بررسی کانی شناسی، زمین شیمی و زایش کانسار منگنز زاغدره، جنوب غرب استان کرمان، پهنه سنندج - سیرجان جنوبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه زمین شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهیدچمران اهواز، اهواز، ایران

3 استادیار، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهیدچمران اهواز، اهواز، ایران

4 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهیدچمران اهواز، اهواز، ایران

10.48308/esrj.2025.239043.1266

چکیده

مقدمه

ذخایر منگنز در محیط‌های زمین ساختی مختلف از پشته‌های میانی اقیانوس تا محیط‌های پلاژیک و حاشیه‌های قاره‌ای رخ می‌دهند (به عنوان مثال Evensen و همکاران، 1978). بسته به تفاوت در منبع تامین منگنز، این ذخایر به گرمابی، آبزاد و دیاژنتیکی تقسیم می شوند (Oksuz, 2011; Polgari et al., 2012; Schmidt et al., 2014). تغییر در منشا باعث ایجاد تفاوت های ژئوشیمیایی مشخص در این نهشته ها می شود.

منطقه مورد مطالعه در جنوب غربی استان کرمان (شکل 1) میزبان ذخایر منگنز است. این ناحیه بخشی از زون جنوبی سنندج-سیرجان است که توالی‌های سنگی مختلفی در ارتباط با فرورانش پوسته اقیانوسی نئوتتیس در زیر صفحه ریز صفحه مرکزی ایران در آن ایجاد می‌شود. هدف از این مطالعه بررسی خواص کانی شناسی و ژئوشیمیایی کانسار منگنز زاغدره به منظور شناسایی منشا و پیدایش این کانسار است که تاکنون توسط محققین مورد مطالعه قرار نگرفته است. همچنین تشکیل این کانسار با برخی دیگر از کانسارهای زون سنندج - سیرجان مقایسه می شود تا درک بهتری از شرایط حاکم بر محیط کانی سازی اقیانوس نئوتتیس در دوران مزوزوئیک بدست آید.

زمین شناسی منطقه مورد مطالعه

از نظر تقسیم‌بندی ساختاری پهنه‌های ایران، منطقه مورد مطالعه در بخش جنوبی پهنه سنندج - سیرجان قرار می‌گیرد (شکل 1a). این ناحیه همانند سایر بخش‌های زون سنندج – سیرجان از سنگ‌های دگرگونی، آذرین و رسوبی تشکیل شده است. سنگ-های اصلی منطقه شامل آمیزه رنگی با سن کرتاسه است (شکل 1b). این سنگ‌ها بخش‌های جنوبی و جنوب شرقی منطقه را پوشانده و بخش‌هایی از توالی افیولیتی، سنگ‌های آتشفشانی، چرت‌های رادیولاریتی و آهک‌های پلاژیک را شامل می‌شوند. در قسمت‌های شمالی سنگ‌های بازالتی و آندزیتی با سن مزوزوئیک-سنوزوئیک وجود دارد.

کانسار زاغدره در مرز بین رنگ افیولیتی ملانژ و سنگ آهک های پلاژیک رخ می دهد (شکل 1b). در این منطقه، چرت های رادیولاری میزبان کانی سازی منگنز معدنی هستند (شکل 2). چرت ها به صورت لایه های میانی با سنگ آهک های پلاژیک در منطقه رخ می دهند (شکل 2a، b و c). ضخامت لایه های سنگ معدن منگنز در بخش های مختلف کانسار از 1 سانتی متر تا بیش از 1 متر متغیر است. وجود اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن (هماتیت و لیمونیت) در برخی از نقاط کانسار قابل مشاهده است (شکل 2d) که گواه وجود آهن به همراه منگنز در این کانسار است. گسلش باعث خرد شدن و بالا آمدن سنگ های آهکی و چرت های رادیولاریت شده است. بر اساس بررسی‌های میدانی، این گسل‌ها دارای روند NW-SE و شیب 60 درجه به سمت جنوب غربی هستند.

