کانی‌شناسی، زمین‌شیمی و زایش کانسار منگنز زاغدره، جنوب غرب استان کرمان، پهنه سنندج - سیرجان جنوبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهیدچمران اهواز، اهواز، ایران

2 گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

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

چکیده

مقدمه
ذخایر منگنز در محیط‌های زمین­ساختی مختلف از پشته‌های میانی اقیانوس تا محیط‌های پلاژیک و حاشیه‌های قاره‌ای رخ می‌دهند (Evensen et al, 1978). بسته به تفاوت در منبع تامین منگنز، این ذخایر به گرمابی، آبزاد و دیاژنتیکی تقسیم می­شوند (Oksuz, 2011; Polgari et al, 2012; Schmidt et al, 2014). تغییر در منشا باعث ایجاد تفاوت­های ژئوشیمیایی مشخص در این نهشته­ها می­شود. منطقه مورد پژوهش در جنوب غربی استان کرمان (شکل 1) میزبان ذخایر منگنز است. این ناحیه بخشی از پهنه 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 کانی­شناسی 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 پهنه سنندج - سیرجان مقایسه می­شود تا درک بهتری از شرایط حاکم بر محیط کانی­سازی اقیانوس نئوتتیس در دوران مزوزوئیک به دست آید.
منطقه­ی مورد مطالعه
زمین­شناسی 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 پهنه سنندج – سیرجان از سنگ‌های دگرگونی، آذرین و رسوبی تشکیل شده است. سنگ­های 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 آهک­های 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 می­دهند (شکل 2a، b و c). ضخامت لایه­های 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 سنگ­های آهکی و چرت­های رادیولاریت شده است. بر اساس بررسی‌های میدانی، این گسل‌ها دارای روند NW-SE و شیب 60 درجه به سمت جنوب غربی هستند.
مواد و روش­ها
به منظور بررسی زمین­شیمی و کانی­شناسی کانسار زاغدره، تعداد 40 نمونه از بخش­های مختلف کانسار در طی عملیات­های صحرایی برداشت شد. مقاطع نازک- صیقلی نمونه­ها توسط میکروسکوپ­ پلاریزان با نور انعکاسی مطالعه و نمونه­های متناسب با اهداف پژوهش به برای انجام آنالیزهای مربوطه به آزمایشگاه مواد معدنی فرستاده شدند. مقادیر اکسید عناصر اصلی در آزمایشگاه شرکت کانساران بینالود تهران و توسط روش XRF با دستگاه Philips PW 1480 تعیین گشتند.
نتایج و بحث
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 کانی­های اصلی و فلوراپاتیت، دولومیت، کانی­های رسی و آمفیبول جزئی هستند. پیرولوزیت کانی اصلی یک نمونه است و در نمونه دیگر کانی فرعی محسوب می­شود که نشان می­دهد شرایط تشکیل کانسار در تمام قسمت­های 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 به­همراه 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 کلوروفرم، میکروندولار، همزمان‌زایش‌ریزدانه‌ای و رگه‌های استوک‌ورکی می­باشند (شکل 4).  بافت کلوروفرم (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 نمونه­های نهشته زاغدره در جدول 1 نشان داده شده است. SiO2 فراوان ترین اکسید است و مقدار آن از 46 تا 63 درصد وزنی در نمونه­ها 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 (8/0 تا 4/1 درصد وزنی). نمودارهای همبستگی بین منگنز و آهن، کو، مس، نیکل، روی و V در شکل 6 ارائه شده است. نتایج نشان می­دهد 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 (Toth, 1980)
 Al2O3 (شکل 6a) نشان می­دهد که کانسار زاغدره از سیالات گرمابی تشکیل شده است. همچنین همبستگی بین Al2O3، TiO2 و MgO را می­توان به حضور مواد آواری از جزایر کمانی (Zarrasvandi et al, 2023) و فعالیت­های آتشفشانی مجاور محیط رخداد نسبت داد.
