کانه زایی و ویژگی های ژئوشیمیایی سیال‎های کانسنگ ساز در منطقه بحرآسمان، جنوب خاور کمربند ماگمایی کرمان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکترا، گروه زمین شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه زمین شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 دانشیار، بخش علوم زمین شناسی و سیارات، مؤسسه فناوری کالیفرنیا، کالیفرنیا، آمریکا

چکیده

کمپلکس آتشفشانی- نفوذی بحرآسمان در جنوب ­خاور کمربند ماگمایی کرمان قرار دارد. بر خلاف کمربند ماگمایی کرمان که  طی سنوزوییک در جایگاه زمین­ساختی چیره کمان قاره­ای و پس- ­برخوردی تشکیل شده؛ کمپلکس بحرآسمان طی کرتاسه پایانی در یک جایگاه کمان اقیانوسی پدید آمده است. این کمپلکس به‎طور چیره از واحدهای آتشفشانی آندزیتی و آندزیت بازالتی و مقادیر کمتری مواد آذرآواری و میان­لایه­های رسوبی کربناتی و همچنین توده­های نفوذی تونالیتی تا کوارتزدیوریتی، کوارتزمونزودیوریتی و دیوریتی پورفیری تشکیل شده است. کانسارهای رگه­ای مس، اسکارن آهن و اسکارن مس، نوع­های اصلی شناخته ­شده کانه­زایی در بحرآسمان هستند. کانه اصلی مس در کانسارهای رگه­ای و اسکارنی کالکوپیریت است که در سطح به کانی­های اکسیدی تبدیل شده است. مگنتیت کانه اصلی آهن است و کانه­زایی اقتصادی آن در نوع اسکارنی دیده می­شود. رخنمون­هایی از توده­های پورفیری به شدت دگرسان همراه با کانه­زایی مس در بحرآسمان وجود دارد که از برخی لحاظ قابل مقایسه با کانسارهای مس نوع پورفیری است. داده­های میانبار سیال، نشانگر ویژگی‌های فیزیکی- شیمیایی متفاوتی برای سیال‌‌های کانه­ساز در نوع­های مختلف کانساری است. در کانسارهای رگه­ای سیال‎های مرتبط با کانه­زایی دارای دمای چیره 150 تا 220درجه سانتی­گراد و شوری 5 تا 10 و 25 تا 30 درصد وزنی معادل نمک طعام هستند. برای کانه­زایی مس نوع اسکارنی، دمای سیال در بازه 170 تا 250 درجه سانتی­گراد و شوری آن در دو بازه 5 تا 15 و 27 تا 35 درصد وزنی معادل نمک طعام به دست آمده است. ترکیب ایزوتوپی گوگرد در کانسارهای رگه­ای، از 9/3+ تا 5+ در هزار متغیر است که می­تواند نشانگر منشأ ماگمایی برای گوگرد (برخاسته از ماگما یا شستشو از سنگ­های ماگمایی) و احتمالاً فلزات باشد. نسبت ایزوتوپی گوگرد در دو نمونه از کانسار موکا 3/4+ و 1/7+ در هزار است؛ که نسبت به مقادیر ایزوتوپی شاخص ماگمایی کمی انحراف دارد. نسبت­های ایزوتوپی اکسیژن و هیدروژن در کانسارهای رگه­ای، که با تجزیه کوارتز و سیال استخراج شده از آن به­ دست آمده؛ به­ترتیب از 6/6- تا 9/1+ و 4/79- تا 8/51- در هزار متغیر است و می­تواند نشانگر آمیختگی نسبت­های مختلف سیال ماگمایی و جوی و/یا ناشی از برهم­کنش سیال/سنگ در نسبت­های مختلف باشد. به نظر می­رسد که ذخایر بزرگ‌تر سهم بیشتری از سیال ماگمایی دارند. با توجه به موقعیت کمان اقیانوسی برای بحرآسمان، نوع­های کانه­زایی و همچنین پاراژنز کانیایی دیده شده، احتمال اکتشاف کانسارهای جدید مس و آهن و احتمالاً طلا در این منطقه وجود دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Mineralization and geochemical characteristics of ore-forming fluids in Bahr Aseman area, southeast of Kerman magmatic belt

نویسندگان [English]

  • M. R. Hosseini 1
  • S. Alirezaei 2
  • J. Hassanzadeh 3
1 Ph.D., Department of Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Assosiate Professor, Department of Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
3 Assosiate Professor, Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, California, USA
چکیده [English]