کانی شناسی

تجزیه و تحلیل XRD

نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس دو نمونه از کانسار زاغدره در شکل 3 ارائه شده است. آنالیزها نشان می دهد که کوارتز، کلسیت، برونیت و هماتیت کانی های اصلی و فلوراپاتیت، دولومیت، کانی های رسی و آمفیبول جزئی هستند. پیرولوزیت کانی اصلی یک نمونه است و در نمونه دیگر کانی فرعی محسوب می شود که نشان می دهد شرایط تشکیل کانسار در تمام قسمت های آن یکنواخت نبوده است.

پتروگرافی

بررسی‌های انجام شده بر روی مقاطع نازک - صیقلی و صیقلی، نشان‌دهند وجود پاراژنز یکنواخت در تمامی نمونه‌هاست. پیرولوزیت، کانه اصلی محتوی منگنز در نمونه‌هاست که با براونیت همراهی می‌شود. پیرولوزیت‌ها عموما به‌صورت دانه‌ریز و به-همراه کوارتزهای دانه‌ریز دیده می‌شود (شکل 4a). پسیلوملان و تودوروکیت نیز در برخی نمونه‌ها ‌شناسایی شده‌اند که به‌صورت رگه‌های نازک یا پرکننده فضاهای خالی بین دیگر دانه‌ها رخداد دارند. کوارتز، هماتیت و کلسیت دیگر کانی‌های این نمونه‌ها هستند.

بافت‌های مهم در نمونه‌های مورد بررسی شامل کلوفرم، میکروندولار، همزمان‌زایش‌ریزدانه‌ای و رگه‌های استوک‌ورکی می‌باشند (شکل 4). بافت کلوفرم (شکل 4b) که به فراوانی در نمونه‌ها دیده می‌شود نشان می‌دهد که این کانی‌ها در یک محیط دریایی عمیق در آنجا اکسید و هیدروکسیدهای منگنز به آرامی رسوب کرده‌اند شکل‌گرفته‌اند. بافت میکروندولار (شکل 4c، d و e) از تجمعات کروی یا بیضوی‌شکل از کانی‌های منگنز در زمینه‌ای متشکل از سیلیس ریزدانه‌ای شکل می‌گیرد و شاخص محیط‌های آرام رسوبی می‌باشد. در نمونه‌های مورد بررسی، هسته‌های این بافت از کانی براونیت ساخته شده که پوششی از پیرولوزیت آنها را دربر می‌گیرد (شکل 4d وe). بافت همزمان‌زایش‌ریزدانه‌ای (شکل 4f) نشان‌دهنده هم‌زمانی رسوب‌گذاری کانی‌های سیلیسی و منگنز است بوده که اغلب با شرایط دیاژنتیکی اولیه مرتبط می‌باشد. حضور رگه‌های نازک و به‌هم پیوسته رگه‌های استوک‌ورکی پرشده از کانی‌های منگنز و کوارتز (شکل 4g) نشان‌دهنده نفوذ سیال‌های گرمابی به درون سنگ میزبان است. از دیگر مشخصات این نمونه‌ها تناوب لایه‌های حاوی کانه منگنز و لایه‌های سیلیسی است که نشان‌دهنده تغییرات در شرایط رسوب‌گذاری و تأثیر سیالات گرمابی بر فرآیند کانه‌زایی می‌باشد (شکل 4h و i).

بحث

ژئوشیمی

نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل کل ژئوشیمیایی سنگ نمونه های نهشته زاغدره در جدول 1 نشان داده شده است. SiO2 فراوان ترین اکسید است و مقدار آن از 46 تا 63 درصد وزنی در نمونه ها متغیر است. محدوده MnO از 11 تا 19 درصد وزنی. اکسیدهای مهم دیگر عبارتند از CaO (8-14 درصد وزنی)، FeOt (8 تا 11 درصد وزنی) و Al2O3 (0.8 تا 1.4 درصد وزنی). نمودارهای همبستگی بین منگنز و آهن، کو، مس، نیکل، روی و V در شکل 6 ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که منگنز بیشترین همبستگی را با آهن (62/0=R) و کمترین همبستگی را با نیکل (63/0-=R) دارد. نمودار تغییرات SiO2 در مقابل Al2O3 (Toth, 1980) (شکل 6a) نشان می دهد که کانسار زاغدره از سیالات گرمابی تشکیل شده است.

