تعیین شاخصه های فیزیکوشیمیایی ماگمای مولد در سامانه های پورفیری برخوردی با استفاده از شیمی بیوتیت: مطالعه موردی کانسار مس پورفیری چاه فیروزه

زمین شناسی اقتصادی

مقاله 11، دوره 10، شماره 2 - شماره پیاپی 19، اسفند 1397، صفحه 561-586   

نوع مقاله: علمی- پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/econg.v10i2.65652

نویسندگان

مجید حیدری¹؛ علیرضا زراسوندی^{* 1}؛ محسن رضایی¹؛ یوهان رایت²؛ عادل ساکی¹

¹شهید چمران اهواز

²مونتان

چکیده

کانسار مس پورفیری چاه فیروزه از جمله کانسارهای مربوط به مراحل انتهایی فرورانش- برخورد در زون ماگمایی ارومیه- دختر و در ارتباط با واحدهای سنگی دیوریت/ گرانودیوریت تا کوارتزمونزونیت با سن میوسن پایانی در کمان ماگمایی سنوزوئیک کرمان است. هدف از این پژوهش بهره­‌گیری از شیمی بیوتیت­‌های ماگمایی برای بررسی شاخص­‌های فیزیکوشیمیایی ماگمای کانسار چاه فیروزه و مقایسه با پورفیری­‌های پیش از برخوردی (پورفیری ریگان) است. دماسنجی بیوتیت در پورفیری چاه فیروزه، کمینه و بیشینه 478 تا 632  درجه سانتی‌گراد و میانگین دمایی 3/565 درجه سانتی‌گراد را نشان می­ دهند. بر مبنای شیمی بیوتیت­‌های ماگمایی، شرایط فوگاسیته اکسیژن در ماگمای مادر چاه فیروزه در محدوده نیکل- نیکل اکسید قرار دارد که مطابق با شرایط فوگاسیته اکسیژن در کانسار ریگان است.log fH2O/fHF و log fH2O/fHCl, برای کانسار چاه فیروزه به‌ترتیب 69/4-84/4 و 09/4-28/4 با میانگین 14/5 و 14/4 است که بیانگر آب بالاتر سیالات اولیه نسبت به محتوای هالوژنی است. افزایش نسبی F در پورفیری چاه فیروزه نسبت به ریگان را می­‌توان ناشی از غنی‌شدگی این سامانه پورفیری از منیزیم دانست. نمودارهای XFe و XMg در مقابل XF/XOH و XCl/XOH در چاه فیروزه و ریگان نشان‌داد که با وجود افزایش اندک کلر در کانسار چاه فیروزه، هر دو پورفیری برخوردی و پیش از برخوردی، تحت شرایط فوگاسیته کلر تقریباً یکسان شکل گرفته ­اند. مقایسه نسبت­ fH2O/fHCl در مقابل fHF/fHCl و fH2O/fHF در چاه فیروزه و ریگان با سایر پورفیری­‌های جهان، نزدیکی این کانسارها با کانسار سرچشمه و مس Santa Rita  را نشان‌داد. همچنین fH2O/fHCl در مقابل IV(Cl) نشان‌دهنده شباهت فوگاسیته هالوژنی کانسار چاه فیروزه با مس پورفیری بینگهام است. مقادیر IV(F) و IV(Cl) و IV(F/Cl) تأیید می­ کنند که پورفیری چاه فیروزه به همراه ریگان در زمره توده ­های مس پورفیری کانه زا قرار می­‌گیرند. افزایش اندک کلر در نمونه­‌های چاه فیروزه نسبت به ریگان را شاید بتوان مستندی در رابطه با عدم کانه‌زایی قابل‌توجه در پورفیری پیش از برخوردی ریگان دانست.

کلیدواژه‌ها

بیوتیت؛ شاخص های فیزیکوشیمیایی؛ کانسار مس پورفیری چاه فیروزه؛ کمان ماگمایی سنوزوئیک کرمان

مراجع

Abdel-Rahman, A.M., 1994. Nature of biotites from alkaline, calc-alkaline, and peraluminous magmas. Journal of Petrology, 35 (2): 525–541.

