Geology, petrology and geochemical characteristics of alteration zones within the Seridune prospect, Kerman, Iran

Barzegar, Hassan; Meyer, Franz Michael

doi:28106

Geology, petrology and geochemical characteristics of alteration zones within the Seridune prospect, Kerman, Iran = Geologie, Petrologie und geochemische Characteristika der Alterationszonen im Seridune Bezirk, Kerman, Iran

Barzegar, Hassan

2007

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Hassan Barzegar

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2007

Umfang180 Bl. : Ill., graph. Darst., Kt.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Meyer, Franz Michael (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2007-08-27

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-20096
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/62499/files/Barzegar_Hassan.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Seridune (Genormte SW) ; Alterationszonen (Genormte SW) ; Geowissenschaften (frei) ; Seridune (frei) ; Alteration zone (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550

Kurzfassung
Der Seridune Bezirk wird aus einer sanft nach Nordosten eintauchenden Folge eozäner Andesite aufgebaut, welche während zwei Stadien von kupferführenden porphyrischen Granodioritstöcken und gängen durchschlagen wurden. Diese spät-miozänen Intrusiva werden nachfolgend als „Granodiorit Stöcke“, bzw. „Granodiorit Gänge“ bezeichnet. In einem späteren Ereignis wurde die Andesit-Abfolge von einem Quarz Monzonit Gang mit Intergranulargefüge durchschlagen. Pliozäne Dacit Laven überlagern die älteren Gesteine vor allem im westlichen Teil des Seridune Bezirks. Die eozänen Andesite haben einen kalk alkalinen (low K) Chemismus. Dominante Minerale in diesen Gesteinen sind Plagioklas (An85-35), Hornblende, Klinopyroxen und Magnetit. Die niedrigstgradig alterierten Granodiorite enthalten zonierten Plagioklas (An50 20) und Hornblende neben Quarz, Biotit, Magnetit sowie untergeordnet Ilmenit als Einsprenglinge in einer Quarz- und Plagioklas-reichen Grundmasse. Der Chemismus der Granodiorite lässt eine Klassifikation als kalk alkaline (medium high K) Gesteine zu. Der Quarz Monzonit kristallisierte unter Gleichgewichtsbedingungen und ist überwiegend zusammengesetzt aus Hornblende, Plagioklas (An50 40), Quarz, Biotit und untergeordnet aus Magnetit. Die Muster der mittleren und schweren SEE sind nützliche Indikatoren, um den erzführenden Granodiorit von dem nicht vererzten Quarz Monzonit zu unterscheiden. Der Granodiorit kann aufgrund von Na2O Gehalten > 4.44 Gew. % und Al2O3/(CaO + Na2O + K2O)-Verhältnissen von 0.90 bis 0.93 als schwach krustal kontaminierte I-Typ Schmelze klassifiziert werden. Aluminiumgehalte (AlT) in Biotit von 2.49 (apfu) zeigen an, dass die Intrusionstiefe des Granodiorits ca. 3.9 km betrug. Bei der frühen Chlorit Epidot Alteration (Propylitische Alteration) erfolgte eine Anreicherung von Mg und Ca, was mit der Bildung von Klinochlor, Epidot und Calcit einhergeht. Der XMg Wert des Chlorits nimmt vom proximalen zum distalen Bereich der Chlorit Epidot-Alterationszone ab, während der Eisengehalt zunimmt. Die anhand der Chloritzusammensetzung abgeschätzten Werte für fO2 und fS2 in der Chlorit-Epidot-Alterationszone variieren zwischen 10-38 – 10-44 bzw. 10-13 – 10-16. Die Häufigkeit von Epidot-Adern im distalen Bereich der propylitischen Alterationszone stimmt mit einer Zunahme der Epidot-Aktivität (aCzo) überein. Die während des Übergangsstadiums gebildete