پیدایش

اکسیدهای منگنز در اثر فرآیندهای مختلف و در محیط های مختلف زمین شناسی تشکیل می شوند. به طور کلی، ذخایر منگنز به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند: رسوبی (رسوبی-دیاژنتیکی یا چینه‌ای)، گرمابی، آبزادک و سوپرژن (به عنوان مثال روی، 1992؛ Kuleshov 2011). مینارد (Maynard, 2010) نیز ذخایر منگنز را به دو نوع اولیه (ناشی از فعالیت های گرمابی، دیاژنتیکی و آبزاد) و ثانویه (ناشی از فرآیندهای سوپرژن) تقسیم کرده است. ذخایر گرمابی از رسوب سیالات گرمابی غنی از فلز در نزدیکی پشته های اقیانوسی، کوه های دریایی، جزایر قوس و اطراف چشمه های آب گرم زیردریایی تشکیل می شوند و فرآیندهای آبزادک (رسوب از آب دریا) و دیاژنتیک اولیه (رسوب از آب منفذی) ندول های رسوبی Fe-Mn را در دریاها تولید می کنند.

مطالعات پتروگرافی می تواند در تعیین منشاء و پیدایش ذخایر منگنز مفید باشد. رسوبات نزدیک به منبع اغلب حاوی هماتیت و کوارتز هستند که توسط مایعات گرمابی بیرون آورده شده از پوسته اقیانوسی تشکیل شده اند. رسوبات دور از منبع با جاسپریت همراه است و در فاصله ای از پشته های میانی اقیانوس رخ می دهد (Oksuz, 2011؛ Brusntinyn and Zhukov, 2012). نهشته های گرمابی معمولاً دارای بافت های کریستالی دانه درشت با رگه های هماتیت و کوارتز هستند، اما نهشته های آبزاد دارای بافت های لایه نازک و پوسته فرومنگنز هستند (Oksuz, 2011). همچنین وجود رگه‌های استوک و گره‌های غنی از منگنز نشان‌دهنده تأثیر فرآیندهای گرمابی است (Maynard, 2010; Oksuz, 2011). ویژگی‌های بافتی و کانی‌شناسی نمونه‌های مورد مطالعه با نهشته‌های گرمابی همخوانی دارد.

نمودار سه تایی Fe2O3-SiO2-MnO (Karakuş et al., 2010) نیز این موضوع را تایید می کند (شکل 6b). علاوه بر این، نسبت منگنز به آهن نیز عامل مهمی در بررسی منشا ذخایر منگنز است. نسبت منگنز/آهن در نهشته‌های دریاچه‌ای کمتر از 1، در نهشته‌های آبزاد 1، و در نهشته‌های گرمابی از 10 بیشتر است (Nicholson et al., 1997). این نسبت بین 17/1 تا 9/1 (جدول 1) برای نمونه های مورد مطالعه که بین کانسارهای گرمابی و آبزاد قرار دارد. همچنین، محتوای TiO2 برای ذخایر Fe-Mn آب‌دار بالاتر از 1 و برای کانسارهای گرمابی کمتر از 1 است (Ahmadi et al., 2019). مقادیر TiO2 نمونه‌های کانسار زاغدره (03/0 تا 06/0 درصد وزنی، جدول 1) با منشا گرمابی سازگار است. مقادیر برخی از عناصر جزئی مانند Ni، Cu، V، Co و Zn نیز در تعیین منشا ذخایر منگنز مفید هستند. ذخایر گرمابی منگنز دارای غلظت نسبتا بالایی از Co، Ni و Cu در مقایسه با ذخایر گرمابی واقع در امتداد پشته های میانی اقیانوس هستند (Toth, 1980; Usui and Someya, 1997). Co ارتباط تنگاتنگی با اکسیدهای منگنز دارد و فراوانی آن به طور متوسط از ذخایر آبدار به دیاژنتیک و گرمابی کاهش می یابد (Sabatino et al., 2011). لازم به ذکر است که منگنز و کبالت با هم در یک مسیر کاتالیزوری اکسید می شوند و در نتیجه فرآیندهای میکروبی می توانند باعث غنی شدن کبالت در ذخایر منگنز شوند (Moffett and Ho, 1996; Polgári et al., 2012). نسبت Co/Zn برای جداسازی ذخایر گرمابی و هیدروژئو مهم است. میانگین نسبت‌ها در نهشته‌های گرمابی و آبزاد به ترتیب 15/0 و 5/2 است (Toth, 1980). نسبت Co/Zn برای نمونه های کانسار زاغدره از 02/0 تا 5/0 متغیر است که با کانسارهای گرمابی همخوانی دارد.