Afshooni, S.Z., Mirnejad, H., Esmaeily, D. and Haroni, H.A., 2013. Mineral chemistry of hydrothermal biotite from the Kahang porphyry copper deposit (NE Isfahan), Central Province of Iran. Ore Geology Reviews, 54(1): 214–232.

Ague, J.J. and Brimhall, G.H., 1988. Magmatic arc asymmetry and distribution of anomalous plutonic belts in the batholiths of California: effects of assimilation, cratonal thickness and depth of crystallization. Journal of department of Geology and Geophysics, 100(1): 912–927.

Albuquerque, C.A.R., 1973. Geochemistry of biotites from granitic rocks, Northern Portugal. Geochimica et Cosmochimica Acta, 37(1): 1779–1802.

Asadi, S., Moore, F. and Zarasvandi, A., 2014. Discriminating productive and barren porphyry copper deposits in the southeastern part of the central Iranian volcano-plutonic belt, Kerman region, Iran: a review. Earth-Science Reviews, 138(138): 25–46.

Ayati, F., Yavuz, F., Noghreyan, M., Haroni, H.A. and Yavuz, R., 2008, Chemical characteristics and composition of hydrothermal biotite from the Dalli porphyry copper prospect, Arak, central province of Iran. Mineralogy and Petrology, 94(1): 107–122.

Beane, R.E., 1974. Biotite stability in the porphyry copper environment. Economic Geology, 69(1): 241–256.

Boomeri, M., Nakashima, K. and Lentz, D.R., 2009. The Miduk porphyry Cu deposit, Kerman, Iran: a geochemical analysis of the potassic zone including halogen element systematics related to Cu mineralization processes. Journal of Geochemical Exploration, 103(1): 17–29.

Boomeri, M., Nakashima, K. and Lentz, D.R., 2010. The Sar-Cheshmeh porphyry copper deposit, Kerman, Iran: a mineralogical analysis of the igneous rocks and alteration zones including halogen element systematics related to Cu mineralization processes. Ore Geology Reviews, 38(4): 367–381.

Brimhall, G.H. and Crerar, D.A., 1987. Ore fluids: magmatic to supergene. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 17(1): 235–321.

Cao, M.J., Qin, k.Z., Li, G.M., Evans, N.J., Hollings, P. and Lu, Y.J., 2016. Genesis of ilmenite-series I-type granitoids at the Baogutu reduced porphyry Cu deposit, western Junggar, NW-China. Lithos, 246(247): 13–30.

Chen, J.L., Xu, J.F., Wang, B.D., Yang, Z.Y., Ren, J.B., Yu, H.X., Liu, H. and Feng, Y., 2015. Geochemical differences between subduction- and collision-related copperbearing porphyries and implications for metallogenesis. Ore Geology Reviews, 70(1):424–437.

Deer, W.A., Howie, R.A. and Zussman, J., 1992. An Introduction to the Rock Forming Minerals, Longman, London, 696 pp.

Einali, M., Alirezaei, S. and Zaccarini, F., 2014. Chemistry of magmatic and alteration minerals in the Chahfiruzeh porphyry copper deposit, south Iran: implications for the evolution of the magmas and physicochemical conditions of the ore fluids. Turkish Journal of Earth Sciences, 23(1): 147–165.

Foster, M.D., 1960. Interpretation of the composition of trioctahedral micas. United States Geological Survey Professional Paper, 354 (B-2):11–49.

Hassanpour, Sh., Alirezaei, S., Selby, D. and Sergeev, S., 2015. 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(1): 45–59.

Henry, D.J., Guidotti, C.V. and Thomson, J.A., 2005. The Ti-saturation surface for low to medium pressure metapelitic biotite: implications for geothermometry and Ti-substitution mechanisms. American Mineralogist, 90(1): 316–328.

Hezarkhani, A., 2006. Mineralogy and fluid inclusion investigations in the Reagan Porphyry System, Iran, the path to an uneconomic porphyry copper deposit. Journal of Asian Earth Sciences, 27(5): 598–612.

Kazemi Mehrnia, A., 2010. Characteristics of leached capping and evolution of supergene enrichment of Northwest Kerman belt copper-molybdenum porphyry deposits. Ph.D. Thesis, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran, 210 pp.