Quarz-Serizit-Alterationszone (phyllic alteration), für die eine „Feldspat-abbauende Alteration“ kennzeichnend ist, weist vor allem Serizit (XK = 0.86) auf, der Biotit vollständig ersetzt (XMg > 0.60 %). Daneben kommen Chlorit (XMg = 0.68) und Plagioklas (An50 10) vor. Der XK Wert feinkörniger hydrothermaler Serizite proximaler Anteile der Alterationszone (Quarz Stockwerk) von 0.86 ist deutlich höher als der aus distalen Anteilen (XK = 0.77). Der pervasive Abbau von Plagioklas und die einhergehende Bildung von Serizit spiegeln die hohe Kaliumaktivität in der fluiden Phase, die für die Bildung dieser Alterationszone verantwortlich war, wider. Das Vorkommen von Quarz-Adern (Typ „A“ und „B“) im Zentrum der Quarz Sericit Alterationszone zeigt an, dass diese die frühere Kalium-betonte Alteration überprägt. Verbreitete Sulphidbildungen bestehen aus feinkörnigem Pyrit und Chalkopyrit, die in den „B“ Typ-Quarz-Adern und ihren Salbändern vorkommen. Diese Adern treten im Zentrum der Quarz Serizit Alterationszone, der Quarz Stockwerk Zone, auf, während sie in den distalen Anteilen nicht vorhanden sind. Die mikrothermometrischen Untersuchungen ergaben Homogenisierungstemperaturen (Th) um 273°C und Salinitäten (NaCl Eq.) um 17.9 Gew. %. Die argilitische Alteration (Quarz Tonmineral Assoziation) ist gekennzeichnet durch eine Feldspatbleichung, die als primäres Charakteristikum dieses Alterationstyps im Seridune Prospekt dient. Der Anorthitgehalt des reliktischen Feldspats beträgt 10 bis 30%. Der Kaliumgehalt in den Feldspäten (XK, apfu) variiert zwischen 0.14 und 0.35. Dieser Alterationstyp verursachte eine Volumenabnahme von –1.03 ± 10.13% bzw. eine Massenabnahme von –1.48 ± 12.2% bezogen auf die Gesteine der Quarz Serizit Alterationszone. Die Quarz Alunit Pyrophyllit Alterationszone (Fortgeschrittene Argilitische Alteration) zeigt entsprechend der namengebenden Mineralneubildungen eine Anreicherung an Al und Si. Serizit und untergeordnet K-Feldspat werden ersetzt durch Alunit und Pyrophyllit, die wahrscheinlich nicht unter Gleichgewichtsbedingungen nebeneinander kristallisierten. Die Aktivität von Pyrophyllit beträgt in der gesamten Zone ca. 0.96. Pyrit kommt disseminiert im Gestein sowie in späten „D“ Typ Quarzadern vor. Die mikrothermometrischen Daten der Flüssigkeitseinschlüsse in diesen Quarzadern ergeben Homogenisierungstemperaturen von ca. 246 °C und Salinitäten (NaCl Eq.) von ca. 13.5 Gew. %. Die Dichte der fluiden Phase ist während der späten fortgeschrittenen argilitischen Alteration geringer als während der Quarz Serizit Alteration, was anzeigt, dass der spät gebildeten fluiden Phase vermehrt meteorisches Wasser zugemischt wurde. Die Aktivität (aMS) des hydrothermalen Serizits aus der zentralen Quarz Serizit- über die argilitische und die fortgeschritten argilitische Alteration beträgt durchschnittlich 0.62, 0.29 und < 0.007. Ursprünglich in den Gesteinen vorhanden Sulphide wurden darin aufoxidiert und es kam zur supergenen Bildung von überwiegend Goethit, Hämatit, Jarosit und Malachit sowie Azurit vor allem oberhalb des Grundwasserspiegels. Dabei liegen in der Verwitterungslösung moderate pH Werte (6–8) und Eh Werte (> 0.5 V) vor. Die Zusammensetzung und Mineralogie der felsischen Intrusionen, die Geometrie der hydrothermalen Alterationszone und der Mineralisierung sowie die der Sarcheshmeh Kupferlagerstätte ähnlichen geochemischen Parameter sind die wichtigsten Indikatoren für das Vorliegen einer porphyrischen Kupfer Mineralisation im Seridune Prospekt.

