بررسی تغییرات عناصر اصلی، جزیی و خاکی کمیاب در زون‌های دگرسانی در کانی‌سازی مس پورفیری منطقه‌ی همند (خراسان جنوبی، ایران)

نویسندگان

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

منطقه­ی پی­جوئی مس- طلای پورفیری همند در جنوب غربی بیرجند واقع شده است. توده­های نیمه عمیق پورفیری با ترکیب مونزونیتی تا دیوریتی در منطقه به شدت دگرسان شده­اند. مهمترین دگرسانی­ها شامل زون­های کوارتز- سرسیت- کربنات- پیریت، پروپلیتیک و کربناته است. همه­ی عناصر اصلی، فرعی و خاکی کمیاب طی فرایند دگرسانی دستخوش تغییرات شده­اند. دامنه­ی تغییر در برخی کم (مانند TiO2، MnO، P < sub>2O5، Nb، Gd،  Yو Eu) و در برخی عناصر (مثل SiO2، K2O، Al2O3، CaO، MgO، TFeO، Na2O، Sr، Ba، Rb، Zr، Hf و اغلب عناصر REE) چشمگیرند. ترکیب توده­ی دگرسانبه صورتی است که شدت دگرسانی تغییر عناصر را کنترل می­کند. دگرسانی کوارتز- سرسیت- کربنات- پیریت در دو توده­ی مونزونیت و دیوریت با افزایش SiO2 و Al2O3 و کاهیدگی K2O، Na2O، TFeO و MgO مشخص می­شود. مقدار CaO رفتار متغیری براساس میزان کلسیت نشان می­دهد. عناصر REE تهی­شدگی دارند. عنصر Rb رفتار متغیر در شدت­های مختلف دگرسانی نشان می­دهد. عناصر Ba، Sr و Zr به شدت کاهیده شده­اند. عنصر Hf در توده­ی مونزونیتی با افزایش شدت دگرسانی تهی شده در حالیکه در توده­ی دیوریتی غنی­شدگی دارد. دگرسانی پروپلیتیک با کاهش SiO2، K2O و TFeO در هر دو توده مشخص می­شود. اما در توده­ی مونزونیتی Al2O3 و Na2O کاهیده و CaO و MgO افزوده شده، در حالیکه در توده­ی دیوریتی عکس این حالت رخ داده است. همچنین عناصر REE در توده­ی مونزونیتی غنی­شدگی نشان می­دهند، در حالیکه در توده­ی دیوریتی LREE تهی­شدگی دارند. عنصر Rb رفتار متغیر در شدت­های مختلف دگرسانی نشان می­دهد. عناصر Ba، Sr و Zr به شدت کاهیده  شده­اند. عنصر Hf در هر دو توده غنی­شدگی دارد. دگرسانی کربناتی در توده­ی مونزونیتی با کاهش SiO2، K2O، Na2O، MgO و ,TFeO Rb، Sr، Ba، Zr و Hf و افزایش Al2O3 و CaO مشخص می­شود. عناصر REE تهی­شدگی اندکی دارند. دگرسانی با شدت­های مختلف می­تواند نامگذاری سنگ براساس رده­بندی شیمیایی، تعیین سری ماگمایی و موقعیت آن­را در دیاگرام شاند و تفسیر نوع کانی باقیمانده در منشاء برپایه الگوی عناصر REE را تحت تاثیر قرار دهد. نیز تعیین خاستگاه توده­ی نفوذی براساس ایزوتوپ­های Rb-Sr در نمونه دگرسان، ممکن است نتیجه­ی عکس نشان دهد. لذا در انتخاب نمونه مناسب برای بررسی­های پتروژنزی- ایزوتوپی درمناطق دگرسانی باید دقت زیادی شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Changing of major, trace and rare earth elements in alteration zones of porphyry copper mineralization of Homond area (South Khorasan, Iran)

چکیده [English]