پیدایش
اکسیدهای منگنز در اثر فرآیندهای مختلف و در محیط­های مختلف زمین­شناسی تشکیل می­شوند. به طور کلی، ذخایر منگنز به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند: رسوبی (رسوبی-دیاژنتیکی یا چینه‌ای)، گرمابی، آبزادک و سوپرژن (Roy, 1992، Kuleshov 2011). مینارد (Maynard, 2010) نیز ذخایر منگنز را به دو نوع اولیه (ناشی از فعالیت­های گرمابی، دیاژنتیکی و آبزاد) و ثانویه (ناشی از فرآیندهای سوپرژن) تقسیم کرده است. ذخایر گرمابی از رسوب سیالات گرمابی غنی از فلز در نزدیکی پشته­های اقیانوسی، کوه­های دریایی، جزایر قوس و اطراف چشمه­های آب گرم زیردریایی تشکیل می­شوند و فرآیندهای آبزادک (رسوب از آب دریا) و دیاژنتیک اولیه (رسوب از آب منفذی) ندول­های رسوبی Fe-Mn را در دریاها تولید می­کنند. مطالعات پتروگرافی می­تواند 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 شده­اند. رسوبات دور از منبع با جاسپریت همراه است و در فاصله­ای از پشته­های میانی اقیانوس رخ می­دهد (Oksuz, 2011 ​​Brusntinyn and Zhukov, 2012;). ­رسوبات گرمابی معمولاً دارای بافت­های کریستالی دانه درشت با رگه­های هماتیت و کوارتز هستند، اما نهشته­های آبزاد دارای بافت­های 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 می­کند (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 نمونه­های 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 منشاء ذخایر منگنز مفید هستند. ذخایر گرمابی منگنز دارای غلظت نسبتا بالایی از Co، Ni و Cu در مقایسه با ذخایر گرمابی واقع در امتداد پشته­های میانی اقیانوس هستند (Toth, 1980; Usui and Someya, 1997). کبالت، ارتباط تنگاتنگی با اکسیدهای منگنز دارد و فراوانی آن به طور متوسط ​​از ذخایر آبدار به دیاژنتیک و گرمابی کاهش می­یابد (Sabatino et al, 2011). لازم به ذکر است که منگنز و کبالت با هم در یک مسیر کاتالیزوری اکسید می­شوند و در نتیجه فرآیندهای میکروبی می­توانند باعث غنی­شدن 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 نمونه­های کانسار زاغدره از 02/0 تا 5/0 متغیر است که با کانسارهای گرمابی همخوانی دارد. نمودارهای عناصر کمیاب ارائه شده برای تعیین منشاء رسوبات منگنز در شکل 7 نشان داده شده است. در نمودار Zn-Co-Ni، نمونه­ها عمدتاً در نهشته­های گرمابی قرار دارند، با این حال برخی از نمونه­ها در نزدیکی نهشته­های آبزاد قرار دارند (شکل 7b). در نمودار Zn+Cu+Pb+V در مقابل Ni+Co (شکل 7c)، نمونه­ها بین مناطق گرمابی و گرمابی قرار می­گیرند.
محیط رخداد
ذخایر منگنز به دست آمده از سیالات گرمابی می­تواند در یا نزدیک پشته­های میانی اقیانوس و به میزان کمتری در جزایر قوسی شکل بگیرد (Roy, 1992). رسوبات رسوبی با رسوب آهسته پوسته های Fe-Mn در آب­های عمیق دریایی یا فرآیندهای باکتریایی تشکیل می­شوند (Toth, 1980; Usui and Someya, 1997; Jach and Dudek, 2005). کانسارهای نزدیک به پشته میان اقیانوسی دارای محتوای آهن بالاتری نسبت به سایرین هستند و به نوبه خود، محتوای TiO2 کمتری دارند (Murray, 1994; Nicholson et al, 1997; Ahmadi et al, 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 نمونه­های مورد مطالعه (شکل 4) با این امر مطابقت دارد.
نتیجه­گیری
کانسار منگنز زاغدره در قسمت جنوبی پهنه سنندج - سیرجان و در چرت­های رادیولاریتی ملانژ رنگی افیولیت­های نئوتتیس وجود دارد. مطالعات پتروگرافی و آنالیزهای پراش اشعه ایکس نشان می­دهد که کانی ذخایر شامل پیرولوزیت، برونیت، تودوروکیت، هماتیت، کوارتز و کلسیت است. بافت های اصلی عبارتند از رگه­های کلروفرم، میکروندولار، انتشاری و استوک­ورک که توسط فرآیندهای گرمابی تشکیل شده­اند. 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. فعالیت­های آتشفشانی زیردریایی و مواد آواری از جزایر کمانی مجاور ژئوشیمی نهشته را تغییر دادع و سبب بالا رفتن محتوای آلومینیم، تیتانیم و منیزیم شده است. نتایج به­ دست آمده برای نهشته زاغدره با سایر نهشته­های منگنز گرمابی کوه‌زایی زاگرس مطابقت دارد. همچنین اختلاف در موقعیت دو کانسار مجاور نصیرآباد (منطقه نیریز) و زاغدره نشان می­دهد که سیالات گرمابی سبب کانه­زایی هم به صورت برجا و هم نابرجا در این بخش از اقیانوس نئوتتیس شده­اند.

