Sulfur source tracing of sulfide and sulfate minerals in fluorite Mines of the Elika Formation (East of Mazandaran Province): Implications of sulfur isotope
Subject Areas :Zabihitabar 1 , bahman shafiei 2 , Mirnejad 3
1 -
2 -
3 -
Keywords: Sulfur isotope Sulfide Sulfate Fluorite Mazandaran,
Abstract :
Sulfur source tracing based on of sulfide (galena and pyrite) and sulfate (barite) mineralization in fluorite deposits of Elika Formation (East of Mazandaran Province) is studied. In present research. δ34S values vary between -1.82 – +12.49 ‰, +13.22 – +25.83 ‰ and +22.69 – +32.91 ‰ for galena, pyrite and barite, respectively. Regionally, although wide range of δ34S in sulfides is interpreted as isotopic heterogeneity of source and/or processes of reduced sulfur supply for sulfide mineralization in the studied area, but each deposit has narrow range of δ34S. Compared to sulfides, barites show isotopic homogeneity in heavier δ34S which are corresponding to evaporates from coexisted sea water (Middle-Upper Triassic; Paland Formation). Based on stratigraphic and mineralogical data of host rocks, co-existing evaporates of Triassic sea water and also diagenetic primary sulfates in matrix of host rocks (anhydrite, gypsum, barite) are introduced as the most probable sources of sulfur for sulfide mineralization in Shesh Rodbar and Era deposits. In contrast, contribution of organic matter and/or diagenetic primary pyrites had main role in generation of light δ34S values in Pachi Miana and Kamarposht deposits. Thermo-chemical reduction of digenetic primary sulfates and thermal decomposition of diagenetic primary sulfides as well as sulfur bonds in organic matter-bearing laminaes in the host rock are introduced as main processes for reduced sulfur supply in sulfide mineralization.
آقانباتی، ع.، 1383. زمین¬شناسی ایران. سازمان زمین¬شناسی و اکتشاف معدنی کشور، 586 ص.
ذبیحی¬تبار، ش.، شفیعی بافتی، ب.، مهربان، ز.، شمس¬الدینی، م، 1392. ساخت و بافت کانی¬سازی سولفیدها، سولفات¬ها و کربنات¬ها در معادن فلوریت البرز مرکزی (شرق مازندران). پنجمین همایش انجمن زمین شناسی اقتصادی ایران، مشهد.
ذبیحی¬تبار، ش.، 1392. مطالعه¬ی ايزوتوپ¬هاي پايدار (گوگرد، اكسيژن و كربن) در معادن فلوريت (± گالن- باريت) ناحيه¬ی سوادكوه، استان مازندران. پایان¬نامه کارشناسی ارشد زمین¬شناسی اقتصادی، دانشگاه گلستان، 117ص.
راستاد، ا.، شریعتمدار، ا.، 1380. کانسار فلوریت شش رودبار (سوادکوه مازندران) محیط تشکیل و ساخت و بافت-های رسوبی- دیاژنتیک آن. فصلنامه علوم زمین، شماره 42-41، 37-20.
سفیدیان، س.، شفیعی بافتی، ب.، امینی، آ.، 1392. چگونگی رخداد و ساخت کانی¬سازی در معدن فلوریت اراء (استان مازندران). سی و دومین گردهمایی و نخستین کنگره بین المللی تخصصی علوم زمین، 624-619.
سفیدیان، س.، 1393. زمین شناسی و کانی شناسی معدن فلوریت اراء جنوب شرقی کیاسر، استان مازندران. پایان¬نامه کارشناسی ارشد زمین¬شناسی اقتصادی، دانشگاه گلستان، 67 ص.
شریعتمدار، ا.،1377. "زمین¬شناسی و ژنز کانسار فلوریت شش رودبار سوادکوه مازندران"، پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس، 230 ص.
طبسی، ه.، 1375. آنالیز ساختاری معدن فلئوریت شش رودبار. پایان¬نامه کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس.
علیرضایی، س.،1366. پژوهشی در چینه¬شناسی و چگونگی پیدایش کانسار¬های فلوئور، سرب و باریم در تریاس شرق البرز مرکزی. پایان¬نامه کارشناسی ارشد دانشگاه تهران، 87 ص.
