کانه‌زایی و مطالعات میانبارهای سیال و ایزوتوپ گوگرد در کانسار شکربیگ، جنوب ‌باختر مهاباد، پهنه سنندج- سیرجان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا‏، گروه زمین‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه زمین‌شناسی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 دانشیار، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

4 استادیار، گروه زمین‌شناسی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

5 استادیار، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

کانسار باریت شکربیگ در 46 کیلومتری جنوب ‌باختر مهاباد، در شمال‌ باختر پهنه سنندج- سیرجان جای دارد. واحدهای سنگی رخنمون یافته در محدوده شکربیگ،‏ مجموعه ای از سنگ های آتشفشانی- رسوبی دگرگون شده به سن پروتروزوییک پسین، معادل سازند کهر هستند. ماده معدنی اصلی، به‌صورت عدسی های باریت چینه سان در سه افق همراه با کانه‌های سولفیدی است که به صورت توده‌ای و یا نوارهای موازی درون توف های ریولیتی دگرگون شده (متاتوف) قرار دارد. کمرپایین کانسار از فیلیت و اسلیت تشکیل شده و توسط رگه و رگچه های سیلیسی و باریتی سولفیددار (پهنه استرینگر) قطع شده است. کانی‌های اولیه در این کانه‌زایی بیشتر باریت، پیریت، مارکاسیت، کالکوپیریت و تا حدودی بورنیت و کانی‌های ثانویه بیشتر کالکوسیت، کوولیت، مالاکیت، سیدریت، گوتیت، هماتیت و هیدروکسیدهای آهن است. کانی‌های باطله نیز شامل کوارتز، سریسیت، کلسیت، دولومیت، فلدسپار و کلریت است. کانسار شکربیگ از دید کانه های فلزی گوناگونی چندانی ندارد و تنها شامل پیریت و کالکوپیریت است. میانبار های سیال موجود در کانسار شکربیگ از دید نوع به‌طور کلی شامل دوفازی مایع- گاز (LV)، تک‌فازی گاز و تک‌فازی مایع است و نوع دوفازی مایع- گاز (LV) فاز چیره در هر دو بخش استرینگر و چینه‌سان است. داده های ایزوتوپ گوگرد، سیال اصلی مسئول کانه‌زایی در کانه‌زایی شکربیگ را آب دریا نشان داده است؛ بدین صورت که احیای کامل سولفات آب دریا به عنوان سیال اصلی مسئول کانه‌زایی و نرخ سرعت آمیختگی محلول گرمابی با آب‌های سرد در بخش‌های ژرف حوضه، سبب نهشت سولفیدها با محدوده وسیع در پهنه استرینگر و چینه‌سان شده است. از سوی دیگر احیای جزیی سولفات آب دریا، گوگرد مورد نیاز برای نهشت باریت را فراهم آورده است. شواهد زمین‌شناسی، ارزیابی، سنگ‌چینه‌نگاری، شکل کانه‌زایی و نتایج حاصل از مطالعات میانبارهای سیال و ایزوتوپ گوگرد در نمونه های موجود در کانسار شکربیگ، نشان‌دهنده منشأ گرفتن سیال‌های گرمابی با شوری کم و دمای متوسط از آب دریا، چرخش و حرکت رو به بالای آن در اثر گرم شدن توسط یک منبع گرمایی (احتمالاً توده های نفوذی نیمه‌عمیق) و در پایان سرد شدن و نهشته شدن سیال‌ها به‌صورت سولفات و سولفید روی بستر دریا در اثر آمیختگی با آب دریا مشابه با کانسارهای سولفید توده‌ای نوع کوروکو است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Ore mineralization and fluid inclusion and sulfur isotope studies on the Shekarbeig deposit, southwest Mahabad, Sanandaj–Sirjan Zone

نویسندگان [English]

