استفاده از ژئوشیمی فلزات نوبل و ترکیب کانی‌شناسی پریدوتیت‌ها در تعیین پتروژنز و جایگاه زمین‎ساختی کمپلکس فرا‌بازی رودان کرمان، جنوب ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشیار، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

کمپلکس فرابازی رودان به سن پالئوزوییک در منتهی‌الیه جنوب استان کرمان جای گرفته و از هارزبورژیت‌های توده‌‌‌ای (massive)، عدسی‌های کوچک تا متوسط دونیتی و مقادیر بسیار کمی از دایک‌های باریک الیوین وبستریتی با درجه سرپانتینی شدن متوسط تشکیل یافته است. بافت گرانولار و پروتوگرانولار از جمله بافت‎های چیره در هارزبورژیت‌ها و دونیت‌هاست و الیوین، ارتوپیروکسن و به میزان بسیار کمتری کلینوپیروکسن و کروم‌اسپینل از جمله کانی‌های موجود در این سنگ‌ها به شمار می‌آیند. مقدار فورستریت الیوین موجود در دونیت‌ها (Fo92.5) در مقایسه با هارزبورژیت‌ها (Fo91) کمی بالاتر است. مطالعات میکروپروب انجام شده در زمینه کروم‌اسپینل‌های موجود در پریدوتیت‌های رودان مقادیر متوسط Cr# (33/0 تا 56/0)، مقادیر به نسبت بالای Mg# (59/0 تا 75/0) و مقادیر بسیار پایین TiO2 (متوسط 01/0 درصد وزنی) را نشان می‌دهد. مقدار Fe3+# در کروم‌اسپینل‌های موجود در پریدوتیت‌های کمپلکس رودان بسیار پایین (09/0> درصد وزنی) و منعکس‌کننده تبلور در شرایط فوگاسیته پایین اکسیژن است. همچنین، بیشتر پریدوتیت‌های رودان از عناصر خاکی کمیاب (REE) به شدت تهی شده‌اند. در پریدوتیت‌های کمپلکس رودان، مجموع عناصر گروه پلاتین بسیار پایین (متوسط  ppb25) است و در مقایسه با کندریت‌ها بسیار تهی شده‌اند. الگوی PGE در دونیت‌ها تفریق نیافته و نسبت PdN/IrN در این سنگ‌ها به‎طور میانگین 02/1 است. در حالی که هارزبورژیت‌ها کمی شیب مثبت به همراه بی‌هنجاری مثبت کوچکی از Ru، Pd و Au نشان می‌دهند و نسبت PdN/IrN در آنها بیش از 75/2 است. همچنین، الگوهای PGE بهنجار شده با کندریت و گوشته اولیه در هارزبورژیت‌های کمپلکس رودان به نسبت پهن است که قابل مقایسه با پریدوتیت‌های گوشته‌ای تهی‌ شده‌ هستند و درجات به نسبت بالای ذوب بخشی (17 تا 22 درصد) منبع گوشته‌ای را نشان می‌دهند. داده‌های شیمی کانی و ژئوشیمی فلزات نوبل نشان از آن دارد که هارزبورژیت‌های کمپلکس فرابازی رودان ماهیت تفاله‌ای و دونیت‌ها ماهیت جانشینی دارند و از دید زمین‌ساختی در یک محیط جلوی کمان در بالای پهنه بالای مناطق فرورانش به وجود آمده‎اند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Using noble metal and mineral chemistry of peridotites in petrogenesis and tectonic setting of Rudan ultramafic complex, Kerman, Southern Iran

نویسنده [English]

