"ویژگی های ایزوتوپ‌های پایدار (O,C) و ژئوشیمی کانسنگ در کانسار سرب قومیشلو، اصفهان، ایران: رهیافتی بر شرایط کانی‌زایی"

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عناصر معدنی راهبردی و متالورژی استخراجی، پژوهشکده مواد پیشرفته و انرژی های نوین. سازمان پژوهش های علمی و

2 پژوهشگر آزاد- تهران- ایران

10.48308/esrj.2026.240859.1292

چکیده

مقدمه

کانسارهای سرب و روی با منشأ رسوبی در طیف گسترده‌ای از سنگ‌های میزبان، از کربناتی تا سیلیسی - آواری، تشکیل می‌شوند (Nejadhadad et al., 2025). ویژگی برجسته کانسارهای سرب و روی رسوبی، نبودِ ارتباط ژنتیکی مشخص با سنگ‌های آتشفشانی یا آذرین است (Anderson, 1975). این کانسارها در سه بازه زمانی نسبت به سنگ میزبان نهشته می‌شوند(Leach & Song, 2019) شامل: 1- بروندمی همراه با رسوب‌گذاری اولیه با نام سدکس (SEDEX) در سنگ‌های تخریبی مانند شیل و ماسه‌سنگ، 2- نهشت ماده معدنی در دیاژنز اولیه تا دیاژنز پسین (Irish-type deposits)، 3- نهشت دیرزاد (Epigenetic) یا تیپ دره می‌سی‌سی‌پی (MVT).

اگرچه لایه‌بندی سولفیدهای فلزی با سنگ‌های میزبان سیلیسی–آواری معمولاً به‌عنوان نشانه‌ای از کانسارسازی تیپ سدکس در نظر گرفته می‌شود، اما در برخی از این کانسارها، ماده معدنی به‌صورت جانشینی در سنگ‌های کربناتی تشکیل شده است. همچنین برخی کانسارهای تیپ دره می‌سی‌سی‌پی (MVT) ممکن است در سنگ‌های ماسه‌سنگی نیز پدید آمده باشند (Leach et al., 2005; Nejadhadad et al., 2017). کانسارهای MVT معمولا سنگ میزبان کربناتی دارند و شواهدی از دگرسانی دما پایین مانند تشکیل برش های انحلالی، دولومیتی شدن و سیلیسی شدن سنگ میزبان را به ارث می برند (Corbella et al., 2004, Nejadhadad et al., 2018). از اینرو باطله همراه با ماده معدنی شامل کانی های کلسیت ثانویه، دلومیت و کوارتز با مقادیر متفاوتی باریت است (Leach et al. 2005, Nejadhadad et al., 2023). همانند کانسار مهدی آباد یزد با ذخیره بیشتر از 400 میلیون تن فلز سرب و روی که حدود 40 میلیون تن ذخیره باریت دارد (Liu et al., 2023). از سوی دیگر، نسبت و درصد فلزات سرب و روی در این کانسارها بسیار متفاوت است. در برخی از این کانسارها مقدار روی غالب است (Leach et al., 2005) مانند کانسارهای سرب و روی منطقه آرکانزاس آمریکا (Zn/Pb>16) یا معدن سرب وروی ایرانکوه (Ghazban et al., 1994). در برخی از کانسارهای سرب و روی ماده معدنی غنی از سرب است مانند کانسارهای جنوب شرق میسوری(حوضه ویبرنوم ترند) و کانسار سرب راونج که نسبت روی به سرب کمتر از 10درصد است (Zn/Pb<0.1) (Plumlee et al., 1994; Nejadhadad et al., 2016).

