اورانیوم در شرایط اکسیدان به داخل ازندهای متخلخل و تراوا بویژه لیتوفاسس های ماسه سنگی و ماسه سنگ های پبلی در توالی رسوبی امیدچه نفوذ کرده و همراه عناصر دیگری چون مس و مولیبید نیوم و وانادیوم وتشکیل کانسار هی اپی ژنتیک ماسه سنگی از نوع هلال(Roll Frant) را داده است .

٢ -٤-اورانیوم به صورت محلول پس از ورود به محیط های دلتایی دریاچه ای ، به وسیله کانی های رسی و ذرات جذب و همراه آن ها رسوب کرده . درادامه در صورت فراهم بود شرایط احیای در داخل لیتوفاسیس های شیلی ،آنومالی هایی از آن تشکیل گردیده است .

درمقاله حاضر به بررسی روندهای ممکن کانی سازی اورانیوم و فلزات همراه آن از قبیل مس بسنده شده و با توجه به امکانات موجود ، ابعاد کمی و اقتصادی ومیزان ذخیره کانسار ، مورد بحث قرار نگرفته است افزون بر این به دلیل نمونه برداری های سطحی و فرو شستگی سنگ ها در رخنمون ها ، مطالعات دقیق تر در زمینه مسائل ژئوشیمیایی و همچنین تعیین ابعاد اقتصادی آنومالی های اورانیوم در تلخه رود که با نمونه برداری از عمق و حفر گمانه های اکتشافی هماره خواهد بود . بسیار ضروری و مفید می باشد .
 

نویسنده: دکتر فریدون سحابی و حسن محسنی

منبع اطلاعاتی: فصل نامه علوم زمین ، شماره 14