زمین شناسی کرومیت

در مورد تشکیل کرومیت عقیده عمومی بر این است که در موقع بالا آمدن ماگمای نفوذی در اثر تبادل حرارتی، درجه حرارت به تدریج پائین آمده و باعث تشکیل دانه‌های کرومیت شده است، در بررسی شرایط تشکیل و ژنز کانسارهای کرومیت، شناخت خاستگاه تکتونیکی افیولیت از اهمیت ویژه ای برخورداراست که در ادامه به بررسی آن می‌پردازیم.

•حاشیه‌های مخرب تکتونیکی :
در این رژیم تکتونیکی دو پوسته مجور به طرف یکدیگر حرکت کرده و لبه پوسته ای که وزن مخصوص و سرعت بیشتر و شکل مناسب تری دارد به زیر صفحه دیگر فرو خواهد رفت که با توجه به نوع پوسته سه حالت کلی زیر پیش می‌آید.

الف - وزن فرورانش حاشیه قاره‌ها :
که شامل فرو رفتن یک پوسته قاره ای به زیر پوسته قاره ای دیگر که مهمترین این زونهای فرورانش در آمریکای جنوبی و همچنین زون فرورانش ایران، ترکیه و رومانی است که مجموعه‌های افیولیتی ایران، ترکیه، عمان، قبرس، یوگسلاوی سابق و یونان در ارتباط با آن شکل گرفته اند که کانسارهای مهم کرومیت و برخی ذخایر سولفیدی توده ای را دارا می‌باشند.

