لایه های سرب – روی – نقره در تپه ی بروکن (Broken Hill):
مقدمه: این رسوبات یا لایه ها در عرض جغرافیایی ، طول جغرافیایی در NSE، بر روی تپه ی بروکن (SH 54 – 15) در مقیاس نقشه یک به دویست و پنجاه هزار و تپه ی بروکن (7134) در صفحات نقشه به مقیاس یک به صدهزار واقع شده است. این تپه یکی از غنی ترین ذخایر سرب، روی و نقره در جهان است. استخراج معدن از تپه ی بروکن توسط یک شرکت با محدودیت انحصاری در سال 1883 شروع شده است و تا به امروز در عملیات جنوبی کاوش تپه ی بروکن در Pasminco ادامه دارد.
در این مقاله نتایج مربوط به پروژه ی تحقیقاتی برجسته و کاوش معدن که در معدن شمالی و عملیات بخش جنوبی صورت گرفته است از زمان توصیف توسط مکنزی و دیویس (1990) بصورت مستند ارائه شده است.
منابع و استخراج: رسوبات و لایه های تپه ی بروکن در اصل متشکل از حدود 185MT سنگ معدن قابل استخراج است، که مربوط به 100Mt کانی شدگی می باشد که غالب بر 3 درصد با سرب و روی ترکیب شده است (هایدن و مک کناچی، 1987). علاوه بر سرب و روی حدود (Mkg) 28/7 نقره و 23t طلا نیز به عنوان محصولات جانبی یا فرعی در کاوش فلزات کم بها از زمان شروع استخراج تولید شده است. استخراج معادن از تپه ی بروکن پاسمنیکو (Pasminco) در سال 1988 با ادغام عملیات معدن کاری شمال و زنیک و NBHC شکل گرفته است. معدن شمال (North) بصورت تخمینی 34Mt سنگ معدن تولید کرده است که عمدتاً 14 درصد از آن سرب، 23g/t نقره و 11/5 درصد روی تا عمق 1/7km قبل از تعطیلی آن در سال 1993 بوده است، که غالباً از عملیات زیرزمینی بدست آمده است. بین سالهای 1991 و 1993، کل 80/000t از سنگ معدن بارگه ی روی با طبقه بندی 5/5 درصد سرب، 100g/t نقره و 9/5 درصد روی در معدن نورس (شمال) از منبع حساب شده و نشان دار 175/000t استخراج شده است. بین سالهای 1911 و 1995، معادن ZC، 89/6Mt سنگ معدن تولید کرده است. برخی کارهای باقی مانده ی مربوط به استخراج معدن و کار نوسازی معدن در اجاره نامه های مرکزی معدن جنوب (south) ادامه دارد که توسط شرکت وابسته به Poseidon که یک شرکت متالوژی و حفاری و مواد معدنی با مسئولیت محدود می باشد (MMM) منعقد شده است، اما سنگ معدن به مدت طولانی در این محل عمل آوری نمی شود. MMM و متصدیان قبلی آنها 51/9Mt سنگ معدن تا اواخر سال 1990 تولید کرده اند.
در سال 1996، 2/5Mt از سنگ معدن از عملیات زیرزمینی پاسمینکو در درجات 5/5% سرب، 54g/t نقره و 7/7% روی تولید شده بود (شرکت پاسمینکو با مسئولیت محدود، 1996).
کانه سنگ های تپه ی بروکن بعد از 113 سال استخراج هنوز هم به عنوان یکی از بزرگترین لایه های سرب – روی در استرالیا محسوب می شود، که ذخایری در حدود 28Mt از سنگ معدن دارد که شامل 5/9% سرب، 55g/t نقره و 8/5% روی می باشد (استخراج معدن پاسمینکو، 1996).
