بررسي تمركز عناصر سنگين و كمياب در سيالات گرمابي فعال در ميدان زمين گرمايي، جنوب كوه سبلان، استان اردبيل، شمال باختر ايران

Investigation on concentration of heavy and rare elements in active hydrothermal fluids in the geothermal field, south of Mount Sabalan, Ardebil province, NW Iran

ميدان زمين­ گرمايي در جنوب كوه سبلان قسمتي از سيستم زمين­ گرمايي ناحيه كوه آتشفشاني سبلان است كه در آن مظاهر فعاليت‌هاي آتشفشاني جوان از قبيل چشمه ­هاي آب­گرم و بخارات سطحي ديده مي‌شوند. سيالات گرمابي سطحي در اين منطقه بيشينه دماي 77 درجه سانتي­گراد و بازه pH از 6/4 تا 7/4 و بيشينه TDS 7006 ميلي­گرم بر ليتر را نشان مي­دهند. اين آب­ها به طور كلي از نظر تركيبي به دو دسته تقسيم ميشوند. دسته اول عمدتاً آب‌هايي با تركيب Na-Cl و دسته دوم به طور عمده آبهايي با تركيب Ca-Na-HCO3 هستند. عناصر كمياب و سنگين در اين سيالات عمدتاً شامل بور، ليتيوم، روبيديم، سزيم، آرسنيك و جيوه بوده كه بيشينه فراواني آنها به ترتيب 33511، 14265، 10366، 4159 و 5 ppb است. با در نظر گرفتن واحدهاي سنگشناختي منطقه و نيز فعاليت گسترده سيالات گرمابي و وجود زون‌هاي دگرساني­ گسترده، كاني­هاي حاوي بور به عنوان منبع اصلي اين عنصر در نظر گرفته شد كه توسط سيالات زمين­گرمايي آبشويي و حمل شد. غلظت اين عنصر تا اندازه‌اي با تثبيت در كاني‌هاي رسي كنترل مي‌شود. بررسي‌هاي بيشتر رفتار ژئوشيميايي عناصر كمياب و سنگين در اين ميدان زمين‌گرمايي نشان داد كه جذب ليتيم توسط كوارتز و جذب روبيديم توسط كاني­ هاي رسي در دماهاي كمتر از 300 درجه سانتي­گراد صورت گرفته و يون كلرايد در حمل جيوه نقش اصلي را ايفا كرده است. گرچه مقادير غلظت بور، جيوه، آرسنيك و ليتيم به قدر كافي بالا نيست كه بتواند كانه‌زايي اقتصادي احتمالي را براي اين عناصر ضمانت كند؛ ولي حضور اين عناصر در اين آب‌هاي داغ از دو جنبه محيط زيستي بسيار مهم تشخيص داده شدند؛ اولاً به خاطر اينكه از اين آب‌ها مستقيماً براي استحمام در منطقه استفاده ميشود؛ ثانياً اين آبها ممكن است هنگام اختلاط با آب‌هاي زيرزميني و آشاميدني به عنوان يك منبع آلاينده خطرناك عمل كنند.

The geothermal field at the south of Mount Sabalan is a part of the geothermal system of the Sabalan volcano region wherein manifestations of young volcanic activities including hot springs and surficial steams are observable. The surficial hydrothermal fluids in this area show maximum temperature of 77°C, pH range of 6.4-7.4, and maximum TDS values of 7006 mg/l. Generally, these waters are divided compositionally into two groups. The first are mainly Na-Cl waters while the second are chiefly Ca-Na-HCO3 waters. The rare and heavy elements in these fluids are principally boron, lithium, rubidium, cesium, arsenic, and mercury whose maximum abundances are 33511, 14265, 3418, 10366, and 5 ppb, respectively. Considering the lithologic units in the area, vast hydrothermal fluid activities, and wide-spread alteration zones, boron-bearing minerals were regarded to be as the major sources of this element, which was leached and transported by geothermal fluids. Boron concentration in these fluids is controlled in part by fixation in clay minerals. Further considerations in geochemical behavior of the rare and heavy elements in this geothermal field demonstrated that lithium and rubidium were absorbed by quartz and clay minerals, respectively at temperatures <300°C, and also Cl- ion played a main role for transportation of mercury. Although the concentration values of B, Hg, As, and Li in the geothermal fluids of the studied area are not high enough to warrant the potential economic mineralization for these elements, the presence of these elements in these hot waters was recognized to be very consequential from two environmental respects; firstly because these geothermal waters are being directly used for swimming and bathing in the area, and secondly they may act as hazardous pollutant sources when mixed with the underground and drinking waters.