  • A. R. Najafzadeh
Associate Professor, Department of Geology, Payame Noor University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The Rudan ultramafic complex with Paleozoic age is located in Southern Kerman province and is composed mainly of massive harzburgite, small to medium sized lenticular dunite and subordinate very thin olivine websterite dykes. Granular and protogranular are the main textures in dunites and harzburgites, and orthopyroxene, olivine and to a lesser extent clinopyroxene and chromian spinel were found in the harzburgites and dunites. The forsterite content of olivine is slightly higher in dunites (Fo92.5) than those in harzburgites (Fo91). Detailed electron microprobe study reveals intermediate Cr# (0.33-0.56), relatively high Mg# (0.59-0.75) and very low TiO2 content (averaging 0.01 wt %) for chromian spinels in Rudan peridotites. The Fe3+# is very low, (s in the peridotites are very low (average 25 ppb) and are highly depleted in PGE contents relative to chondrites. The PGE spidergrams in dunites are unfractionated, and the PdN/IrN ratios averages 1.02, whereas the harzburgites show slightly positive slopes PGE spidergrams, together with a small positive Ru, Pd and Au anomalies, and their PdN/IrN ratio averages 2.75. Moreover, the PGE chondrite and primitive mantle normalized patterns of the harzburgites  are relatively flat which are comparable to the depleted mantle peridotites indicating relatively high degree of partial melting (about 17-22%) of the mantle source. The mineral chemistry data and the noble metal geochemistry indicates that the harzburgites of the Rudan ultramafic complex are residual and dunites are replaced and tectonically have been generated in a fore-arc mantle region above a supra-subduction zone setting.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Supra-subduction zone
  • Noble metals
  • Rudan ultramafic complex
  • Kerman
  • Southern Iran

کتابنگاری

جان‎نثاری، م. ر. و ملچر، ف.، 1390- یافته‌های نوین از ژئوشیمی و کانی‌شناسی عناصر گروه پلاتین در کرومیتیت‌های جنوب ایران، سی‌امین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

نجف‌زاده،ع. و احمدی‌پور، ح.، 1393- ژئوشیمی عناصر گروه پلاتین (PGE) و کروم‌اسپینل در پریدوتیت‌های کمپلکس فوق بازی آبدشت کرمان، جنوب شرق ایران، فصلنامه علوم زمین، شماره 91، صص. 173 تا 186.

 

References

Ahmed, A. H. and Arai, S., 2002- Unexpectedly high PGE chromitite from the deeper mantle section of the northern Oman ophiolite and its tectonic implications. Contribution to Mineralogy and Petrology 143: 263-278.

Ahmed, A. H., Arai, S., Abdel-Aziz, Y. M., Ikenne, M. and Rahimi, A., 2009- Platinum-group elements distribution and spinel composition in podiform chromitites and associated rocks from the upper mantle section of the Neoproterozoic Bou Azzer ophiolite, Anti-Atlas, Morocco. Journal of African Earth Sciences 55: 92-104.

Arai, S., Kadoshima, K. and Morishita, T., 2006- Widespread arc-related melting in the mantle section of the northern Oman ophiolite as inferred from detrital chromian spinels. Journal of the Geological Society 163: 869-879.

Barnes, S. J. and Roeder, P. L., 2001- The Range of Spinel Compositions in Terrestrial Mafic and Ultramafic Rocks. Journal of Petrology 42: 2279-2302.

Barnes, S. J., Boyd, R., Korneliussen, A., Nilsson, L. P., Often, M., Pedersen, R. B. and Robins, B., 1988- The use of mantle normalization and metal ratios in discriminating between the effects of partial melting, crystal fractionation and sulphide segregation on platinum-group elements, gold, nickel, and copper: examples from Norway. In: Prichard, H. M. e. a. (ed.) Geo-platinum 87.: Elsevier, 113-143.

Batanova, V. G., Suhr, G. and Sobolev, A. V., 1998- Origin of Geochemical Heterogeneity in the Mantle Peridotites from the Bay of Islands Ophiolite, Newfoundland, Canada: Ion Probe Study of Clinopyroxenes. Geochimica et Cosmochimica Acta 62: 853-866.