  • A. Baharvandi 1
  • M. Lotfi 2
  • M. Ghaderi 3
  • M. R. Jafari 4
  • H. A. Tajeddin 5
1 Ph.D. Student, Department of Geology, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Geology, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Associate Professor, Department of Geology, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Department of Geology, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
5 Assistant Professor, Department of Geology, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Shekarbeig barite deposit is located 46 km southwest of Mahabad in northwestern part of the Sanandaj-Sirjan zone. The outcropped rock units in the area are Late Protrozoic metamorphosed volcano-sedimentary rocks, equivalent to Kahar Formation. The main ore mineral occurs as stratiform barite lenses in three horizons accompanied by sulfide minerals as massive and/or parallel bands within metamorphosed rhyolitic tuffs (metatuff). The deposit footwall is composed of phyllite and slate crosscut by silicic and sulfide-bearing barite veins and veinlets (stringer zone). Primary minerals in the ore are mainly barite, pyrite, marcasite, chalcopyrite and bornite and secondary minerals are chalcocite, covellite, malachite, siderite, goethite, hematite and other iron hydroxides. Gangue minerals include quartz, sericite, calcite, dolomite, feldspar and chlorite. In terms of metallic ores, the Shekarbeig deposit does not vary much having only pyrite and chalcopyrite. Types of fluid inclusions in the Shekarbeig deposit are two-phase liquid-vapour (LV), mono-phase vapour and mono-phase liquid; two-phase liquid-vapour being the dominant type in both stringer and stratiform parts. Sulfur isotope data indicate that seawater was the main mineralizing fluid for Shekarbeig mineralization. These data suggest that complete reduction of recent seawater sulfate and the rate of mixing of hydrothermal solution with cold waters in deep parts of the basin may result in precipitation of large amount of sulfides in the stringer and stratifrom zones. On the other hand, partial reduction of recent seawater sulfates provided required sulfur for the deposition of barite. Geological evidence, evaluation, lithostratigraphy, mineralization geometry and the results of fluid inclusion and sulfur isotope studies for samples from the Shekarbeig deposit indicate derivation of the hydrothermal fluids of low salinity and moderate temperature from seawater and circulation and upward movement by a heating source (probably subvolcanic intrusions) and finally cooling and deposition of the fluids as sulfate and sulfide on the sea floor due to mixing with seawater, similar to massive sulfide Kuroko-type deposits.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Barite
  • Massive sulfide
  • Fluid inclusion
  • Sulfur Isotope
  • Late Proterozoic
  • Shekarbeig
  • Iran

تاج‌الدین، ح.،1390-  عوامل کنترل‌کننده کانه­زایی طلا در سنگ­های دگرگونه منطقه سقز- سردشت، شمال‌باختر پهنه دگرگونه سنندج- سیرجان، دانشگاه تربیت مدرس، 437 ص.

سبزه‌ئی، م.،  1375- درآمدی بر ویژگی‌های عمومی زمین­شناسی مجموعه­های دگرگونی زون سنندج-  سیرجان، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

عمرانی، ج. و خبازنیا، ع. ر.، 1382- نقشه زمین­شناسی 1:100000 ورقه آلوت، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

قربانی، م.، 1381- دیباچه‌ای بر زمین­شناسی اقتصادی ایران، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 659 ص.

موسیوند، ف.، 1389- زمین‌شناسی، ژئوشیمی و الگوی تشکیل کانسار روی- سرب- مس چاه‌گز و مقایسه آن با کانسار سولفید توده‌ای آتشفشانزاد مس- روی- نقره بوانات در پهنه سنندج- سیرجان جنوبی، دانشگاه تربیت مدرس، 533 ص.

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

 

Alavi, M., 1994- Tectonics of the Zagros orogenic belt of Iran: New data and interpretations. Tectonophysics 229: 211–238.

Alavi, M., 2007- Structures of the Zagros -Fold-Thrust belt in Iran. American Journal of Science 307: 1064–1095.

Almodóvar, G.R., Sáez, R., Pons, J., Maestre, A., Toscano, M. and Pascual, E., 1998- Geology and genesis of the Aznalcóllar massive sulphide deposits, Iberian Pyrite Belt, Spain. Mineralium Deposita 33: 111–136.

Berberian, M. and King, G. C. P., 1981- Towards a paleogeography and tectonic evolution of Iran. Canadian Journal of Earth Sciences. 18: 210–265.

Bodnar, R. J., 1993- Revised equation and table for determining the freezing point depression of H2O-NaCl solutions. Geochim Cosmochima Acta. 57, 683–684.