The Seridune district consists of an Eocene volcanic andesite succession with a gently northeast dipping, which was intruded by at least two phases of copper bearing granodiorite porphyries. They are subsequently referred to as “granodiorite stock”, and affiliated “granodiorite dikes” (Late Miocene). Furthermore, a late barren dike of intergranular quartz monzonite also intruded into the volcanic andesite. A succession of volcanic dacite lava (Pliocene) overlies the intrusions mainly at the west part of the Seridune district. The volcanic andesite rocks are characterized by plagioclase grains (An85 35) and are classified as low K calc alkaline rocks. The least altered porphyritic granodiorite contains zoned plagioclase (An50 20) and hornblende with quartz, biotite, magnetite and minor ilmenite. These mineral phases are set in an interstitial medium grained quartz and plagioclase groundmass. The porphyritic granodiorite is discriminated as a medium high K calc alkaline suite. The intergranular quartz monzonite consist of hornblende, plagioclase (An50 40), quartz, biotite, and minor magnetite which are crystallized under equilibrium condition. The MREE and HREE patterns are useful indicators to distinguish the mineralized granodiorite porphyry from the barren intergranular quartz monzonite rocks. Geochemically, the Al2O3/(CaO + Na2O + K2O) ratio (0.90 to 0.93) and the Na2O content (> 4.44 wt.%) classify the Seridune granodiorite porphyries into weakly crustal contaminated I type granitoid. The total Al (AlT) content of biotite (2.49 apfu) indicates that the granodiorite pluton was emplaced at approximately 3.9 km below the paleosurface. The early chlorite epidote (propylitic) alteration zone at the Seridune prospect shows a general enrichment in Mg and Ca, which is consistent with the presence of clinochlore, epidote and calcite. The XMg of chlorite decreases from the proximal to distal portion of the chlorite epidote alteration zone, but the Fe values increases outward. The fO2 and fS2 estimated from chlorite compositions range from 10 38 to 10 44 and 10 13 to 10 16 respectively in the chlorite epidote alteration zone. The abundance of epidote veins in distal parts of the propylitic alteration zone coincides with an increase of epidote activity (aCzo). The transitional quartz sericite alteration zone, referred to as “feldspar destructive alteration”, is typically dominated by sericite (XK = 0.86) completely replacing biotite (XMg > 0.60), chlorite (XMg = 0.68) and plagioclase (An50 10). The XK (0.86) of fine grained hydrothermal sericite from the proximal (quartz stockwork) phyllic alteration zone is considerably higher than that from distal portions of phyllic zone (XK = 0.77). The pervasive sericitization and breakdown of plagioclase represent the high activity of K in the hydrothermal fluid through the quartz sericite alteration zone. The presence of quartz veins (“A” and “B”) in the center of the phyllic alteration zone indicates that it overprints the earlier subsurface potassic alteration zone. The common sulphides consist of fine grained pyrite and chalcopyrite, which occur in the “B” quartz vein/veinlets or disseminated in the selvage of quartz sericite alteration zone. These veins are present in the center of phyllic alteration zone (quartz stockwork zone) and disappear outside of the center. The microthermometric data from the fluid inclusions related to quartz veins/veinlets in phyllic alteration zone indicate that the homogenization temperature (Th) and salinity are in the approximate range of ~273°C and 17.9 wt.% NaCl eq respectively. The quartz clay (argillic) alteration is characterized by bleaching of abundant feldspars which is the primary indication of the argillic alteration at the Seridune prospect. The composition of the relict feldspar is An30 10 and the mole fraction of XK in feldspar varies from 0.35 to 0.14. The alteration shows a decrease in the mass and volume ( 1.48± 12.2 % and 1.03± 10.13 % respectively) with respect to the quartz sericite alteration zone. The late quartz alunite pyrophyllite zone is enriched in Al and Si, which reflects the predominance of aluminosilicate minerals, i.e. pyrophyllite, alunite and clay minerals in altered rocks. The sericite and minor K feldspar are mainly replaced by alunite and pyrophyllite, which are unlikely to be formed in equilibrium. The activity of pyrophyllite is about 0.96 through the alteration zone due to the complete destruction of the preexisting minerals. Pyrite occurs as disseminated grains or in the late comb and banded, “D” quartz vein/veinlets of the advanced argillic silicic zone. The microthermometric data of fluid inclusions in comb quartz veins indicate that the Th and salinity are about 246°C and 13.5 wt.% NaCl eq. The fluid density in the late advanced argillic alteration zone is typically lower than that in the transitional phyllic zone, which indicates that the late fluid is more diluted by the meteoric water. The activities of hydrothermal sericite from central quartz sericite, through quartz clay and to late quartz alunite pyrophyllite zones have average aMs values of 0.62, 0.29 and <= 0.007, respectively. Sulphides originally present in the leached capping have been oxidized to limonite, composed mostly of jarosite, goethite, and hematite. The moderate pH (6 8) and Eh (> 0.5 V) solutions control the abundance of other supergene minerals (e.g. malachite and azurite) above the groundwater table. The composition of felsic intrusions, geometry of hydrothermal alteration zones, mineralization styles (porphyry and vein types) and similar geochemical parameter with Sarcheshmeh copper deposit are most important indicators that imply the occurrence of a porphyry copper mineralization at the Seridune prospect.

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