ب - زون جزایر قوسی :
که شامل فرو رفتن یک صفحه اقیانوسی به زیرصفحه اقیانوسی دیگر یا به زیر یک پوسته قاره ای جوان می‌باشد، که جزایر قوسی غرب اقیانوس آرام که مجموعه‌های مهم و بزرگ افیولیتی فیلیپین و کالدونیای جدید در ارتباط با آن شکل گرفته اند.
ج - زون تصادم دو قاره :
در آخرین مرحله حذف پوسته اقیانوسی، دو قاره با یکدیگر برخورد می‌کنند و در شرایط خاصی یک قاره به زیر قاره دیگر می‌رود. نظیر این حالت را می‌توان در کوههای آلپ و هیمالیا دید که افیولیت‌های آلپ مثال بارز آن می‌باشد.
در بررسی شرایط تشکیل و ژنز کرومیت، کانسارهای کرومیت را می‌توان جزء کانسارهای ماگمائی در نظر گرفت (خاستگاه ماگمایی دارد)، این کانسارها ممکن است حاصل تبلور اولیه یا مراحل تأخیری در انجماد ماگما باشند، معمولاً کانسارهای ماگمائی در داخل توده‌های نفوذی که خاستگاه عمیق دارند، تشکیل می‌شوند، بهترین مثال کانسارهای حاصل از تفکیک ماگمائی، کانسارهای کرومیت می‌باشند، مطالعه تعداد بسیار زیادی از مقاطع صیقلی کانسارهای کرومیت نشان داده است که کرومیت غالباً در مراحل اولیه تبلور از ماگما جدا میشود و در عین حال مقدار قابل ملاحظه ای از کانه به صورت سیال باقی مانده و در محدودة وسیعی در سیال کانه دار مهاجرت می‌کند و براین اساس کانه کرومیت در محدودة معینی قابل پی جوئی هستند.
براین اساس تشکیل کرومیت (کانسارهای کرومیت ) به دو شکل صورت می‌گیرد.
الف - از تفریق اولیه ماگمای بازالتی :
که به تشکیل لایه‌های کرومیتی منجر می‌شود، اکنون بیشترین محققین عامل کلیدی در تشکیل لایه‌های تک کانیایی کرومیت را دراین می‌دانند که تبلور کرومیت هنگامی رخ داده است که هیچ کانی دیگری در حال تبلور از ماگما نبوده است، دوره‌های تبلور ماگما آنقدر طول کشیده است که لایه‌های کرومیتی به ضخامت چند متر تشکیل شده و این دوره‌ها نیز چندین بار تکرار شده است تا تعداد زیادی لایه‌های کرومیت تشکیل شود (در اثر تزریق متوالی ماگماهای جدید به درون محفظه ماگمایی).
منشاء و نحوه شکل گیری لایه هایکرومیتیت در اتاق ماگمایی با مدل « ایروین » بیان میشود و آن شامل تزریق و اختلاط ماگماهای بازالتی با ترکیب متفاوت است که سبب به هم خوردن تعادل متبلور شدن اسپینل به تنهایی می‌شود.
ب - از تفریق ماگمای باقی مانده :
که در نتیجه آن کرومیت‌های عدسی شکل، تشکیل می‌شود این توده‌های کرومیتی از جمله عناصر شاخص «بخش گوشته» افیولیت هاست، با قبول کمپلکس افیولیتی به عنوان لیتوسفر اقیانوسی (جایگاه اصلی این کرومیت‌های انبانی، کمپلکس‌های افیولیتی بوده که این کمپلکس‌ها به عنوان قطعاتی ازلیتوسفر اقیانوسی دانسته شده اند) و انتساب پریدوتیت‌ها به گوشته جامد تزریق شده به پوسته، انبان‌های کرومیت به عنوان کرمولیت نهشته شده در قاعده گابروی لایه ای، در دونیت به عنوان زون تبدیل معرفی شده است، در توضیح وجود انبان‌ها در زیر دونیت‌های زون تبدیل، با درنظر گرفتن ساختارهای دگرشکلی، در کرومیتیت‌ها مدل‌های تکتونیکی با ریزش ثقلی پیشنهاد شده است، که در آن لایه‌های کرومینیت در پریدوتیت‌ها باشکل پذیری پلاستیک، تغییرشکل می‌دهد که هستند که در محفظه‌های بزرگ ماگمائی تیغه‌های میان اقیانوسی، تشکیل شده است.
برخی از محققین تشکیل کرومیت‌ها را به محفظه‌های کوچک ماگمائی در گوشته فوقانی نسبت می‌دهند بررسی‌های تجربی نشان داده است که یک همبستگی معکوس بین مقادیر Cr از سیالی تشکیل شده است که نسبت به سازنده کرومیت Al، دارای Al کمتری است این دو نوع کرومیت ممکن است به یک ماگما تعلق داشته باشند، اما تفریق متفاوت دارند، کرومیت در پدیده گرمایی و دگرگونی پایدار است ولی می‌تواند دگرسان شده و کرم را آزاد نماید.
کروم از نظر اقتصادی به وسیله حرارت دادن کانسنگ در حضور آلومینیوم و یا سیلیس بدست می آید. کرومیت معمولاً در سنگهای اولترابازیک نظیر پریدوتیت ها، سرپانتین ها، پیروکسینیت ها، لرزولیت ها، هارزبورژیت ها و دونیت ها یافت می شوند.
درباره اصل و منشأ کانسارهای کرومیت مطالعات زیادی انجام گرفته است. کروم عمدتاً از کانسارهای ماگمایی کرومیت ایجاد می شود. کانسارهای پلاسری مربوط به این کانی دارای اهمیت کمی هستند. کانسارهای کرومیتی که در سنگهای سخت (Hard Rock یا سنگ های غیر رسوبی) وجود دارند، شامل کرومیت ها بوشولد و آلپی می باشند.
تمام کانسارهای اولیه کرومیت از نوع اینترا ماگماتیک (تشکیل شده در داخل توده آذرین) بوده و در سنگهای قلیایی تا بسیار قلیایی دیده می شود.
نوع کانه کروم، شکل و وسعت کانسار آن تابع ترکیب شیمیایی ماگما و بطور کلی تغییرات عوامل PTC (فشار، حرارت، ترکیب) در ضمن سرد شدن ماگما و همچنین تابع حرکاتی است که ماگما در ضمن سخت شدن و یا بعد از آن تحمل کرده است. پدیده تفریق تبلور که موجب تمرکز کرومیت گردیده است نیز تابع ترکیب ماگما و سرعت انجماد و سرد شدن و وجود مواد فرار در آن و بالاخره حرکاتی است که ماگما در ضمن سرد شدن داشته است. به این جهت تمرکز کانسارهای کرومیت در نقاط مختلف دنیا بطور متنوع انجام گرفته است و با وجود پیشرفتهایی که در چهل سال اخیر از نظر شناسایی علمی در این زمینه حاصل شده است، باز هم نکات مجهولی باقی مانده است.
بهترین مثال درباره کانسارهای کرومیت از نظر توضیح منشأ آنها کانسارهای بوشولد در افریقای جنوبی است. توده بزرگ کرومیت دار بوشولد که بخش اعظم آن از پیروکسنیت و نوریت تشکیل می یابد منطقه ای در حدود 95000 کیلومتر مربع را در شمال ژوهانسبورگ اشغال کرده است. ضخامت این توده لاکولیتی در حدود 10 تا 15 هزار متر است که نوریت های کرومیت دار، پنج هزار متر پائین ترین بخش آن را تشکیل می دهد. توده آذرین بوشولد دارای نوعی چینه بندی ماگمایی با ساختمان موازی است. این چینه بندی به حدی مشخص است که موجب ابراز نظریاتی درباره منشأ رسوبی آن گردیده است.
دانشمندانی نظیر رونینگ و اشنایدرهون و وگنر نشان داده اند که چینه بندی یا لایه لایه بودن، نشانه تفریق تبلور در مایع مذاب است که در سطح نسبتاً وسیعی منجمد شده است. سرد شدن این توده آذرین بطور منظم از بالا به پایین انجام گرفته است و به این ترتیب فازهای مختلف ماده مذاب بطور متوالی تشکیل و بصورت لایه لایه روی همدیگر قرار گرفته است. باین جهت سنگهای بسیار قلیائی در پائین ترین بخش واقع شده، روی آن به ترتیب نوریت، گابرو، آنورتوزیت و گرانیت قرار گرفته است. کرومیت و سایر اکسیدها در پائین ترین بخش سنگهای قلیایی قرار گرفته است و این بخش دارای چند کیلومتر طول و در همه جا دارای ضخامت و وضع مشابهی است. این بخش را در توده مزبور بنام Reefs نامیده اند.
دانشمندان آمریکایی معتقد به منشأ کرومیت از تشکیل و تبلور کرومیت در مراحل بعدی تفریق مایع مذاب است و حتی معتقدند که قسمتی از آن در مرحله گرمابی (هیدروترمال) ایجاد شده است. دلایل این عده برای توجیه منشأ کرومیت و بستگی آن با مراحل بعدی انجماد، نتایج حاصل از مطالعات میکروسکپی و همراهی کرومیت با کانیهای گرمابی از قبیل کلریت کروم دار (کمرریت) و بالاخره شکل رگه مانند توده های آن می باشد. مطالعات بعدی توده های کرومیت های نواحی بالکان و ترکیه و اورال بوسیله متخصصین مختلف که مستقل از هم کار کرده اند نشان می دهد که بخش اعظم کرومیت در مرحله لیکوئید ماگماتیک تشکیل شده است، قسمتی در آغاز و بخشی نیز در انتهای این مرحله، دلایلی که برای اثبات این نظریه ذکر کرده اند عبارتست از: وجود توده هایی قلیایی که از تفریق ماگما حاصل شده است، تمرکز کرومیت در قسمت قاعده توده آذرین که فقط ناشی از تفریق ثقل آن قبل از انجماد سایر قسمتهاست، گسترش طولی و خطی و جایگزینی توده کرومیت در قسمتهای روان توده آذرین و بالاخره خوردگی شیمیایی زیادی که بلورهای کرومیت تحمل کرده است.
کرومیت عمدتاً در سنگ های اولترامافیکی یافت می شود. مهمترین منابع کرومیت عبارتند از :
کمپلکس های مافیک و اولترامافیک لایه ای، اوفیولیت ها و پلاسرهای کرومیت دار.
علاوه بر توده های کرومیت افریقا در سایر نقاط جهان نیز کانسارهای کرومیت تشکیل شده است که برخی از آنها عبارتست از:
1-شوروی سابق:
در شوروی مهمترین کانسار کرومیت در قسمت شرقی آن کشور در ناحیه (Severdlesk) قرار گرفته است. این توده ها دارای منشاء آذرین است و از طریق سگرگاسیون و به شکل عدسی، رشته ای و یا توده های پراکنده در داخل سرپانتین تشکیل شده است.
مرغوب ترین نوع کرومیت در این ناحیه دارای 40 تا 46 درصد و فقط به طور محلی تا 56 درصد Cr2O3 می باشد، معذلک قسمت اعظم کرومیت های این ناحیه واجد 48 درصد Cr2O3 است. توده دیگری نیز در جنوب (Bashkiriya) در جمهوری قزاقستان شناخته شده است.

