Petrology and U-Pb zircon dating of intrusive rocks from A, C-south, and Dardvay districts, Sangan iron stone mine, Khaf

زمین شناسی اقتصادی

Article 2, Volume 5, Issue 2 - Serial Number 9, January 2014, Pages 155-174   

Document Type: Research Article

DOI: 10.22067/econg.v5i2.31716

Authors

Abbas Golmohammadi^* ; Mohammad Hassan Karimpour; Azadeh Malekzadeh Shafaroudi; Seyed Ahmad Mazaheri

Ferdowsi University of Mashhad

Abstract

Sangan magnetite skarn mine is located 300 km southeast of Mashhad, along the eastern part of Khaf-Drouneh volcanic-plutonic belt. Granitoids from three areas within the Sangan mine A, C-North and Dardvay were studied. Within the study area, three intrusive rocks including biotite-hornblende monzonite porphyry, biotite syenite and syenogranite were recognized. Based on field cross cutting, absence of garnet-magnetite skarn around the contact, and alteration by younger hydrothermal fluids, these granitoids are older than the magnetite skarn. U-Pb zircon age of the granitoid is 42 Ma (Middle Eocene). Magnetic susceptibility of the granitoids are 310-900 × 10-5 (SI units) and therefore, they are classified as belonging to the magnetite-series (oxidant type) I-type. Chemically, these granitoids are metaluminous, alkali-calcic to alkali and shoshonite to ultrapotassic. Enrichment of LREE, relative to HREE and enrichment of LILE (Sr, Cs, Rb, K and Ba) relative to HFSE (Nb, Ta, Ti, Hf and Zr) indicate that the magma formed in island arc setting. This magma originated from low partial melting (

Keywords

Sangan mine; Petrology of intrusive rocks; Zircon dating; A, C-south, and Dardvay districts

References

[1] کریم پور م. ح.، "بررسی منشأ و چگونگی تشکیل کانسار آهن سنگان خراسان"، مجموعه مقالات سمینار سنگ آهن، دانشکده فنی دانشگاه تهران (1369) ص 269- 282.

[2] کریم پور م. ح.، "ژئوشیمی و کانی شناسی کانسار سنگ آهن سنگان خراسان"، مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران، شماره 2 (1373) ص 145- 156.

[3] کریم پور م. ح.، "دما، نحوه تشکیل و پاراژنز مگنتیت در بخشهای مختلف کانسار آهن سنگان خراسان"، خلاصه مقالات هفدهمین گردهمایی علوم‌زمین (1377) ص 161-167.

[4] کریم پور م. ح.، "پتانسیل کانی سازی مس نوع پورفیری و طلا در محدوده تربت حیدریه تا کاشمر"، مجموعه مقالات همایش توانمندیهای معدنی شرق کشور (1378) ص 15-26.

[5] کریم پور م. ح.، "کانی شناسی، آلتراسیون، سنگ منشأ و محیط تکتونیکی کانسارهایIron-Oxides Cu-Au و مثالهایی از ایران"، یازدهمین همایش بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، دانشگاه یزد (1382) ص 184- 189.

[6] بومری م.، "مطالعه ژئوشیمی F و Cl در بیوتیتهای گرانیت سرنوسر در شمال شرقی ایران و استفاده از آن در تعیین منشأ کانسار آهن سنگان خراسان"، خلاصه مقالات هفدهمین گردهمایی علوم‌زمین (1377) ص 181-183.

[7] بومری م.، "ترکیب شیمیایی اسفن از سنگهای گرانیتی سرنوسر خواف، شمال شرقی ایران"، خلاصه مقالات هفدهمین گردهمایی علوم‌زمین (1382) ص 142-145.

[8] Boomeri M., Mizuta T., Ishiyama D., Nakashima K., “Fluorine and chlorine in biotite from the Sarnowsar granitic rocks, northeastern Iran”, Iranian Journal of Science and Technology 30 (A1) (2006) 111-125.

[9] بومری م.، لشکری پور غ.، گرگیج م.، "شرایط تشکیل کانسار آهن سنگان بر مبنای مجموعه کانیها در شمال شرق ایران"، دهمین همایش بلورشناسی و کانی شناسی ایران، دانشگاه سیستان و بلوچستان (1381) ص 57-63.

[10] مظاهری س. الف.، "مطالعه شیمی کانیها در اسکارنهای آهن دار سنگان خراسان"، خلاصه مقالات هفدهمین گردهمایی علوم‌زمین (1377) ص 189-196.

[11] مظاهری س. الف.، "شرایط فشار، درجه حرارت و ترکیب سیال اسکارنهای مگنتیت سنگان خواف، خراسان"، فشرده مقالات دومین همایش انجمن زمین شناسی ایران، دانشگاه فردوسی مشهد (1377) ص 451-454.