Büchl, A., Brügmann, G., Batanova, V. G., Münker, C. and Hofmann, A. W., 2002- Melt percolation monitored by Os isotopes and HSE abundances: a case study from the mantle section of the Troodos Ophiolite. Earth and Planetary Science Letters 204: 385-402.

Dick, H. J. B. and Bullen, T., 1984- Chromian spinel as a petrogenetic indicator in abyssal and Alpine peridotite and spatially associated lavas. Contribution to Mineralogy and Petrology  86: 54-76.

Edwards, S. J. and Malpas, J., 1995- Multiple origins for mantle harzburgites: examples from the Lewis Hills, Bay of Island ophiolite, Newfoundland. Canadian Journal of Earth Sciences 32: 1046-1057.

Fisk, M. R. and Bence, A. E., 1980- Experimental crystallization of chrome spinel in FAMUS basalt 527-1-1. Earth and Planetary Science Letter 48: 111-123.

Ishii, T., Robinson, P. T., Maekawa, H., and Fiske, R., 1992- Petrological studies of peridotites from diapiric serpentinite seamounts in the Izu–Ogasawara–Mariana forearc, Leg 125.  Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results, 445-485.

Juteau, T., Berger, E. and Cannat, M., 1990- Serpentinized, residual mantle peridotites from the M.A.R. median valley, ODP hole 670A (21°10'N, 45° 02'W): Primary mineralogy and geothemometry. Proceedings of the Ocean Drilling Program. Scientific Results 106 (109): 27-45.

Kamenetsky, V. S., Crawford, A. J. and Meffre, S., 2001- Factors Controlling Chemistry of Magmatic Spinel: an Empirical Study of Associated Olivine, Cr-spinel and Melt Inclusions from Primitive Rocks. Journal of Petrology 42: 655-671.

Kelemen, P. B., 1990- Reaction between ultramafic rock and fractionating basaltic magma. I. Phase relations, the origin of calc-alkaline magma series and the formation of discordant dunite. Journal of petrology 31(1): 51-98.

Kelemen, P. B., Hirth, G., Shimizu, N., Spiegelman, M. and Dick. H. J. B., 1997- A review of melt migration processes in the adiabatically upwelling mantle beneath oceanic spreading ridges. Phil Trans Roy Soc Lond A 355: 283–318.

Kelemen, P. B., Shimizu, N. and Salters, V. J. M., 1995a- Extraction of mid-ocean-ridge basalt from the upwelling mantle by focused flow of melt in dunite channels. Nature 375: 747–753.

Kelemen, P. B., Whitehead, J. A., Aharonov, E. and Jordahl, A., 1995b- Experiments on flow focusing in soluble porous media, with application to melt extraction from the mantle. Journal of Geophysical Research 100: 475-496.

Kojonen, K., Zaccarini, F. and Garuti, G., 2003- Platinum-group elements and gold geochemistry and mineralogy in the Ray-Iz ophiolitic chromitites, Polar Urals. In: al., E. D. G. e. (ed.) Mineral exploration and sustainable development. Millpress, Rotterdam, 599-602.

Leblanc, M., 1991- Platinum-group elements and gold in ophiolitic complexes: distribution and fractionation from mantle to oceanic floor In: Peters, T. (ed.) Ophiolite genesis and evolution of the oceanic lithosphere, Oman: Kluwer, Dordrecht, 231-260.

Lippard, S. J., Shelton, A. W. and Gass, I. G., 1986- The ophiolite of Northern Oman. Geological Society of London Memoir 11: 1-112 and 39-44.

Mathez, E. A. and Peach, C. L., 1989- Geochemistry of platinum-group elements in mafic and ultramafic rocks. In: Whitney, J. A. and Naldrett, A. J. (eds.) Ore deposition associated with magmas.: Rev. Econ. Geol., 33-43.

