کنترل کانیایی و زمین‌شیمیایی بر توزیع و تحرک عناصر جزئی و خاکی نادر در طی گسترش پهنه‌ی دگرسانی آرژیلیک: بررسی موردی از شمال خاور خاروانا، شمال باختر ایران

نویسنده

دانشگاه ارومیه

چکیده

نفوذ توده­های آذرین تونالیتی، گرانودیوریتی و کوارتز دیوریتی به سن الیگوسن به درون سنگ­های آندزیتی، آندزی- بازالتی و کربناتی کرتاسه در شمال شرق خاروانا (استان آذربایجان­ شرقی، شمال باختر ایران) باعث رخداد پهنه­ی دگرسانی آرژیلیک گسترده به همراه اسکارن­زایی شده است. بررسی­های کانی­شناسی نشان می­دهند که پهنه دگرسان آرژیلیک حاوی کانی­های کائولینیت، کوارتز، آلونیت، پیروفیلیت، روتیل، کلریت، جاروسیت، هماتیت، گوتیت و پیریت می­باشد. بررسی­های زمین­شیمیایی آشکار می­کنند که عواملی نظیر pH پایین، نسبت­های بالای آب به سنگ، یون­های همبافت کننده فراوان در سیالات گرمابی و سیستم زهکشی مناسب نقش مهمی در شستشوی عناصری نظیر Ga، Sc، Hf، Nb، Th، Ta، Zr، Y و REEها طی گسترش این پهنه ایفا کرده­اند. الگوی توزیع REEهای به هنجار شده به کندریت دلالت بر جدایش و غنی­شدگی LREEها نسبت به HREEها و رخداد بی­هنجاری منفی Eu و Ce طی آرژیلیکی شدن آندزیت­ها دارد. تغییرات بی­هنجاری­ Eu و Ce، تخریب پلاژیوکلاز، فلدسپار پتاسیم و هورنبلاند به­وسیله­ی محلول­های درون­زاد و تولید اسیدسولفوریک حاصل از اکسایش پیریت­ به­وسیله­ی محلول­های برونزاد در گسترش این سیستم دگرسان را پیشنهاد می­کنند. ضرایب همبستگی بین عناصر دلالت بر نقش کنترل کننده اکسیدهای منگنز در تمرکز Cu، Pb، Zn، Cd و Tl دارد. تمرکز REEها در این پهنه به­وسیله­ی فرایندهای جذب سطحی (کائولینیت)، روبش به­وسیله­ی اکسیدها و هیدروکسیدهای فلزی (هماتیت و گوتیت) و تثبیت در فازهای نئومورف (روتیل، جاروسیت و موسکویت- ایلیت) کنترل شده است.    

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The mineralogical and geochemical control on the distribution and mobilization of trace and rare earth elements during development of argillic alteration zone: A case study from northeast of Kharvana, NW Iran

چکیده [English]

Intrusion of tonalitic, granodioritic and quartz-dioritic igneous bodies of Oligocene age into Cretaceous andesite, andesi-basalt and carbonate rocks led to occurrence of widespread argillic alteration zone, along with skarnification in the northeast of Kharvana (East Azarbaidjan Province, NW Iran). Mineralogical studies indicate that argillic alteration zone includes kaolinite, quartz, alunite, pyrophyllite, rutile, chlorite, jarosite, hematite, goethite and pyrite minerals. Geochemical investigations revealed that factors such as low pH, high water/rock ratios, abundant complexing agents in the hydrothermal solutions, and suitable drainage system have played an important role in leaching of elements such as Ga, Sc, Hf, Nb, Th, Ta, Zr, Y and REEs during the development of this zone. The distribution pattern of REEs normalized to chondrite shows differentiation and enrichment of LREEs relative to HREEs and occurrence of negative Eu and Ce anomalies during argillization of andesites. Variations of Eu and Ce anomalies suggest destruction of plagioclase, potassium feldspar and hornblende by hypogene solutions and generation of H2SO4 originated from oxidation of pyrite by supergene solutions in development of this alteration system. The correlation coefficients between elements display the controlling role of Mn-oxides in concentration of Cu, Pb, Zn, Cd and Tl. Concentration of REEs was controlled by adsorption  processes (kaolinite), scavenging by metallic oxides and hydroxides (hematite and goethite) and fixation in neomorphic pahses (rutile, jarosite and muscovite-illite) in this zone.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Argillic alteration
  • Geochemistry
  • mineralogical control
  • trace and rare earth elements
  • Kharvana
  • Iran
[1] Simmonds V., Calagari A. A., Kyser K., "Fluid inclusion and stable isotope studies of the Kighal porphyry Cu–Mo prospect, East-Azarbaidjan, NW Iran", Arabian Journal of Geosciences 8 (2015) 473-453.