نمودارهای عناصر کمیاب ارائه شده برای تعیین منشا رسوبات منگنز در شکل 7 نشان داده شده است. در نمودار Zn-Co-Ni، نمونه ها عمدتاً در نهشته های گرمابی قرار دارند، با این حال برخی از نمونه ها در نزدیکی نهشته های آبزاد قرار دارند (شکل 7b). در نمودار Zn+Cu+Pb+V در مقابل Ni+Co (شکل 7c)، نمونه ها بین مناطق گرمابی و گرمابی قرار می گیرند.

محیط رخداد

ذخایر منگنز به دست آمده از سیالات گرمابی می تواند در یا نزدیک پشته های میانی اقیانوس و به میزان کمتری در جزایر قوسی شکل بگیرد (روی، 1992). رسوبات رسوبی با رسوب آهسته پوسته های Fe-Mn در آب های عمیق دریایی یا فرآیندهای باکتریایی تشکیل می شوند (توث، 1980؛ یوسوی و سامیا، 1997؛ جاخ و دودک، 2005). کانسارهای نزدیک به پشته میان اقیانوسی دارای محتوای آهن بالاتری نسبت به سایرین هستند و به نوبه خود، محتوای TiO2 کمتری دارند (به عنوان مثال، موری، 1994؛ نیکلسون و همکاران، 1997؛ احمدی و همکاران، 2019). در نمودار Al2O3/Al2O3+Fe2O3 در مقابل Fe2O3/TiO2 (شکل 8)، نمونه‌هایی از کانسار زاغدره در نزدیکی پشته میان اقیانوسی قرار دارند، جایی که MnO توسط سیالات گرمابی مرتبط با پشته رسوب کرده است. محتوای آهن بالا و وجود هماتیت در نمونه های مورد مطالعه (شکل 4) با این امر مطابقت دارد.

نتیجه گیری

کانسار منگنز زاغدره در قسمت جنوبی زون سنندج-سیرجان و در چرت های رادیولاریتی ملانژ رنگی افیولیت های نئوتتیس وجود دارد. مطالعات پتروگرافی و آنالیزهای پراش اشعه ایکس نشان می دهد که کانی ذخایر شامل پیرولوزیت، برونیت، تودوروکیت، هماتیت، کوارتز و کلسیت است. بافت های اصلی عبارتند از رگه های کلوفرم، میکروندولار، انتشاری و استوک ورک که توسط فرآیندهای گرمابی تشکیل شده اند. ویژگی‌های ژئوشیمیایی نمونه‌ها مانند مقادیر زیاد Si، Fe، Zn و مقادیر کم Ni، Co و Cu با ذخایر منگنز منشا سیال گرمابی سازگار است. همچنین، نسبت‌های بین Al2O3، Fe2O3، و TiO2 نشان می‌دهد که آنها در نزدیکی پشته میان اقیانوسی توسط سیالات گرمابی مرتبط تشکیل شده‌اند. نتایج به‌دست‌آمده برای کانسار زاغدره با دیگر نهشته‌های منگنز گرمابی کوه‌زایی زاگرس مطابقت دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Mineralogy, geochemistry and genesis of the Zaghdarreh Mn deposit, SW Kerman province, the southern Sanandaj-Sirjan zone

نویسندگان [English]

  • Mirmohammad Miri 1
  • Alireza Zarasvandi 2
  • Mohsen Rezaei 3
  • Razieh Almasi Beiranvand 4
1 Assistant professor, Geology department, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz
2 Professor (full), Geology department, Faculty of Earth Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 Assistant professor, Geology department, Faculty of Earth Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
4 Geology department, Faculty of Earth Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Introduction

Manganese deposits occur in various tectonic settings from mid-ocean ridges to plagic environments and continental margins (e.g. Evensen et al., 1978). Depending on the difference in the source of manganese supply, these deposits are divided into hydrothermal, hydrogenous and diagenetic (Oksuz, 2011; Polgari et al., 2012; Schmidt et al., 2014). The change in origin causes distinct geochemical differences in these deposits.

