پژوهشهای دانش زمین

پژوهشهای دانش زمین

زمین‌شناسی، کانه‌زایی و ژئوشیمی ایزوتوپ‌های گوگرد کانسار مس (نقره) نوع مانتو کاهوان، جنوب شاهرود، ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه پترولوژی و زمین‌شناسی اقتصادی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
چکیده
مقدمه
نوار طرود- چاه شیرین در استان سمنان، نتیجه رخدادهای آتشفشانی- ماگمایی ترسیری است. نقشه‌بردارهای زمین‌شناسی، ژئوشیمیایی و معدنی در ناحیه طرود- چاه شیرین سبب شناسایی کانسارهای فلزات پایه و گرانبهای متعددی شده است، که معادن، کانسارها و آثار معدنی فلزات پایه (مس، سرب و روی) و گرانبها (طلا و نقره)، آهن، منگنز و کانسارهای غیرفلزی مانند فیروزه، فلدسپات، باریت، کائولن، زئولیت، بنتونیت، سلستیت، سیلیس، آمتیست، سولفات سدیم، سنگ گچ، سنگ نمک و املاح تبخیری از آن جمله هستند. کانسار مس (نقره) کاهوان در فاصله 125 کیلومتری جنوب شاهرود در استان سمنان واقع است و دسترسی به آن از طریق‌ جاده‌های آسفالتی شاهرود- طرود و شاهرود- دامغان- معلمان- طرود امکان‌پذیر است. در این پژوهش، کانسار کاهوان از نظر زمین‌شناسی، کانه‌زایی، ژئوشیمی و الگوی زایشی بررسی می‌شود.
مواد و روش­ها
در این تحقیق، تعداد 50 نمونه از سنگ­ها و کانسنگ‌ها برای مطالعات سنگ­نگاری، کانی­شناسی و بافت کانی‌ها انتخاب شده است. برای انجام مطالعات ژئوشیمی تعداد 14 نمونه سنگ و 4 نمونه کانسنگ برداشت شده است. تمامی نمونه­ها برای اندازه‌گیری مقادیر اکسید عناصر اصلی به روش ذوب قلیایی و برای اندازه‌گیری مقادیر عناصر اصلی، کمیاب و خاکی کمیاب به روش مخلوط چهار اسید آماده‌سازی شده و با استفاده از دستگاه­های طیف‌سنجی پلاسمای جفت شده القایی- نشر نوری/جرمی (ICP-OES/MS) در آزمایشگاه زرآزما در تهران تجزیه شده است. تعداد 2 نمونه کالکوسیت خالص در آزمایشگاه ژئوشیمیایی شرکت مصباح انرژی با استفاده از دستگاه طیف‌سنج جرمی ایزوتوپی با دقت بالا (IRMS) برای اندازه‌گیری نسبت ایزوتوپی گوگرد تجزیه شده‌اند.
نتایج و بحث
زمین‌شناسی: محدوده مس کاهوان در بخش شمالی پهنه ایران مرکزی و در نوار ماگمایی طرود- چاه شیرین واقع است. در محدوده کاهوان، سنگ‌های رسوبی (شیل، سنگ‌آهک، ماسه‌سنگ و مارن)، سنگ‌های آذرآواری، سنگ‌های آتشفشانی و دایک‎های آندزیتی و بازالتی رخنمون دارند. بخش عمده‌ای از محدوده کاهوان را سنگ‌های آذرآواری تشکیل می‌دهد، که متشکل از توف‌های اپی‌کلستیک، توف کریستالین، لیتیک توف، توف ماسه‌ای، ماسه‌سنگ توفی و شیل توفی است.
توف‌های اپی‌کلستیک و به ویژه در امتداد روندهای گسلی، میزبان کانه‌زایی مس (کالکوسیت، مالاکیت، کریزوکولا و آزوریت) است. سنگ‌های آتشفشانی نیز گسترش قابل ملاحظه‌ای دارند. واحد‌های آتشفشانی که بعضاً ساخت منشوری دارند بر روی واحد‌های آذرآواری ائوسن و گاهی به صورت بین‌لایه‌ای در درون واحد‌های آذرآواری مشاهده می‌شوند. ترکیب واحد‌های آتشفشانی از آندزیت، تراکی‌آندزیت، آندزیت-بازالت، بازالت و الیوین بازالت تغییر می‌کند. در محدوده کاهوان، مجموعه آتشفشانی- آذرآواری- رسوبی ائوسن میانی- پسین بوسیله دایک‌های تراکی‌آندزیتی و الیوین بازالتی به سن ائوسن پسین تا الیگوسن قطع می‌شوند.