[12] مظاهری س. الف.، "معرفی آمفیبولهای ناحیه سنگان خواف"، هشتمین همایش بلورشناسی و کانی شناسی ایران، دانشگاه فردوسی مشهد (1379) ص 164-168.

[13] کاهنی ش.، "مطالعات ژئوشیمیایی و کانی شناسی توده‌های C- شمالی و باغک کانسار سنگ آهن سنگان خواف"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد زمین شناسی اقتصادی دانشگاه فردوسی مشهد (1383) 248 ص.

[14] کریم پور م. ح.، ملکزاده شفارودی الف.، "مقایسه ژئوشیمی سنگ منشأ توده مگنتیت طلا‌دار تنورجه و مگنتیت بدون طلای معدن سنگان، استان خراسان رضوی"، مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران، شماره 13 (1385) ص 432-442.

[15] کریم پور م. ح.، ملکزاده شفارودی الف.، "ژئوشیمی و کانی شناسی زون های اسکارنی و سنگ‌شناسی سنگ منشأ کانسار آهن سنگان خراسان"، فصلنامه علوم‌زمین، شماره 65 (1386) ص 108- 125.

[16] Malekzadeh Shafaroudi A., Karimpour M. H., Golmohammadi A., “Zircon U-Pb geochronology and petrology of intrusive rocks in the C-North and Baghak districts, Sangan iron mine, NE Iran”, Journal of Asian Earth Sciences 64 (2013) 256-271.

[17] Boomery M., “Petrography and geochemistry of the Sangan iron skarn deposit and related igneous rocks, northeastern Iran”, P.h.D thesis, Akita University, Japan (1998) 226p.

[18] کریم پور م. ح.، سعادت س.، ملکزاده شفارودی الف.، "شناسایی و معرفی کانی سازی نوع Fe-Oxides Cu- Au و مگنتیت مرتبط با کمربند ولکانیکی- پلوتونیکی خواف- کاشمر- بردسکن"، بیست و یکمین گردهمایی علوم‌زمین (1381).

[19] شرکت تهیه و تولید مواد اولیه فولاد خراسان، "گزارش روابط عمومی" (1387) 10 ص.

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

[21] Maniar P. D. Piccoli, P. M., “Tectonic discrimination of granitoids”, Geological Society of America Bulletin 101 (1989) 635-643.

[22] Chappell B., White, A., “Two contrasting granite types. 25 years later”, Australian Journal of Earth Sciences 48 (2001) 489-499.

[23] Chung S. L., Lo C. H., Lee T. Y., Zhang Y., Xie Y., Li X., Wang K. L., Wang, P. L., “Diachronous uplift of the Tibetan plateau starting from 40 My ago”, Nature 394 (1998) 769–773.

[24] Frost B. R., Arculus R. J., Barnes C. G., Collins W. J., Ellis D. J., Frost C. D., “A geochemical classification of granitic rocks”, Journal of Petrology 42 (2001) 2033-2048.

[25] Pearce J. A., Harris N. W., Tindle A. G., “Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks”, Journal of Petrology 25 (1984) 956-983.

[26] Schandl E. S., Gorton M. P., “Application of high field strength element to discriminate tectonic setting in VMS environment”, Economic Geology 97 (2002) 629-642.

[27] Rollinson H., “Using geochemical data, Evaluation, Presentation, Interpretation”, Harlow, UK, Longman (1993) 352 p.

[28] Boynton W. V., “Cosmochemistry of the rare earth elements, Meteorite studies”, in Rare Earth Element Geochemistry (P. Henderson, ed.), (Developments in Geochemistry 2), Elsevier, Amesterdam (1985) 115-1522.

[29] Gill J. B., “Orogenic Andesites and Plate Tectonics”, Springer, New York (1981).

[30] Wilson M., “Igneous Petrogenesis”, Uniwin Hyman, London (1989).

[31] Pearce J. A., “Role of the sub-continental lithosphere in magma genesis at active continental margins”, In: Hawkesworth, C.J., Norry, M.J. (Eds.), Continental Basalts and Mantle Xenoliths, Shiva, Nantwich (1983) 230-249.

[32] Ryerson F. J., Watson E. B., “Rutile saturation in magmas: implications for Ti Nb-Ta depletion in island-arc basalts”, Earth and Planetary Science Letters 86 (1987) 225-239.

[33] Reagan M. K., Gill J. B., “Coexisting calc-alkaline and high niobium basalts from Turrialba volcano, Costa Rica: implication for residual titanates in arc magma source”, Journal of Geophysical Research 94 (1989) 4619-4633.