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 1
  • Razieh Almasi Beiranvand 3
1 Department of Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Department of Geology, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 Department of Geology, Faculty of Earth Sciences, 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. 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. The study area belongs to the southern part of the Sanandaj-Sirjan zone (Fig. 1a). As the other parts of the 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.
Materials and Methods
The samples were analyzed for major elements in the Kansaran Binaloud laboratory, Tehran using a Philips PW 1480 XRF instrument. The trace emelent contents were measured through ICP-MS methos in ACME labratoy, Shivana, Indian. The XRD analyses were carried out in the Zarazma laboratory, Tehran.
Results and Discussion
Mineralography
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, and 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).
Mineralogy
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.
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 (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 (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 (Karakus 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).
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 (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
  • Neo-Tethys
References
Ahankoub, M., Ayati, F. and Mohamadi, A., 2022. Geology and geochemistry of the Shurab Kabir Mn mineralization, north Shahrekord, Sanandaj-Sirjan Zone. Advanced Applied Geology, v. 12(3), p. 489-501 (In Persian).
Ahmadi, J., Mirnejad, H., Modabberi, S. and Niroomand, S., 2019. Geochemical Evidence for the Depositional Environment of the Esfandaghe Manganese Deposit, Kerman Province, Iran. Geochemistry International, v. 57, p. 266-281.
Alavi, M., 1994. Tectonics of the Zagros orogenic belt of Iran: new data and interpretations. Tectonophysics, v. 229, p. 211-238. https://https://doi.org/10.1016/0040-1951(94)90030-2.
Anschutz, P., Dedieu, K., Desmazes, F. and Chaillou, G., 2005. Speciation, oxidation state, and reactivity of particulate manganese in marine sediments. Chemical Geology, v. 218, p. 265-327. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemgeo.2005.01.008
Asgharzadeh, H., Ziaei, J., Tale-Fazel, A. and Siahcheshm, K., 2018. Geochemistry and genesis of Zaghdarreh deposit, SW Kerman. The 21st Conference of the Geological Society of Iran, Qom.
Azizi, H., Nader, N. and Navazi, M., 2007. Geology map of Dolatabad, scale: 100000. Geology survey of Iran (In Persian).
Bonatti, E., 1972. Classification and genesis of submarine iron-manganese deposits. Ferromanganese deposits on the ocean floor, p. 149-166.
Brookins, D., 1988. Eh-pH Diagrams for Geochemistry. Springer, 176 p.
Brusnitsyn, A.I. and Zhukov, I.G., 2012. Manganese deposits of the Devonian Magnitogorsk palaeovolcanic belt (southern Urals, Russia). Ore Geology Reviews, v. 47, p. 42-58.
Choi, J.H. and Hariya, Y., 1992. Geochemistry and depositional environment of Mn oxide deposits in Tokoro belt, northeastern Hokkaido, Japan. Economic Geology, v. 87, p. 1265-1274. http://dx.doi.org/10.2113/GSECONGEO.87.5.1265
Crerar, D.A., Namson, J., Chyi, M.S., Williams, L. and Feigenson, M.D., 1982. Manganiferous cherts of the Franciscan Assemblage: I. General geology, ancient and modern analoques and implications for hydrothermal convection at oceanic spreading centers. Economic Geology, v. 77, p. 519-540.
Evensen, N.M., Hamilton, P.J. and O’Nions, R.K., 1978. Rare-earth abundances in chondritic meteorites. Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 42, p. 1199-1212. https://doi.org/10.1016/0016-7037(78)90114-X.