دگرسانی: در محدوده‌ی کاهوان، بسته به ترکیب شیمیایی سنگ‌های میزبان، شیمی سیالات گرمابی، دما و فشار، دگرسانی‌ها شامل انواع پروپیلیتی، آرژیلی، کلریتی، زئولیتی، سیلیسی و کربناتی می‌باشند. کلریت، اپیدوت، کلسیت و آلبیت از کانی‌های شاخص منطقه دگرسانی پروپیلیتی است و سنگ‌های آتشفشانی و آذرآواری با ترکیب آندزیت - بازالت تا الیوین بازالت متحمل این دگرسانی شده‌اند. دگرسانی آرژیلی، به وسیله تشکیل کانی‌های رسی به ویژه کائولینیت، مونتموریلونیت و ایلیت مشخص می‌شود که معمولاً در نتیجه تأثیر محلول‌های گرمابی اسیدی بر روی آلکالی‌فلدسپارها ایجاد می‌شوند. در این محدوده، سنگ‎های آتشفشانی و آذرآواری با ترکیب آندزیت تا تراکی‌آندزیت متحمل دگرسانی آرژیلی شده‎اند. دگرسانی زئولیتی، با تشکیل زئولیت از کانی‌های سیلیکاتی اولیه به واسطه عمل سیالات گرمابی دمای پایین مشخص می‌شود. دگرسانی سیلیسی و کربناتی به شکل‌های رگه - رگچه‎ای، پر شدگی فضای بین قطعات برش، پرشدگی حفرات و سیلیسی شدن زمینه در سنگ‌های آتشفشانی-آذرآواری مشاهده می‌شود.
کانه‌زایی: در محدوده کاهوان، کانه‌زایی مس بیشتر به شکل‌های رگه - رگچه‌ای، برشی و پرشدگی حفرات در سنگ‌های آتشفشانی - رسوبی مشاهده می‌شود. در این محدوده، سامانه‌های رگه‌ای بر اساس کانی‌های مهم سازنده‌ی آن‌ها به انواع رگه‌های سیلیسی، سیلیسی- سولفیدی، اکسید آهنی، سیلیسی- کلریتی± کلسیتی و سیلیسی- کلسیتی تقسیم می‌شوند. در کانه‌زایی برشی، فضاهای خالی میان قطعات برش با کانی‌های باطله و معدنی (کوارتز، کلریت، کلسیت، کالکوسیت و مالاکیت) پر می‌شود. جنس قطعات برش‎ها، آندزیت، تراکی‌آندزیت، آندزیت - بازالت و بازالت است. در کانه‌زایی از نوع پرشدگی فضاهای خالی، کانی‌های باطله (کوارتز، کلریت و کلسیت) و معدنی (کالکوسیت، کریزوکولا، مالاکیت و آزوریت) در حفرات سنگ‌های آتشفشانی (آندزیت، آندزیت - بازالت، الیوین بازالت) و در فضای بین قطعات در توف‌های اپی‌کلستیک تشکیل شده‌اند. ‌بر پایه مطالعات کانی‌شناسی، ساخت و بافت، در سامانه کانه‌زایی کاهوان کانی‌ها ‌در ‌دو ‌مرحله درون‌زاد (هیپوژن) و برون‌زاد (سوپرژن) تشکیل شده‌اند. در مرحله درونزاد، کانی‌های سولفیدی از قبیل پیریت، کالکوپیریت و کالکوسیت اولیه از سیال گرمابی فلزدار و داغ به وجود آمده‌اند. کالکوسیت کانی اصلی در این مرحله است که به ندرت با دانه‌های پراکنده و ریزی از پیریت، کالکوپیریت و بورنیت همراهی می‌شود. در مرحله برون‌زاد، به واسطه فعالیت آب‌های جوی تحت شرایط اکسیداسیون سطحی (سوپرژن اکسیدی)، کانی‌های از قبیل کریزوکولا، مالاکیت، آزوریت، اکسید و هیدروکسیدهای آهن (هماتیت، گوئتیت و لیمونیت) و در منطقه سوپرژن احیایی کالکوسیت ثانویه، کوولیت و بندرت مس خالص تشکیل شده است. کانی‌های برون‌زاد، در نتیجه جانشینی کانی‌های سولفیدی اولیه نظیر کالکوسیت و کالکوپیریت (بیشتر کالکوسیت) شکل گرفته‌اند. کوارتز، کلریت، اپیدوت، زئولیت، کلسیت و ژیپس از کانی‌های باطله مهم در سامانه کانه‌زایی کاهوان هستند. کانی‌های باطله و معدنی به شکل بافت‌های رگه-رگچه‌ای، برشی، پرشدگی حفرات، شعاعی و جانشینی مشاهده می‌شوند.
ژئوشیمی: در نمودارهای طبقه­بندی شیمیایی، سنگ‌های آتشفشانی و دایک‌ها در محدوده­ی آندزیت، داسیت، تراکی‌آندزیت، آندزیت بازالتی و ‌بازالت جای گرفته‌اند. در نمودارهای تعیین سری ماگمایی و محیط تکتونیکی، سنگ‌های منطقه از نوع کالک‌آلکالن بوده و در محدوده بازالت‌های کمان‌های قاره‌ای مربوط به مناطق فرورانش قرار گرفته‌اند. در نمونه‌های کانسنگ مقادیر عناصر Cu، Ag، Zn، Pb، و Mo با فراوانی پوسته‌ای آن‌ها مقایسه شده است. نتایج این بررسی‌ها نشان می‌دهد که غلظت‌های مس و نقره به صورت تمرکز کانساری و سرب در آستانه غنی‌شدگی قرار دارند، در حالی که مقادیر سایر عناصر پایین می‌باشد. در این پژوهش، میانگین غلظت عناصر کمیاب و خاکی کمیاب در نمونه‌های سنگ‌های آتشفشانی و کانسنگ به ترکیب گوشته اولیه و کندریت به‌ هنجار شده است. رفتار ژئوشیمیایی عناصر در این الگوها، بیانگر قرابت ژنتیکی میان سنگ‌های آتشفشانی و کانه‌زایی است. مقادیر نسبت ایزوتوپی گوگرد (δ34S) 6/7- در هزار و 4/5- در هزار (میانگین 5/6- در هزار) در کالکوسیت کانسار مس کاهوان با برخی از کانسارهای مس نوع مانتو در ایران و کشور شیلی مقایسه شده است و کانسار کاهوان بیشترین شباهت را با کانسار مس نوع مانتو نارباغی شرقی دارد. منشاء احتمالی گوگرد کالکوسیت، از پیریت‌های اولیه تشکیل شده در مرحله دیاژنز آغازین طی فرایند احیای باکتریایی سولفات آب دریا می‌باشد.