The Bahr Aseman volcanic-plutonic complex is located to the southeast of the Kerman magmatic belt. Unlike Kerman magmatic belt which formed and evolved during Cenozoic in a dominantly continental arc and post-collision tectonic setting, Bahr Aseman complex formed during Late Cretaceous in an oceanic island-arc setting. The complex is composed of andesitic and andesitic-basaltic lava flows and subordinate pyroclastic materials and carbonate interlayers, as well as abyssal tonalite to quartz-diorite and quartz- monzodiorite intrusive bodies and shallow dioritic intrusions. Vein- type copper deposits, iron skarn and copper skarn are the main ore deposit types in Bahr Aseman. Chalcopyrite is the main ore mineral in vein-type and skarn-type copper deposits; the mineral is converted to oxide copper ores at surface and shallow depths. Magnetite is the main commodity in skarn type iron deposit. Highly altered porphyritic bodies associated with copper oxide ore were identified that are comparable, in some aspects, with porphyry type copper deposits; subsurface data, however, is required for conclusive remarks.
The various types of deposits are distinguished by distinct fluid inclusion characteristics. In the vein type copper deposits, fluids in association with mineralization represent dominant homogenization temperature (Th) of 150-220 ºC and salinity of 5-10 and 25-30 wt% NaCl. Fluids in the skarn type copper deposits represent 170-250 ºC and ranges of 5-15 and 27-35 wt% NaCl as dominant Th and salinity, respectively.  
The δ34S values in the vein-type copper deposits vary between +3.9 and +5‰, suggesting a magmatic origin for sulfur and probably metals (directly derived from magma or leached from magmatic rocks). Sulfur isotope ratios for two samples from Moka are +4.3 and +7.1‰, slightly different from typical magmatic δ34S ranges. Oxygen and hydrogen isotope ratios for the vein-type copper deposits, measured on quartz and fluids extracted from inclusions in the mineral, are -6.6 to +1.9‰ and -79.4 to -51.8‰, respectively. This values suggest mixing of magmatic and meteoric fluids and/or fluid-rock interactions at different ratios. It appears that larger deposits have more shares of fluids with magmatic origin. With regards to the island-arc tectonic setting, recognized deposit types and ore minerals paragenesis, finding new copper and iron and probably gold deposits are possible in the Bahr Aseman area. 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kerman magmatic belt
  • Bahr Aseman
  • Oceanic arc
  • Vein-type copper
  • Iron-copper skarn
  • Porphyry copper deposit
  • Fluid inclusion
  • Stable isotopes

کتابنگاری

حسینی، م. ر.، 1391- کانی­شناسی، ژئوشیمی، سیالات درگیر و ژنز کانسار مس تخت­گنبد، شمال­شرق سیرجان. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، 278 ص.

حسینی، م. ر.، حسن­زاده، ج.، سون، و. و علیرضایی، س.، 1394- زمان­سنجی و جایگاه زمین­شناسی مجموعه آتشفشانی- نفوذی بحرآسمان، جنوب­غرب کمربند ماگمایی کرمان- سی و چهارمین گردهمایی و دومین کنگره بین­المللی تخصصی علوم زمین، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران.

حسینی، م.ر.، علیرضایی، س. و حسن­زاده، ج.، 1393- زمین­شناسی و دگرسانی - کانه­زایی گرمابی در منطقه بحرآسمان، شمال جیرفت، سی و سومین گردهمایی ملی علوم زمین، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران.

علیرضایی، س.، ایمانی، ع. و شیخیان، س.، 1389- ویژگی­های زمین­شناسی، کانی­سازی و دگرسانی در محدوده اکتشافی رضی­آباد- مدین، جبال­بارز، استان کرمان، نخستین همایش انجمن زمین­شناسی اقتصادی ایران، دانشگاه فردوسی مشهد.

علیرضایی، س.، 1393-گزارش بازدید از محدوده اکتشافی زاورک،  شرکت پارس اولنگ، گزارش داخلی، 12 ص. 

مدرک، ه.، 1388- ویژگی­های کانی­سازی، دگر سانی و ماهیت سیال­های کانه­ساز در ذخیره چند فلزی چاه­مسی و ارتباط آن با کانسار مس پورفیری میدوک، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید بهشتی، 160 ص.

میزان، م.، 1392- منبع سیال و فلز و چگونگی زایش کانسنگ در کانسار مس چهارگنبد، جنوب ایران، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید بهشتی، 120 ص.

 

References

Alirezaei, S., Einali, M., Jones, P., Hassanpour, S. and Arjmandzadeh, R., 2015- Mineralogy, geochemistry, and evolution of the Mivehrood skarn and the associated pluton, northwest Iran. International Journal of Earth Sciences 105, 849-868.

Bindeman, I. N., 2008- Oxygen isotopes in mantle and crustal magmas as revealed by single crystal analysis. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 69, 445–478.

Bindeman, I. N., Kamenetsky, V. S., Palandri, J. and Vennemann, T., 2012- Hydrogen and oxygen isotope behaviors during variable degrees of upper mantle melting: Example from the basaltic glasses from Macquarie Island, Chemical Geology 310-311, 126-136.

Bodnar, R. J., Lecumberri-Sanchez, P., Moncada, D. and Steele-MacInnis, M., 2014- Fluid inclusions in hydrothermal ore deposits, Chapter 13.5, Treatise on Geochemistry 2nd edition.

Chiu, H. Y., Chung, S. L., Zarinkoub, M. H., Mohammadi, S. S., Khatib, M. M. and Iizuka, Y., 2013- Zircon U–Pb age constraints from Iran on the magmatic evolution related to Neotethyan subduction and Zagros orogeny. Lithos 162-63, 70-87.

