این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
پژوهش های دانش زمین، جلد ۱۶، شماره ۳، صفحات ۹۱-۱۱۲

عنوان فارسی شیمی مگنتیت و پیریت کانسار مس پورفیری کوه-کپوت، بخش جنوبی کمان ماگمایی ارومیه- دختر، شمال بم، استان کرمان
چکیده فارسی مقاله مقدمه ذخایر پورفیری معمولاً با ماگماهای کالک­آلکالن تا آلکالن همراه هستند (Seedorff et al, 2005). وجود ماگماهای اکسیدان برای انتقال موثر مس، طلا و مولیبدن همراه با گوگرد از گوشته دگرسان­شده به پوسته بالایی ضروری هستند (Richards, 2015). سیالات گرمابی آزاد شده از ماگما، به ویژه با ترکیب حدواسط، مجموعه­ای از رگه­های کوارتز حاوی مگنتیت و کمپلکس­های دگرسانی پتاسیک را در داخل و اطراف توده­های نفوذی تشکیل می­دهند (Holliday and Cooke, 2007). مگنتیت یک کانی ردیاب برای ذخایر پورفیری است (Cooke et al, 2020). حضور مگنتیت اولیه به صورت درشت­بلور و یا فازهای موجود در زمینه­ی سنگ نشان­دهنده­ی حالت اکسیدان ماگما­ها است. تشکیل مگنتیت گرمابی در ذخایر پورفیری شامل واکنش بین آهن دو ظرفیتی و آب یا سولفات است که منجر به کاهشpH  و فوگاسیته اکسیژن در سیال شده که موجب ته­نشست پیریت می­شود (Sun et al, 2013). با توجه به مطالعات انجام شده روی این کانی مشخص شد که مگنتیت­های گرمابی دارای مقادیر بالایی از فاکتور Mg-Mn هستند، درحالی­که مگنتیت آذرین می­تواند توسط مقادیر بالایی از Co،Ni  و V تشخیص داده شوند (Nadoll et al, 2012). برخی از مطالعات با تمرکز روی شیمی عناصر کمیاب مگنتیت، به عوامل موثر بر تفاوت­های ترکیبی در اکسید آهن و کانه­زایی مگنتیت پرداخته است (Pisiak et al, 2017). همچنین نقش پیریت بعنوان نشان­گر تغییرات ترکیب سیال در ذخایر پورفیری اثبات شده است (Reich et al, 2013). بنابراین تغییر در شرایط فیزیکوشیمیایی سیال گرمابی و پایداری گرماپویایی مجموعه­های کانیایی تغییراتی را در محتوای عناصر کمیاب سنگ­معدن و سولفیدهای گانگ (در اینجا پیریت) ایجاد می­کند. هدف این مطالعه بررسی ترکیب عناصر کمیاب مگنتیت آذرین و گرمابی و پیریت با استفاده از تجزیه ریزکاونده الکترونی (EMPA) در زون دگرسانی پتاسیک، پروپیلیتیک و فیلیک و بررسی تغییرات شرایط تشکیل این کانی­ها در کانسار مس پورفیری کوه-کپوت است.  مواد و روش­ها به­منظور انجام مطالعات سنگ­شناسی، کانی­شناسی و آزمایش شیمی کانی­ها، نمونه‌­برداری از مغزه­های حفاری واحد کوارتزدیوریت (نمونه­های شماره NT-6-729 و NT-3-583) و میکرودیوریت (نمونه شماره NT-4-638) انجام شد. در این مرحله، نمونه­های عمقی مگنتیت، از زون پتاسیک انتخاب گردید؛ همچنین از نمونه­ی سطحی میکرودیوریت در زون پروپیلیتیک (NT-S-26) نمونه­ی نماینده­ای برای تجزیه ریزکاونده الکترونی انتخاب شد. پس از تهیه مقاطع نازک- صیقلی از نمونه­ها، آنالیز نمونه­ها در دانشگاه مونتان لئوبن کشور اتریش با دستگاه ریزکاونده الکترونی Superprobe Jeol JXA 8200 به­منظور تعیین شیمی مگنتیت انجام شد، همچنین توسط همین دستگاه تصاویر BSE از نمونه­ها حاصل شد. مقادیر اندازه­گیری شده به صورت درصد وزنی با استفاده از نرم افزار Integrated Jeol Software دستگاه ذکر شده به­ صورت درصد ­وزنی محاسبه شد. به­منظور انجام مطالعات EMPA بر روی نمونه­های پیریت از رگه­های کوارتز+ پیریت نمونه­ی NT-3-195 از زون دگرسانی فیلیک کوارتز­دیوریت انتخاب شد و از استانداردهای پیریت برای اندازه­گیری مقادیرCu ،Fe و S استفاده شد. برای سایر عناصر مانند Au، Te، Zn، Ag، Se، As و Co از دستگاه Jeol JXA 8200 Superprobe  استفاده شد. بمنظور تهیه نقشه عنصری WDS کانی­های پیریت و مگنتیت، از همین دستگاه (Superprobe Jeol JXA 8200) استفاده شد. نتایج و بحث بر اساس داده­های بدست آمده از آنالیز مگنتیت مقادیر عناصر V، Ti،Fe  وAl  در نمونه­ها از سایر عناصر بیشتر است و مقادیر Mg، Pt، Co، Ca، Ni، Mo، Cu و Pt اغلب کمتر