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

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 بهره ‌گیری از شیمی بیوتیت ‌های ماگمایی برای بررسی شاخص ‌های فیزیکوشیمیایی ماگمای کانسار چاه فیروزه و مقایسه با پورفیری ‌های پیش از برخوردی (پورفیری ریگان) است. دماسنجی بیوتیت در پورفیری چاه فیروزه، کمینه و بیشینه 478 تا 632 درجه سانتی‌گراد و میانگین دمایی 565.3 درجه سانتی‌گراد را نشان می دهند. بر مبنای شیمی بیوتیت ‌های 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 4.69-4.84 و 4.09-4.28 با میانگین 5.14 و 4.14 است که بیانگر آب بالاتر سیالات اولیه نسبت به محتوای هالوژنی است. افزایش نسبی f در پورفیری چاه فیروزه نسبت به ریگان را می ‌توان 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 پورفیری ‌های 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) تایید می کنند که پورفیری چاه فیروزه به همراه ریگان در زمره توده های مس پورفیری کانه زا قرار می ‌گیرند. افزایش اندک کلر در نمونه ‌های چاه فیروزه نسبت به ریگان را شاید بتوان مستندی در رابطه با عدم کانه‌زایی قابل‌توجه در پورفیری پیش از برخوردی ریگان دانست.

Physicochemical Attributes of Parental Magma in Collisional Porphyry Copper Systems; Using Biotite Chemistry, Case Study: Chahfiruzeh Porphyry Copper Deposit

Introduction;Almost all of the wellknown porphyry copper deposits in Iran occur within the Kerman Cenozoic magmatic arc (KCMA) (Fig 1) in the southeastern part of Cenozoic Urumieh–Dokhtar magmatic belt (Hassanpour et al., 2015). The Miocene Chahfiruzeh porphyry copper deposit as an example of collisional porphyry intrusion is located in the Kerman Cenozoic magmatic arc (Fig 2) (Einali et al., 2014). In this research, we attempt to characterize the physicochemical attributes of parental magma in the Chahfiruzeh porphyry deposit, using chemistry of magmatic biotite.; ;Materials and methods;Samples from various rocks were collected from drill cores belonging to 123.1667.1m depths. The chemical compositions of magmatic biotites were obtained by analyzing the carbon coated polished thin sections using electron probe microanalyzer (EPMA). All samples were prepared and analyzed in the Montanuniversität Leoben, Austria using a superprobe Jeol JXA 8200 instrument. The analyses were conducted with 15 kV accelerating voltage and 10 nA beam and beam size of about 1 μm. The counting times (upper and lower) were 100 and 20 s, respectively.; ;Results;Chahfirouzeh porphyry deposit containing 100 Mt ore reserves (Mohammaddoost et al., 2017), and 0.40.8% Cu is located at the 95 km NW of Sarcheshmeh deposit and 35 km NE of Shahre Babak in the Kerman province. (Einali et al., 2014). The compositions of analysed magmatic biotites from the Chahfiruzeh porphyry copper deposit are summarized in Table 1. According to (Mg–Li) vs. (Fetot + Mg + Ti–AlVI) and Mg–(Fe2+ + Mn)–(AlVI + Fe3+ + Ti) diagrams, the biotite from Chahfiruzeh deposit are Mgrich (Fig. 5A,B). Chemical compositions of biotites on the ternary diagram of Beane (1974) shows a magmatic origin for the analysed samples (Fig 7). Magmatic biotites are characterized by high SiO2 values ranging from 37.4444.71 (Wt. %). Also, MgO and FeO vary between 12.5414.36 (Wt. %) and 14.9416.3 (Wt.%), respectively. Moreover, TiO2, K2O, and Na2O range from 4.535.97, 8.39.38, 0.150.29 (Wt.%), respectively (Fig 6AD). Fluorine and Cl contents in biotite range from 0.3 to 1.52 wt.% and 0.03 to 0.04 wt.%, respectively.; ;Discussion;Chemical compositions of selected biotites on the classification diagrams of AbdelRahman (1994) indicate that magmatic biotites from the Chahfiruzeh porphyry copper deposit belong to calcalkaline (C) series (Fig. 8). Also, according to ternary XpdoXanXph diagram (Wones and Egster , 1965), Oxygen fugacities of Chhfiruzeh and other precollisional porphyry deposits (e.g., Reagan) occur in NNO distinct (Fig 9). It is evident that granitic rocks of both studied deposits are formed in relatively similar oxidiant conditions. Moreover, the preformed geothermometry on the magmatic biotites in the Chahfiruzeh porphyry the copper deposit shows a range of temperatures between 478632 ° C (average 565.3 °C). Moreover, XMg/XFe values confirm that Mg is enriched in Chahfiruzeh (collisional porphyry) compared to that of Reagan (precollisional porphyry; Fig 10A). Also, fluorine has the highest concentration in collisional porphyry copper deposits. The plot of the Chahfiruzeh biotites on the log (XMg/ XFe) versus log (XF/XOH) discrimination diagram of Brimhall and Crerar (1987) represent that the intrusion crystallized from a weakly to strongly crustalcontaminated, Itype granitic magma (Fig 11). The log fH2O/fHF and fH2O/fHCl ranges between 4.694.84 and 4.094.28 having an average value of 5.14 and 4.14, respectively (Table 1). According to XFe vs. XF/XOH and XCl/XOH, Cl fugacities in Chahfiruzeh are analogous to that of Reagan porphyry (Fig 12). The calculated halogen fugacity ratios (log fH2O/fHCl vs. log fH2O/fHF and fHF/fHCl) and log fH2O/fHCl vs. IV(Cl) of magma in equilibrium with biotite for Chahfiruzeh porphyry and comparison with Reagan and other known porphyry of the world show that Chafiruzeh and Ragan deposits are analogous to those of Sarcheshmeh and Bingham porphyry deposits (Fig 13 and 14). Finally, Chahfiruzeh deposit as collisional porphyry has higher IV(F) than Reagan deposit (precollisional). In comparison with collisional porphyry copper systems (Chahfiruzeh), poor mineralization in the Reagan precollisional deposit may be due to lower Cl content of the magma in Reagan deposit.; ;Acknowledgements;This research was made possible by the help of the office of vicechancellor for Research and Technology, Shahid Chamran University of Ahvaz. We acknowledge their support. Authors highly appreciate the efforts of Prof. Johann. Raith and Dr. Federica Zaccarini for EMPA analysis. We also gratefully acknowledge the staff of the National Iranian Copper Industries Company (NICICO), for helping us in sampling.; ;References;AbdelRahman, A.M., 1994. Nature of biotites from alkaline, calcalkaline, and peraluminous magmas. Journal of Petrology, 35 (2): 525–541.;Beane, R.E., 1974. Biotite stability in the porphyry copper environment. Economic Geology, 69‌(1): 241–256.;Brimhall, G.H. and Crerar, D.A., 1987. Ore fluids: magmatic to supergene. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 17‌(1): 235–321.;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.;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 porphyrystyle mineralization in northwest Iran. International Journal of Earth Sciences, 104(1): 45–59.;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 ChahFirouzeh porphyry Cu deposit, Kerman Cenozoic arc, SE Iran. Ore Geology Reviews, 88 (1): 384–399.;Wones, D.R. and Eugster, H.P., 1965. Stability of biotite: experiment, theory, and application. American Mineralogist, 50(1): 1228–1272.