The studied area in the southwest of Kerman province (Fig. 1) hosts manganese deposits. This area is a part of the South Sanandaj-Sirjan zone, where different rock sequences formed in association with the subduction of the Neotethys oceanic crust beneath the central Iranian micro-plate occur. The aim of this study is to investigate the mineralogical and geochemical properties of the Zaghadareh manganese deposit in order to identify the origin and genesis of this deposit, which has not been studied by researchers so far. Also, the formation of this deposit is compared with some other deposits from the Sanandaj-Sirjan zone to gain a better understanding of the conditions governing the mineralization environment of the Neotethys Ocean during the Mesozoic Era.

Geology of the study area

The study area belongs to the southern part of the Sanandaj-Sirjan zone (Fig 1a). As the other parts of the this zone, this area is composed of metamorphic, igneous and sedimentary rocks. The main lithology of the area includes a color mélange with Cretaceous age (Fig. 1b). These rocks cover the southern and southeastern parts of the region and include some parts of the ophiolitic sequence, volcanic rocks, radiolarian cherts and pelagic limestones. In the northern parts, basaltic and andesitic rocks of Mesozoic-Cenozoic age occur.

The Zaghdarreh deposit occurs at the boundary between the ophiolitic color mélange and pelagic limestones (Fig. 1b). In this area, radiolarian cherts host the Mn-ore mineralization (Fig. 2). The cherts occur as interlayers with pelagic limestones in the region (Fig. 2a, b and c). The thickness of the Mn-ore layers in different parts of the deposit varies from 1 cm to more than 1 m. The occurrence of iron oxides and hydroxides (hematite and limonite) is visible in some parts of the deposit (Fig. 2d), which is evidence of the presence of Fe along with Mn in this deposit. Faulting has caused crushing and uplift in limestones and radiolarite cherts. Based on field surveys, these faults have a NW-SE trend and a 60º dip to the SW.

Mineralogy

XRD Analysis

The results of X-ray diffraction analysis of two samples from the Zaghdarreh deposit are presented in Fig. 4. The analyses show that quartz, calcite, braunite and hematite are the main minerals and fluorapatite, dolomite, clay minerals and amphibole are the minor ones. Pyrolusite is the main mineral in one sample and is considered as a minor mineral in the other sample, indicating that the conditions of formation of the deposit were not uniform in all parts of it.

Petrography

The samples shows a uniform paragenesis in the polished and thin-polished. Pyrolusite is the main manganese-bearing mineral, which is accompanied by braunite. Pyrolusite is generally occur as fine-grained and associated with fine-grained quartz (Fig. 4a). Psilomelane and todorokite were identified in some samples, occurring as thin veins or filling the empty spaces between the other grains. Quartz, hematite and calcite are other minerals in these samples.

The main textures in the studied samples include colloform, micronodular, synchronous fine-grained and stockwork veins (Fig. 4). The colloform texture (Fig. 4b), which is abundant in the samples, indicates formation in a deep marine environment where manganese oxides and hydroxides precipitated slowly. The micronodular texture (Fig. 4c, d, and e) consists of spherical or elliptical aggregates of manganese minerals in a matrix of fine-grained silica and is indicative of slow depositional environments. The cores of the nodules are made of braunite, which is covered by a coating of pyrolusite (Fig. 4d, e). The synchronous fine-grained texture (Fig. 4f) indicates the coeval deposition of silica and manganese minerals, which is often associated with early diagenetic conditions. The presence of thin, interconnected stockwork veins filled with manganese and quartz minerals (Fig. 4g) indicates the intrusion of hydrothermal fluids into the host rock. Another characteristic of these samples is the alternation of manganese-bearing and silica layers, which demonstrate variations in depositional conditions and the influence of hydrothermal fluids on the mineralization process (Fig. 4h and i).