McCall, G. J. H., 1985- Explanatory text of the Minab Quadrangle Map; 1:250,000; No. J13,. Geological Survey of Iran, Tehran, 530pp.

Melcher, F., Grum, W., Thalhammer, T. V. and Thalhammer, O. A. R., 1999- The giant chromite deposits at Kempirsai, Urals: constraints from trace element (PGE, REE) and isotope data. Mineralium Deposita 34: 250-272.

Moreno, T., Gibbons, W., Prichard, H. M. and Lunar, R., 2001- Platiniferous chromitite and the tectonic setting of ultramafic rocks in Cabo Ortegal, NW Spain. Journal of the Geological Society 158: 601-614.

Najafzadeh, A. R. and Ahmadipour, H., 2014- Using platinum-group elements and Au geochemistry to constrain the genesis of podiform chromitites and associated peridotites from the Soghan mafic–ultramafic complex, Kerman, Southeastern Iran. Ore Geology Reviews 60: 60-75.

Najafzadeh, A. R. and Ahmadipour, H., 2016- Geochemistry of Platinum-group elements and mineral composition in chromitites and associated rocks from the Abdasht ultramafic complex, Kerman, Southeastern Iran. Ore Geology Reviews, 75: 220-238.

Najafzadeh, A. R.,  2017- Mineralogy and composition of chromitites and host peridotites from the Colkahan ultramafic complex (Nazdasht mine), Kerman, southeastern Iran. Mineralogy and Petrology111: 337-350.

Najafzadeh, A. R., Arvin, M., Pan, Y. and Ahmadipour, H., 2008- Podiform chromitites in the Sorkhband ultramafic complex, Southern Iran: evidence for ophiolitic chromitite. Journal of Sciences, Islamic Republic of Iran 19: 49-65.

Naldrett, A. J. and Duke, J. M., 1980- Platinum metals in magmatic sulfide ores. Science 208: 1417-1424.

Orberger, B., Lorand, J. P., Girardeau, J., Mercier, J. C. C. and Pitragool, S., 1995- Petrogenesis of ultramafic rocks and associated chromitites in the Nan Uttardit ophiolite, Northern Thailand. Lithos 35: 153-182.

Pearce, J. A., Barker, P. F., Edwards, S. J., Parkinson, I. J. and Leat, P. T., 2000- Geochemistry and tectonic significance of peridotites from the South Sandwich arc–basin system, South Atlantic. Contributions to Mineralogy and Petrology 139: 36-53.

Quick, J. E., 1981- Petrology and petrogenesis of the Trinity peridotite, an upper mantle diapir in the eastern Klamath Mountains, northern California. Journal of Geophysical Research 86: 11837-11863.

Suhr, G., 1999- Melt migration under oceanic ridges: Inferences from reactive transport modeling of upper mantle hosted dunites. Journal of Petrology 40: 575–599.

Sun, S. S. and McDonough, W. F., 1989- Chemical and isotopic systematic of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. In: Saunders, A D. and Norry, M. J. (Eds) Magmatism in the Ocean Basins, Special Publication of the Geological Society of London. Special Publication 42.

Sun, S. S., 1982- Chemical composition and origin of the Earth’s mantle. Geochimica et Cosmochimica Acta 46: 179-193.

Takahashi, E., 1986- Melting of dry peridotite KLB-1 up to 14 GPa: implications on the origin of peridotitic upper mantle. Journal of Geophysical Research 91: 9367-9382.

Wang, Zh., Quanlin, H., Jiliang, L. and Haihong, C., 2000- Platinum-group elements for the Kudi ophiolite, western Kunlun. Chinese Science Bulletin 45: 551-556.

Zhou, M. F., Robinson, P. T., Malpas, J. and Li, Z, 1996- Podiform Chromitites in the Luobusa Ophiolite (Southern Tibet): Implications for Melt-Rock Interaction and Chromite Segregation in the Upper Mantle. Journal of Petrology 37: 3-21.