کانسارهای سرب و روی ایران در چهار پهنه ساختاری تشکیل شده‌اند. این پهنه‌های ساختاری شامل: 1- پهنه دگرگونی سنندج-سیرجان (SSZ) مانند کانسارهای محدوده معدنی ایرانکوه (Ghazban et al., 1994) و تیران (Nejadhadad et al., 2018) ، معدن دره نقره (Nejadhadad et al., 2023) و کانسار انگوران (Boni et al., 2007)، 2- کانسارهای کمربند فلززایی یزد-انارک (YAMB) در ایران مرکزی مانند کانسار جهانی مهدی‌آباد (Reichert et al., 2008) و معدن سرب نخلک (Jazi et al., 2017) از نوع دره می‌سی‌سی‌پی (MVT) 3- در کمربند فلززایی طبس-پشت ‌بادام با کانسارهای سرب-روی-باریت مانند کانسارهای ازبک‌کوه (Ehya et al., 2014) و 4- در منطقه مرکزی رشته‌کوه البرز مانند کانسارهای دونا و الیکا (Zabihitabar et al., 2015) . کانسار سرب قومیشلو یکی از کانسارهای کمربند فلززایی سرب و روی اصفهان-ملایر است که در پهنه دگرگونی سنندج-سیرجان قرار دارد. در این پژوهش سعی شده تا با بررسی زمین شناسی کانسار، تعیین ویژگی های زمین شیمیایی کانی گالن و مقدار ایزوتوپ های پایدار کربن و اکسیژن (δ18O و δ13C) منشا احتمالی سیالات کانسارساز و شرایط زمین شیمیایی حاکم بر نهشت ماده معدنی تفسیر شود. شناسایی الگوی کانسارسازی به عنوان رهیافتی برای ادامه فرایند اکتشاف توده های معدنی جدید در محدوده کانساری و کمربند سرب و روی اصفهان-ملایر اهمیت دارد.



مواد و روش‌ها

در مرحله نخست، عملیات صحرایی شامل بررسی زمین‌شناسی منطقه کانساری و نواحی مجاور، مطالعه ویژگی‌ها و الگوهای ساختاری، و برداشت نمونه‌هایی با بافت‌ها و ساخت‌های متفاوت به‌منظور تهیه مقاطع سنگ‌نگاری و کانه‌نگاری انجام گرفت. از این نمونه‌ها، ۳۰ مقطع نازک و صیقلی تهیه شد. همچنین تعداد ۱۲ نمونه گالن به روش دستی و زیر میکروسکوپ بینوکولار خالص‌سازی گردید و جهت آنالیز عنصری، به آزمایشگاه LabWest در استرالیای غربی ارسال و با روش ICP-MS مورد اندازه‌گیری قرار گرفتند. نمونه‌هایی از آهک‌های تازه (fresh limestone)، آهک‌های واقع در ناحیه کانه‌زایی (mineralized limestone)، کلسیت‌های پیش از کانه‌زایی (pre-ore stage calcite)، کلسیت‌های تأخیری پس از کانه‌زایی (late-stage calcite)، دولومیت‌های مرتبط با کانه‌زایی، کوارتز و سنگ‌های سیلیسی‌شده مرتبط با کانه‌زایی، به‌منظور انجام مطالعات ایزوتوپی اکسیژن و کربن، به روش جدایش دستی در زیر میکروسکوپ نوری دوچشمی (binocular) خالص‌سازی شدند. این نمونه‌ها جهت انجام آنالیزهای ایزوتوپی به آزمایشگاه ایزوتوپ‌های پایدار دانشگاه کورنل (Cornell Isotope Laboratory) در ایالات متحده آمریکا ارسال شدند.

بحث و نتایج

کانسار سرب و باریت قومیشلو به‌عنوان یکی از کانسارهای با سنگ میزبان کربناته، در کمربند سرب و رویِ فلززایی اصفهان–ملایر و در پهنه دگرگونی سنندج–سیرجان ایران قرار دارد. کانسار قومیشلو از نوع کانسار رگه‌ای بوده و نسبت به سنگ‌های میزبان کربناته کرتاسه، در مرحله دیرزاد نهشته شده است. سنگ‌های آهکی به‌عنوان سنگ میزبان رایج کانسارهای سولفیدی فلزات پایه از نوع دره می‌سی‌سی‌پی شناخته می‌شوند (Leach et al., 2005)..

این مطالعه نشان می‌دهد که هم‌زمان چندین عامل کنترل‌کننده در مکان‌یابی و نهشت کانسنگ نقش داشته‌اند. نهشت کانسنگ در کانسار قومیشلو توسط سه عامل اصلی سنگ‌شناسی، چینه‌شناسی و ساختاری کنترل می‌شود. این عوامل را می‌توان به‌عنوان کنترل‌کننده‌های اساسی مهاجرت سیال‌های فلزدار در مقیاس منطقه‌ای یا معدنی در نظر گرفت که موجب تمرکز جریان سیال و ایجاد فضاهای مناسب برای فرآیندهای نهشت کانسنگ شده‌اند (Nejadhadad et al., 2023).

