زمین‌شیمی عناصر خاکی کمیاب سامانه دگرسانی منطقه بصیرآباد، شمال خاور اهر، شمال باختر ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشیار، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

منطقه بصیرآباد (شمال خاور اهر، استان آذربایجان‌ شرقی) بخشی از پهنه ماگمایی سنوزوییک اهر- ارسباران در شمال‌ باختر ایران است. نفوذ سنگ‌های آذرین گرانیتی و گرانودیوریتی به سن الیگوسن به درون سنگ‌های آتشفشانی ائوسن (آندزیت، تراکی‌آندزیت، آندزی- بازالت و بازالت) سبب رخداد کانی‌‌سازی فلزی به همراه گسترش پهنه‌های دگرسانی گسترده‌ای در این منطقه شده است. بررسی‌های کانی‌شناسی نشان می‌دهند که این پهنه‌ها شامل دگرسانی‌های سیلیسی (کوارتز)، آرژیلیک حد واسط و پیشرفته (کائولینیت، اسمکتیت، کوارتز و آلونیت)، و پروپیلیتیک (کلریت، اپیدوت، آلبیت وکلسیت) هستند. کانسنگ‌های درونزاد در رگه‌ها و رگچه‌های پهنه دگرسانی ‌سیلیسی شامل پیریت، کالکوپیریت و گالن هستند که توسط کوولیت، کانی‌های کربناتی مس (مالاکیت و آزوریت) و اکسید‌ها و هیدرواکسید‌های آهن (گوتیت، لیمونیت و هماتیت) با منشأ برونزاد همراهی می‌شوند. الگوهای توزیع REEs بهنجار شده با کندریت تفریق و غنی‌شدگی LREEs نسبت به HREEs و رخداد بی‌هنجاری‌های منفی متغیر Eu در همه پهنه‌های دگرسانی را نمایش می‌دهند. محاسبات تعادل جرم عناصر با استفاده از روش ایزوکون نشان می‌دهند که پهنه‌های دگرسانی سیلیسی و آرژیلیک حد واسط در طی توسعه و تکوین خود به ترتیب دچار تهی‌شدگی و غنی‌شدگی REEs شده‌اند. افزون بر این، گسترش پهنه‌های دگرسانی آرژیلیک پیشرفته و پروپیلیتیک با غنی‌شدگی LREEs و تهی‌شدگی انتخابی HREEs همراه بوده است. بررسی‌های بیشتر آشکار می‌کنند که رخداد بی‌هنجاری‌ منفی Eu (20/0- 23/0) در پهنه دگرسانی سیلیسی با فراوانی یون‌های کلریدی، افزایش فوگاسیته اکسیژنسامانه گرمابی و طبیعت به شدت اسیدی سیال در ارتباط است. نتایج به دست آمده از مطالعات زمین‌شیمیایی (محاسبات تعادل جرم، تغییرات در مقادیر بی‌هنجاری‌های Eu و Ce و نسبت‌های عناصر خاکی کمیاب) پیشنهاد می‌کنند که تغییرات pH و دما، فوگاسیته اکسیژن، اختلاف در فراوانی و نوع یون‌های کمپلکس‌ساز در محلول، نسبت آب به سنگ و حضور کانی‌هایی مانند کائولینیت، گوتیت، اسمکتیت، هماتیت و آلونیت نقش مهمی در تفریق، تحرک، و توزیع لانتانیدها در سامانه دگرسانی مورد مطالعه داشته‌اند. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Rare earth elements geochemistry of alteration system of the Basir-Abad area, Northeast of Ahar, NW Iran

نویسنده [English]

  • A Abedini
Associate Professor, Geology Department, Faculty of Sciences, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

The Basir-Abad area (northeast of Ahar, East-Azarbaidjan province) is a part of the Cenozoic Ahar-Arasbaran magmatic belt in northwest of Iran. Intrusion of granitic and granodioritic igneous rocks of Oligocene age into the Eocene volcanic rocks (andesite, trachy-andesite, andesi-basalt and basalt) resulted in occurrence of metallic mineralization along with development of widespread alteration zones in this area. Mineralogical studies indicate that these alteration zones include silicic (quartz), intermediate and advanced argillic (kaolinite, smectite, quartz and alunite), and propylitic (chlorite, epidote, albite and calcite). Hypogene ores within veins and veinlets of silicic alteration zone contain pyrite, chalcopyrite and galena accompanied by covellite, copper-carbonate minerals (malachite and azurite) and iron-oxides and- hydroxides (goethite, limonite and hematite) of supergene origin. The distribution patterns of REEs normalized to chondrite display differentiation and enrichment of LREEs relative to HREEs and occurrence of variant negative Eu anomalies in all alteration zones. Mass balance calculations of elements, using isocon method, indicate that during development and evolution of the silicic and the intermediate argillic alteration zones, REEs experienced enrichment in the former and depletion in the latter. Furthermore, development of advanced argillic and propylitic alteration zones was accompanied by enrichment of LREEs and selective depletion of HREEs.  Further investigation revealed that occurrence of negative Eu anomaly (0.20-0.23) in silicic alteration zone is related to abundance of chloride ions, increase of oxygen fugacity of hydrothermal system and highly acidic nature of the fluid. The results obtained from geochemical studies (mass balance calculations, changes in values of Eu and Ce anomalies and ratios of REEs) suggest that changes of pH, temperature, oxygen fugacity, difference in abundance and type of complexing ions in solution, fluid/rock ratio, and presence of minerals such as kaolinite, goethite, smectite, hematite and alunite played important role in differentiation, mobilization and distribution of lanthanides in the studied alteration system. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Geochemistry
  • Rare earth elements
  • Hydrothermal alteration
  • Andesite
  • Basir-Abad
  • Iran

