متخصصان علوم زمین

سعید افتاده

کلاهک آهنی کانسار (گوسن) مجموعه ای از اکسیدها و هیدروکسیدهای ثانویه آهن همراه با مقداری رس و سیلیس است که بر اثر هوازدگی، بر روی سطح کانسارهای سولفیدی تشکیل می شود. این مجموعه بر اثر اکسیداسیون و فروشست اسیدی (Acid Leaching) کانه های سولفیدی به وجود می آید و گوسن نامیده می شود.

گوسن راهنماي مناسبی برای اكتشاف كانسارهای فلزی پنهان است.
خود گوسن می تواند یک کانسار فلزی با ارزش باشد.

گوسن از هوازدگى شيميايى کانی هایی مانند پيريت، مارکاسيت، پيروتيت، کالکوپيريت، آرسنوپيريت، بورنيت، کالکوسیت، موليبدنيت، سيدريت، آنکريت، اسفالريت، گالن و تترائدريت به وجود مى آيد.

رخنمون گوسن با سه ويژگى زیر مشخص می شود:

1- فرو افتادگى سطح زمين نسبت به مناطق اطراف بر اثر انتقال مواد محلول و ايجاد تخلخل زياد.

2- تغييرات رنگى شديد که مربوط به کانیهاى گوتيت (قرمز – نارنجى)، هماتيت (قرمز و قهوه اى) و جاروزيت (خردلى – طلايى) است.

3- بافت و ساخت مشبک (Box Work) که مربوط به بقاياى سولفيدها و کانیهاى اوليه است.

مهمترين کانى هاى تشکيل دهنده گوسن عبارتند از:

هماتيت، گوتيت، جاروزيت، آلونيت و کائولينيت

کانى هاى ديگر شامل کوارتز، کلسدونى، پيرولوزيت، سولفات ها، کربنات ها، آرسنات ها و کانى هاى رسى است.

جاروزیت KFe3+3(OH)6(SO4)2 یک شاخص بسیار مهم است.

گوسن ها را از نظر منشاء به دو گروه تقسيم مى کنند:

گوسن هاى واقعى (کانسار ساز) که از هوازدگى سولفيدها به وجود مى آيند و غنى از عناصر کانه ساز هستند.

گوسن هاى دروغين (False Gossans) که از هوازدگى سيليکات هاى آهن دو ظرفيتى (بيوتيت، آمفيبول، پيروکسن و…) به وجود مى آيند و فاقد ارزش اقتصادى مى باشند.

گوسن های واقعی از دو جهت مورد توجه قرار می گیرند:

1- به عنوان کليد اکتشافى کانسارهاى پنهان

• گوسن ها ردیاب مفیدی برای شناسایی کانسارهای سولفیدی هستند که نه تنها در اکتشاف سیستمهای پورفیری، بلکه در سایر کانسارها نیز کاربرد دارند.
• در زون لیمونیتی موجود در گوسن، معمولاً کانی های گوتیت، هماتیت و جاروزیت وجود دارد.
• همراهی هماتیت و جاروزیت KFe3+3(OH)6(SO4)2 می تواند نشانگر کانی سازی سولفیدی در اعماق باشد.

2- گوسن ها منبع غنى از عناصر با ارزش هستند.

فرو رفتن آبهای جوی به داخل زمین، باعث می شود که مواد موجود در سنگها به مقدار قابل ملاحظه اى شسته شده و به سمت پایین حرکت کند. اندازه گیری ترکیبات در محل گوسن، نسبت به مقدار اوليه، کاهش نشان مى دهد. به عنوان مثال SiO2 ده درصد، K2O پانزده درصد،Al2O3 پانزده درصد، گوگرد 30 درصد، مس 95 درصد و روى 100 درصد کاهش می یابد در حالي که میزان ترکيبات و عناصر غير محلول افزوده مى گردد (آهن 50 درصد، آب 75 درصد، طلا، موليبدن، ارسنيک و سلنيم و …)

عوامل به وجود آورنده گوسن

● مجموعه کانه های اولیه
● حلالیت کانه ها
● اسیدی یا قلیایی بودن (PH) آبهای زیرزمینی
● میزان اکسیژن موجود و پتانسیل اکسیداسیون(Eh)
● درجه حرارت
● شرایط آب زیرزمینی:

• تغییرات فصلی سطح آب زیرزمینی
• سرعت جریان آب زیرزمینی
• تخلخل سنگهای محل
• اثرات بلند مدت تغییرات آب و هوایی

● عوامل مرتبط با تکتونیک:

• بالا آمدگی Uplift
• پایین افتادگی یا دفن شدن (توسط گسل)

● عوامل مرتبط با تغییرات سطحی:

• لاتریتی شدن
• غنی شدن لایه های سطحی با ترکیبی از کوارتز، اکسیدها و کربناتهای آهن شامل سیمان سیلیسی (Silcretes)، سیمان آهن سه ظرفیتی (Ferricretes)، سیدریت (Ironstone)، ژاسپ و سیمان آهکی (Calcretes)

مکانیسم تشکیل گوسن
در شرایط آب و هوایی معمولی، سنگهای سیلیکاته بر اثر ریزش آبهای جوی، هوازده می شوند. در زیر سطح زمین، آبهای زیرزمینی نیز با سنگها واکنش می دهند و یون هیدروکسیل و هیدروژن آزاد می شود. حضور کانی های سولفیدی مانند پیریت (و به مقدار کمتر پیروتیت) و ترکیب آن با یون هیدروکسیل، به تولید اسید سولفوریک رقیق و سولفات آهن دو ظرفیتی می انجامد که هر دو اکسید کننده قوی هستند. در واقع توده سولفیدی و آب زیرزمینی مانند یک پیل الکتروشیمیایی عمل کرده و واکنش شیمیایی زیر رخ می دهد:

2FeS2 + 7O2 + 2H2O ——- 2FeSO4 + 2H2SO4
(pyrite) + (oxygen) + (water) —- (ferrous sulfate) + (sulphuric acid)

اسید سولفوریک، حجم زیادی از اکسید آهن را در خود حل کرده و در واکنش با سنگ دیواره سیلیکاته، رس تولید می کند. رس و اکسید آهن با هم ترکیب می شوند. چنانچه سنگ دیواره از آلومینوسیلیکات های کم آهن تشکیل شده باشد (فلدسپات) رسهای درجه حرارت پایین تشکیل می گردد که با اکسیدهای آهن قرمز، قهوه ای و نارنجی همراه است و در داخل نقاط نفوذ پذیر مانند درزه، شکاف و گسل ها ته نشین می شود.

سیستم پیریتی همچنین یک عامل اکسید کننده دیگر به شکل سولفات آهن سه ظرفیتی تولید می کند که در ترکیب با اسید، توانایی فوق العاده ای در انحلال سولفیدها دارد و می تواند سولفات های فلزی محلول تولید کند.

2FeSO4 + H2SO4 + 0.5O2 ——- Fe2(SO4)3 + H2O
(ferrous sulfate) + (sulphuric acid) + (oxygen) —- (ferric sulfate) + (water)

÷÷÷References:

• Gossans and Leached Cappings by Roger Taylor, 2011, 146 pages.
• Regolith Science by Keith M. Scott, Colin F. Pain, 2009, Springer, 598 pages.
• The Dynamic Earth System A. M. Patwardhan, 2004, 416 pages.
• Introduction to Ore-Forming Processes by Laurence Robb, 2005, Blackwell Publishing, 373 pages.
• Introduction to mineral exploration by Charles Moon, Michael Whateley, Anthony M. Evans, 2006, Wiley-Blackwell, 481 pages.