در کانسار قومیشلو، کانی‌زایی در سنگ‌های کربناته کرتاسه که بر روی سازندهای شیلی–ماسه‌سنگی ژوراسیک یا واحدهای شیلی–کربناته کرتاسه قرار دارند، رخ داده است (شکل 2A). واحدهای شیل و شیلی–کربناته به‌عنوان سفره‌های ناتراوا در یک توالی چینه‌شناسی عمل می‌کنند و نقش مهمی در کنترل مسیر مهاجرت سیال ایفا می‌کنند (Leach et al., 2005).

در نهایت، حضور درزه‌ها و شکستگی‌های حاصل از فعالیت گسل‌ها باعث افزایش نفوذپذیری، تمرکز جریان سیال و ایجاد فضاهای خالی مناسب برای نهشت ماده معدنی در سنگ میزبان کانسار قومیشلو شده است. بخش عمده کانی‌زایی در رگه‌های گسلی با روند NE–SW و در فضاهای خالی درون شکستگی‌ها متمرکز است. بنابراین، گسلش و خردشدگی سنگ‌ها عامل اصلی ایجاد فضاهای باز ساختاری در سنگ‌های میزبان کرتاسه بالایی محسوب می‌شوند.

کانی‌شناسی ماده معدنی و باطله در کانسار قومیشلو نسبتاً ساده است و کانی‌های زیر به‌ترتیب فراوانی شناسایی شده‌اند: گالن، پیریت، اسفالریت، تتراهدریت و کالکوپیریت به‌عنوان کانه‌های اولیه؛ کلسیت، باریت، دولومیت و کوارتز به‌عنوان کانی‌های باطله؛ و سروزیت، اکسیدهای آهن (عمدتاً لیمونیت)، اسمیت‌زونیت، کوولیت و مالاکیت به‌عنوان کانی‌های ثانویه با منشأ سطحی.

کانی گالن در کانسار قومیشلو، همانند کانسارهای جنوب‌شرق میسوری (Sverjensky, 1986)، نسبت به اسفالریت غالب است. بر این اساس، کانسار قومیشلو در رده کانسارهای غنی از سرب با نسبت Zn/(Zn+Pb) < 0/1 قرار می‌گیرد. در کانسارهای سرب، علاوه بر عناصر اصلی سازنده گالن (Pb و S)، نقره به‌عنوان مهم‌ترین محصول جانبی از نظر اقتصادی مطرح است. این امر ناشی از فراوانی نسبی و ارزش بالای این فلز می‌باشد (Zheng et al., 2000). علاوه بر نقره، عناصر دیگری از جمله آنتیموان، بیسموت، آرسنیک، روی، کادمیوم، سلنیوم و مس نیز به‌صورت جزئی در ساختار کانی گالن حضور دارند. مقدار میانگین نقره در نمونه‌های کانسار قومیشلو حدود 660 ppm است.

ضریب همبستگی نقره با آنتیموان قوی (r = 0/84) بوده، در حالی‌که با آرسنیک (r = 0/66) و مس (r = 0/60) همبستگی متوسطی نشان می‌دهد(جدول 2). نقره می‌تواند به اشکال مختلفی در گالن متمرکز شود(Gregory et al., 2014)؛ از جمله حضور به‌صورت محلول جامد در شبکه بلوری گالن و یا به‌صورت ادخال کانی‌های سولفوسالتی مانند جوردانیت و تتراهدریت (Lan et al., 2024).