جمالی، ح.، یعقوب­پور، ع. و مهرابی، ب.، 1391- ارتباط کانی­سازی­های مس و طلا با فازهای مختلف ماگمایی در توده­های خانکندی و یوسف­لو، شرق اهر، مجله بلورشناسی و کانی­شناسی ایران، جلد 20، شماره 3، صص. 547 تا 564.

مهدوی، م. ع. و امینی­فضل، ع.، 1367- نقشه زمین­شناسی 1:100000 اهر، سازمان زمین­شناسی کشور.

نبوی، م. ح.، 1355- دیباچه­ای بر زمین­شناسی ایران، انتشارات سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 109 ص.

 Abdioğlu, E., Arslan, M., Kadir, S. and Temozel, I., 2015- Alteration mineralogy, lithochemistry and stable isotope geochemistry of the Murgul (Artvin, NE Turkey) volcanic hosted massive sulfide deposit: Implications for the alteration age and ore forming fluids. Ore Geology Reviews 66: 219-242.

Arribas, J. A., 1995- Epithermal high-sulfidation deposits review. In: Thompson, J.F.H., (Ed), (1995). Magmas, fluids and ore deposits. Mineralogical association of Canada, Short course 23, 419-454.

Aubert, D., Stille, P.  and Probst, A., 2001- REE fractionation during granite weathering and removal by waters and suspended loads: Sr and Nd isotopic evidence. Geochimica et Cosmochimica Acta 64: 1827-1841.

Bau, M.  and Möller, P., 1992- Rare earth element fractionation in metamorphogenic hydrothermal calcite, magnesite and siderite. Mineralogy and Petrology 45: 231-246.

Bau, M., 1991- Rare earth element mobility during hydrothermal and metamorphic fluid-rock interaction and the significance of the oxidation state of europium. Chemical Geology 93: 219-230.

Dill, H. G., Dohrmann, R., Kaufhold, S. and Çiçek, G., 2015- Mineralogical, chemical and micromorphological studies of the argillic alteration zone of the epithermal gold deposit Ovacik, Western Turkey: Tools for applied and genetic economic geology. Journal of Geochemical Exploration 148: 105-127.

Ebrahimi, S., Alirezaei, S. and Pan, Y., 2011- Geological setting, alteration, and fluid inclusion characteristics of Zaglic and Safikhanloo epithermal gold prospects, NW Iran. Geological Society London Special Publications 350: 133-147.

El-Ahmady, I. M., El Hamed El-Kalioby, B. A., Aly, G. M., El-Tohamy, A. M. and Watanabe, K., 2015- Altered granitic rocks, Nusab El Balgum Area, Southwestern Desert, Egypt: Mineralogical and geochemical aspects of REEs. Ore Geology Reviews 70: 252-261.

Elderfield, H.  and Sholkovitz, E. R., 1987- Rare earth elements in the pore waters of reducing nearshore sediments. Earth and Planetary Science Letters 82: 280-288.

Fulignati, P., Gioncada, A. and Sbrana, A., 1999- Rare earth element (REE) behaviour in the alteration facies of the active magmatic-hydrothermal system of Vulcano (Aeolian Islands, Italy). Journal of Volcanology and Geothermal Research 88: 325-342.

Ghasemi, A. and Talbot, C. J., 2006- A new tectonic scenario for the Sanandaj-Sirjan Zone (Iran). Journal of Asian Earth Sciences 26: 683-693.

Grant, J. A., 1986- The isocon diagram; a simple solution to Gresen’s equation for metasomatic alteration. Economic Geology 81: 1976-1982.

Grant, J. A., 2005 - Isocon analysis: A brief review of the method and applications. Physics and Chemistry of the Earth 30: 997-1004.

Gresens, R. L., 1967- Composition-volume relationships of metasomatism. Chemical Geology 2: 47-55.

Haas, J. R., Shock, E. L. and Sassani, D. C., 1995- Rare earth elements in hydrothermal systems: estimates of standard partial molal thermodynamic properties of aqueous complexes of the rare earth elements at high pressures and temperatures. Geochimica et Cosmochimica Acta 59: 4329-4350.

Hassanpour, S., Alirezaei, S., Selby, D. and Sergeev, S., 2015- SHRIMP zircon U-Pb and biotite and hornblende Ar-Ar geochronology of Sungun, Haftcheshmeh, Kighal, and Niaz porphyry Cu-Mo systems: evidence for an early Miocene porphyry-style mineralization in northwest Iran. International Journal of Earth Sciences 104: 45-59.