زمین شناسی این لایه ها: لایه های تپه ی بروکن در گروه تپه های بروکن در منطقه ای به نام willyama supergroup واقع شده است که مربوط به به دوران دیرینه سنگی می باشد و متشکل از نه (9) کانه سنگ مجزا اما کاملاً بهم متصل می باشد که در یک بسته ی چینه شناسی منفردی در منطقه ای به نام Hores Gneiss در گروه تپه های بروکن روی هم انباشته شده اند. این کانه سنگ ها از پایه ی کان تا بالا با نام های 3 لنز (3L)، 2 لنز (2L)، 1 لنز پایینتر (1LL)، 1 لنز بالاتر (1Lu)، رگه ی پایینتر (ALL)، رگه ی بالاتر (ALU)، رگه ی جنوبی (SAL)، 1 لنز جنوبی (S1L) و رگه ی (BL) B شناخته شده اند. دهمین کانه سنگ در کانی شدگی چینه یا لایه ی پراکنده، به نام رگه ی C (CL)، در بالای لایه ی BL قرار دارد و به تازگی تعریف کاملی از آن ارائه شده است و استخراج شده است. ترتیب استخراج: کانسار یا لایه هایی که در داخل یک بسته ی مجزایی چینه شناسی قرار می گیرند به عنوان ترتیب یا توالی استخراج شناخته شده اند. ثابت شده است که این لایه ها طولی به اندازه ی 25km و عمقی به اندازه ی 2km دارند. جایگاه چینه شناسی این کانسارها نیز بصورت دقیق و مفصل توسط هایدن و مک کناچی (1987) و همچنین توسط رایت، هایدن و مک کناچی (1987, 1993) توضیح داده شده است.
این کانه سنگ هایی که در داخل واحدی از ترتیب استخراج قرار می گیرند به نام افق رگه شناخته شده اند که به چهار واحد در منطقه ی استخراج استخراج یا معدن تقسیم بندی می شوند، این واحدها از پایین ترین به بالاترین واحد عبارتند از: افق کلاستیک و آهک – سیلیکات (CCH)، افق گارنت کوارتزیت (BQH)، افق رگه ی C (CLH) و کانی شدگی (4/5H) 4/5 که توسط AE Webster طبقه بندی شده اند. کانه سنگ هایی که غنی از کلسیت، فلوئوریت، سرب و رودونیت هستند (1LU, 1LL, 2L و تا اندازه ی کمتری 3L) در داخل واحد یا طبقه ی CCH واقع شده اند، واحدی که غالباً در سنگ ها یا صخره های رسوبی کلاستیکی که تا حدودی دارای لایه های آهک – سیلیکات می باشند وجود دارد. کانه سنگ هایی که در کوارتز اصلی و اولیه غنی هستند یا به وفور یافت می شوند (ALL، ALU ، S1L ، SAL و BL) در داخل واحد GQH قرار می گیرند.
کانه سنگ 3L، که آن هم در نخستین کوارتز به وفور یافت می شود، دارای مقداری کوارتزیت گارنت می‌باشد که جدا از GQH می باشد اما در داخل واحد CCH قرار دارد. CLH و مؤلفه ها و اجزای 4/5H و CCH در پشت ناحیه ی رسوبی اصلی باقی می مانند و براساس مقیاس منطقه ای نشان داده می شوند یا ارائه می شوند. در این بخش به نظر می رسد که ارتباطی بین نحوه ی کانی شدگی و نوع سنگ میزبان وجود دارد.
بخش غالبی از کانی شدگی در افق های مختلف خارج از کانه سنگ های اصلی، به ویژه در واحد 4/5H روی می دهد که شامل یا حاوی کانی شدگی گسترده ی روی می باشد، از قبیل کانه سنگ potosi (لارسن، 1994؛ مورلند و لیورس).
اشکال هندسی کانی شدگی: کانه سنگ های 2L و 3L به ترتیب اولین و دومین کان سنگ های بزرگ در این حوزه هستند که به لحاظ چینه شناسی برای اکتشاف به طول 8km پیوسته می باشند. این کانه سنگ ها غالب سنگ معدن را در تپه ی بروکن تولید یا استخراج کرده اند. کانه سنگ ALL کان سنگ دیگری است که وسعت زیادی در این حوزه دارد. که تا 5km ادامه دارد، اگر چه ناپیوستگی ها یا گستگی های ساختاری یا چینه شناسی نیز در انها قابل مشاهده است. این کانه سنگ ها به NE می رسند و به روش پلکانی مرتب شده اند که غالباً در منتهی الیه جنوبی این حوزه یا میدان در جاییکه بیشترین تعداد لنزها اتفاق می افتد، واقع شده اند. 3L و 2L به لحاظ ساختاری در منتهی الیه شمالی این کانسار یا لایه از طریق منطقه ی برآمده ی Globe – Van xhall به پایان رسیده اند. دنباله ی NE آنها در این منطقه ی برآمده، که به نام منطقه ی 2k شناخته شده است، واقع شده است اما اندازه و مقدار آنها معلوم و مشخص نیست.