مقدار δ¹⁸O در سنگ‌های دگرسان‌شده تابعی از مقدار اولیه δ¹⁸O در سنگ مادر، ترکیب ایزوتوپی سیال واکنش‌دهنده (که ویژگی‌های منشأ سیال را حفظ می‌کند)، دمای سیال واکنش‌دهنده و درجه تعادل سنگ با سیال در زمان دگرسانی است (Bortnikov, 2006; Nejadhadad et al., 2023). مقادیر δ¹⁸O ثبت‌شده در کربنات‌های دگرسان‌شده کانسار قومیشلو (آهک‌های سیلیسی‌شده و دولومیتی‌شده) نسبت به سنگ‌های کربناته اولیه فاقد دگرسانی، مقادیر کمتری را نشان می‌دهند. به‌عبارت دیگر، با فاصله گرفتن از بخش کانه‌دار و در آهک‌های بدون دگرسانی، مقادیر δ¹⁸O بزرگ‌تر است. مقدار δ¹⁸O در نمونه‌های سنگ میزبان بدون کانه‌زایی حدود ‎+22‰‎ بوده، در حالی‌که این مقدار در نمونه‌های سنگ میزبان دگرسان‌شده و کانه‌دار تا حدود ‎+20‰‎ کاهش می‌یابد. در مقابل، مقادیر δ¹⁸O در نمونه‌های کلسیت، سیلیس و دولومیت به‌ترتیب حدود ‎+16‰‎، ‎+18‰‎ و ‎+18‰‎ است. بنابراین، در زمان نهشت ماده معدنی و با افزایش میزان برهم‌کنش سیال کانه‌دار با سنگ میزبان، مقدار δ¹⁸O از نظر ایزوتوپی کاهش یافته است (اختلافی در حدود ‎6‰‎). کمترین مقدار δ¹⁸O در نمونه‌های کلسیت تأخیری مشاهده می‌شود که این امر احتمال تبادل ایزوتوپی میان سیالات کانه‌دار و سنگ میزبان را تقویت می‌کند. در واقع، کاهش مقادیر δ¹⁸O در کانی‌های دگرسانی ناشی از افزایش دما و حضور و برهم‌کنش گسترده سیالات گرم کانه‌دار با سنگ‌های کربناته میزبان در ناحیه کانه‌زایی است که منجر به برقراری تعادل ایزوتوپی ثانویه در کانی‌های دگرسان‌شده می‌شود (Schindler et al., 2016) .

مقادیر δ¹³C(PDB) در نمونه‌های سنگ میزبان تازه و کم‌دگرسان‌شده کانسار قومیشلو حدود ‎+1‰‎ است که با مقادیر کربنات‌های دریایی کرتاسه همخوانی دارد (Gilg et al., 2008; Drake et al., 2009). مقدار δ¹³C در نمونه‌های دگرسان‌شده، دولومیت‌های پرکننده شکستگی‌ها و سنگ‌های سیلیسی‌شده به‌تدریج کاهش یافته و به مقادیر کمتر از ‎−2‰‎ می‌رسد. مشابه با δ¹⁸O، کمترین مقدار δ¹³C(PDB) در نمونه‌های کلسیت تأخیری مشاهده می‌شود که تا حدود ‎−3‰‎ کاهش یافته است. دلیل اصلی کاهش مقدار ایزوتوپ سنگین کربن، تأثیر فعالیت‌های زیستی یا حضور مواد آلی در سیال کانه‌زایی است. اکسیداسیون حرارتی مواد آلی و هیدروکربن‌ها در زمان رسوب‌گذاری کربنات‌های اپی‌ژنتیک می‌تواند موجب کاهش مقادیر δ¹³C و تشکیل کانی‌های کربناته جدید با مقادیر δ¹³C کمتر نسبت به سنگ میزبان اولیه شود (Gröcke, 2000; Gilg et al., 2003; Evans and Battles, 2011).

نتیجه گیری



در کانسار قومیشلو، باریت و گالن به‌صورت همراه و با الگوی نهشت تناوبی ته‌نشین شده‌اند. شرایط انحلال و ته‌نشینی این دو کانی در محیط‌های زمین‌شناسی با یکدیگر متفاوت است. شواهد زمین‌شناسی و بافتی بیانگر آن است که نهشت کانسنگ پس از فرآیندهای سنگ‌شدگی کربنات‌های اولیه سنگ میزبان و هم‌زمان با فعالیت‌های زمین‌ساختی رخ داده است. این موضوع نشان‌دهنده کانی‌زایی دیرزاد نسبت به سنگ میزبان بوده و با الگوی توصیف‌شده برای کانسارهای سرب و روی رسوبی اپی‌ژنتیک، از جمله کانسارهای نوع MVT، تطابق دارد (Schindler et al., 2016).