Ewan, P., Yves, F., Joel, E., Sandrine, Ch., Shasa, L., Pierre, J., Claire, B. and Jessica L., 2017. Ni-Cu-Co-rich hydrothermal manganese mineralization in the Wallis and Futuna back-arc environment (SW Pacific). Ore Geology Reviews, v. 87, p. 126-146. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2016.09.014
Ghasemi, A. and Talbot, C.J., 2006. A new tectonic scenario for the Sanandaj–Sirjan Zone (Iran). Journal of Asian Earth Sciences, v. 26(6), p. 683-693.
Hassanzadeh, J. and Wernicke, B.P., 2016. The Neotethyan Sanandaj‐Sirjan zone of Iran as an archetype for passive margin‐arc transitions. Tectonics, v. 35, p. 586-621.
Huebner, J.S. and Flohr, M.J., 1990. Microbanded manganese formations: protoliths in the Franciscan Complex, California (No. 1502). US Government Printing Office.
Jach, R. and Dudek, T., 2005. Origin of a Toarcian manganese carbonate/silicate deposit from the Krížna unit, Tatra Mountains, Poland. Chemical Geology, v. 224(1-3), p. 136-152.
Karakus, A., Yavuz, B.E. and Koc, S.E.V.C.A.N., 2010. Mineralogy and major-trace element geochemistry of the Haymana manganese mineralizations, Ankara, Turkey. Geochemistry International, v. 48, p. 1014-1027.
Kashfi, S.M., Alirezaei, S., Hosseini, M.R., Rasa, I., 2023. The Geology and petrology of volcanic rocks and a plagiogranite intrusive body in the Zaghdareh area, Esfandagheh-Faryab ophiolitic complex, southeast Iran. Scientific Quarterly Journal of Geosciences, v. 33(2), p. 67-92 (In Persian).
Kuleshov, V.N., 2011. Manganese deposits: Communication 1. Genetic models of manganese ore formation: Lithology and Mineral Resources, v. 46(5), p. 473, Doi:10.1134/S0024490211050038.
Latif, D.A., Mohammad, Y.O., Qadir, M.M. and Azizi, H., 2025. Geochemical characteristics of hydrothermal manganese deposits in the Sulaimani metallogenic district, Kurdistan Region of Iraq: A serpentinization marker. Iranian Journal of Earth Sciences, v. 17(1), p. 1-14.
Maghfouri, S., Rastad, E., Movahednia, M., Lentz, D.R., Hosseinzadeh, M.R., Ye, L. and Mousivand, F., 2019. Metallogeny and temporal–spatial distribution of manganese mineralizations in Iran: Implications for future exploration. Ore Geology Reviews, v. 115, p. 103026.
Marynowski, L., Zatoń, M., Rakociński, M., Filipiak, P., Kurkiewicz, S. and Pearce, T.J., 2012. Deciphering the upper Famennian Hangenberg Black Shale depositional environments based on multi-proxy record. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, v. 346, p. 66-86.
Maynard, J.B., 2010. The chemistry of manganese ores through time: a signal of increasing diversity of earth-surface environments. Economic Geology, v. 105, p. 535-552.
Moffett, J.W. and Ho, J., 1996. Oxidation of cobalt and manganese in seawater via a common microbially catalyzed pathway. Geochim. Cosmochima Acta, v. 60, p. 3415-3424.
Moinevaziri, H., 2019. Manganese mine of Tawakalan in Kurdistan-Iran: A rare Mn mineralization process. Iranian Journal of Crystallography and Mineralogy, v. 27(2), p. 411-422.
Murray, R.W., 1994. Chemical criteria to identify the depositional environment of chert: general principles and applications. Sedimentary Geology, v. 90, p. 213-232.
Nicholson, K., 1992. Contrasting mineralogical-geochemical signatures of manganese oxides; guides to metallogenesis. Economic Geology, v. 87(5), p. 1253-1264.
Oksuz, N., 2011. Geochemical characteristics of the Eymir (Sorgun-Yozgat) manganese deposit. Journal of Rare Earth, v. 29, p. 287-296.
Pattan, J.N., 1993. Manganese micronodules: A possible indicator of sedimentary environments. Marine Geology, v. 113(3-4), p. 331-344.
Polgári, M., Hein, J.R., Vigh, T., Szabó-Drubina, M., Fórizs, I., Bíró, L., Müller, A. and Tóth, A.L., 2012. Microbial processes and the origin of the Úrkút manganese deposit, Hungary. Ore Geology Reviews, v. 47, p. 87-109.