گرجی¬زاد، ح.، 1374. مطالعه زمین¬شناسی، کانی¬شناسی، آنالیز رخساره¬ای و ژنز کانسار فلوریت پاچی میانا. پایان-نامه کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس، 156ص.
لاسمی ی.، جهانی د.، کهنسال قدیم¬وند، ن. 1379. بررسی سازند الیکا در غرب البرز شرقی (ناحیه غزنوی): رخساره¬ها، محیط¬های رسوبی و چینه¬نگاری سکانسی. چهارمین همایش انجمن زمین شناسی ایران.
لاسمی، ی.، لطف پور، م.، طهماسبی، ع.، 1376. میکروفاسیس، بازسازی محیط‌های رسوبی و چینه‌شناسی سکانسی (stratigraphy Sequence) سازند الیکا در شرق البرز مرکزی (ناحیه شهمیرزاد). اولین همایش سالانه انجمن زمین‌شناسی ایران.
مهربان، ز.،1392. زمین‌شیمی عناصر نادر خاکی در معادن فلوریت (±گالن-باریت) ناحیه سوادکوه، استان مازندران. پایان‌نامه کارشناسی ارشد زمین شناسی اقتصادی، دانشگاه گلستان، 93ص.
نبی¬لو ف.، شفیعی بافتی، ب.، امینی آ.، 1392. معدن کمرپشت (شرق ذمازندران): نگینی دیگر بر کمربند فلوریت البرز مرکزی. سی و دومین گردهمایی و نخستین کنگره بین المللی تخصصی علوم زمین.
نبی¬لو، ف.، 1393. زمین¬شناسی و کانی¬شناسی معدن فلوریت کمرپشت، ناحیه خطیرکوه-دوآب، استان مازندران. پایان¬نامه کارشناسی ارشد زمین¬شناسی اقتصادی، دانشگاه گلستان، 72ص.
وحدتی دانشمند، ف، 1362. داده¬های جدید درباره مرز بالایی سازند الیکا و معرفی نهشته¬ی پالند. سازمان زمین-شناسی کشور، گزارش داخلی 17ص.
وهاب¬زاده، ق.، خاکزاد، ا.، رساء، ا.، موسوی، م.،1387. مطالعه ایزوتوپ¬های گوگرد گالن و باریت کانسار¬های فلوریت منطقه سوادکوه. مجله علوم پایه دانشگاه آزاد اسلامی، شماره 69 ، 108- 99.
هافز، ی.، 2004. زمین¬شیمی ایزوتوپ¬های پایدار. چاپ اول، مرکز نشر دانشگاهی، تهران، ترجمه¬ی علیرضایی س.، (1388) 332.
Allegre, C., 2008. Isotope Geology. Published in the United States of America by Cambridge University Press, NewYork, 534.
Annells, S.M., Arthurton, R.S., Bazley, R.A., and Davies, R.G., 1975. Explanatory text of the Qazvin and Rasht quadrangle map, 1:250,000. Geological Survey of Iran, No. E3, E4.
Bachinski, D., 1969. Bond strength and sulfur isotopic fractionation in coexisting sulfides, Economic Geology, 64 , 56-65.
Bawden, T., Einaudi, M., Bostick, B., Meibom, A., Wooden, J., Norby, J., Orobona, M., and Chamberlain, C., 2003. Extreme 34S depletions in ZnS at the Mike gold deposit, Carlin Trend, Nevada: Evidence for bacteriogenic supergene sphalerite. Geology, 31, 913-916.
Berberian, M., and King, G., 1988. Towards a paleogeography and tectonic evolution of Iran. Canadian Journal of Earth Science, 18, 210-265.
Boni, M., Iannace, A., and Pierre, C., 1988. Stable-isotope compositions of lower Cambrian Pb-Zn-Ba deposits and their host carbonates southwestern Sardinia, Italy. Chemical Geology (Isotope Geosciences), 72, 267-282.
Brunet, M., Granath, J., and Wilsmen, M., 2009. South Caspian to Central Iran Basins - introduction. The Geological Society London Special Publications, 312, 1-6.
Claypool, G., Holser, W., Kaplan, I., Sakai, H., and Zak, I.,1980. The age curves of sulfur and oxygen isotopes in marine sulfate and their mutual interpretation. Chemical Geology, 28, 199-260.