سیالات اکسیدان غنی از سرب، در شرایط فقدان گوگرد احیایی، قادر به حمل مقادیر قابل‌توجهی از کمپلکس‌های کلریدی محلول سرب هستند. با افزایش میزان گوگرد محلول در سیال، سرب به‌صورت سولفید سرب (گالن) کاهیده شده و به‌سرعت ته‌نشین می‌شود (Hanor, 1996).

دگرسانی در کانسار قومیشلو شامل فرآیندهای سیلیسی‌شدن و دولومیتی‌شدن سنگ میزبان، همراه با نهشت کلسیت‌های ثانویه دیرزاد است. بررسی مقادیر ایزوتوپ‌های پایدار کربن و اکسیژن (δ¹⁸O و δ¹³C) در نمونه‌های کربناته این کانسار، نشان‌دهنده تبادل ایزوتوپی کربن و اکسیژن میان سیالات گرمابی تهی‌شده از نظر δ¹⁸O و غنی از کربن آلی با سنگ میزبان اولیه می‌باشد. با توجه به ارتباط مؤثر کانه‌زایی با گسل‌هایی با روند NE–SW و همچنین تغییرات مقادیر ایزوتوپ‌های پایدار در نواحی دگرسان و کانه‌دار، به نظر می‌رسد سطوح گسلی به‌عنوان کانال‌هایی برای تسهیل جریان و حرکت سیال عمل کرده‌اند. وجود فضاهای خالی مناسب، همراه با واکنش سیال کانه‌دار با سنگ میزبان کربناته، موجب تغییر شرایط فیزیکوشیمیایی سیال حامل فلز و در نهایت نهشت ماده معدنی اپی‌ژنتیک شده است (Plumlee et al., 1994).

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

"Stable Isotope (O, C) and Geochemical Constraints of Mineralization in the Qamishlu Lead Deposit, Isfahan, Iran"

نویسندگان [English]

  • Mostafa Nejadhadad 1
  • somaye salamab ellahi 2
1 Department of Advanced Materials and renewable energy, Iranian research organization for science and technology- Tehran-Iran
2 freelance researcher
چکیده [English]

"Stable Isotope (O, C) and Geochemical Constraints of Mineralization in the Qamishlu Lead Deposit, Isfahan, Iran"







Extended Abstract

Introduction

Lead–zinc deposits in Iran are distributed across four major structural zones. These tectonic units include: (1) the Sanandaj–Sirjan Zone (SSZ), hosting deposits such as Irankuh (Ghazban et al., 1994), Tiran (Nejadhadad et al., 2018), Dareh Noghreh (Nejadhadad et al., 2023), and Angouran (Boni et al., 2007); (2) the Yazd–Anarak Metallogenic Belt (YAMB) in central Iran, including the world-class Mehdiabad MVT Zn–Pb deposit (Reichert et al., 2008; Nejadhadad et al., 2025) and Nakhlak lead mine (Jazi et al., 2017); (3) the Tabas–Posht-e Badam area, hosting Pb–Zn–Ba deposits such as Ozbak-Kuh (Ehya et al., 2014); and (4) the Central Alborz Range, containing deposits like Duna and Ellika (Zabihitabar et al., 2015).

The Qamishlu lead deposit is part of the Isfahan–Malayir Pb–Zn metallogenic belt within the Sanandaj–Sirjan metamorphic zone. In this deposit, mineralization occurs predominantly in lower Cretaceous massive limestone, localized along fault surfaces, shear zones, and contacts between Cretaceous carbonate and shale units. The average Zn/(Zn+Pb) ratio is less than 0.1, classifying the mineralization as Pb-rich, analogous to the Viburnum Trend in the USA and the Ravanj deposits in Iran (Plumlee et al., 1994; Nejadhadad et al., 2016). Silver concentrations in pure galena samples average 660 ppm, corresponding to the 50th–75th percentile range of Pb–Zn deposits. A strong Sb–Ag correlation (r = 0.93), compared to moderate As–Ag (r = 0.66) and Cu–Ag (r = 0.6) correlations, suggests that Ag enrichment is controlled by both lattice-bound silver in galena and sulfosalt-hosted phases, including jordanite and the tetrahedrite–freibergite group.