الگوی تشکیل کانسار: مقایسه ویژگی‌های زمین‌شناسی و معدنی کانسار مس (نقره) کاهوان با انواع مختلف کانسارهای مس، بیشترین مشابهت این کانسار را با کانسارهای مس با سنگ میزبان آتشفشانی نشان می‌دهد. از اینرو، پاره‌ای از ویژگی‌های مهم این کانسار با انواع کانسارهای مس با سنگ میزبان آتشفشانی (کانسارهای مس نوع میشیگان، مانتو و لایه سرخ آتشفشانی) مقایسه شده است، که در این میان کانسار کاهوان شباهت زیادی با کانسارهای مس نوع مانتو دارد. در محدوده‌ی کاهوان، کانه‌زایی مس در طول سه مرحله اصلی تشکیل شده است: مرحله پیش از کانه‌زایی، در این مرحله فعالیت‌های آتشفشانی- رسوبی به صورت فوران‌های متناوب گدازه‌ای و آذرآواری (با ترکیب حدواسط تا مافیک) و رسوبی در محیط کمان آتشفشانی مرتبط به فرورانش رخ داده است و توالی از سنگ‌های آتشفشانی، آذرآواری و رسوبی به سن ائوسن میانی- پسین تشکیل شده است. گدازه‌های بازالتی غنی از گاز، پس از فوران و به ‌دنبال سرد شدن سریع، دچار شکستگی‌های گسترده شده و حفرات فراوانی در آن‌ها پدیدار شده است. هم‌زمان، در مرحله دیاژنز اولیه فعالیت باکتری‌های احیاکننده سولفات موجب ایجاد شرایط احیایی در رسوبات شده و زمینه برای نهشت پیریت در سنگ‌های میزبان فراهم شده است. پیدایش پیریت در این مرحله عامل کلیدی در ایجاد محیط احیایی مناسب برای تشکیل کانی‌های مس‌دار در مراحل بعدی بوده است. در مرحله دیاژنز تدفینی و دگرگونی درجه پایین، با تداوم ته‌نشست مواد و افزایش ضخامت توالی آتشفشانی- رسوبی، این واحدها تحت فرآیند تدفین عمیق قرار می‌گیرند. در اثر افزایش دما و فشار، دگرگونی درجه پایین رخ داده و موجب آزادسازی مس و عناصر دیگر از شبکه بلوری کانی‌های سیلیکاتی از قبیل فلدسپار، آمفیبول، پیروکسن و مگنتیت می‌شود. این رویداد می‌تواند نشانگر تغییرات شیمی آب -شورابه در حوضه باشد و موجب آغاز شستشوی مس از سنگ‌های آتشفشانی - آذرآواری میزبان می‌شود. در این فرآیند، کانی‌هایی نظیر فلدسپارها به کانی‌های ثانویه نظیر زئولیت، کلسیت، اپیدوت، سریسیت، و آمفیبول و پیروکسن به کلریت، اپیدوت، بیوتیت، مگنتیت، هماتیت، سولفیدها، و مگنتیت اولیه به هماتیت دگرسان می‌شوند. حجم قابل‌توجهی از توالی‌های آتشفشانی- رسوبی، فعالیت‌های آتشفشانی و نفوذی‌های عمیق و نیمه‌عمیق (توده‌های دیوریتی و مونزودیوریتی و دایک‌های الیوین بازالتی و تراکی‌آندزیتی) در این منطقه، می‌تواند حرارت بالایی را ایجاد کند، که موجب تحرک سیالات و شورابه‌های اکسیدان منفذی می‌شود و این سیالات به دلیل دمای بالای محیط و گردش در سنگ‌های آتشفشانی و آذرآواری، غنی از مس می‌شوند. مس آزاد شده به شکل یون‌‌های مس توسط سیالات دما بالای ناشی از دیاژنز تدفینی حمل شده و به سمت زون‌هایی با نفوذپذیری بالا و شرایط احیایی پیشین هدایت می‌شود. در این مکان‌ها، سدهای ژئوشیمیایی (از قبیل سنگ‌های پیریت‌دار، سنگ‌های کربناتی و ...) و فیزیکی (وجود لایه‌های غیرقابل نفوذ نظیر کوژ گسلی و ...)، سبب ناپایداری کمپلکس‌های مس‌دار شده و کانی‌های سولفیدی اولیه مس نظیر کالکوپیریت، بورنیت و کالکوسیت به شکل‌های رگه-رگچه‌ای، برشی و پرکننده‌ی حفرات و بادامک‌ها در سنگ‌های آتشفشانی و آذرآواری میزبان تشکیل می‌شوند. آهن آزاد شده از تجزیه پیریت، به‌ صورت‌های هماتیت ته‌نشین می‌شود. پس از تشکیل کانسنگ سولفیدی اولیه مس، با رخداد فازهای کوهزایی و بالا آمدگی، توالی آتشفشانی رسوبی ائوسن دچار چین‌خوردگی و گسل‌خوردگی شده است. در مرحله برون‌زاد، تاثیر آب‌های جوی اکسیژن‌دار موجب اکسیداسیون سولفیدهای مس اولیه می‌شود. در نتیجه این فرآیند، کانی‌های مس‌دار اولیه از قبیل کالکوسیت، کالکوپیریت و بورنیت دچار جانشینی شده و مالاکیت، کریزوکولا، آزوریت، هماتیت، گوئتیت و لیمونیت در بخش سوپرژن اکسیدی، و کالکوسیت ثانویه، کوولیت و به ندرت مس خالص در بخش سوپرژن احیایی تشکیل می‌شوند. فرآیندهای اکسیداسیون نه تنها ترکیب کانی‌شناسی کانسنگ را تغییر می‌دهند، بلکه موجب غنی‌سازی ثانویه مس در بخش‌های سطحی کانسار می‌شوند.