Discussion

Geochemistry

The results of the whole rock geochemical analyses of the Zaghdarreh deposit samples are represented in Table 1. SiO2 is the most abundant oxide and its amount range from 46 to 63 wt% in the samples. MnO range from 11 to 19 wt%. The other important oxides include CaO (8-14 wt%), FeOt (8 to 11 wt%) and Al2O3 (0.8 to 1.4 wt%). The correlation diagrams between Mn and Fe, Co, Cu, Ni, Zn and V are presented in Fig. 6. The results show that manganese has the highest correlation with Fe (R = 0.62) and the lowest correlation with Ni (R = -0.63). The SiO2 vs. Al2O3 variation diagram (Toth, 1980) (Fig. 6a) shows that the Zaghdarreh deposit formed from hydrothermal fluids. Also correlations between Al2O3, TiO2 and MgO can be attributed to detrital materials from the adjacent island arcs (Zarrasvandi et al., 2023) and submarine volcanic activities.

Genesis

Manganese oxides are formed by a variety of processes and in a variety of geological environments. In general, manganese deposits are divided into three main categories: sedimentary (sedimentary-diagenetic or stratiform), hydrothermal, hydrogenic, and supergene (e.g. Roy, 1992; Kuleshov 2011). Maynard (2010) also has divided manganese deposits into two types: primary (resulting from hydrothermal, diagenetic, and hydrogenic activities) and secondary (resulting from supergene processes). Hydrothermal deposits are formed by the deposition of metal-rich hydrothermal fluids near oceanic ridges, seamounts, arc islands, and around submarine hot springs, and hydrogenic (deposition from seawater) and primary diagenetic (deposition from pore water) processes produce Fe-Mn sedimentary nodules in the seas (e.g. Roy, 1992).

Petrographic studies can be useful in determining the origin and genesis of manganese deposits. Deposits close to the source often contain hematite and quartz formed by hydrothermal fluids exhumed from the oceanic crust. Deposits far from the source are associated with jasperite and occur at a distance from mid-ocean ridges (Oksuz, 2011; Brusntinyn and Zhukov, 2012). Hydrothermal deposits usually have coarse-grained crystalline textures with hematite and quartz veins, but hydrogenous deposits have thin-layered textures and ferromanganese crusts (Oksuz, 2011). Also, the presence of stockwork veins and manganese-rich nodules indicates the influence of hydrothermal processes (Maynard, 2010; Oksuz, 2011). The textural and mineralogical characteristics of the studied samples are consistent with hydrothermal deposits.

The Fe2O3-SiO2-MnO ternary diagram (Karakuş et al., 2010) also confirms this (Fig. 6b). In addition, the Mn/Fe ratio is also an important factor in investigating the origin of Mn deposits. The Mn/Fe ratio is less than 1 in lacustrine deposits, 1 in hydrogenous deposits, and higher than 10 in hydrothermal deposits (Nicholson et al., 1997). This ratio range 1.17 to 1.9 (Table 1) for the studied samples which is between those of hydrothermal and hydrogenous deposits. Also, TiO2 contents are higher than 1 for hydrogeous Fe-Mn deposits and lower than 1 for the hydrothermal ones (Ahmadi et al., 2019). The TiO2 values of the Zaghdarreh deposit samples (0.03 to 0.06 wt%, Table 1) are consistent with a hydrothermal origin. The values of some minor elements such as Ni, Cu, V, Co, and Zn are also useful in determining the origin of Mn deposits. Hydrothermal manganese deposits have relatively high concentrations of Co, Ni, and Cu compared to hydrothermal deposits located along mid-ocean ridges (Toth, 1980; Usui and Someya, 1997). Co is closely associated with Mn oxides and its abundance decreases on average from hydrogeous to diagenetic and hydrothermal deposits (Sabatino et al., 2011). It should be noted that manganese and cobalt are oxidized together in the same catalytic pathway, and as a result, microbial processes can cause cobalt enrichment in manganese deposits (Moffett and Ho, 1996; Polgári et al., 2012). The Co/Zn ratio is important for separating hydrothermal and hydrogeous deposits. The average ratios are 0.15 and 2.5 in hydrothermal and hydrogeous deposits, respectively (Toth, 1983). The Co/Zn ratio for the Zaghdarreh deposit samples range from 0.02 to 0.5, which is consistent with hydrothermal deposits.

