تحول سيال‌هاي كانسار ساز و ژنز كانسار آهن نوكه شمال سمنان: بر پايه شواهد ميانبارهاي سيال و ايزوتوپ هاي پايدار (S, C, O)

The evolution of ore-forming fluids and genesis of Nukeh iron deposit, North Semnan based on evidence from fluid inclusions and S, C, O stable isotopes

كانسار آهن نوكه در شمال سمنان و در جنوب پهنه ساختاري البرز مركزي قرار گرفته است. سنگ هاي آتشفشاني- آذرآواري با سن ائوسن سنگ ميزبان اين كانسار هستند. كاني زايي آهن به‌صورت توده اي، افشان، رگه اي و برشي در كانسار نوكه رخ داده است و مگنتيت، هماتيت، پيريت، كالكوپيريت، گارنت، اپيدوت، كوارتز و كلسيت از كاني هاي اصلي اين كانسار هستند. از ميانبارهاي سيال و ايزوتوپ هاي پايدار گوگرد، كربن و اكسيژن براي تعيين شرايط تحول سيال‌هاي گرمابي و ژنز كانسار آهن نوكه، استفاده شده است. بر پايه تعداد فاز، هفت نوع ميانبار سيال در كاني  كوارتز شامل تك‌فازي مايع (L)، دوفازي غني از مايع (L+V)، دوفازي غني از گاز (V+L)، تك‌فازي گاز (V)، سه‌فازي مايع-گاز- هاليت (L+V+S)، دوفازي مايع- هاليت (L+S) و سهفازي مايع- گاز- كِدِر (L+V+O) تشخيص داده شد. بيشترين محدوده دماي همگن شدگي پاياني و شوري ميانبارهاي سيال دوفازي غني از مايع در كاني كوارتز به ترتيب 100 تا 200 درجه سانتي‌گراد و 10 تا 20 درصد وزني معادل نمك طعام است. در حالي كه محدوده  دماي همگن شدگي پاياني و شوري ميانبارهاي سيال دوفازي غني از گاز به ترتيب 350 تا 500 درجه سانتي‌گراد و معادل 10 تا 30 درصد وزني معادل نمك طعام است. همچنين دماي همگن شدگي ميانبارهاي سيال دوفازي غني از مايع در كلسيت هاي پهنه گارنت (نوع a) و كلسيت هاي پهنه مگنتيت (نوع b) شامل 75 تا 125 درجه سانتي‌گراد است؛ اما شوري ميانبارهاي سيال دوفازي غني از مايع wt. % NaCl 25-15 در كلسيت هاي پهنه گارنت بيشتر از شوري ميانبارهاي سيال دوفازي غني از مايع (wt. % NaCl 10 تا 20) در كلسيت هاي پهنه مگنتيت است. مقادير δ13C و δ18O كاني كلسيت (15 نمونه) كانسار آهن نوكه به ترتيب از 1/9 - تا PDB 0/1‰ 0/1+ و از19/4 - تا SMOW ‰ 14/9 - در تغيير است. مقدار ميانگين δ18OWater محلول گرمابي در كانسار آهن نوكه ‰ 17/58+ نسبت به استاندارد SMOW است كه با مقادير آب ماگمايي اوليه متفاوت است. پيريت فاز اصلي  سولفيدي موجود در كانسار آهن نوكه است و مقادير δ34S اين كاني (9 نمونه) از 3/9 + تا CDT ‰ 5/4+ تغيير مي كند كه نشان دهنده سولفور با منشأ ماگمايي است. داده‌هاي ميانبارهاي سيال و ايزوتوپ هاي پايدار كربن، اكسيژن و گوگرد گوياي اين است كه سيال‌هاي كانسارساز به وسيله آميختگي شوراب هاي ماگمايي با آب جوي گسترش يافته است و احتمالاً ژنز كانسار آهن نوكه مشابه كانسارهاي نوع اسكارن است.

The Nukeh iron deposit is situated at the north of Semnan and at south of Central Alborz structural zone. Volcano-pyroclastic rocks with Eocene age are the host of this deposit. Iron mineralization occurs as massive, disseminated, vein and breccia types in the Nukeh deposit and magnetite, hematite, pyrite, chalcopyrite, garnet, epidote, quartz and calcite are the main minerals in this deposit. Fluid inclusions and stable isotopes (O, C, S) have been used to reveal the physico-chemical characteristics of hydrothermal fluids and genesis of the Nukeh Fe deposit. Seven types of fluid inclusions are identified in quartz, according to the phase numbers, which include, liquid inclusions (L), liquid-rich inclusions (L+V), vapor-rich inclusions (V+L), vapor inclusions (V), simple brine inclusions (L+V+S), halite-bearing liquid inclusions (L+S) and opaque-bearing liquid-rich inclusions (L+V+O). The ranges of homogenization temperature and salinity of liquid-rich fluid inclusions in quartz are 100-200˚C and 10-20 wt. % NaCl equivalent, respectively, whereas the ranges of homogenization temperature and salinity of vapor-rich fluid inclusions are 350-500˚C and 10-30 wt. % NaCl equivalent, respectively. Also homogenization temperature and salinities of liquid-rich fluid inclusions in calcite in garnet (type a) and magnetite (type b) zones is 75-125 ˚C but the salinity of fluid inclusions in calcite in garnet zone (15-25 wt. % NaCl) is more than salinity of these inclusions in magnetite zone (10-20 wt. % NaCl). δ13C and δ18O values of calcite (n=15) vary between -1.9 to +0.1 ‰ (VPDB) and -19.4 to -14.9‰ (SMOW), respectively. The average value of δ18OWater is of +17.85‰ (SMOW) in the Nukeh Fe deposit is different from the values for the primary magmatic fluid. Pyrite is the main sulfide mineral in the Nukeh Fe deposit and δ34S values of pyrite (n=9) is within the range of +3.9 to +5.4 ‰ CDT . The source of sulfur is considered to be magmatic on this basis. Fluid inclusions and stable isotopic (O, C, S) data suggest that the ore-forming fluids evolved by the various mixtures of magmatic brines and meteoric water and probably the genesis of the Nukeh Fe deposit is similar to skarn deposits.