نتیجه­گیری
در محدوده کاهوان، کانه‌زایی مس به صورت چینه‌کران در واحد اپی‌کلستیک و سنگ‌های آتشفشانی با ترکیب آندزیت تا آندزیت بازالتی رخ داده است. ویژگی‌های ژئوشیمیایی سنگ‌های آتشفشانی و کانسنگ‌ها از تشکیل آن‌ها در یک محیط کششی درون کمانی مرتبط با منطقه فرورانش حکایت دارد. کانی‌شناسی کانسار ساده است و بیشتر شامل کالکوسیت، مالاکیت و کریزوکولا است. اشکال رگه - رگچه‌ای، برشی و پرشدگی حفرات و بادامک‌ها از بافت‌های غالب کانه‌زایی می‌باشند. دگرسانی‎ها شامل مناطق پروپیلیتی (به ویژه کلریتی و اپیدوتی شدن)، آرژیلی، زئولیتی، سیلیسی و کربناتی هستند. مس عنصر اصلی و نقره عنصر جانبی کانه‌زایی است. منشاء احتمالی گوگرد در سولفیدهای مس، از پیریت‌های اولیه مرحله دیاژنز آغازین، طی فرایند احیای باکتریایی سولفات آب دریا تامین شده است. کانسار کاهوان بیشترین شباهت را با کانسارهای مس نوع مانتو با سنگ میزبان آندزیت تا آندزیت بازالتی دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Geology, mineralization, and sulfur isotopes geochemistry of the Kahovan Cu (Ag) Manto-type deposit, South of Shahrood, Iran

نویسندگان English

Reyhane Safari
Masood Alipour-Asll
Department of Petrology and Economic Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
چکیده English

Introduction
The Torud- Chah Shirin belt in Semnan province is the result of Tertiary volcanic-magmatic events. The geological, geochemical and mineral deposit surveys in the Torud- Chah Shirin area have identified numerous base and precious metal deposits, including mines, mineral deposits and ore indications of base (Cu, Zn, and Pb) and precious (Au and Ag) metals, iron, manganese and non-metallic deposits such as turquoise, feldspar, barite, kaolin, zeolite, bentonite, celestite, silica, amethyst, sodium sulfate, gypsum, salt and evaporites. The Kahovan Cu (Ag) deposit is located 125 km south of Shahroud in Semnan province and is accessible by the Shahrood-Torud and Shahrood-Damghan-Moaleman-Torud asphalt roads. In this study, the Kahovan deposit is investigated in terms of geology, mineralogy, geochemistry and genesis.
Materials and Methods
In this study, the number of 50 rock and ore samples have been selected for petrography, mineralography, and mineral texture studies. The number of 14 rock and 4 ore samples have been collected for geochemical studies. All samples were prepared for measuring of major oxides by alkali fusion and for major, trace and rare earth elements by four-acids mixture methods and then analyzed using inductively coupled plasma-optical mission/mass spectrometry (ICP-OES/MS) devices in the Zarazma lab in Tehran. Two pure chalcocite samples were analyzed in the geochemical laboratory of Mesbah Energy Company using a high-precision isotope mass spectrometer (IRMS) to measure the sulfur isotopic ratio.