Calagari, A. A., 2003- Stable isotope (S, O, H and C) studies of the phyllic and potassic-phyllic alteration zones of the porphyry copper deposit at Sungun, East Azarbaidjan, Iran. Journal of Asian Earth Sciences. 21, 767–780.

Cook, N. J. and Hoefs, J., 1997- Sulphur isotope characteristics of metamorphosed Cu-(Zn) volcanogenic massive deposits in the Norwegian Caledonides. Chemical Geology. 135: 307–324.

Cowan, J. and Cann, J. R., 1988- Supercritical two-phase separation of hydrothermal fluids in the Troodos ophiolite. Nature, 333: 259–261.

Franklin, J. M., Gibson, H. L., Jonasson, I. R. and Galley, A. G., 2005- Volcanogenic massive sulfide deposits, in Hedenquist J.W., Thompson, J. F. H., Goldfarb, R. J. and Richards, J. P., eds., Economic Geology 100th Anniversary Volume 1905–2005: 523–560.

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.

Goodfellow, W. D. and McCutcheon, S. R., 2003- Geologic and genetic attributes of volcanic sediment-hosted massive sulfide deposits of the Bathurst mining camp, northern New Brunswick; a synthesis: Economic Geology Monograph 11: 245–301.

Goodfellow, W. D., McCutcheon, S. R. and Peter, J. M., 2003- Massive sulfide deposits of the Bathurst Mining Camp, New Brunswick, and northern Maine, Economic Geology Monograph 11: 930.

Hanor, J. S., 2000- Barite-celestine geochemistry and environments of formation; in Sulfate Minerals: crystallography, geochemistry and environmental significance; Reviews in Mineralogy and Geochemistry 40, 193–275.

Hoefs, J., 2009- Stable Isotope Geochemistry, Springer, 6th ed.: 285 pp.

Holloway, J. R., 1981- Composition and volumes of supercritical fluids in the Earth crust. In: Hollister, L. S. and Crawford, M. L., eds., Fluid inclusions: applications to petrology. Mineralogical Association of Canada Short Course Handbook. 6: 13–38.

Koski, R. A. and Mosier, D. L., 2012- Deposit type and associated commodities in volcanogenic massive sulfide occurrence model: U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2010–5070–C, Ch. 2, 8 pp.

Large, R. R., 1992- Australian volcanic-hosted massive sulfide deposits: Features, styles, and genetic models. Economic Geology 87: 471–510.

Large, R. R., Huston, D., McGoldrich, P., McArthur, G. and Ruxton, P., 1988- Gold distribution and genesis in Paleozoic volcanogenic massive sulphide systems. In: Bicentennial Gold 88. Geol Soc Aust Abst Ser. 22: 121–126.

Large, R. R., McPhie, J., Gemmell, J. B. and Davidson, G., 2001- The Spectrum of Ore Deposits Types, Volcanic Environment, Alteration Halos, and Related Exploration Vectors in Submarine Volcanic Succession: Some Example From Australia. Economic Geology 96, 913–938.

Mohajjel, M., Fergusson, C. L. and Sahandi, M. R., 2003- Cretaceous–Tertiary convergence and continental collision, Sanandaj–Sirjan Zone, western Iran. Journal of Asian Earth Sciences 21: 397–412.

Morgan, L.A. and Schulz, K. J., 2012- Physical volcanology of volcanogenic massive sulfide deposits in volcanogenic massive sulfide occurrence model: U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2010–5070–C, Ch. 5: 36 pp.

Nehlig, P., Cassard, D. and Marcoux, E., 1998- Geometry and genesis of feeder zones of massive sulphidedeposits: constraints from the Rio Tinto ore deposit (Spain). Mineralium Deposita 33, 137–149.

Ohmoto, H. and Lasaga, A. C., 1982- Kinetics of reactions between aqueous sulphates and sulfides in hydrothermal systems. Geochimica et Cosmochimica Acta 46: 1727–1745.

Ohmoto, H. and Rye, R. O., 1979- Isotopes of sulfur and carbon. In: Barnes H. L., ed., Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits. Wiley, New York, 509–567.