Hopf, S., 1993- Behaviour of rare earth elements in geothermal systems of New Zealand. Journal of Geochemical Exploration 47: 333-357.

Jamali, H., Dilek, Y., Daliran, F., Yaghubpur, A. and Mehrabi, B., 2010- Metallogeny and tectonic evolution of the Cenozoic Ahar-Arasbaran volcanic belt, northern Iran. International Geology Review 53: 608-630.

Karakaya, M. C., Karakaya, N., Küpeli, S. and Yavuz, F., 2012- Mineralogy and geochemical behavior of trace elements of hydrothermal alteration types in the volcanogenic massive sulfide deposits, NE Turkey. Ore Geology Reviews 48: 197-224.

Karakaya, N., 2009- REE and HFS element behaviour in the alteration facies of the Erenler Dağı Volcanics (Konya, Turkey) and kaolinite occurrence. Journal of Geochemical Exploration 101:185-208.

Knight, J. E., 1977- A thermochemical study of alunite, enargite, luzonite and tennantite deposits. Economic Geology 72: 1321-1336.

Koeppenkastrop, D. and De Carlo, E. H., 1992- Sorption of rare earth elements from seawater onto synthetic mineral particles: An experimental approach. Chemical Geology 95: 251-263.

Kretz, R., 1983- Symboles for rock-forming minerals. American Mineralogist 68, 277-279.

Laufer, F., Yariv, S. and Steinberg, M., 1984- The adsorption of quadrivalent cerium by kaolinite. Clay Minerals 19: 137-149.

Lewis, A. J., Palmer, M. R., Sturchio, N. C. and Kemp, A. J., 1997- The rare earth element geochemistry of acid-sulfate and acid-sulfate-chloride geothermal systems from Yellowstone National Park, Wyoming, USA. Geochimica et Cosmochimica Acta 61: 695-706.

Lottermoser, B. G., 1990- Rare earth element and heavy metal behaviour associated with the epithermal gold deposit on Lihir Island, Papua New Guinea. Journal of Volcanology Geothermal Research 40: 269-289.

Lottermoser, B. G., 1992- Rare earth elements and hydrothermal ore formation processes. Ore Geology Reviews 7: 25-41.

MacLean, W. H. and Kranidiotis, P., 1987- Immobile elements as monitors of mass transport in hydrothermal alteration: Phelps Dodge massive sulfide deposit, Matagami. Economic Geology 82: 951-962.

MacLean, W. H., 1990- Mass change calculations in altered rock series. Mineralium Deposita 25: 44-49.

Michard, A., 1989- Rare earth element systematics in hydrothermal fluid. Geochimica et Cosmochimica Acta 53: 745-750.

Miller, S. E., Heath, G. R.  and Gonzales, R. D., 1982- Effects of temperature on the sorption of lanthanides by montmorillonite. Clay Minerals 30: 111-122.

Moore, C. L., 1998- Evolution of regolith development and element mobility during weathering using isocon technique. Geological Society of Australian Specical Publications 20: 141-147.

Parsapoor, A., Khalili, M. and Mackizadeh, M. A., 2009- The behaviour of trace and rare earth elements (REE) during hydrothermal alteration in the Rangan area (Central Iran). Journal of Asian Earth Sciences 34: 123-134.

Simmonds, V. and Moazzen, M., 2015- Re-Os dating of molybdenites from Oligocene Cu-Mo-Au mineralized veins in the Qarachilar area, Qaradagh batholith (northwest Iran): Implications for understanding Cenozoic mineralization in South Armenia, Nakhchivan, and Iran. International Geology Review 57:290-304.

Simmonds, V., Calagari, A. A. and Kyser, K., 2015- Fluid inclusion and stable isotope studies of the Kighal porphyry Cu–Mo prospect, East-Azarbaidjan, NW Iran. Arabian Journal of Geosciences 8: 473-453.

Simmonds, V., Jahangiryar, F., Moazzen, M. and Ravaghi, A., 2016- Investigation on the distribution of gold across the Ahar area (NW Iran) using stream-sediment and Bleg methods. Resource Geology 66: 213-225.

Sverjensky, D. A., 1984- Europium redox equilibria in aqueous solutions. Earth and Planetary Science Letters 67: 70-78.

Taylor, Y. and McLennan, S. M., 1985- The continental crust: Its composition and evolution. 1st ed. Oxford, UK: Blackwell.

Terkado, Y. and Fujitani, T., 1998- Behavior of rare earth elements and other trace elements during interactions between acidic hydrothermal solutions and silicic volcanic rocks, southwestern Japan. Geochimica et Cosmochimica Acta 62: 1903-1917.

Wood, S. A., 1990- The aqueous geochemistry of the rare earth elements and yttrium: 2. Theoritical prediction of speciation in hydrothermal solutions to 350 °C at saturation water vapour pressure. Chemical Geology 88: 99-125.