Results and Discussion
Geology: The Kahovan copper area is located in the northern part of the Central Iran Zone and in the Torud- Cah Shirin magmatic belt. In the Kahovan area, sedimentary rocks (shale, limestone, sandstone, and marl), pyroclastic rocks, volcanic rocks, and andesite and basaltic dykes are exposed. A major part of the Kahovan area is covered by pyroclastic rocks, which consist of epiclastic tuffs, crystalline tuffs, lithic tuffs, sandy tuffs, tuffaceous sandstone, and tuffaceous shale. Epiclastic tuffs, especially along fault trends, is hosting copper mineralization (chalcocite, malachite, chrysocolla, and azurite). Volcanic rocks are also significantly widespread. Volcanic units, have occasionally prismatic structure, and are observed on top of Eocene pyroclastic units and sometimes as interlayers within pyroclastic units. The composition of the volcanic units varies from andesite, trachyandesite, andesite-basalt, basalt, and olivine basalt. In the Kahovan area, the Middle-Late Eocene volcanic-pyroclastic-sedimentary complex is cut by trachyandesite and olivine basaltic dykes with Late Eocene to Oligocene age.Alteration: In the Kahuan area, depending on the chemical composition of the host rocks, the chemistry of the hydrothermal fluids, temperature, and pressure, the alteration zones include propylitic, argillic, chloritic, zeolitic, silicic, and carbonate types. Chlorite, epidote, calcite, and albite are the characteristic minerals of the propylitic alteration zone, and volcanic and pyroclastic rocks with andesite-basalt to olivine-basalt compositions have undergone this alteration. Argillic alteration is characterized by the formation of clay minerals, especially kaolinite, montmorillonite, and illite, which are usually formed as a result of acidic hydrothermal solutions on alkali feldspars. In this zone, volcanic and pyroclastic rocks with andesite to trachyandesite compositions have undergone argillic alteration. Zeolitic alteration is characterized by the formation of zeolite from primary silicate minerals by the action of low-temperature hydrothermal fluids. Silicic and carbonate alteration is observed in vein-vein forms, space filling between breccia fragments, pore filling, and silicification of background in volcanic-sedimentary rocks.
Mineralization: In the Kahovan area, copper mineralization is observed mostly in vein-vein forms, breccia, and pore-filling in volcanic-sedimentary rocks. vein-veinlet systems are divided into the silicic, silicic- sulfide, iron oxide, silicic- chlorite ± calcite and silicic-calcite vein types based on their constituent minerals. In breccia form mineralization, the open spaces between the breccia fragments are filled with gangue and ore minerals (e.g., quartz, chlorite, calcite, chalcocite and malachite). The rock type of breccia fragments is andesite, trachyandesite, andesite-basalt and basalt. In the pore-filling type of mineralization, gangue (quartz, chlorite, and calcite) and ore minerals (chalcocite, chrysocolla, malachite and azurite) are formed in the cavities of volcanic rocks (andesite, andesite-basalt, olivine basalt) and in the space between the fragments in epiclastic tuffs. Based on mineralogical, structural and textural studies, in the Kahuan mineralization system, minerals are formed in two hypogene and supergene stages. In the hypogene stage, sulfide minerals such as pyrite, chalcopyrite and primary chalcocite are formed from hot metal-bearing hydrothermal fluid. Chalcosite is the main mineral in this stage, which is rarely accompanied by disseminated and fine grains of pyrite, chalcopyrite and bornite. In the supergene stage, due to the activity of meteoric waters under surface oxidation conditions, are formed minerals such as chrysocolla, malachite, azurite, iron oxides and hydroxides (hematite, goethite and limonite), and in the reduced supergene zone are formed secondary chalcocite, covellite and rarely native copper. Supergene minerals are formed as a result of the replacement of primary sulfide minerals such as chalcosite and chalcopyrite (mostly chalcosite). Quartz, chlorite, epidote, zeolite, calcite, and gypsum are important gangue minerals in the Kahuan mineralization system. The gangue and ore minerals are observed in vein-veinlets, breccia, pore-filling, radial, and replacement forms.
Geochemistry: In the chemical classification diagrams, the volcanic rocks and dike samples are located in the range of andesite, dacite, trachyandesite, basaltic andesite and basalt. In the magmatic series and tectonic environment discrimination diagrams, all rock samples are calc-alkaline type and located in field of continental arc basalts related to subduction zones. In the ore samples, the Cu, Ag, Zn, Pb, and Mo contents have been compared with their crustal abundance. The results show that the Cu and Ag concentrations are in ore grades, and Pb is enrichment, while the amounts of other elements are low. In this study, the average contents of trace and rare earth elements in the volcanic rocks and ore samples have been normalized to the composition of the primitive mantle and chondrite. The geochemical behavior of the elements in these patterns indicates the genetic affinity between volcanic and mineralized samples. The sulfur isotopic ratio values ​​(δ34S) of -7.6 ‰ and -5.4 ‰ (average -6.5 ‰) in the chalcocite of the Kahovan copper deposit have been compared with some Manto-type copper deposits in Iran and Chile, and the Kahovan deposit is most similar to the eastern Narbaghi ​​Manto-type copper deposit in Iran. The probable source of the sulfur in chalcocite is from primary pyrites formed in the initial diagenesis stage during the bacterial reduction of seawater sulfate.