Cortecci, G., Reyes, E., Berti, G., and Casati, P., 1981. Sulfur and oxygen isotopes in Italian marine sulfates of Premian and Triassic ages. Chemical Geology, 34, 65–79.
Fallick, A., Ashton, J., Boyce, A., Ellam, R., and Russell, M., 2001. Bacteria were responsible for the magnitude of the world-class hydrothermal base metal sulfide orebody at Navan, Ireland. Economic Geology, 96, 885-890.
Ghazban, F., McNutt, R.H., and Schwarcz, H.,1994. Genesis of Sediment-hosted Zn-Pb-Ba depositsin the Irankuh district, Esfahan area, west-central Iran. Economic Geology, 89, 1262-1278.
Goldhaber, M., and Mosier, E., 1989. Sulfur sources for southeast Missouri MVT ores: implications for ore genesis. U.S. Geol. Survey Open-File Rept, 89-169, 10-11.
Gomez-Fernandez, F., Both, R., Mangas, J., and Arribas, A., 2000. Metallogenesis of Zn-Pb Carbonate-hosted Mineralization in the Southeastern Region of the Picos de Euroa (Central Northern Spain) Province: Geologic, Fluid Inclusion, and Stable Isotope Studies. Economic Geology,95, 19-40.
Goodfellow, W., and Jonasson, I., 1984. Ocean stagnation and ventilation defined by δ34S secular trends in pyriteand barite, Selwyn Basin, Yukon. Geology, 12, 583-586.
Grootenboer, J., Schwarz, H., 1969. Experimentally determined sulfur isotope fractionation between sulfide minerals. Earth Planetary Science Letter, 7,162-166.
Heyl, A., Landis, G., and Zartman, R., 1974. Isotope evidence for the origin of Mississippi Valley-Type mineral deposits -A review. Economic Geology, 69, 992-1006.
Hunt, J.M., 1996. Petroleum geochemistry and geology. New York, Freeman Publication, 743.
Iyer, S., Hoefs, J., and Krouse, H., 1992. Sulfur and lead isotope geochemistry of galena from the Bambui Group, Minas Gerias, Brazil, Implications for ore genesis. Economic Geology 87, 437-443.
Jones, H., Kesler, S., Furman, F., and Kyle, J.,1996. Sulfur isotope geochemistry of Southern Appalachian Mississippi Valley-Type Deposits. Economic Geology 91, 355-367.
Jørgensen, B., Isaksen, M., and Jannasch, H., 1992. Bacterial sulfate reduction above 100°C in deep-sea hydrothermal vent sediments. Science, 258, 1756-1757.
Krouse, R., Viau, C., Eluik, L., Ueda, A., and Halas, S., 1988. Chemical and isotopic evidence of thermochemical sulfate reduction by light hydrocarbon gases in deep carbonate reservoirs. Nature, 333, 415-419.
Leach, D., Sangster, D., Kelley, K., Large, R., Garven, G., Allen, C., Gutzmer, J., and Walters, S., 2005. Sediment- hosted lead-zinc deposits: a global perspective. In: Hedenquist, J., Thompson, J., Goldfarb, R., and Richards, J. [Eds.], Economic Geology ,100th Anniversary Volume, 561-607.
Lventhal, O., 1990. Organic matter and thermochemical sulfate reduction in the Viburnum trend, South East Missouri. Economic Geology, 85, 622- 632.
Machel, H., 1989.Relationships between sulfate reduction and oxidation of organic compounds to carbonate diagenesis, hydrocarbon accumulations, salt domes and metal sulfide deposits.Carbonates and Evaporites 4, 137-151.
Machel, H.G., Krouse, H.R., and Sassen, R. 1995. Products and distinguishing criteria of bacterial and thermochemical sulfate reduction. Applied Geochemistry, 10, 373–389.
Ohmoto, H, 1972. Systematics of sulfur and carbon isotopes in hydrothermalore deposits. Economic Geology, 67, 551-578.
Ohmoto, H., Goldhaber, M., 1997. Sulfur and carbon isotopes. In: Barnes, H. (Ed.), Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits, Third edition. John Wiley & Sons Ltd., 517-611.
Ohmoto, H., Kaiser, C., and Geer, K., 1990. Systematic of sulfur isotopes in recent marine sediments and ancient sediment-hosted base metal deposits. In: Herbert, H., Ho, S. (Eds.), Stable isotopes and fluid processes in mineralization: Australia, University of Western Australia, 23, 70-120.