The Homond Cu-Au porphyry prospecting area is located southwest of Birjand. Subvolcanic monzonitic to dioritic rocks are highly altered. The main alteration zones are: quartz-sericite-calcite-pyrite, propylitic and carbonate. The content of major, trace and rare earth elements (REE) of the rocks changes due to alteration. The changes are less in some such as TiO2, MnO, P < sub>2O5, Nb, Gd, Y, Eu and higher in SiO2, K2O, Na2O, CaO, Al2O3, MgO, TFeO, Ba, Sr, Rb, Zr, Hf and most of REE. The chemical and mineralogical composition of the rock, type and intensity of the alteration control the changes. Quartz-sericite-calcite-pyrite alteration made the following changes in monzonite and diorite. The content of SiO2 and Al2O3 has increased and the amount of K2O, Na2O, TFeO and MgO are decreased. The changes in CaO content are being control by the amount of calcite. REE elements are usually lowered. Rb show different behavior in different intensity. Ba, Sr and Zr are highly depleted. With increasing the intensity of alteration, the content of Hf has depleted in monzonite and enriched in diorite. In propylitic alteration zone, the amount of SiO2, K2O and TFeO are decreased in both monzonite and diorite. The content of Al2O3 and Na2O are decreased and CaO and MgO are increased in monzonite but in diorite are vice versa. REE elements are enriched in monzonite and depleted in diorite. Rb shows different behavior with different intensity of alteration. Ba, Sr and Zr are highly depleted. Hf shows enrichment both in monzonite and diorite. The chemical composition of mozonitic rocks within carbonate zone show depletion in SiO2, K2O, Na2O, MgO, TFeO, Rb, Sr, Ba, Zr and Hf  and increase in CaO and Al2O3.  REE elements are slightly decreased. Chemical composition of the rocks changes with alteration, therefore classification of the igneous rocks based on their chemical composition, rock series, Al-index (Shand) and REE pattern, can be affected. Finding the source of igneous rocks, based on Rb-Sr in altered rock, can be misleading. Therefore, it is important to select the right rock for studying the petrognesis and radiogenic isotopes in altered areas.

کلیدواژه‌ها [English]

  • alteration
  • changing of elements
  • rare earth elements
  • porphyry copper
  • Homond
[1] ملک‌زاده شفارودی آ.، "زمین‌شناسی، کانی‌سازی، آلتراسیون، ژئوشیمی، تفسیر داده‌های ژئوفیزیکی، میکروترمومتری، مطالعات ایزوتوپی و تعیین منشاء کانی‌سازی مناطق اکتشافی ماهرآباد و خوپیک، استان خراسان جنوبی"، رساله دکتری (Ph.D) زمین‌شناسی اقتصادی دانشگاه فردوسی مشهد، (1388) 600 صفحه.

[2] Parsapoor A., Khalili M., Mackizadeh M.A., “The behavior of trace and rare earth elements (REE) during hydrothermal alteration in the Rangan area (central Iran)”, Journal of Asian Earth Sciences, 34 (2009) 123-134.

[3] Shikazono M., Ogawa Y., Utada M., Ishiyama D., Mizuta T., Ishikawa N., Kubota Y., “Geochemical behavior of rare earth elements in hydrothermally altered rocks of the Kuroko mining area, Japan”, Journal of Geochemical Exploration 98 (2008) 65-79.

[4] Penczak R.S., “Geochemistry of alteration around some high-grade zones and geochemical characteristics of altered rocks at the Red Lake mine”, (1999) 86p.

[5] Rouwet D., Bellomo S., Brusca L., Inguaggiato S., Jutzeler M., Mora R., Mazot A., Bernard, R., Cassidy M., Taran Y., “ Major and trace elements geochemistry of El Chichon volcano- hydrothermal system (Chiapas, Mexico) in 2006- 2007: implications for future geochemical monitoring”, Geofisica Internacional 48 (2009) 55-72.

[6] Lottermoser B.G., “Rare earth element and heavy metal behaviour associated with the epithermal gold deposit on Lihir Island, Papua New Guinea”, Journal of Volcanology and Geothermal Research 40 (1990) 269–289.

[7] Hopf S., “Behaviour of rare earth elements in geothermal systems of New Zealand”, Journal of Geochemical Exploration 47 (1993) 333–357.

[8] Arribas A.J., Cunningham C.G., Rytuba J.J., Rye R.O., Kelly W.C., Podwisocki M.H., McKee E.H., Tosdal R.M., “Geology, geochronology, fluid inclusions, and isotope geochemistry of the Rodalquilar gold alunite deposit, Spain”, Economic Geology 90 (1995) 795–822.

[9] Fulignati P., Sbrana A., “Presence of native gold and tellurium in the active high-sulfidation hydrothermal system of the La Fossa volcano, Vulcano, Italy”, Journal of Volcanology and Geothermal Research 86 (1998) 187–198.

[10] Terakado Y., Fujitani T., “Behaviour of the rare earth elements and other trace elements during interactions between acidic hydrothermal solutions and silicic volcanic rocks”, southwestern Japan. Geochimica et Cosmochimica Acta 62 (1998) 1903–1917.

[11] Chang-bock I., Sang-Mo K., Ho-Wan Ch., Tetsuichi T., “The geochemical behaviour of altered igneous rocks in the Tertiary Gampo Basin, Kyongsang Province, South Korea”, Geochemical Journal 36 (2002) 391–407.