از حد تشخیص است. مقادیر Fe در مگنتیت­ها دارای دامنه­ایی از 88/40 تا 92/68 درصد وزنی است. مقدار میانگین (درصد وزنی) آهن در نمونه­های کوارتزدیوریت بارور معادل 244/67 می­باشد که تقریباً مشابه با سایر ذخایر مس پورفیری در کمان ماگمایی ارومیه- دختر در ایران است. بیشترین میزان Al معادل 318/0 و کم­ترین مقدار معادل 087/0 درصد وزنی است. بیشترین میزان V معادل 722/2 و کم­ترین میزان معادل 181/0 درصد وزنی است و در رابطه با Ti بیشترین میزان معادل 66/20 درصد وزنی و کم­ترین میزان آن معادل 060/0 درصد وزنی است. مقادیر میانگین V در نمونه­های کوارتز دیوریت کانسار مس پورفیری کوه-کپوت معادل 229/0 درصد وزنی می­باشد که در مقایسه با مقادیر V سایر ذخایر مس پورفیری کمان ماگمایی ارومیه- دختر تطابق خوبی را نشان می­دهد. نمونه­ی میکرودیوریت در نقطه­ی NT-S-26 An4 همزمان نشان­دهنده­ی بیشترین میزان تیتانیم (661/20 درصد وزنی) و کم­ترین میزان آهن (880/40 درصد وزنی) است. کانی­های پیریت مورد بررسی دربردارنده­ی طیف گسترده­ای از عناصر کمیاب در ساختار خود هستند، از این میان عناصر Pb، Zn، S، As، Fe و Cu از اهمیت بیشتری برخورددار می­باشند. میانگین درصد وزنی گوگرد 21/54 و آهن 44/46 درصد وزنی می­باشد. میانگین عناصر آرسنیک و مس به ترتیت معادل 0193/0 و 0063/0 درصد وزنی اندازه­گیری شده است. تغییرات مقادیر آهن و گوگرد که اجزای اصلی سازنده پیریت هستند به ترتیب دارای دامنه­ایی از 017/46 تا 95/46 درصد­وزنی و 74/54 تا 56/53 درصد وزنی می­باشند. مقادیر عناصر Pt، Ti، Os و Co در اکثر نقاط کمتر از حد تشخیص دستگاه است. میزان عناصر اصلی آهن و گوگرد در پیریت­های کانسار مس کوه- کپوت مشابه با سایر ذخایر مس پورفیری در کمان ماگمایی ارومیه- دختر می­باشد. در نمودار وانادیوم در مقابل تیتانیم نمونه­های مگنتیت مربوط به کوارتزدیوریت در محدوده­ی مشترک مگنتیت­های گرمابی و ماگمایی با تمایل به سمت ناحیه ماگمایی قرار گرفته­اند و نمونه­ی میکرودیوریت در مرز ناحیه­ی مگنتیت ماگمایی قرار دارد. با استفاده از نمودار V/Ti در مقابل Fe مشخص می­شود که نمونه­های مربوط به کوارتزدیوریت دچار تعادل مجدد شده­اند که می­تواند ناشی از توسعه رخداد زون دگرسانی پتاسیک و حضور مراحل ادامه­داری از خروج سیال گرمابی در ضمن این دگرسانی باشد. نتایج ترسیم داده­های مگنتیت بر روی نمودار Mg+Al+Si در مقابل Ti برای هر دو سری مگنتیت نشان می­دهد که طی تشکیل و تبلور مگنتیت رخداد برهمکنش قابل توجهی بین سیال ماگمایی و سنگ دیواره رخ نداده است. مطالعات نشان  داده است که میزان وانادیم در مگنتیت از مهم­ترین شاخصه­های سنجش فوگاسیته­ی اکسیژن ((fO2 ماگما یا سیال گرمابی در ضمن تبلور مگنتیت می­باشد (Nadoll et al, 2014; Knipping et al, 2015). در شرایط fO2 بالاتر مگنتیت­ها فاقد میزان بالایی از وانادیم هستند (Canil and Lacourse, 2020). این میزان از تغییر ناشی از ترجیح قرارگیری V+3 در ساختار مگنتیت به­جای V+4  و V+5 در شرایط احیاء می­باشد. مقادیر وانادیم همچنین می­تواند تحت تاثیر دما و واکنش سیال گرمابی و سنگ دیواره در حین تبلور مگنتیت باشد (Knipping et al, 2015; Zarasvandi et al, 2023b). کانه­نگاری مگنتیت­های منطقه­ی کوه-کپوت بعلاوه شیمی این کانی در زون پتاسیک نشان­دهنده­ی رخداد کانه­زایی در شرایط اکسیدان است، این مشاهدات به­صورت رخداد حاشیه هماتیتی در دانه­های مگنتیت است. وجود این حاشیه بطور معمول نشان­دهنده­ی ماگماتیسم با شرایط اکسیداسیون در محدوده­ی بافر مگنتیت- هماتیت است (Liang et al, 2009). از سوی دیگر حضور فراوان و دانه پراکنده­ی مگنتیت در زمینه سنگ و رگه­های کانه­زایی مس قابل توجه هستند. همچنین رخداد پراکنده و پاراژنز انیدریت با مگنتیت بعنوان یک کانی سولفاتی نشان­دهنده­ی رخداد ماگماتیسم با فوگاسیته بالای اکسیژن است. پیریت در طیف وسیعی از ذخایر گرمابی