Craig, H., 1961- Isotopic variations in meteoric waters. Science133: 1702–1703.

Crerar, D. A. and Barnes, H. L., 1976- Ore solution chemistry V. Solubilities of chalcopyrite and chalcocite assemblages in hydrothermal solution at 200 to 300ºC. Economic Geology 71, 772-794.

Dimitrijevic, M. D., 1973- Geology of Kerman region. Geological Survey of Iran, Report no. 52, 334 p.

Evans, M., 1993- Ore geology and industrial minerals, an introduction, third edition, Blackwell Publishing. 403p.

Hassanzadeh, J., 1993- Metallogenic and tectono-magmatic events in the SE sector of the Cenozoic active continental margin of Iran (Shahr-e-Babak area, Kerman province), (Ph.D. thesis), University of California, Los Angeles, U.S.A., 204 p.

Haynes, D. W., 1986- Stratiform copper deposits hosted by low energy sediments; II, nature of source rocks and composition of metal-transporting water. Economic Geology 81, 266-280.

Hoefs, J., 2009- Stable isotope geochemistry, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 6th revised and updated edition. 279p.

Li, Y. B., Liu, J. M., 2006- Calculation of sulfur isotope fractionation in sulfides. Geochimica et Cosmochimica Acta 70: 1789 - 1795.

Megaw, P. K. M., Ruiz, J. and Titley, S. R., 1988- High-temperature, carbonate hosted Ag–Pb–Zn (Cu) deposits of northern Mexico. Economic Geology 83, 1856-1885.

Méheut, M., Lazzeri, M., Balan, E. and Mauri, F., 2007- Equilibrium isotopic fractionation in the kaolinite, quartz, water system: Prediction from first-principles density-functional theory. Geochimica et Cosmochimica Acta 71, 3170-3181.

Meinert, L. D., Dipple, G. M. and Nicolescu, S., 2005- World skarn deposits. Economic Geology100th Anniversary Volume, 299-336.

Nedimovic, R., 1973- Exploration for ore deposits in Kerman region, Beograd-Yugoslavia, Report No. Yu/53, 220 p.

Ohmoto, H. and Rye, R. O., 1979- Isotope of sulfur and carbon, in Barnes, H.L. Ed., Geochemistry of Hydrothermal deposits, John Wiley & Sons, p. 509-567.

Saric, V., 1972- Report on exploration at Razi Abad – Madin copper mineral occurrence. Report 50/YU, Tehran.

Shafiei, B., Haschke, M. and Shahabpour, J., 2009- Recycling of orogenic arc crust triggers porphyry Cu mineralization in Kerman Cenozoic arc rocks, southeastern Iran. Mineralium Deposita 44, 265–283.

Shahabpour, J., 2007- Island-arc affinity of the Central Iranian volcanic belt. Journal of Asian Earth Sciences 30, 652–665.

Shanks, W. P., 2014- Stable Isotope Geochemistry of Mineral Deposits. Treatise on Geochemistry, 13-3, 59-85.

Sheppard, S. M. F., Nielsen, R. L. and Taylor, H. P., Jr., 1971- Hydrogen and oxygen isotope ratios in minerals from porphyry copper deposits. Economic Geology 66, 515-542.

Shimazaki, H. and Yamamoto, M., 1979- Sulfur isotope ratios of some Japanese skarn deposits. Geochemical Journal 13, 261-268.

Sinclair, W. D., 2007- Porphyry deposits. Geological Survey of Canada, No. 5, 223-243.

Steele-MacInnis, M., Lecumberri-Sanchez, P. and Bodnar, R. J., 2012- HOKIEFLINCS_H2O-NACL: A Microsoft Excel spreadsheet for interpreting microthermometric data from fluid inclusions based on the PVTX properties of H2O-NaCl. Computers & Geosciences, 49, 334-337.

Stöcklin, J., 1968- Structural history and tectonics of Iran; a review. Am Assoc Pet Geol Bull 52 (7), 1229-1258.

Taylor, H. P., 1979- Oxygen and hydrogen isotope relationships in hydrothermal mineral deposits. In: Barnes, H.L., (Ed.). Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits, 2nd ed., Wiley, New York, pp. 236 –277, 798 p.

Ulrich, T., Guenther, D. and Heinrich, C. A., 1999- Gold concentrations of magmatic brines and the metal budget of porphyry copper deposits. Nature (London) 399, 676-679.

Whitney, D. L. and Evans, B. W., 2010- Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist 95, 185-187.

Wilkinson, J. J., 2001- Fluid inclusion in hydrothermal ore deposits. Lithos, 55, 229-272.

Zhaoa, Y., Dongb, Y., Lia, D. and Bi, C., 2003- Geology, mineralogy, geochemistry, and zonation of the Bajiazi dolostone-hosted Zn–Pb–Ag skarn deposit, Liaoning Province, China. Ore Geology Reviews 23, 153-182.