[2] Simmonds V., Moazzen M., "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 (2015) 290-304.

[3] Hassanpour S., Alirezaei S., Selby D., Sergeev S., "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 (2015) 45-59.

]4[ نبوی م.ح.،" دیباچه‌ای بر زمین‌شناسی ایران"، انتشارات سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، (1355) ص 1-109.

[5] Brimhall G. H., Dietrich W. E., "Constitutive mass balance relations between chemical compositions, volume, density, porosity, and strain in metasomatic hydrochemical systems: Results on weathering and pedogenesis", Geochimica et Cosmochimica Acta 51 (1987) 567–587.

[6] Nesbitt H. W., Markovics G., "Weathering of granodioritic crust, long-term storage of elements in weathering profiles, and petrogenesis of siliciclastic sediments", Geochimica et Cosmochimica Acta 61 (1997) 1653-1670.

[7] Nesbitt H. W., "Mobility and fractionation of rare earth elements during weathering of a granodiorite", Nature 279 (1979) 206-210.

[8] Grant J. A., "The isocon diagram; a simple solution to Gresen’s equation for metasomatic alteration ", Economic Geology 81 (1986) 1976-1982.

[9] Kadir S., Erkoyun H., "Genesis of the hydrothermal Karaçaýir kaolinite deposit in Miocene volcanics and Palaeozoic metamorphic rocks of the Uşak-Güre Basin, western Turkey", Turkish Journal of Earth Sciences 22 (2013) 444-468.

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

[11] Jiang N., Sun S., Chu X., Mizuta T., Ishiyama D., "Mobilization and enrichment of high-field strength elements during late- and post-magmatic processes in the Shuiquangou syenitic complex, Northern China", Chemical Geology 200 (2003) 117-128.

[12] Fulignati P., Gioncada A., Sbrana A., "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 (1999) 325-342.

[13] Salvi, S., Williams-Jones, A. E., "The role of hydrothermal processes in concentrating high-field strength elements in the strange Lake peralkaline complex, northeastern Canada", Geochimica et Cosmochimica Acta 60 (1996) 1917–1932.

[14] Feng, J., "Trace elements in ferromanganese concretions, gibbsite spots, and the surrounding terra rossa overlying dolomite: Their mobilization, redistribution and fractionation", Journal of Geochemical Exploration 108 (2011) 99-111.

[15] Ndjigui P. D., Bilong P., Bitom D., Dia A., "Mobilization and redistribution of major and trace elements in two weathering profiles developed on serpentinites in the Lomié ultramafic complex, South-East Cameroon", Journal of African Earth Sciences 50 (2008) 305-328.







[16] Kadir S., Akbulut A., "Mineralogy, geochemistry and genesis of the Taşoluk kaolinite deposits in pre-Early Cambrian metamorphites and Neogene volcanites of Afyonkarahisar, Turkey", Clay Minerals 44 (2011) 89-112.

[17] Kadir S., Kulah T., Eran M., Önagil N., Gurel A., "Minerlogical and geochemical characteristics and genesis of the Gözelyurt alunite-bearing kaolinite deposit within the late Miocene Gördeles ignimbrite, central Anatolia, Turkey ", Clays and Clay Minerals 62 (2014) 477-499.

[18] Höhn S., Frimmel H. E., Pašava J., "The rare earth element potential of kaolin deposits in the Bohemian Massif (Czech Republic, Austria)", Mineralium Deposita 49 (2014) 967-986.

[19] Taylor Y, McLennan S. M., "The continental crust: Its composition and evolution", 1st ed. Oxford, UK: Blackwell (1985).

[20] Patino L. C., Velbel M. A., Price J. R., Wade, J. A., "Trace element mobility during spheroidal weathering of basalts and andesites in Hawaii and Guatemala", Chemical Geology 202 (2003) 343–364.

[21] Arslan M., Kadir S., Abdioglu E., Kolayli H., "Origin and formation of kaolin minerals in saprolite of Tertiary alkaline volcanic rocks, Eastern Pontides, NE Turkey", Clay Minerals 41 (2006) 597-617.

[22] Cravero F., Dominguez E., Iglesias C., "Genesis and applications of the Cerro Rubio kaolin deposit, Patagonia (Argentina)", Applied Clay Science 18 (2001) 157-172.