Ore deposit genesis: Comparison of the geological and mineralogical characteristics of the Kahovan Cu (Ag) deposit with various types of copper deposits shows that this deposit is most similar to the volcanic rock-hosted Cu deposits. Therefore, the main characteristics of this deposit have been compared with the volcanic rock-hosted Cu deposits (Michigan-, manto-, and volcanic red bded-types Cu deposits). Among, the Kahovan deposit has a great similarity with manto-type Cu deposits. In the Kahovan area, copper mineralization has formed during three main stages: pre-mineralization stage, in this stage volcanic-sedimentary activities in the form of alternating lava and pyroclastic eruptions (with intermediate to mafic composition) and sedimentary have occurred in the subduction-related volcanic
arc environment, and has been formed a sequence of volcanic, pyroclastic and sedimentary rocks with Middle-Late Eocene age. The gas-rich basaltic lavas, after eruption and rapid cooling, have developed extensive fractures and numerous cavities have appeared in these rocks. At the same time, in the initial diagenesis stage, the activity of sulfate-reducing bacteria has created reducing conditions in the sediments and provided the condition for pyrite deposition in the host rocks. The appearance of pyrite in this stage has been a key factor in creating a suitable reducing environment for the formation of copper-bearing minerals in the later stages. In the burial and low-grade metamorphism stage, as material deposition continues and the thickness of the volcanic-sedimentary sequence increases, these units undergo a deep burial process. Due to increased temperature and pressure, low-grade metamorphism occurs and causes the release of copper and other elements from the crystal lattice of silicate minerals such as feldspar, amphibole, pyroxene, and magnetite. This event could indicate changes in water-brine chemistry in the basin and initiates the leaching of copper from the host volcaniclastic rocks. In this process, minerals such as feldspars are altered to secondary minerals such as zeolite, calcite, epidote, sericite, and amphibole and pyroxenes to chlorite, epidote, biotite, magnetite, hematite, sulfides, and primary magnetite to hematite. The significant volume of volcano-sedimentary sequences, volcanic activity, and deep and semi-deep intrusions (diorite and monzodiorite bodies and olivine basalte and trachyandesitic olivine dikes) in this region can generate high temperatures, which cause the movement of pore oxidant brines and fluids, and these fluids are enriched in Cu due to the high temperature of environment and circulation in volcanic and pyroclastic rocks. The released copper is transported in the form of copper ions by high-temperature fluids resulting from burial diagenesis and directed towards zones with high permeability and previous reduction conditions. In these places, geochemical (such as pyrite-bearing and carbonate rocks, etc.) and physical (the presence of impermeable layers such as fault zone, etc) barriers cause the instability of copper-bearing complexes, and primary copper sulfide minerals such as chalcopyrite, bornite, and chalcocite are formed in vein-veinlets, breccia, and cavity-filling shapes at the host volcanic and pyroclastic rocks. Iron released from pyrite decomposition precipitates as hematite. After the formation of primary copper sulfides, the Eocene sedimentary-volcanic sequence has been folded and faulted by occurrance of orogenic and uplift phases. In the supergene stage, the effect of meteoric waters causes the oxidation of primary copper sulfides. As a result of this process, primary copper-bearing minerals such as chalcocite, chalcopyrite, and bornite are replaced by malachite, chrysocolla, azurite, hematite, goethite, and limonite in the oxidized supergene, and secondary chalcocite, covellite, and rarely native copper are formed in the reduced supergene. Oxidation processes not only change the mineralogical composition of the ore, but also cause secondary enrichment of copper in the surface parts of the deposit.
Conclusion
In the Kahavan area, copper mineralization has occurred as stratabound form in the epiclastic unit and andesite to basaltic andesite volcanic rocks. The geochemical characteristics of volcanic rocks and ores indicate their formation in an intra-arc extensional environment related to the subduction zone. The mineralogy of the ore deposit is simple and mostly consists of chalcocite, malachite, and chrysocolla. Vein-vein forms, breccia, and cavities- and amygdales-filling forms are the dominant textures of mineralization. Alterations include propylitic (especially chloritic and epidotic), argillic, zeolitic, silicic, and carbonate zones. Copper is the main and silver is byproduct elements of mineralization. The possible origin of sulfur in copper sulfides is provided from the primary pyrites of the initial diagenesis stage, during the bacterial reduction process of seawater sulfate. Kahavan deposit is most similar to the Manto-type copper deposits with andesite to basaltic andesite host rock.

کلیدواژه‌ها English

Eocene
Volcano-sedimentary sequence
Kahovan
Manto-type copper
Torud-Chah Shirin magmatic belt
References
Abulipour, M., 2013. Geology, mineralogy, geochemistry and genesis of strataboud copper mineralization in Eocene volcanic-sedimentary rocks at the Kashkouiye area, west of Rafsanjan. MSc. Thesis, Faculty of Science, Tarbiat Modares University, 175 p (In Persian).
Alavi, M., Houshmandzadeh, A., Etminan, H. and Haqipour, A., 1978. Geological quadrangle map of Torud, Series 1:250,000, No. H5, Geological Organization of Iran, Tehran.
Asadollahnejad, A., 2018. Geology, mineralogy, geochemistry and origin of the Qoleh-Chili copper deposit, south of Damghan. MSc. thesis, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, 185 p (In Persian).
Boric, R., Holmgren, C., Wilson, N.S.F. and Zentilli, M., 2002. The geology of the El-Soldado manto-type Cu (Ag) deposit, central Chile. In Porter T.M., (ed.), Hydrothermal Iron Oxide Copper Gold and related deposits: A global perspective, v. 2, PGC Publishing, Adelide, Australia, p. 185-205.   
Brown, A.C., 1971. Zoning in the White Pine copper deposit, Ontonagon County, Michigan: Economic Geology, v. 66(4), p. 543-573.
Boynton, W.V., 1984. Geochemistry of rare earth elements: meteorite studies. In: Henderson, P. (Ed.), rare earth element geochemistry: Elsevier, New York, p. 63-114.
Cabral, A.R. and Beaudoin, G., 2007. Volcanic red-bed copper mineralization related to submarine basalt alteration, Mont Alexandre, Quebec Appalachians, Canada: Mineralium Deposita, v. 42(8), p. 901-912.