Komeili, S.S., Khalili, M., Asadi Haroni, H., Bagheri, H. and Ayati, F., 2016. The nature of hydrothermal fluids in the Kahang porphyry copper deposit (Northeast of Isfahan) based on mineralography, fluid inclusion and stable isotopic data. Journal of Economic Geology, 8(2): 285-305. (in Persian with English Abstract)

Lalonde, A.E. and Bernard, P., 1993. Composition and color of biotite from granites: two useful Properties in the characterization of plutonic suites from the Hepburn internal zone of Wopmay orogeny, Northwest Territories. The Canadian Mineralogist, 31(1): 203–217.

Melfos, V., Vavelidis, M., Christofides, G. and Seidel, E., 2002. Origin and evolution of the Tertiary Maronia porphyry copper–molybdenum deposit. Mineralium Deposita, 37(6–7): 648–668.

Mohammaddoost, H., Ghaderi, M., Kumar, T.V, Hassanzadeh, J. and Alirezaei, S., 2017. Holly J. Stein e,f, E.V.S.S.K. BabuZircon U–Pb and molybdenite Re–Os geochronology, with S isotopic composition of sulfides from the Chah-Firouzeh porphyry Cu deposit, Kerman Cenozoic arc, SE Iran. Ore Geology Reviews, 88 (1): 384–399.

Mohammadzadeh, Z., 2009. Geology, alteration and copper mineralization in Chahfiruzeh area, Share-Babak, Kerman province. M.Sc. Thesis, University of Shahid Beheshti, Tehran, Iran, 154 pp.

Muller, D. and Groves, D.I., 2000. Potassic Igneous Rocks and Associated Gold-Copper Mineralization. Springer, Berlin, 252 pp.

Munoz J.L., 1984. F-OH and Cl-OH exchange in mica with application to hydrothermal ore deposits. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 13(1): 469–493.

Munoz, J.L., 1992. Calculation of HF and HCl fugacities from biotite compositions: revised equations. Geological Society of America, 24(1): 221–222.

Nachit, H., Ibhi, A.B., Abia, El-H., El Hassan, A. and Ben Ohoud, M., 2005. Discrimination between primary magmatic biotites, reequilibrated biotites, and neoformed biotites. Comptes Rendus Geoscience, 337(16): 1415–1420.

Nachit, H., Razafimahefa, N., Stussi, J.M. and Carron, J.P. 1985. Composition chimique des biotites et typologie magmatique des granitoides, Comptes Rendus Hebdomadaires del. Academie des Sciences, 301(11): 813–818.

Parsapoor, A., Khalili, M., Tepley, F. and Maghami, F., 2015. Mineral chemistry and isotopic composition ofmagmatic, re-equilibrated and hydrothermal biotites from Darreh-Zar porphyry copper deposit, Kerman (Southeast of Iran). Ore Geology Reviews, 66(1): 200–218.

Richards, P.J., 2015. Tectonic, magmatic, and metallogenic evolution of the Tethyan orogen: From subduction to collision. Ore Geology Reviews, 70(220): 323–345.

Rieder, M., Cavazzini, G., D'Yakonov, Y.S., Frank-Kamenetskii, V.A., Gottardi, G., Guoggenheim, S., Koval, P.V., Müller, G., Neiva, A.M.R., Radoslovich, E.W., Robert, J.L., Sassi, F.P., Takeda, H., Weiss, Z. and Wones, D.R., 1998. Nomenclature of the micas. The Canadian Mineralogist, 36(3): 905–912.

Salimi, A., Ziaii, M., Amiri, A. and Hosseinjani Zadeh, M., 2018. Evaluation of a Feature Subset Selection method to find informative spectral bands of Hyperion hyperspectral data for hydrothermal alteration mapping: A case study from the Darrehzar porphyry copper mine, Kerman, Iran. Journal of Economic Geology, 10(1): 77-93. (in Persian with English Abstract)

Selby, D. and Nesbitt, B.E., 2000. Chemical composition of biotite from Casino porphyry Cu–Au–Mo mineralization, Yukon, Canada: evaluation of magmatic and hydrothermal fluid chemistry. Chemical Geology, 171(2): 77–93.

