منشا كانسار آهن هميرد، شمال خاور سمنان: با استفاده از مطالعه ميانبارهاي سيال و ايزوتوپ‌هاي پايدار (S, C, O)

Genesis of the Hamyerd iron Deposit, NE Semnan: Using Fluid Inclusion and Stable Isotope (S, C, O) Studies

كانسار آهن هميرد در شمال خاور سمنان و در مرز پهنه ساختاري البرز جنوبي و شمال ايران مركزي قرار گرفته است. توده نفوذي نيمه‌آتشفشاني با تركيب مونزونيت- مونزوديوريت به درون سنگ‌هاي رسوبي آهكي، آذرآواري (معادل سازند كرج با سن ايوسن مياني) نفوذ كرده است. كانه‌زايي آهن در محل تماس توده با اين سنگ‌ها رخ داده است. حضور گسترده هماتيت همراه با مقادير فرعي مگنتيت، گوتيت، ليمونيت، پيريت، دولوميت، باريت و كلسيت از ويژگي‌هاي مهم كاني‌زايي در كانسار آهن هميرد است. كاني‌زايي به شكل رگه‌اي و عدسي‌هايي با تركيب هماتيت و مقدار كمتر مگنتيت است. براي تعيين منشا و ارايه مدل ژنتيكي كانسار آهن هميرد به مطالعه ميانبارهاي سيال و ايزوتوپ‌هاي پايدار گوگرد، كربن و اكسيژن پرداخته شده است. مطالعات سنگ‌نگاري نمونه‌هاي كوارتزي 5 گروه از ميانبارهاي سيال و نمونه باريتي 4 گروه از ميانبارهاي سيال را در كانسار هميرد نشان مي‌دهند. ميانبارهاي سيال نمونه‌هاي كوارتزي، تك‌فازي مايع، تك‌فازي گاز، دوفازي غني از مايع، دوفازي غني از گاز و سه‌فازي مايع- جامد- گاز هستند. ميانبارهاي سيال سه‌فازي مايع- جامد- گاز در نمونه باريتي ديده نشده است. مطالعات دماسنجي انجام شده ميانبارهاي سيال كوارتز و باريت (دو فازي غني از مايع) بيشترين فراواني همگن‌شدگي را در گستره دمايي 200 تا 250 و 100 تا 150 درجه سانتي‌گراد و بيشترين فراواني شوري را در گستره Wt% NaCl 20-10 و 5-5/0 نشان مي‌دهد. ميانبار‌هاي سيال سه‌فازي داراي فاز هاليت در نمونه كوارتزي با بيشترين فراواني همگن‌شدگي در گستره دمايي 200 تا 350 درجه سانتي‌گراد و بيشترين فراواني شوري در گستره‌Wt% NaCl 40-30 هستند. مقدار ?34S كاني پيريت در كانسار هميرد ميان (CDT)‰ 2/2 تا (CDT)‰ 4/7 است. مقادير ?34S و ?18O كاني باريت اين كانسار به ترتيب داراي محدوده ميان ‰6/13 تا ‰2/20 نسبت به CDT و ‰2/10 تا ‰1/12 نسبت به VSMOW است. دامنه تغييرات ايزوتوپ‌هاي كربن و اكسيژن كاني كلسيت به ترتيب ميان ‰ 4/3- تا ‰ 5/4- نسبت به VPDB و ‰ 76/17 تا ‰ 16/19 نسبت به VSMOW در تغيير است. نتايج حاصل از مطالعات دماسنجي ميانبارهاي سيال و ايزوتوپ‌هاي پايدار اكسيژن، كربن و گوگرد كانسار آهن هميرد، آميختگي سيال‌هاي ماگمايي و جوي را به عنوان منشا محلول‌هاي گرمابي بيان كرده است. احتمالاً كاني‌زايي در كانسار آهن هميرد همانند كانسارهاي اسكارن آهن است.

The Hamyerd iron deposit is located in the northeast of Semnan in the boundary of the southern Alborz and Central Iran structural zones. A sub-volcanic body of monzonite and monzodiorite composition intruded limestone and pyroclastic rocks (equivalent to the middle Eocene Karaj formation). The iron mineralization occurred at the contact between intrusive bodies and these sedimentary rocks. The extensive hematite content along with minor amounts of magnetite, goetite, limonite, pyrite, dolomite, barite and calcite are important characteristics of the Hamyerd ore deposit. Mineralization occurred as veins and also hematite lenses with minor magnetite content. Fluid inclusion and stable isotope (S, C and O) studies were integrated to explore the Hamyerd iron ore genesis. Petrographic studies display five types of fluid inclusions in quartz and 4 types in barite. Fluid inclusions in quartz include single-phase liquid, single-phase gas, two-phase liquid-rich, two-phase gas-rich, and three-phase (liquid-solid-gas) inclusions. Three-phase liquid-solid-gas inclusions were not detected in barite. Microtermometry studies in two-phase liquid-rich inclusions revealed homogenization temperatures of 200-250 ?C and 100-200 ?C, and salinities of 10-20 and 0.5-5 wt% NaCl equivalent for quartz and barite fluid inclusions, respectively. Microthermometry of halite-bearing three-phase fluid inclusions showed homogenization temperature from 200 to 350 ?C and salinity from 30 to 40 wt% NaCl equivalent. ?34SCDT values of pyrites at Hamyerd iron deposit are in the range of 2.2 to 7.4‰. The isotopic values of barites range from 13.6‰ to 20.2‰ for ?34SCDT and 10.2‰ to 12.1‰ for ?18OVSMOW, respectively. The carbon and oxygen isotopic values of calcite are in the range of -3.4‰ to -4.5‰ and 17.7‰ to 19.1‰, respectively. Microthermometry of fluid inclusions and stable isotopes (S, O, C) at Hamyerd iron deposit suggested mixing of magmatic and meteoric fluids as origin of hydrothermal solutions. Mineralization in the Hamyerd iron deposit is probably similar to Fe-skarn deposits.