Alteration at Qamishlu primarily comprises host rock dolomitization, silicification, and late-stage open-space-filling calcite. Systematic stable isotope analyses (δ¹⁸O and δ¹³C) of late-stage calcite, pure dolomite, dolomitized and silicified mineralized host rocks, weakly altered non-mineralized rocks, and distal fresh limestone indicate isotopic mixing between hydrothermal fluids depleted in ¹⁸O but enriched in organic carbon and the carbonate host rocks. The strong spatial association of mineralization with NE–SW-trending faults, combined with isotopic variations in altered zones, suggests that these structures acted as primary fluid conduits. Open spaces in shear zones along normal faults, coupled with interaction between ore fluids and carbonate host rocks, modified the physicochemical conditions of the metal-bearing fluids, ultimately resulting in the deposition of epigenetic mineralization.

Materials and Methods

Field Investigation and Sampling Methodology

Comprehensive fieldwork was systematically carried out across the ore-bearing zone and adjacent areas, including: (1) detailed geological mapping, (2) structural analysis of fault systems and fracture networks, and (3) representative sampling of all lithological units. Special emphasis was placed on collecting specimens with varied textural features (e.g., massive, brecciated, and vein-type mineralization) from both mineralized and unaltered rocks.

Laboratory Processing and Analytical Techniques

A total of 30 thin and polished sections were prepared from the collected samples. Additionally, 12 hand-picked galena specimens were carefully purified under a binocular microscope and submitted to LabWest Laboratory, Western Australia, for ICP-MS analysis. Samples of fresh limestone, mineralized limestone, pre-ore calcite, late-stage calcite, mineralization-related dolomite, quartz, and silicified host rocks were similarly purified through manual separation under a standard binocular light microscope and subsequently sent to the Cornell Isotope Laboratory (COIL), Cornell University, USA, for carbon and oxygen isotope analyses

Results and Discussion

Geological constraints

The Qamishlu lead deposit is a carbonate-hosted Pb–Zn deposit situated within the Isfahan–Malayer lead–zinc belt, part of the Sanandaj–Sirjan metamorphic zone in Iran (Fig. 1). This study demonstrates that multiple, interacting factors controlled the localization of mineralization. Ore emplacement is influenced by lithological, stratigraphic, and structural controls, which govern fluid flow at both regional and deposit scales, facilitating fluid focusing and the development of open spaces necessary for ore deposition (Nejadhaddad et al., 2023).

The deposit is classified as a vein-type system and formed epigenetically relative to the Cretaceous carbonate host rocks. Limestone, the dominant host lithology, is commonly associated with Mississippi Valley-type (MVT) base-metal sulfide deposits (Leach et al., 2010). In Qamishlu, mineralization occurs within Cretaceous carbonates overlying Jurassic to Cretaceous shale–sandstone sequences (Fig. 2). Shale and carbonate–shale units act as impermeable aquitards within the stratigraphic column, playing a critical role in channeling hydrothermal fluids (Leach et al., 2005).

Structural features, including joints and fractures related to fault activity, significantly enhanced fluid flow and created open spaces for ore deposition. Most mineralization is concentrated within NE–SW-trending fault veins and associated fracture networks, indicating that faulting and brecciation of Upper Cretaceous carbonates were key in generating structural conduits for hydrothermal fluids.

The mineralogy of the Qamishlu deposit is relatively simple. Primary ore minerals, in order of abundance, include galena, pyrite, sphalerite, tetrahedrite, and chalcopyrite. The dominant gangue phases are calcite, barite, dolomite, and quartz. Secondary supergene minerals comprise cerussite, iron oxides (mainly limonite), smithsonite, covellite, and malachite

Galena geochemistry

In the Qamishlu deposit, galena is more abundant than sphalerite, similar to Southeast Missouri lead deposits (Sverjensky, 1986). The deposit is classified as Pb-rich, with a Zn/(Zn+Pb) ratio below 0.1. In addition to Pb and S, silver represents the most economically significant by-product in galena due to its relative abundance and high market value (Zeng et al., 2000). Minor trace elements, including antimony, bismuth, arsenic, zinc, cadmium, selenium, and copper, are also present within galena.

The average Ag content in galena samples from Qamishlu is approximately 660 ppm. A strong correlation is observed between Ag and Sb (r = 0.84), while moderate correlations exist with As (r = 0.66) and Cu (r = 0.6) (Table 2). Silver occurs in galena both as a solid solution and as inclusions of sulfosalt minerals such as jordanite and tetrahedrite (Gregory et al., 2014; Lan et al., 2023).

