از نظر زمین‌شناسی منطقه مورد مطالعه از پی‌سنگ پر کامبرین – کامبرین زیرین و پوشش ترسیری جوان و رسوبات عهد حاضر می‌باشد که به صورت سازندهای مختلف منطقه را پوشش داده است.
در دوران اول و دوم و پالئوژن، نبود واحدهای زمین‌شناسی در منطقه مشاهده می‌شود و پی‌سنگ پرکامبرین بالایی و کامبرین زیرین در مناطق محدودی رخنمودن داشته و شامل شیست‌های دگرگون شده سبز، آمفیبولیت، اپیدونیت و سرپانتین شیست می‌باشد که سنگ‌های آهکی و دولومیتی متبلور آن‌ها را همراهی می‌کند. رسوب‌گذاری نهشته‌های ترسیری از الیگوسن شروع شده و در ناحیه مورد مطالعه تا رسوبات عهد حاضر ادامه دارد. این رسوبات شامل سنگ‌های آهکی، دولومیتی، ماسه‌سنگ‌های کوارتزیتی، مارن، توف و کنگلومراست که در نهایت توسط تراورتن و آبرفت‌ها پوشانده شده است.
سنگ‌های آذرین منطقه اکثراً آندزیت، ریولیت و توف لاتیتی است که بر روی سنگ‌های رسوبی الیگومیوسن قرار گرفته و سن آن‌ها میوسن میانی می‌باشد.
واحدهای چینه‌شناسی محدوده معدن زرشوران عبارت از ایمان‌خان، چالداغ زرشوران، سازند قره‌داش، سازندهای سلطانیه، باروب، زاگون و لالون، سازند الیگومیوسن معادل سازند قم، تشکیلات قرمز بالایی، میوسن فوقانی URF و رسوبات تراورتن می‌باشد.
کانه‌زایی بر اساس مدل‌های اکاواکرمال به دو مدل اسید سولفات و ادولاریاسرسیت تقسیم می‌گردد. با توجه به تحلیل‌های ژئوفیزیک هوایی و همچنین وجود تعداد قابل توجهی چشمه‌های آب گرم به نظر می‌رسد الگوی اکاواکرمال آدولاریا در منطقه حکمفرما باشد.
نوع سنگ میزبان در تشکیل این کانسارها بسیار موثر است. به وجود آمدن گسل‌ها و شکستگی درزه‌ها در سنگ میزبان امکان تماس و انجام واکنش‌های شیمیایی محلول‌های گرمابی را با سنگ‌ها افزایش می‌دهد. چین‌خوردگی در سنگ میزبان باعث به وجود آمدن فضاهای خالی به خصوص در مناطق تاقدیس‌گونه می‌شود که مکان مناسبی برای تجمع مواد معدنی به شمار می‌رود. سیلیسی‌شدن رایج‌ترین مشکل دگرسانی است و رخداد ژاسپیرویید که جانشین کربنات می‌شود، در بسیاری از ذخایر رایج است. طلا قشر نازکی را بر روی پیریت یا کربن می‌سازد و به ویژه با پیریت‌های آرسنیکی یافت می‌شود. معمولاً در این نوع ذخایر عیار طلا بین ۱ تا ۴/۱۳ ppm است. شکل شماره ۲-۲ نمایی از محدوده معدن و وضعیت آن را نشان می دهد.
در زرشوران چهارتیپ کانی‌سازی مجزا اما مرتبط با هم وجود دارد که می‌توان آن‌ها را به دو گروه اصلی پرشیب و متوسط‌‌شیب تقسیم کرد. کانی‌سازی پرشیب (با شیب مساوی یا بیش از ۷۰ درجه) شامل گوژسیاه به همراه ذرات ارپیمنت و ژاسپیرویید (BG) و ژاسپیرویید و ارپیمنت توده‌ای (JAS) است. همچنین کانی‌سازی متوسط‌‌شیب (شیب مساوی یا کمتر از ۴۵ درجه) شامل برش‌ها و تکتونیت‌های کانی‌سازی شده (TB) و مرمر ماسه‌ای چالداغ (CSM) می‌باشد.
در اینجا به صورت مختصر ویژگی‌های هر یک از این واحدها شرح داده می شود.
