Mineralogy and geochemistry of the Hizeh-Jan kaolin deposit, northwest of Varzaghan, East-Azarbaidjan Province, NW Iran

Abstract

The Hizeh-Jan kaolin deposit (NW Varzaghan, East-Azarbaidjan Province) is a typical clayey deposit with andesitic host of Eocene age in northwestern Iran. Based on XRD analyses, the minerals of this deposit include kaolinite, pyrophyllite, quartz, smectite, muscovite-illite, hematite, goethite, anatase, alunite, diaspore, feldspar, hornblende, and calcite. Increasing SiO2/Al2O3 ratio from the center toward outward in the studied profile indicate the presence of hydrothermal zoning in the deposit. Evidence such as the presence of silicic caps in the upper part of the deposit, local brecciation, mineralization of pyrophyllite, diaspore, and alunite, enrichment of LREEs relative to HREEs, pattern of mass changes of elements Al, Fe, Ti, Sr, and Nb, and positive correlations in trend of changes between (La/Lu)N, P, Sr, and S with LOI suggest that the development of the Hizeh-Jan kaolin deposit is affiliated to function of  hypogene processes on andesitic rocks. Geochemical analysis indicates that occurrence of negative Eu anomay (0.39-0.78) in kaolinized samples is in relation to destruction of feldspar and hornblende minerals of the andesitic rocks by hydrothermal fluids and occurrence of negative Ce anomaly (0.62-0.81) is due to the destruction of zircon by acidic-oxidizing fluids.

Keywords


[1] Ghorbani M., "The Economic Geology of Iran: Mineral Deposits and Natural Resources", Springer, (2013) 1-569.

[2] Dill H. G., Balaban S., Witt B., Wershofen H., "Capturing digital data of rock magnetic, gamma-ray and IR spectrometry for in-situ quality control and for the study of the physical–chemical regime of residual kaolin deposits, SE Germany", Ore Geology Reviews 57 (2014) 172-190.

[3] 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.

[4] 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.

[5] Shao H., Yang S., Wang Q., Guo Y., "Discriminating hydrothermal and terrigenous clays in the Okinawa Trough, East China Sea: Evidences from mineralogy and geochemistry", Chemical Geology 398 (2015) 85-96.

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

[7] Erkoyun H., Kadir, S., "Mineralogy, micromorphology, geochemistry and genesis of a hydrothermal kaolinite deposit and altered Miocene host volcanites in the Hallaclar area, Uşak, western Turkey", Clay Minerals 46 (2011) 421-448.

]8[ عابدینی ع.، معصومی ر.، کلاگری ع.ا.، "سیماهای ژئوشیمیایی ذخیره کائولن کجل، شمال غرب هشتجین، استان اردبیل"، مجله زمین‌شناسی اقتصادی، (1390)، جلد 3، شماره 2، ص 165-181.

]9[ علیپور و.، عابدینی ع.، " رفتار عناصر اصلی، فرعی و جزئی (شامل عناصر خاکی نادر) در طی فرایندهای کائولینیتی شدن در کانسار زنوز، شمال شرق مرند، استان آذربایجان شرقی"، مجله زمین‌شناسی اقتصادی، (1390)، جلد 3، شماره 2، ص 231-249.

]10[ زیرجانی‌زاده ص.، کریم‌پور م.ح.، ابراهیمی خ.، " بررسی‌های زمین‌شناسی، کانی‌شناسی و ژئوشیمیایی نهشته‌های کانی رسی منطقه‌ی کلاته‌نو (شمال غرب گناباد)"، مجله بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، (1393)، جلد 22، شماره 1، ص 125-138.

]11[ اعتمادی ب.، قبادی ع.، تقی‌پور ب.، " زمین‌شیمی و خاستگاه کانسار رسی ندوشن (جنوب‌غربی صدوق، استان یزد)"، مجله بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، (1392)، جلد 21، شماره 1، ص 43-56.

]12[ اعتمادی ب.، ظریف‌نیا م.، "بررسی خواص فیزیکوشیمیایی و کانی‌شناسی کائولن معدن قازانداغی تاکستان در تولید کاشی و انواع دیگر سرامیک‌های صنعتی"، مجله بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، (1390)، جلد 19، شماره 3، ص 363-370.

]13[ ذبیحی ر.، ابراهیمی خ.، زرین‌کوب م.ح.، "بررسی‌های کانی‌شناسی و ژئوشیمیایی نهشته‌ی کانی خاک رس کائولینیتی شده‌ی شیخ آباد (جنوب غربی بیرجند) با نگرشی بر کاربردهای صنعتی آن"، مجله بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، (1390)، جلد 19، شماره 1، ص 103-112.

]14[ اروجی ح.، کلاگری ع.ا.، فردوسی ر.، سیاه‌چشم ک.، "ویژگی‌های کانی‌شناسی و زمین‌شیمی ذخایر کائولن و آلونیت کوجنق، شمال غرب مشکین شهر، استان اردبیل"، مجله زمین‌شناسی کاربردی پیشرفته (1390)، جلد 10، ص 19-32.

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

]16[ مهرپرتو م.، میرزایی م.، اعلایی م.، امامی م.ه.، " نقشه زمین‌شناسی 1:100000 سیه‌رود"، انتشارات سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور (1376).

]17[ مهرپرتو م.، امینی‌فضل ا.، رادفر ج.، " نقشه زمین‌شناسی 1:100000 ورزقان"، انتشارات سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور (1371).

[18] Grecco L. E., Marfil S. A., Maiza P. J., "Mineralogy and geochemistry of hydrothermal kaolins from the Adelita mine, Patagonia (Argentina); relation to other mineralization in the area", Clay Minerals 47 (2012) 131-146.

[19] Winchester J. A., Floyd P. A., "Geochemical discrimination of different magma series and their differentiation products using immobile elements", Chemical Geology 20 (1977) 245-252.

[20] 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.

[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] 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.

[23] 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.

[24] 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.

[25] Giese R. F. J., " Kaolin minerals: Structures and stabilities", pp. 29-66. in: Hydrous Phyllosilicates (Exclusive of Micas) (S. W. Bailey, editor). Reviews in Mineralogy, 19, Mineralogical Society of America, Washington, D.C. (1988).

[26] Dill H. G., Bosse H. R., Kassbohm J., "Mineralogical and chemical studies of volcanic-related argillaceous industrial minerals of the Central American Cordillera (Western El Salvador)", Economic Geology 95 (2000) 517-538.

[27] 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.

[28] Dill H. G., Bosse H. R., Henning K. H., Fricke A., Ahrendt H., "Mineralogical and chemical variations in hypogene and supergene kaolin deposits in a mobile fold belt of the Central Andes of northwestern Peru", Mineralium Deposita 32 (1997) 149-163.

[29] Siddiqui M. A., Ahmed Z., "Geochemistry of the kaolin deposits of Swat (Pakistan)", Chemie der Erde 68 (2008) 207-219.

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

[31] Lackschewitz K. S., Singer A., Botz R., Garbe-Schonberg D., Stoffers P., " Mineralogy and geochemistry of clay minerals near a hydrothermal site in the Escanaba trough, Gorda Ridge, Northeast Pacific Ocean", in: Zierenberg R. A., Fouquet, Y., Miller, D. J., Normark W. R., (eds). Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results 169 (2000) 1-24.