[12] Taylor R.P., Fryer B.J., “Multi-stage hydrothermal alteration in porphyry copper systems in northern Turkey: the temporal interplay of potassic, propylitic and phyllic fluids”, Canadian Journal of Earth Science 17 (1980) 901–926.

[13] Taylor R.P., Fryer B.J., “Rare earth element geochemistry as an aid to interpreting hydrothermal ore deposits”, In: Evans, A.M. (Ed.), Metallization Associated with Acid Magmatism. John Wiley, New York (1982) pp. 57–365.

[14] Taylor R.P., Fryer B.J., “Rare earth element lithogeochemistry of granitoid mineral deposits”, Bulletin of Canadian Institute Mine Metallurgy 76 (1983) 74–84.

[15] Maclean W.H., “Mass change calculations in altered rock series”, Mineralium Deposita 25 (1990) 44-49.

[16] Maclean W.H., Kranidiotis P., “Immobile elements as monitors of mass transfer in hydrothermal alteration, Pheleps Dodge massive sulfide deposite, Matagami, Quebec”, Economic Geology 82 (1987) 951-962.

[17] Olade M.A., Fletcher W.K., “Trace element geochemistry of the Highland vally and Guichon creek batholith in relation to porphyry copper mineralization”, Economic Geology 71 (1976) 733-748.

[18] وثیق ح.، سهیلی م.، "نقشه زمین‌شناسی 1:100000 سرچاه‌شور (برگه 7754)"، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور (1354).

[19] ملک‌زاده ا.، کریم‌پور م. ح.، " سن‌سنجی زیرکون به روش اورانیوم- سرب در منطقه اکتشافی مس- طلا پورفیری ماهرآباد: شاهدی بر دوره متالوژنیک ائوسن میانی ذخایر پورفیری در شرق ایران"، مجله زمین‌شناسی اقتصادی ایران (در حال چاپ).

[20] Middlemost E.A.K., "Magmas and magmatic rocks", Longman Pub. Company, (1985) 221- 226.

[21] Shand S.J, "Eruptive rocks. Their genesis, composition, classification and their relation to ore-deposits", 1969 (facs. of 3rd ed. 1947). Hafner, New York. 488 pp (1947).

[22] Peccerillo A., Taylor S. R., "Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu area, Northern Turkey", Contributions to Mineralogy and Petrology 58 (1976), 63–81.

[23] Alderton D.H.M., Pearce J.A., Potts P.J., “Rare earth element mobility during granite alteration: evidence from southeast England”, Earth Planetary Science Letter 49 (1980) 149–165.

[24] Michard A., Albarede F., “The REE content of some hydrothermal fluids”, Chemical Geology 55 (1986) 51–60.

[25] Palacios C.M., Hein U.F., Dulski P., “Behaviour of rare earth elements during hydrothermal alteration at the Buena Esperanza copper–silver deposit, northern Chile”, Earth Planetary Science Letter 80 (1986) 208–216.

[26] Felsche J., Herrmann A.G., “Yitrium and lanthanides”, In: Wedepohl, K. (Ed.), Handbook of Geochemistry, vol. 11/5. Springer-Verlag, New York (1978) pp. 57–71.

[27] Michard A., “Rare earth element systematics in hydrothermal fluid”. Geochimica et Cosmochimica Acta 53 (1989) 745–750.

[28] Wood S.A., “The aqueous geochemistry of the rare earth elements and yttrium: theorical prediction in hydrothermal solutions to 350 _C at saturation of water vapour pressure”, Chemical Geology 88 (1990) 99–125.

[29] Haas J.R., Shock E.L., Sassani D.C., “Rare earth elements in hydrothermal systems: estimates of standard partial modal thermodynamic properties of aqueous complexes of the rare earth elements at high pressures and temperatures”, Geochimica et Cosmochimica Acta 59 (1995) 4329–4350.

[30] Pirajno F., “Hydrothermal Mineral Deposits”, John Wiley and Sons, Sydney (1992) 709 p.

[31] Sun S-s., McDonough W.F., "Chemical and isotopic systematic of oceanic basalts: implication for mantle compositions and processes", In: A.D. Saunders and M.J. Norry (eds). Magmatic in the ocean basins. Geological Society. London. Special Publication 42 (1989), 313- 345.

[32] Taylor S.R. McLennan S.M. “The Continental Crust; Its composition and evolution; an examination of the geochemical record preserved in sedimentary rocks”, Blackwell, Oxford. (1985) 312 p.