Stable Isotopes (O, C)

The δ¹⁸O values in altered rocks reflect multiple factors, including the initial δ¹⁸O of the host rock, the isotopic composition of the fluid, the temperature of fluid–rock interaction, and the degree of equilibrium achieved during alteration (Sánchez-España et al., 2003; Bortnikov, 2006; Nejadhadad et al., 2023).

In Qamishlu, δ¹⁸O values in altered carbonates (silicified and dolomitized limestones) are lower than in distal, unaltered carbonate rocks. Unmineralized host rocks display δ¹⁸O values averaging ~+22‰, whereas altered and mineralized rocks show values around +20‰. Secondary alteration minerals—calcite, silica, and dolomite—exhibit δ¹⁸O values of approximately +16‰, +18‰, and +18‰, respectively. This trend indicates a ~6‰ decrease in δ¹⁸O during mineralization, reflecting extensive fluid–host rock interaction. The lowest δ¹⁸O values occur in late-stage calcite, consistent with isotopic exchange between hydrothermal fluids and carbonate host rocks. Such depletion likely reflects high temperatures and prolonged interaction, leading to secondary isotopic equilibrium in alteration minerals formed during mineralization (Schindler et al., 2016; Nejadhadad et al., 2023). Isotopic signatures of carbonate phases, spatial patterns of alteration intensity provide further evidence for focused hydrothermal fluid flow along structurally prepared pathways.The progressive transition from fresh limestone in distal zones to weakly altered, silicified, and finally intensely dolomitized rocks toward the fault-controlled ore zones suggests a thermal and chemical gradient decreasing outward from the fluid conduits. Such alteration halos, not only reflect sustained interaction between metal-bearing fluids and carbonate host rocks but also help delineate the geometry and directionality of fluid migration during mineralization.

The δ¹³C (PDB) values of fresh and weakly altered host rocks average +1‰, typical of Cretaceous marine carbonates (Gilg et al., 2008; Drake et al., 2009). These values progressively decrease in altered samples, fracture-filling dolomites, and silicified rocks, reaching –2‰, with late-stage calcite recording δ¹³C values as low as –3‰. The depletion in heavy carbon isotopes is likely due to biological activity or the presence of organic matter in the mineralizing fluids. Thermal oxidation of organic matter and hydrocarbons during epigenetic carbonate precipitation can produce isotopically lighter carbonate minerals relative to the original host rock (Gilg et al., 2003; Evans and Battles, 2011; Drake et al., 2009).

Conclusions

In the Qamishlu deposit, barite and galena precipitated together, often in alternating sequences. Geological and textural evidence indicates that ore deposition occurred after lithification of the primary carbonate host rocks and following tectonic deformation, suggesting a post-tectonic mineralization event. This behavior is comparable to other epigenetic sedimentary Pb–Zn deposits, such as Mississippi Valley-Type (MVT) systems.

The solubility and precipitation conditions of barite and galena differ significantly. Lead-rich, oxidized fluids under sulfur-deficient reducing conditions can transport substantial amounts of sulfur as dissolved lead–chloride complexes. When sulfur concentration increases, lead is reduced to lead sulfide (galena) and precipitates rapidly (Hanor, 2000).

Alteration in the Qamishlu deposit is characterized by dolomitization of the host rock, silicification, and precipitation of late-stage secondary calcite. Stable isotope analyses (δ¹⁸O and δ¹³C) of carbonate samples indicate isotopic exchange between hydrothermal fluids—depleted in δ¹⁸O but enriched in organic carbon—and the δ¹⁸O-rich carbonate host rocks. The strong spatial association of mineralization with NE–SW-trending faults, along with isotopic variations observed in altered zones, suggests that fault planes served as primary fluid conduits.

The availability of open space, combined with fluid–rock interactions between ore-bearing fluids and carbonate host rocks, modified the physicochemical conditions of the metal-bearing fluids, ultimately leading to the deposition of epigenetic mineralization.



Keywords: geological controls, galena geochemistry, stable isotopes (O, C), Qamishlu lead deposit

کلیدواژه‌ها [English]

  • geological controls
  • galena geochemistry
  • stable isotopes (O
  • C)
  • Qamishlu lead deposit