Polgari, M., Okita, P.M. and Hein, J.R., 1991. Stable isotope evidence for the origin of the Úrkút manganese ore deposit, Hungary. Journal of Sedimentary Research, v. 61(3), p. 384-393.
Roy, S., 1992. Environments and Processes of Manganese Deposition. Economic Geology, v. 87, p. 1213-1236.
Sabatino, N., Neri, R., Bellanca, A., Jenkyns, H.C., Masetti, D. and Scopelliti, D., 2011. Petrography and high_resolution geochemical records of Lower Jurassic manganese rich deposits from Monte Mangart, Julian Alps. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol, v. 299, p. 97-109.
Sasmaz, A., Turkyilmaz, B., Ozturk, N., Yavuz, F. and Kumral, M., 2013. Geology and geochemistry of Middle Eocene Maden complex ferromanganese deposits from the Elazıg–Malatya region, eastern Turkey. Ore Geology Reviews, v. 56, p. 352-372. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2013.06.012
Sasmaz, A., Türkyilmaz, B., Öztürk Yavuz, F. and Kumral, M., 2014. Geology and geochemistry of Middle Eocene Maden complex ferromanganese deposits from the Elazığ–Malatya region, eastern Turkey. Ore Geology Review, v. 36, p. 357-372. https://doi.org/10.4154/gc.2021.20
Schmidt, K., Bau, M., Hein, J. and Koschinsky, A., 2014. Fractionation of the geochemical twins Zr-Hf and Nb-Ta during scavenging from seawater by hydrogenetic ferromanganese crusts. Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 140, p. 468-487. http://dx.doi.org/10.1016/j.gca.2014.05.036
Shah, M.T. and Khan, A., 1999. Geochemistry and origin of Mn-deposits in the Waziristan ophiolite complex, North Waziristan, Pakistan. Mineralium Deposita, v. 34(7), p. 697-704.
Shahrokhi, S.V. and Farhadinejad, T., 2023. Mineralization and geochemistry of major, trace and rare earth elements in Salardol Mn Deposit (West Alashtar-Lorestan Province). Advanced Applied Geology, v. 13(1), p. 176-198 (In Persian).
Stöcklin, J., 1968. Structural history and tectonics of Iran: a review. AAPG Bulletin, v. 52, p. 1229-1258.
Stumm, W. and Morgan, J.J., 1996. Aquatic Chemistry. 3rd eds. J. Wiley and Sons, New York.
Sugisaki, R., 1984. Relation between chemical composition and sedimentation rate of Pacific Ocean floor sediments deposited since the middle Cretaceous: basic evidence for chemical constraints on depsitional environments of ancient sediments. The Journal of Geology, v. 92(3), p. 235-259.
Toth, J.R., 1980. Deposition of submarine crusts rich in manganese and iron. Geological Society of America Bulletin, v. 91(1), p. 44-54.
Usui, A. and Someya, M., 1997. Distribution and composition of marine hydrogenetic and hydrothermal manganese deposits in the northwest Pacific. In: Nicholson, K., Hein, J.R., Buhn, B., and Dasgupta, S. (Eds.), Manganese Mineralization: Geochemistry and Mineralogy of Terrestrial and Marine Deposits, Geological Society Special Publication, v. 19, p. 177-198.
Whitney, D.L. and Evans, B.W., 2010. Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist, v. 95, p. 185-187.
Zarasvandi, A., Lentz, D., Rezaei, M. and Pourkaseb, H., 2013. Genesis of the Nasirabad manganese occurrence, Fars province, Iran: Geochemical evidences. Geochemistry, v. 73(4), p. 495-508.
Zarasvandi, A., Pourkaseb, H., Sepahvand, M., Raith, J. and Rezaei, M., 2016a. Tracing of hydrothermal ore forming process in the Sorkhvand manganese deposit, Kermanshah Province, Iran. Arabian Journal of Geosciences, v. 9, p. 109-127. https://doi.org/10.1007/s12517-015-2237-1
Zarasvandi, A., Rezaei, M., Sadeghi, M., Pourkaseb, H. and Sepahvand, M., 2016b. Rare-earth element distribution and genesis of manganese ores associated with Tethyan ophiolites, Iran: A review. Mineralogical Magazine, v. 80(1), p. 127-142.