بعنوان یک کانی معمول حضور دارد. ته­نشست این کانی می­تواند به­طور موثری کنترل کننده­ی تفکیک طیف گسترده­ای از عناصر کمیاب با اهمیت اقتصادی و زیست­محیطی باشد (Large et al, 2009). در حالی که As بعنوان یک عنصر محدود ساختاری در پیریت وجود دارد، Cu و Au می­تواند هم به­صورت محلول جامد و هم به­ صورت میکرو تا نانو ذرات کالکوپیریت و طلا (یا تلوریدهای طلا) در پیریت ایجاد شوند. غلظت آرسنیک در نمونه­های پیریت بطور میانگین برابر 019/0 درصد وزنی می­باشد، همبستگی تقریبا مثبت میان S و  Asدر نمونه­های پیریت نشان­دهنده­ی عدم جانشینی آرسنیک به­جای سولفور می­باشد، این شرایط می­تواند به حضور یک محیط اکسیدان اشاره داشته باشد که در آن آرسنیک به­صورت As+3 حضور دارد (Reich et al, 2013). عدم همبستگی قطعی میان Fe و Cu در نمونه­های پیریت نشان­دهنده­ی نبود جانشینی Cu+2 در ساختار پیریت در جایگاه Fe+2 است که این احتمال وجود دارد بسیاری از Cu موجود در پیریت از نظر ساختاری محدود شده به­صورت جایگزین آهن در جایگاه­های هشت­وجهی باشند که می­تواند ناشی از وجود آرسنیک، استیبنیت و کبالت در ساختار پیریت باشد. نتیجه­گیری در این مطالعه برای نخستین بار شیمی کانی­های مگنتیت و پیریت کانسار مس پورفیری کوه-کپوت مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعات بر روی دو سری توده نفوذی کوارتز دیوریت و میکرودیوریت دایک مانند انجام گرفته است. اهمیت مطالعه­ی این کانه­ها در شناخت شرایط فیزیکوشیمیایی تشکیل کانسار در زمان تبلور مگنتیت و پیریت می­باشد. نتایج بدست آمده از تجزیه ریزکاونده الکترونی نشان داد که کانی­ها از نظر فراوانی عنصری انطباق خوبی با دیگر ذخایر مس پورفیری کمان ماگمایی ارومیه-دختر دارند. مگنتیت­های مورد مطالعه در کانسار مس پورفیری کوه-کپوت از نوع ماگمایی و تعادل مجدد یافته و دما بالا (بیش از 500 درجه سانتی­گراد) هستند. مطالعات شیمی مگنتیت از منظر زایشی، نشان­دهنده­ی کانسار کوه-کپوت در ناحیه ذخایر پورفیری است. مقایسه دو سامانه ماگمایی کوارتز دیوریتی و میکرودیوریتی به طور مشخص یک ماگماتیسم بارورتر کوارتزدیوریتی در زون پتاسیک و یک سامانه­ی پروپیلیتیک هم دما و با شواهد کانه­زایی ضعیف برای نفوذی میکرودیوریت نشان می­دهد. در این سامانه­ی ماگمایی- گرمابی رخداد فراوان انیدریت و مارتی-تی شدن مگنتیت از جمله شواهد یک شرایط fO2  بالا در سیستم ماگمایی منطقه است. نتایج مطالعات کانی پیریت بر حضور As+3 در ساختار پیریت به صورت میکرو تا نانوذرات پراکنده دلالت می­کند که منطبق بر شرایط اکسیدان تشکیل کانی می­باشد. رخداد مس در کانی پیریت به­صورت مس جایگزین آهن در جایگاه­های هشت­وجهی و به­صورت میکرو ذرات کالکوپیریت است. 
کلیدواژه‌های فارسی مقاله دگرسانی پتاسیک،شیمی مگنتیت و پیریت،کمان ماگمایی ارومیه-دختر،کانسار مس پورفیری کوه-کپوت،

عنوان انگلیسی Magnetite and pyrite chemistry of the Kuh-e-Kapout porphyry copper deposit, southern part of the Urumieh-Dokhtar magmatic arc, north of Bam, Kerman province
چکیده انگلیسی مقاله Introduction Porphyry deposits are commonly associated with calc-alkaline to alkaline magmas (Seedorff et al, 2005). Oxidized magmas are essential for efficiently transporting copper, gold, molybdenum, and sulfur from the metasomatized mantle to the upper crust (Richards, 2015). Hydrothermal fluids released from magmas, particularly those of intermediate composition, form a series of magnetite-bearing quartz veins and potassic alteration complexes within and around intrusive rocks (Holliday and Cooke, 2007). Magnetite is an indicator mineral for porphyry deposits (Cooke et al, 2020). The presence of primary magnetite as phenocrysts or groundmass phases indicates the oxidized