تمامی لنزهای سنگ معدن در تپه ی بروکن و کانی شدگی های مرتبط به آن به شدت خطی هستند، که تقریباً در اکتشاف موازی و برابر می باشند و در سطح مقطع یا مقطع برخورد، عدسی شکل می باشند. تک بعدی بودن شدید چینه شناسی و طول اکتشاف زیادی در کانی شدگی به سبک 2L و 3L، ALL و CL و کانی شدگی 4/5مجموعه ای از «نوارها» را در کانی شدگی براساس اجاره نامه ی معدن پاسمینکو ایجاد می کند. کانه سنگ های 2L و 3L قوس یا کمانی به شکل بومرنگ را در برآمدگی طول جغرافیایی (طولی) ترسیم می کنند (شکل 1). این قوس در حدود 40 درجه به سمت شمال پیش رفته است، و تا در منتهی الیه شمالی این میدان یا حوزه شیب دار شده است و به طرف جنوب در حدود در عملیات جنوبی پیش روی دارد. نقطه ی اوج این کمال یا قوس در وسط این میدان واقع شده است درست در جاییکه فرسایش در حدود 60Mt در سنگ معدن از بین رفته است. اختلافات پیش روی 2L و 3L نیز سایر لنزهای سنگ معدن و کانی شدگی 4/5 را تحت تأثیر قرار داده است.
اگر چه اختلافات محلی عظیمی وجود دارد، اما هر سنگ معدن روابط ثابت و مشابهی را با چینه ها یا لایه های اطراف نشان می دهند و در موقعیت چینه شناسی مشخصی در داخل ترتیب استخراج (توالی معدن) واقع می شوند. کانه سنگ ها و سنگ های رگه دار مربوط به آنها موقعیت های کاملاً خطی و یک بعدی الزاماً در داخل واحدهای چینه شناسی فهرست دار شکل می دهند.
انواع کانه سنگ ها: بطور متداول کانه سنگ های رتبه ی بروکن به دو طبقه تقسیم می شوند: رگه های روی و رگه های سرب، براساس معیار منحصر به فردی از نسبت سرب به روی (گاستافسون، 1939؛ کینگ و ادریسکول 1953). با این وجود، بر روی دقیق تر همه ی خصوصیات زمین شناسی لزهای سنگ معدن نشان می دهد که این تعریف بسیار ساده انگرانه است. کانه سنگ های تپه ی بروکن هنوز هم قابل طبقه بندی به دو نوع مهم باشند، اما براساس تعداد زیادی از خصوصیات و ویژگی های آنها این کار امکان پذیر است. این انواع در بخش زیر توضیح داده شده است:
کانه سنگ های کلیستی: کانه سنگ های کلیستی (1LU, 1LL, 2L) حاوی کلسیت، رودونیت – باستامیت، آپاتیت، گارنت و یا فلوئوریت و سرب فراوان می باشند و تا حد زیادی متارسوب کلاستیک در داخل CCH نیز می باشند. کانه سنگ های کلیستی همچنین شامل یک سری مواد معدنی در گانگ های غیرعادی هستند، که حاوی ، wollastonite، Hedenbergite و می باشند. این مواد معدنی بسیار غیرعادی غالباً در منطقه ای در برخورد و تلاقی کانی شدگی رودونیت و کلیست وجود دارند.
نخستین کانه سنگ های کوارتز: دومین و رایج ترین نوع کانه سنگ ها، کانه سنگ های کوارتز اولیه هستند (ALL، ALU، SAL، S1L، BL و 3L) که به لحاظ کوارتز و گارنت غنی می باشند. آنها همچنین حاوی gahnite و cummingtonite و مقدار کمی کلیست یا آهک – سیلیکات می باشند، دارای سرب نسبتاً پایینی می باشند و در موقعیت های چینه شناسی مشخصی در داخل GQH قرار دارند. کانه سنگ 3L هیچ رابطه ی فیزیکی با GQH ندارد اما لایه های گارنت کوارتزیت را در طول حاشیه های آن در بخشهای شمالی، مرکزی و جنوبی در طول آن توسعه می دهد.