گوژسیاه (BG)
این واحدها عموماً در داخل آهک چالداغی وجود دارد و مهمترین کانسنگ در کانسار زرشوران است. ضخامت واقعی آن بالغ بر ۳۲ متر می‌باشد و در اصل یک سنگ کوارتز – مسکویت (سرسیت) – گرافیت همراه با مقدار کمتری ارپیمنت، پیریت و اسفالریت است. مطالعه مقاطع صیقلی نشان داده است که مقداری از کانی‌سازی اسفالریت در مرحله بعد از ارپیمنت انجام شده است. همچنین گوژسیاه، به صورت محلی شامل بخش‌های حجیمی از ارپیمنت و ژاسپیرویید است. این واحد دارای مقدار طلای بالایی است به طوری که عیار طلا در آن گاهی به ۷۰ گرم بر تن نیز رسیده است. همچنین آرسنیک (بالغ بر ۲۷ درصد) و سرب و روی بیش از چند درصد در آن مشاهده شده است.
ژاسپیرویید (JAS)
در محدوده معدن، ژاسپیرویید و آهک‌های سیلیسی‌شده به وفور یافت می‌شود و اغلب تنها نشانه مشهود از مینرالیزاسیون در طول ساختارهای پرشیب است. این شواهد در طول ساختارهای گسلی شیب‌دار، در بالا یا زیر گوژسیاه قرار دارند. ژاسپیرویید در طول ساختارهای عرضی نیز وجود دارد. عیار طلا به صورت موضعی است و گاهی تا چندین گرم بر تن در بخش‌های مرکزی محوطه و در نزدیکی سطح مشاهده شده است. از نظر شکل ظاهری ژاسپیرویید، از مواد سیلیسی با ساختار کندویی با حفره‌های فراوان تا سیلیکات سیاه توده‌ای در تغییر است.
برش‌ها و تکتونیت‌های کانه‌دار
تکتونیت‌ها و برش‌های کانه‌دار در بسیاری از حفاری‌های انجام شده وجود دارد. برش‌ها به صورت نامنظم قرار دارند و در آن‌ها قطعات زاویه‌داری از آهک سیلیسی، شیست سیاه، کلسیت، توف و فلوریت مشاهده می‌شود. از این واحد تحت عنوان زون کانی‌سازی شده بالایی در زرشوان نام برده می‌شود. با توجه به مقاطع چاه‌های حفاری و رخنمون‌های سطحی، این واحد با شیبی بین ۴۵-۴۰ درجه به سمت جنوب شرقی قرار دارد و بالغ بر ۲-۱ درصد و به طور محلی ۱۰ در صد آرسنوپیریت افشان در آن وجود دارد. قطعات فلوریت ارغوانی با ابعاد بیش از ۲ سانتی‌متر به صورت محلی در شیارها یافت می‌شود. ماتریکس حاوی پیریت، آهک و شیست خرده شده، گاهاً با مقداری گوژسیاه همراه می‌باشد و گاهی به صورت محلی سریسیتی شده و دارای اسفالریت افشان است. اگر چه مقدار فلزات پایه در برش‌های حاصل از مغزه‌ها بیش از ۲ در صد روی، یک درصد سرب و ۶ در صد آنتیموان می‌باشد، اما مقدار طلا در آن‌ها فقط در حد آنومالی‌های متوسط است.
مرمر چالداغی ماسه‌ای(CSM)
کانی‌سازی مرمر ماسه‌ای نامشخص است اما بررسی‌ها نشان می‌دهد کانی‌سازی طلا ممکن است مربوط به زون‌های سیلیسی فیکاسیون فرعی یا ژاسپیرویید در واحدهای ماسه‌ای باشد که به عنوان خوراک‌دهنده واحد کانی‌سازی شده بالایی عمل می‌کند. این حقیقت که مقاطع ضخیم‌تر از مرمر ماسه‌ای کانی‌سازی شده در زیر برش کانی‌سازی شده بالایی وجود دارد، ممکن است به این دلیل باشد. در هر حال بررسی‌ها نشان داده است که مرمر ماسه‌ای دارای ذخیره بالا و عیار پایین است.
[wowslider id=”2″]