Trace element diagrams presented for determining the origin of manganese deposits are shown in Fig. 7. The ternary diagram Fe-Mn-(Ni+Co+Cu)*10 (Fig. 7a) indicates a hydrothermal origin for studied the samples. In the Zn-Co-Ni diagram, the samples are mainly located in the hydrothermal deposits, however some samples lie near the hydrogenous deposits (Fig. 7b). In the Zn+Cu+Pb+V vs. Ni+Co diagram (Fig. 7c), the samples fall between the hydrothermal and hydrothermal zones.

Environment of occurrence

Manganese deposits derived from hydrothermal fluids can form in or near mid-ocean ridges and to a lesser extent in arc islands (Roy, 1992). Sedimentary deposits are formed by the slow deposition of Fe-Mn crusts in deep marine waters or by bacterial processes (Toth, 1980; Usui and Someya, 1997; Jach and Dudek, 2005). Deposits close to the mid-ocean ridge have higher iron contents than others and, in turn, lower TiO2 contents (e.g., Murray, 1994; Nicholson et al., 1997; Ahmadi et al., 2019). In the plot of Al2O3/Al2O3+Fe2O3 vs. Fe2O3/TiO2 (Fig. 8), samples from the Zaghdarreh deposit are located near the mid-ocean ridge, where MnO was deposited by the ridge associated hydrothermal fluids. The high Fe contents and presence of hematite in the samples studied (Fig. 4) are consistent with this.

Comparison with the other Mn deposits from

The Zagros and Sanandaj-sirja zones hosts many Mn-deposits, mainly formed as a result of hydrothermal processes (Zarasvandi et al, 2016b). Comparing the geochemistry of samples from the Zaghdarreh Mn deposit with other deposits can confirm the results and interpretations related to its genesis. In most of the graphs presented in Figs. 7 and 8, geochemistry of the Zaghdarreh deposit are in agreement with the other ones, although there are also some differences. The Fig. 8a shows that, unlike other deposits, diagenetic and bacterial processes did not affect the Zaghdarreh deposit. Also, this deposit, like the Nasirabad deposit (Neyriz area), also exhibits some geochemical characteristics of water-borne deposits, indicating their genesis. Also, the Nasirabad deposit was formed in a pelagic environment and at a distance from the oceanic ridge.

Conclusion

The Zaghdarreh Mn deposit occurs in the southern part of the Sanandaj-Sirjan zone and in the color mélange radiolarite cherts of the Neotethys ophiolites. Petrographic studies and X-ray diffraction analyses show that the deposit mineral include pyrolusite, braunite, todorokite, hematite, quartz, and calcite. The main textures are colloform, micronodular, disseminate, and stockwork veins formed by hydrothermal processes. The geochemical properties of samples, such as high of Si, Fe, Zn and low of Ni, Co, and Cu contents is consistent with hydrothermal fluid originated Mn-deposits. Also, the ratios between Al2O3, Fe2O3, and TiO2 indicates that they were formed near a mid-ocean ridge by associated hydrothermal fluids. Submarine volcanic activities and detrital materials from the adjacent island arcs changed the geochemistry of the deposit and elevated Al, Ti and Mg contents. The results obtained for the Zaghdarreh deposit are consistent with other hydrothermal Mn deposits of the Zagros orogeny. Also, differences in position of the adjacent Nasirabad deposit (Neyriz region) and Zaghdarreh deposit indicates that hydrothermal fluids caused both the distal and proximal Mn mineralization in this part of the Neo-Tethys Ocean.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mn-depoist
  • Geochemistry
  • Hydrothermal
  • Ophiolite
  • Kerman
  • Sanandaj-Sirjan