Ohmoto, H. and Skinner, B. J. (eds.), 1983- The Kuroko and Related Volcanogenic Massive Sulfide Deposits . Econ. Geol. Monogr., 5: 604 pp.

Ohmoto, H., 1986- Stable isotope geochemistry of ore deposits, Reviews in Mineralogy, 16, 491–559. Processes and examples in modern and ancient settings, Publication 5, p. 141–161.

Pirajno, F., 2009- Hydrothermal Processes and Mineral Systems, 1st ed., University of Western Australia, 1250 pp.

Pisutha-Arnond, V. and Ohmoto, H., 1983- Thermal history and chemical and isotopic compositions of the ore-forming fluids responsible for the Kuroko massive sulfide deposits in the Hokuroko district of Japan. Economic Geology Monograph 5: 198–223.

Rashidnejad-Omran, N., Emami, M. H., Sabzehei, M., Rastad, E., Bellon, H. and Piqué, A., 2002- Lithostratigraphie et histoire paléozoïque à paléocène des complexes métamorphiques de la région de Muteh, zone de Sanandaj-Sirjan (Iran méridional). Comptes Rendus Geoscienc. 334: 1185–1191.

Roedder, E., 1984- Fluid inclusions. Mineralogical Society of America, Reviews in Mineralogy 12, 644 pp.

Sabzehei, M., 1994- Geological Quadrangle Map of Iran, No. 12, Hajiabad, 1:250,000, First compilation by Berberian, M., final compilation and revision by Sabzehei, M., Geological Survey of Iran.

Sakai, H., and Dickson, F. W., 1978- Experimental determination of the rate and equilibrium fractionation factors of sulfur isotope exchange between sulfate and sulfide in slightly acid solutions at 1300ºC and 1000 bars. Earth and Planetary Science Letters 139: 151–161.

Seccombe, P. K., Spry, P. G., Both, R. A., Jones, M. T. and Schiller, J. C., 1985- Base metal mineralization in the Kaumantoo Group, South Australia: A regional sulfur isotope study. Economic Geology 80: 1824–1841.

Shanks, W. C. P. III and Koski, R. A., 2012- Introduction in volcanogenic massive sulfide occurrence model: U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2010–5070–C, Ch. 1, 4 p.

Shepherd, T. J., Rankin, A. H. and Alderton, D. H. M., 1985- A Practical Guide to Fluid Inclusion Studies. Blackie, Glasgow, 239 pp.

Skauli, H., Boyce, A. J. and Fallick, A. E., 1992- A sulphur isotopic study of the Bleikvassli Zn-Pb-Cu deposit, Nordland, northern Norway. Mineralium Deposita 27: 284–292.

Solomon, M., Gemmel, J. B. and Zaw, K., 2004- Nature and origin of the fluids responsible for forming the Hellyer Zn-Pb-Cu, volcanic-hosted massive sulfide deposit, Tasmania, using fluid inclusions, and stable and radiogenic isotopes. Ore Geology Reviews. 25: 89–124.

Stöcklin, J., 1968- Structural history and tectonics of Iran: a review: American Association of Petroleum Geologists Bulletin. 52: 1229–1258.

Walsh, K. J., 2013- Petrography, geochemistry and genesis of the Skiftesmyr Cu-Zn VMS-deposit, Grong, Norway, MSc thesis, University of Tromsø, Norway, 129 pp.

Wilkinson, J. Y., 2001- Fluid inclusions in hydrothermal ore deposits. Lithos 55: 229–272.

Yermakov, N. P., Roedder, E. and Sokolo, F. F., 1965- Research on the nature of mineral-forming solutions: with special reference to data from fluid inclusions. Pergamon Press, 743 pp.

Zaw, K., Gemmell, J. B., Large, R. R., Mernagh, T. P. and Ryan, C. G., 1996- Evolution and source of ore fluids in the stringer system, Hellyer VHMS deposit, Tasmania, Australia—Evidence from fluid inclusion microthermometry and geochemistry: Ore Geology Reviews 10: 251–278.

Zheng, Y. and Frantz, J. D., 1987- Determination of the homogenization temperatures and densities of supercritical fluids in the system NaCl–KCl–CaCl2–H2O using synthetic fluid inclusions. Chemical Geology 64: 335–350.