state of the magmas. The formation of hydrothermal magnetite in porphyry deposits involves the reaction between ferrous iron and water or sulfate, and leads to a decrease in pH and oxygen fugacity in the fluid, which causes pyrite precipitation (Sun et al, 2013). Studies on this mineral found that hydrothermal magnetites have high values of the Mg-Mn factor, in contrast, igneous magnetite can be distinguished by high values of Co, Ni, and V (Nadoll et al, 2012). Some studies focusing on the chemistry of trace elements of magnetite have indicating the factors affecting compositional differences in iron oxide and mineralization (Pisiak et al, 2017). The role of pyrite as an indicator of fluid composition changes in porphyry deposits has also been used (Reich et al, 2013). Therefore, changes in the hydrothermal fluid's physicochemical conditions and the mineral assemblages' thermodynamic stability cause in changes in the trace element content of the ore and gangue sulfides (here, the pyrite). The aim of this study is to investigate the trace element composition of igneous and hydrothermal magnetite and pyrite using electron microprobe analysis (EMPA) in the potassic, propylitic, and phyllic alteration zones and to investigate changes in the formation conditions of these minerals in the Kuh-e-Kapout porphyry copper deposit. Materials and Methods In order to petrological, mineralogical and chemical mineral studies, sampling was carried out from the cores of the quartz diorite unit (samples number NT-6-729 and NT-3-583) and microdiorite (sample number NT-4-638). At this stage, deep magnetite samples were selected from the potassic zone; also, a representative sample for electron microprobe analysis was selected from the surface microdiorite sample in the propylitic zone (NT-S-26). After preparing thin-polished sections of the samples, the samples were analyzed at the University of Leuven, Austria, with an EMPA Superprobe Jeol JXA 8200 electron microscope to determine the chemistry of magnetite. BSE images of the samples were also obtained using the same device. The measured values were calculated as weight percent using the Integrated Jeol Software of the aforementioned device. In order to perform EMPA studies on pyrite samples from quartz + pyrite veins, sample NT-3-195 of the quartz-diorite in phyllic alteration zone was used. Standards of pyrite were used to measuring Cu, Fe, and S. For other elements such as Au, Te, Zn, Ag, Se, As, and Co, the Jeol JXA 8200 device was used. The same device (Jeol JXA 8200) was used to prepare the WDS elemental map of pyrite and magnetite minerals. Results and Discussion Based on the data obtained from magnetite analysis, the amounts of Fe, Ti, V, and Al in the samples are higher than other elements, and the amounts of Cu, Mo, Ni, Ca, Co, Pt, Mg, and Pt are often lower than the detection limit. The Fe values range is between 40.88 to 68.92 wt%. The Fe average value (weight percent) in the fertile quartz diorite samples are 67.244, which is approximately similar to other porphyry copper deposits in the Urumieh-Dokhtar magmatic arc in Iran. The highest Al value is 0.318, and the lowest is 0.087 wt%, the highest V value is 2.722 wt%, the lowest is 0.181 wt%, and about Ti, the highest value is 20.66 