[34] Pearce J. A., Parkinson I. J., “Trace element models for mantle melting: application to volcanic arc petrogenesis”, In: Prichard, H. M., Albaster, T., Harris,N. B. W., Neary, C. R. (Eds.), Magmatic Processes in Plate Tectonics, vol. 76, Geological Society of London Special Publication (1993) 373-403.

[35] Martin H., “The adakitic magmas: modern analogues of Achaean granitoids”, Lithos 46 (3) (1999) 411–429.

[36] Walker J. A., Patino L. C., Carr M. J., Feigenson M. D., “Slab control over HFSE depletions in central Nicaragua”, Earth and Planetary Science Letters 192 (2001) 533-543.

[37] Gust D. A., Arculus R. A., Kersting A. B., “Aspects of magma sources and processes in the Honshu arc”, The Canadian Mineralogist 35 (1997) 347-365.

[38] Wu F. Y., Jahn B. M., Wilde S. A., Lo C. H., Yui T. F., Lin Q., Ge, W. C., Sun D. Y., “Highly fractionated I-type granites in China (I): geochronology and petrogenesis”, Lithos 66 (2003) 241-273.

[39] Sun S. S., McDonough W. F., “Chemical and isotopy systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes”, In: Magmatism in the Ocean: Basins. The Geological Society of London, special publication 42 (1989).

[40] Ishihara S., “Significance of the magnetite-series and ilmenite-series of granitoids in mineral exploration”, Fifth IAGOD Symposium (1981) 309-312.

[41] Rubatto D., Williams I. S., Buick I. S., “Zircon and monazite response to prograde metamorphism in the Reynolds Range Central Australia”, Contributions to Mineralogy and Petrology 140 (2001) 458-468.

[42] Rubatto D., “Zircon trace element geochemistry: partitioning with garnet and the link between U-Pb ages and metamorphism”, Chemical Geology 184 (2002) 123-138.

[43] Williams I. S., “Response of detrital zircon and monazite, and their U-Pb isotopic systems, to regional metamorphism and host-rock partial melting, Cooma Complex, southeastern Australia”, Australian Journal of Earth Sciences 48 (2001) 557-580.

[44] Cherniak D. J., Watson E. B., “Pb diffusion in zircon”, Chemical Geology 172 (2000) 5-24.

[45] Aldanmaz E., Pearce J. A., Thirlwall M. F., Mitchell, J. G., “Petrogenetic evolution of late Cenozoic, post-collision volcanism in western Anatolia, Turkey”, Journal of Volcanology and Geothermal Research 102 (2000) 67-95.

[46] Muller D., Groves, D. I., “Potassic igneous rocks and associated gold-copper mineralization”, Spriger-Verlag, Berling (1995).

[47] Rapp R. P., Shimizu N., Norman, M. D., “Reaction between slabderived melt and peridotite in the mantle wedge: experimental constraints at 3.8 GPa.”, Chemical Geology 160 (1999) 335–356.

[48] Prouteau G., Scaillet B., Pichavant M., Maury R., “Evidence for mantle metasomatism by hydrous silicic melts derived from subducted oceanic crust”, Nature 410 (2001) 197–200.

[49] Avanzinelli R., Lustrino M., Mattei M., Melluso L., Conticelli S., “Potassic and ultrapotassic magmatism in the circum-Tyrrhenian region: Significance of carbonated pelitic vs. pelitic sediment recycling at destructive plate margins”, Lithos 113 (2009) 213-227.

[50] Benito R., Lo pez-Ruiz J., Cebria J. M., Hertogen J., Doblas M., Oyarzun R., Demaiffe D., “Sr and O isotope constraints on source and crustal contamination in the high-K calc-alkaline and shoshonitic Neogene volcanic rocks of SE Spain”, Lithos 46 (1999) 773-802.

[51] Bachmann O., Bergantz G.W., “Rhyolites and their source mushes across tectonic settings”, Journal of Petrology 49 (2008) 2277-2285.

[52] Mamani M., Worner G., Thouret J. C., “Tracing a major crustal domain boundary based on the geochemistry of minor volcanic centers in southern Peru”, 7th International Symposium on Andean Geodynamics (ISAG 2008, Nice), Extended Abstracts (2008) 298-301.

[53] Annen C., Blundy J. D., Sparks, R. S. J., “The Genesis of calcalkaline intermediate and silicic magmas in deep crustal hot zones”, Journal of Petrology 47 (2006) 505-539.

[54] Esperanca S., Crisci M., de Rosa R., Mazzuli R., “The role of the crust in the magmatic evolution of the island Lipari (Aeolian Islands,

Italy)”, Contributions to Mineralogy and Petrology 112 (1992) 450–462.

[55] McKenzie D., O'Nions R. K., “Partial melt distribution from inversion of rare earth element concentrators”, Journal of Petrology 32 (1991) 1021-1091.