Carrillo-Rosua, J., Boyce, A.J., Morales, S. and Morata, D., 2014. Extremely negative and inhomogeneous sulfur isotope signatures in Cretaceous Chilean Manto-type Cu–(Ag) deposits, Coastal Range of central Chile: Ore Geology Reviews, v. 56, p. 13-24.
Cisternas, M.E. and Hermosilla, J., 2006. The role of bitumen in strata-bound copper deposit formation in the Copiapó area, northern Chile: Mineralium Deposita, v. 41, p. 339-355.
Cornwall, H.R., 1956. A summary of ideas on the origin of native copper deposits: Economic Geology, v. 51(7), p. 615-631.
Eshraghi, S.A. and Jalali, A., 2006. Geological quadrangle map of Moalleman, Series 1:100,000, No. 6960, Geological Organization of Iran, Tehran.
Eskandari, M., Sheibi, M., Mousivand, F. and Lehmann, B., 2025. Dogan copper deposit (south of Shahroud): copper-molybdenum porphyry mineralization in the Toroud-Chah Shirin magmatic arc. Journal of Economic Geology, v. 17(1), p. 105-128 (In Persian).
Fard, M., Rastad, E. and Ghaderi, M., 2006. Epithermal gold and base metal mineralization at Gandy deposit, north of Central Iran and the role of rhyolitic intrusions: Journal of Sciences, Islamic Republic of Iran, v. 17(4), p. 327-335.
Fazli, N., Ghaderi, M., Movahednia, M. and Maghfouri, S., 2021. Manto-type copper mineralization in the middle part of the Urumieh-Dokhtar magmatic arc (Qom-Saveh area) with an emphasis on the eastern Narbaghi ​​deposit, northeast of Saveh. Iranian journal of Geology, v. 59, p. 69-90 (In Persian).
Ghorbani, M., 2008. The economic geology of Iran: Mineral deposits and ore indications. First Edition, Arian Zamin Publisher, Tehran, 674 p (In Persian).
Geological Survey of Iran, 1995. Systematic geochemical exploration in Moalleman 1:100,000 sheet (6960), Report, v. 9, 33 p.
Ghorbani, G. and Santos, J.F., 2025. Magmatic evolution and mineralization of the Eocene back-arc magmatic rocks from NE Iran. Journal of Asian Earth Sciences, v. 14, 100212.
Ghosipoor, M., Alipour-Asll, M. and Sadeghian, M., 2024. Geology, mineralogy, geochemistry, and genesis of Garmab sodium sulfate deposit, East of Semnan. Scientific Quarterly Journal of Geosciences, v. 34 (4), p. 1-22 (In Persian).
Guilbert, J.M. and Park, C.F., 1986. The geology of ore deposits: Waveland Press, Illinois, USA, 985 p.
Haghighi, E., Alirezaei, S. and Ashrafpour, E., 2013. Mineralization, alteration and ore fluid characteristics in Cheshmeh Hafez base and precious metals deposit, Torud-Chahshirin Range, North-Central Iran.  Scientific Quarterly Journal of Geosciences, v. 22(88), p. 99-110 (In Persian).
Hastie, A.R., Kerr, A.C., Pearce, J.A. and Mitchell, S.F., 2007. Classification of altered volcanic island arc rocks using immobile trace elements: development of the Th–Co discrimination diagram: Journal of Petrology, v. 48(12), p. 2341-2357.
Hoefs, J., 2009. Stable isotope geochemistry: 6th Ed., Berlin, Springer-Verlag, 293 p.
Imam Juma, A., 2006. Geology, mineralogy, geochemistry and genesis of Chah Musa and Qoleh Kaftran deposits, northwest of Torud, Semnan province, MSc. thesis, Tarbiat Modares University, 192 p (in Persian).
Jiba, Z., Ghaderi, M. and Maghfouri, S., 2021. Geology, mineralogy and fluid inclusion studies of the Yamaghan Manto-type Cu (Ag) deposit, southeast Zanjan, NW Iran. Advanced Applied Geology, v. 11, p. 594-615 (In Persian).
Kirkham, R.V., 1996. Volcanic red bed copper. In: Eckstrand, O.R., Sinclair, W.D., Thorpe, R.I. (Eds.), Geology of Canadian mineral deposit types: Geological Survey of Canada, Geology of Canada, v. 8, p. 241-252.
Konari, M., Rastad, E., Kojima, S. and Rashidnejad Omran, N., 2013. Volcanic red bed-type copper mineralization in the lower Cretaceous volcano-sedimentary sequence of the Keshtmahaki deposit, southern Sanandaj-Sirjan zone, Iran: Neues Jahrbuch Für Mineralogie-Abhandlungen, v. 190(2), p. 107-121.
Maghfouri, S., Hosseinzadeh, M.R., Moayyed, M., Movahednia, M. and Choulet, F., 2017. Geology, mineralization and sulfur isotopes geochemistry of the Mari Cu (Ag) Manto-type deposit, northern Zanjan, Iran: Ore Geology Reviews, v. 81, p. 10-22.
McDonough, W.F. and Sun, S.S., 1995. Composition of the earth: Chemical Geology, v. 120, p. 223-253.
Mehrabi, B. and Ghasemi Siani, M., 2012. Intermediate sulfidation epithermal Pb-Zn-Cu (±Ag-Au) mineralization at Cheshmeh Hafez deposit: Journal Geological Society of India, v. 80, p. 563-578.