wt%, and the lowest is 0.060 wt%. The microdiorite sample point the average V values in quartz diorite samples from the Kuh-e-Kapout porphyry copper deposit is 0.229 wt%, which is in good agreement with the V values of other porphyry copper deposits in the Urumieh-Dokhtar magmatic arc. NT-S-26 An4 simultaneously shows the highest titanium content (20.661 wt%) and the lowest iron content (40.880 wt%). Studied pyrite minerals contain a wide range of trace elements in their structure, Cu, Fe, As, S, Zn, and Pb are more important. The average weight percentage of sulfur is 21.54, and iron is 44.46. The average value of arsenic is 0.0193, and the average value of copper is 0.0063. The range of variation in the amounts of iron and sulfur, which are the main components of pyrite, is from 46.07-46.95 and 53.56-54.74 wt%, respectively. The amounts of Co, Os, Ti, and Pt elements are below the detection limit in most points. The amounts of major elements, iron, and sulfur, in the pyrites of the Kuh-e-Kapout copper deposit, are similar to other porphyry copper deposits in the Urumieh-Dokhtar magmatic arc. In the vanadium versus titanium diagram, the magnetite samples of quartz diorite are located in the hydrothermal and magmatic magnetites zones with a tendency towards the magmatic zone, and the microdiorite sample is located at the border of the magmatic magnetite zone. Using the V/Ti-Fe diagram, determined that the quartz-diorite samples reequilibrated, which could be due to the development of the potassic alteration zone and the presence of continuous stages of hydrothermal fluid exsolved during this alteration. The results of the magnetite data plot on the Mg+Al+Si vs. Ti diagram for both magnetite series indicate that no significant interaction between the magmatic fluid and the wall rock occurred during the formation and crystallization of magnetite. Studies shown that the amount of vanadium in magnetite is one of the most important indicators for measuring the oxygen fugacity (fO2) of magma or hydrothermal fluid during magnetite crystallization (Nadoll et al, 2014; Knipping et al, 2015). At higher fO2 conditions, the magnetites do not have high levels of vanadium (Canil and Lacourse, 2020). This change is due to the preference of V+3 in the magnetite structure over V+4 and V+5 in the under reduced conditions. Vanadium levels can also be affected by temperature and the reaction of the hydrothermal fluid and wall rock during magnetite crystallization (Knipping et al, 2015; Zarasvandi et al, 2023b). The petrography of the Kuh-e-Kapout magnetites and the chemistry of this mineral in the potassic zone indicate that mineralization occurred under oxidizing conditions. This observation is reflected in the occurrence of hematite rims in magnetite grains. This rim ty pically indicates magmatism with oxidizing conditions in the magnetite-hematite buffer zone (Liang et al, 2009). On the other hand, the abundance and presence of scattered magnetite grains in the groundmass and copper mineralization veins are significant. Also, the scattered occurrence and paragenesis of anhydrite with magnetite as a sulfate mineral indicate the occurrence of magmatism with high oxygen fugacity. Pyrite is a common mineral in a wide range of hydrothermal deposits. Its