Ohmoto, H., and Rye, R., 1979. Isotopes of sulfur and carbon. In: Barnes, H., (Ed.) Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits. Second edition, John Wiley & Sons Ltd., 509-567.
Orr, W.L., 1974. Changes in sulfur content and isotopic ratios of sulfur during petroleum maturation-study of Big Horn Paleozoic oils. American Association Petroleum Geolology Bulletin, 58, 2295-2318.
Richardson, C., Rye, R., and Wasserman, M., 1988, The chemical and thermal evolution of the fluids in the Cave-in-Rock fluorspar district, Illinois: stable isotope systematics at the Deardorff mine. Economic Geology, 83, 765-783.
Rollinson, H., 1995. Using geochemical data: evaluation, presentation and interpretation. Longman Group, UK, 344.
Rye, O., and Ohmoto, H., 1974. Sulfur and carbon isotopes and ore genesis: A review. Economic Geology, 69, 826-842.
Ryznar, G., Campbell, A., and Krouse, R., 1967. Sulfur isotopes and the origin of the Quemont ore body. Economic Geology, 62, 664-678.
Sakai, H., 1968. Isotopic properties of sulfur compounds in hydrothermal processes. Geochemical Journal 2, 29-49.
Sanchez, V., Cardellach, E., Corbella, M., Vindel, E., Martin, T., and Boyce, A., 2010. Variability in fluid sources in the fluorite deposits from Asturias (N Spain): Further evidences from REE, radiogenic (Sr, Sm, Nd) and stable (S, C, O) isotope data. Ore Geology Reviews 37, 87-100.
Sangster, D., 1990. Mississippi Valley-type and SEDEX lead-zinc deposits-a comparative examination. Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy, Sec. B, 99, B21-B42.
Sasaki, A., Krouse, H., 1969. Sulfur isotopes and the Pine Point lead-zinc Mineralization. Economic Geology, 64, 718-730.
Schroll, E., 2004. Role of sulfur isotopes to classify geochemically Pb-Zn mineralization. European Society for Isotope Research, Seggauberg Austria, Isotope Workshop Volume,3P.
Seal, R., 2006. Sulfur isotope geochemistry of sulfide minerals. Reviews in Mineralogy & Geochemistry, 61, 633-677.
Seyed-Emami, K., Schairer, G., Fursich., Wilmsen, M., and Majidifard., 2002. Reineckeidae (Ammonoidea) from the Callovian (Middle Jurassic) of the Shotori Range (East Central Iran). Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie, 184-192.
Steiger, R., 1966. Geologie der west Firuzkuh Area (zentral Elburz Iran), mitt. Geol. Iran. E.T.H University of Zurich N.S 1-145.
Strauss,H.,1997.The isotopic composition of sedimentary sulfur through time. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 132, 97–118.
Trudinger, P., Chambers, L., and Smith, J., 1985. Low temperature sulfate reduction: Biological versus abiological. Canadian Journal of Earth Science, 22 ,1910-1918.
Velasco, F., Herrero, J., Yusta, I., Alonso, J., Seeboid, I., and Leach, D., 2003. Geology and geochemistry of the Reocin zinc-lead deposit, Basque-Cantabrian Basin, northern Spain. Economic Geology, 98, 1371-1396.
Wilmsen, M., Fursich, F.T., Seyed-Emami, K. Majidifard, M. R. Taheri, J., 2009. The Cimmerian Orogeny in northern Iran: tectono- stratigraphic evidence from the foreland. Terra Nova, 21, 211–218.
Xue, Ch., Zeng, R., Liu, Sh., Chi, G., Qing, H., Chen, Y., Yang, J., and Wang, D., 2007. Geologic, fluid inclusion and isotopic characteristics of the Jinding Zn-Pb deposit, western Yunnan, South China: A review. Ore Geology Reviews, 31, 337–359.
Zhou, J., Gao, J., Chen, D., and Liu, X., 2013. Ore genesis of the Tianbaoshan carbonate-hosted Pb-Zn deposit, Southwest China: geologic and isotopic (C-H-O-S-Pb) evidence. International Geology Reviews, 55, 1300-1310.
Zobell, C., 1963. Organic geochemistry of sulfur. In Breger, I. (Ed.), Organic geochemistry: New York, Pergammon Press, 658.