Shafiei, B., 2010. Lead isotope signatures of the igneous rocks and porphyry copper deposits from the Kerman Cenozoic magmatic arc (SE Iran), and their magmatic– metallogenetic implications. Ore Geology Reviews, 38(1–2): 27–36.

Shafiei, B., Haschke, M. and Shahabpour, J., 2009. Recycling of orogenic arc crust triggers porphyry Cu mineralization in Kerman Cenozoic arc rocks, southeastern Iran. Mineralium Deposita, 44(3): 265–283.

Shahabpour, J., 2005- Tectonic evolution of the orogenic belt in the region located between Kerman and Neyriz. Journal of Asian Earth Sciences, 24(4): 405–417.

Siahcheshme, K., Calagari, A.A., Abedini, A. and Lentz, D.R., 2012. Halogen signatures of biotites from the Maher-Abad porphyry copper deposit, Iran: characterization of volatiles in syn- to postmagmatic hydrothermal fluids. International Geology Review, 54(12): 1353–1368.

Sillitoe, R.H., 2010. Porphyry Copper Systems. Economic Geology, 105(1): 3–41.

Speer, A., 1984. Micas in igneous rocks. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 13(1): 299–356.

Sun, W., Huang, R.F., Li, H., Hu, Y.B., Zhang, C.C., Sun, S.J., Zhang, L.P., Ding, X., Li, C.Y., Zartman, R.E. and Ling. M.X., 2015. Porphyry deposits and oxidized magmas. Ore Geology Reviews, 65(1): 97–131.

Sun, W.D., Liang, H.Y., Ling, M.X., Zhan, M.Z., Ding, X., Zhang, H., Yang, X.Y., Li, Y.L., Ireland, T.R., Wei, Q.R. and Fan, W.M., 2013. The link between reduced porphyry copper deposits and oxidized magmas. Geochimica et Cosmochimica Acta, 103(1): 263–275.

Teiber, H., Scharrer, M., Marks, M.A.W., Arzamastsev, A.A., Wenzel, T. and Markl, G., 2015. Equilibrium partitioning and subsequent re-distribution of halogens among apatite–biotite–amphibole assemblages from mantle-derived plutonic rocks: Complexities revealed. Lithos, 220(223): 221–237.

Tischendorf, G., Gottesmann, B., Förster, H.J. and Trumbull, R.B., 1997. On Li-bearing micas: Estimating Li from electron microprobe analyses and an improved diagram for graphical representation. Mineralogical Magazine, 61(1): 809–834.

Wilkinson, J.J., 2013. Triggers for the formation of porphyry ore deposits in magmatic arcs. Nature Geoscience, 6(1): 917–925.

Willmore, C.C., Boudreau, A.E. and Kruger, F.J., 2000. The halogen geochemistry of the Bushveld Complex, Republic of South Africa: implications for chalcophile element distribution in the lower and critical zones. Journal of Petrology, 41(10): 1517–1539.

Wones, D.R. and Eugster, H.P., 1965. Stability of biotite: experiment, theory, and application. American Mineralogist, 50(1): 1228–1272.

Zarasvandi, A., Liaghat, S. and Zentilli, M., 2005. Geology of the Darreh-Zerreshk and Ali-Abad Porphyry Copper Deposits, Central Iran. International Geology Review, 47(6): 620–646.

Zarasvandi, A., Rezaei, M., Sadeghi, M., Lentz, D., Adelpour, M. and Pourkaseb, H., 2015. Rare earth element signatures of economic and sub-economic porphyry copper systems in Urumieh–Dokhtar magmatic arc (UDMA), Iran. Ore Geology Reviews, 70(1): 407–423.

Zhang, W., Lentz, D.R., Thorne, K.G. and McFarlane, C., 2016. Geochemical characteristics of biotite from felsic intrusive rocks around the Sisson Brook W–Mo–Cu deposit, west-central New Brunswick: An indicator of halogen and oxygen fugacity of magmatic systems. Ore Geology Reviews, 77(77): 82–96.

Zhu, C. and Sverjensky, D.A., 1992. F–Cl–OH partitioning between biotite and apatite. Geochimica et Cosmochimica Acta, 56(9): 3435–3467.