2-ترکیه :
کشور ترکیه دارای توده های کرومیت زیاد است که بخش مهم آنها در نزدیکی بورسا واقع در جنوب دریای مرمره و در امتداد ساحل مدیترانه قرار گرفته است.
مهمترین آنها معادن گولمان در نزدیکی ارگانی معدن واقع شده است. همه این کانسارها در داخل سنگهای آذرین درونی بسیار قلیایی از طریق سگرگاسیون ماگمایی تشکیل شده است.
کانسنگ کرومیت ترکیه از نوع مرغوب است برخی از آنها 50 تا 52 درصد و بقیه 43 تا 50 درصد Cr2O3 دارد.
•کمپلکس بوشولد:
کمپلکس بوشولد بزرگترین کمپلکس دنیاست که 67000 کیلومتر مربع وسعت 9 کیلومتر ضخامت داشته و به سن 2050-2000 میلیون سال می باشد.
این کمپلکس واقع در افریقای جنوبی بزرگترین ذخیره کرومیت جهان را تشکیل می دهد که در آن دو لایه کرومیت دار به طول 70 کیلومتر و به ضخامت 6/0 تا 5/1 متر است.
مواد معدنی مهم این کمپلکس شامل:
کرومیت- مگنتیت – پلاتینیوم وانادیم دار- عناصر خانواده پلاتین (PGE)- طلا – قلع – اورانیم- وانادیم و آزبست است.
شکل این کمپلکس به صورت لوپولیت است. کمپلکس بوشولد دارای 4 زون است:

1- زون قاعده ای Lower zone:
این زون 1100 متر ضخامت دارد و تناوبی از سنگ های اولترامافیک مانند نوریت، برونزیت، دونیت و هارزبورژیت و لایه های نازک کرومیت که چندان اقتصادی نیست.

2- زون بحرانی Critical zone:
این زون 1500 متر ضخامت داشته و تناوبی از پیروکسنیت، نوریت، آنورتوزیت و کرومیت بر روی لایه نشان کرومیت وجود دارد.
شروع این زون با لایه های کرومیت نشانه است که زون بحرانی را از زون قاعده ای جدا می کند. عیار متوسط Cr2O3 درآن بین 46 تا 5/47 % و نسبت 1/6/1= ‍Cr/ Fe است.
کرومیت شامل 3 گروه است:
•گروه زیرین شامل 7 لایه که لایه 6 اقتصادی است.
•گروه میانی شامل 4 لایه است.
•گروه بالایی که شامل 2 لایه است که لایه دوم خاستگاه فلزات گروه پلاتین PGM است.
مکانیسم تشکیل لایه ها یا نوارهای متناوب کرومیت از نظر ایروین اضافه شدن تدریجی ماگمای جدید به اطاقک ماگمایی است که باعث تغییرات منظم ترکیب شیمیایی ماگما می باشد.

3- ریف مرینسکی:
این زون بین زون بحرانی و زون اصلی به ضخامت 26 متر قرار گرفته است.
ریف مرینسکی شامل ارتوپیروکسن، کرومیت، فلدسپات، کوارتز و سولفید دارای پلاتین به صورت سولفید و آرسنید و همچنین کرومیت است که خاستگاه پلاتینوئیدهای استراتیفرم است.
مکانیسم فراوانی فلزات گروه پلاتین در ارتباط با سیالات غنی از کلر:
وجود ساختمان های تنوره مانند، تمرکز کانی های آبدار و گرافیت است که دلالت بر فعالیت فزاینده آب در زمان تشکیل دارد.

4- زون اصلی Main Zone:
این زون با 3300 متر ضخامت از نوریت، آنورتوزیت و گابرو تشکیل شده است و بین ریف مرینسکی و زون بالایی قرار دارد.

5- زون فوقانی Upper Zone:
این زون از یک لایه مگنتیت نشانه تشکیل شده است که زون فوقانی را از زون اصلی جدا می کند و شامل گابرو، الیوین دیوریت، آنورتوزیت، تروکتولیت و منیتیت و با ضخامت 1600 متر می باشد و دارای مقادیر بالایی تیتان و وانادیم است.
میزان ذخیره کرومیت در افیولیت ها بین 20000تا 200000 تن و عیار Cr2O3 درآن بین 33 تا 55 % است