Middlemost, E.A.K., 1994. Naming materials in the magma and igneous rock system: Science Reviews, v. 37, p. 215-224.
Momenipour, S., Rajabi, A. and Rezaei, S., 2022. Metallogeny of Manto-type Copper Deposits of Iran: A Possible Link to the Evaporitic basins. EGU22, the 24th EGU General Assembly, held 23-27 May, 2022 in Vienna, Austria and Online. Online at https://egu22.eu/,id.EGU22-1555.
Nahidifar, A., 2014. Mineralogy, geochemistry and genesis of the Dian copper deposit, south of Torud, Semnan Province. MSc, thesis, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, 194 p (In Persian).
Niroomand, S., Hassanzadeh, J., Tajeddin, H.A. and Asadi, S., 2018. Hydrothermal evolution and isotope studies of the Baghu intrusion-related gold deposit, Semnan province, north central Iran: Ore Geology Reviews, v. 95, p. 1028-1048.
Pearce, J.A., 1996. A user’s guide to basalt discrimination diagrams. In: Wyman, D.A. (Ed.), Trace Element Geochemistry of Volcanic Rocks: applications for massive sulphide exploration: Geological Association of Canada, Short Course Notes, v. 12, p. 79-113.
Pearce, J.A., Cann, J.R. and Tindle, A.G., 1977. Tectonic setting of basic volcanic rocks determined using trace element analyses: Earth and Planetary Science Letters, v. 35, p. 121-138.
Peccerillo, A. and Taylor, S.R., 1976. Geochemistry of eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu area, northern Turkey: Contributions to Mineralogy and Petrology, v. 58, p. 63-81.
Pourshaban, A., Khakzad, A. and Ebrahimi Meymand, A., 2010. Mineralography and lithogeochemical studies in the Kalateh Mehran vein copper deposit, Semnan. Journal of Earth and Resources, v. 3, p. 25-30 (In Persian).
Ramirez, L., Palacios, C. and Aguirre, L., 2006. The Mantos Blancos copper deposit: an upper Jurassic breccia-style orebody: Mineralium Deposita, v. 41(1), p. 99-105.
Saba Tamin Parsian Company, 2014. The final report of detailed exploration in the Kahovan copper deposit, license number 35281.
Safari-Sarkale, S., Yazdi, M., Farahani-Kangarani, F. and Zare-Shooli, M., 2022. Mineralogy, geochemistry and fluid inclusions in Ghorban polymetal deposit, SE of Damghan, Central Iran. Iranian Journal of Crystallography and Mineralogy, v. 3(87), p. 381-396 (In Persian).
Salehi, L., Rasa, I., Alirezaei, S. and Kazemi Mehrnia, A., 2016. The Madan Bozorg, volcanic-hosted copper deposit, East Shahroud; an example of Manto-type copper deposits in Iran. Scientific Quarterly Journal of Geosciences, v. 25, p. 93-104 (In Persian).
Shamanian, G.H., Hedequist, J.W., Hottori, K.H. and Hassanzadeh, J., 2004. The Gandy and Abolhassani epithermal prospects in the Alborz magmatic arc, Semnan province, Northern Iran: Economic Geology, v. 99, p. 691-712.
Sheykhi, A., Karimpour, M.H., Sepahi, A.A. and Rahimi, B., 2025. Metallogeny of Manto-type copper deposits in the northwest and west of Bardaskan, Razavi Khorasan with a special view in Nasim, Mes-e-Sorkh and Zarmehr mines. Journal of Economic Geology, v. 17(1), p. 53-80 (In Persian).
Sillitoe, R.H., 1977. Metallic mineralization affiliated to subaerial volcanism: a review. In: Floyd, P.A. (Ed.), volcanic processes in ore genesis: Special Publications, Geological Society of London, Academic Press, London, v. 7, p. 29-57.
Sillitoe, R.H., 2010. Porphyry copper systems: Economic Geology, v. 105(1), p. 3-41.
Taleh Masouleh, S., Ghorbani, M. and Hakimi Asiabar, S., 2010. Economic geology study of Chah Qoleh copper deposit, Northwest of Torud, Semnan. Journal of Earth and Resources, v. 3, p. 39-50 (In Persian).
Walker, T.R., Waugh, B. and Crone, A., 1978. Diagenesis in first cycle desert alluvium of Cenozoic age, south-wstern United State and northeastern Mexico: Geological Society of American Bulletian, v. 89, p. 19-32. 
Wilson, N.S.F., Zentilli, M. and Spiro, B., 2003. A sulfur, carbon, oxygen, and strontium isotope study of the volcanic-hosted El Soldado Manto-type copper deposit, Chile: The essential role of bacteria and petroleum: Economic Geology, v. 98(1), p. 163-174.
Wood, D.A., 1980. The application of a Th–Hf–Ta diagram to problems of tectonomagmatic classification and to establishing the nature of crustal contamination of basaltic lavas of the British Tertiary volcanic province: Earth and Planetary Science Letters, v. 50(1), p. 11-30.
Yarafshar, B., 2023. Geology, geochemistry and origin of the Taban copper deposit (Torud, south of Shahrood). MSc. thesis, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, 174 p (In Persian).
Zamin Kavan Zaman Company, 2013. Report on the progress of exploration operations in the Kahovan prospected area, license number 54171.