deposition can effectively control the segregation of a wide range of economically and environmental importance trace elements (Large et al, 2009). While As is a structurally limited element  in pyrite, Cu and Au can occur both in solid solution and as micro to nanoscale chalcopyrite and Au (or Au-tellurides) in pyrite. The averages concentration of arsenic in pyrite samples is 0.019%, and the nearly positive correlation between S and As in pyrite samples indicates that arsenic is not substituted sulfur, which may indicate the presence of an oxidizing environment in which arsenic is present as As+3. The lack of definitive correlation between Fe and Cu in pyrite samples indicates the lack of Cu+2 substitution in the pyrite structure at the Fe+2 site, which suggests that much of the Cu in pyrite is structurally replaces Fe in octahedral sites, which could be due to the presence of As, Sb, and Co in the pyrite structure.   Conclusion In this study, the chemistry of magnetite and pyrite minerals of the Kuh-e-Kapout porphyry copper deposit were studied for the first time. Studies have been done on two series of quartz diorite and microdiorite dike-like intrusions. Studying on these minerals is important to understanding the physicochemical conditions of the deposit formation during the crystallization of magnetite and sulfide minerals. The data obtained from the EPMA showed that the minerals have a good agreement with other porphyry copper deposits of the Urumieh Dokhtar magmatic arc in terms of elemental abundance. The magnetites studied in Kuh-e-Kapout porphyry copper deposit are magmatic type and re-equilibrated and have high temperatures (more than 500 ° C). Studies on magnetite chemistry indicate that in tetms of genesis, Kuh-e-Kapout deposit is located in the porphyry deposit area. A comparison of the two magmatic systems of quartz diorite and microdiorite specifically shows a more fertile quartz diorite magmatism in the potassic zone and an isothermal system with weak mineralization evidence in the propylitic zone for the microdiorite intrusion. In this magmatic-hydrothermal system, the abundant occurrence of anhydrite and martitization of magnetite is evidence of a high fO2 condition in the magmatic system of the region. The results of study on pyrite mineral indicate the presence of As+3 in the pyrite structure in the form of dispersed micro to nanoparticles, which is consistent with the oxidant conditions of mineral formation. The occurrence of copper in pyrite is in the form of replaces Fe in octahedral sites and in the form of chalcopyrite micro particles.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله دگرسانی پتاسیک,شیمی مگنتیت و پیریت,کمان ماگمایی ارومیه-دختر,کانسار مس پورفیری کوه-کپوت

نویسندگان مقاله علیرضا زراسوندی |
گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز،اهواز ایران

نسیم حقیقت جو |
گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز،اهواز ایران

نادر تقی پور |
دانشکده علوم زمین، دانشگاه دامغان،دامغان، ایران

محسن رضایی |
گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز،اهواز ایران

محمد امیری حسینی |
شرکت معدنی و صنعتی گل‌گهر، کرمان، ایران


نشانی اینترنتی https://esrj.sbu.ac.ir/article_106133_e2eea6dce0bbd832325d3669d31f13aa.pdf
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات