Hydrothermal alteration in Eshtehard volcanoes, Iran: Constraints from trace elements redistribution and stable isotope geochemistry
Highlights•Phyllic and propylitic zones show higher and lower T3 tetrad effects, respectively.•Propylitic and potassic samples have T4 tetrad effect values <0.32.•Phyllic samples have T4 tetrad–effect values >0.37.•ΔM and ΔV were depleted in the propylitic, potassic and phyllic samples.•Magmatic fluid underwent probably boiling and/or exchange with hydrous minerals.AbstractWe use the mineralogy, trace element compositions and elemental mass balance of volcanic materials collected from propylitic, potassic and phyllic alteration facies in the Eshtehard area of Iran to document the nature and effects of hydrothermal alteration. Incompatible element abundances in hydrothermally–altered samples show transformations that include: (i) depletion of alkalis and alkaline earth elements (i.e., Ba, Sr), (ii) variable behavior of first series transition elements (depletion in Cr, Co and Ni; enrichment in Zn and Cu), and (iii) depletion of HREE, Hf and Th relative to U and LREE. In detail, potassic (associated with a major addition of Cu) and phyllic zones are characterized by enrichment of SiO2 and MgO whereas propylitization depleted SiO2 and MnO, enriched MgO and Fe2O3, and increased LOI. Whole rock geochemistry along hydrothermal facies revealed consistent negative Ce and Eu anomalies, indicating that reducing conditions persisted during hydrothermal processes. Substantial changes in isovalent elements ratios (i.e., K/Ba, K/Rb, Y/Ho, Sr/Eu, Zr/Hf and Eu/Eu*) along the facies illustrate non–charge and radius control behavior are construed as lanthanide tetrad–effect phenomena. The co–occurrence of zigzag patterns (i.e., M and W–shapes) is evidence for partial or incomplete tetrad effect reaction between REE3+ and F-and Cl-rich fluids in hydrothermal systems. Low T4 tetrad–effect values overall suggest rock–fluid interaction involving rather low temperature hydrothermal solutions. Mass (ΔM) and volume (ΔV) were slightly depleted in the propylitic (–3.80% and –5.66%) potassic (–3.48% and –5.66%), and phyllic (–2.52% and –2.91%) zones with isocon slopes of 1.06, 1.06 and 1.03, respectively. We envisage a secondary phenomenon in open system conditions which accompanied fluid–rock interaction as the plausible cause of slight REE tetrad effect observed in the hydrothermally altered samples. Fluid inclusions studies yield homogenization temperatures of 275–596°C and salinity ranging from 34 to 39 wt.% NaCl equivalent suggesting boiling during mineralization in the Eshtehard area. The calculated δ18O and δD of the fluids range between 5.3 to 7.1 and –75 to –62 per mil, respectively. On this basis, we suggest that the ore-forming fluids had a magmatic source and underwent boiling and/or exchange with hydrous minerals.Graphical abstractDownload : Download high-res image (227KB)Download : Download full-size image
تغییرات هیدروترمال در آتشفشان‌های اشتهارد، ایران: محدودیت‌های ناشی از توزیع دوباره عناصر کمیاب و ژئوشیمی ایزوتوپ‌های پایدار
نکات برجسته مناطق فیزیولوژیکی و پروپلیتیک به ترتیب اثرات تتراد بالاتر و پایین‌تر را نشان می‌دهند.
نمونه‌های پروپلیتیک و پتاسیک دارای مقادیر اثر تترااد T۴ هستند. نمونه‌های فیزیولوژیکی دارای مقادیر اثر تترااد T۴ هستند. ΔM و ΔV در نمونه‌های پروپلیتیک، پتاسیک و فیلیک تهی شده‌اند.
در این مقاله با استفاده از کانی‌شناسی، ترکیب عناصر کمیاب و موازنه جرم عنصری مواد آتشفشانی جمع‌آوری‌شده از رخساره‌های دگرسانی پروپیلیتیک، پتاسیک و فیلیک در منطقه اشتهارد ایران، ماهیت و اثرات دگرسانی گرمابی مورد بررسی قرار گرفته‌است.
فراوانی عنصر ناسازگار در نمونه‌های دگرسان شده به صورت هیدروترمال، تبدیل‌هایی را نشان می‌دهد که عبارتند از: (۱)تهی شدگی عناصر قلیایی و عناصر قلیایی خاکی (یعنی، ba، Sr)، (۲)رفتار متغیر عناصر گذار سری اول (تهی شدگی در Cr، Co و Ni؛ غنی شدگی در Zn و Cu)، و (۳)تهی شدگی عناصر H۳، Hf و Th نسبت به U و L۳.
به طور دقیق، پتاسیک (مرتبط با افزودن عمده مس)و زون‌های فیلیک با غنی شدگی از SiO۲ و O مشخص می‌شوند در حالی که پروپلیتی شدن SiO۲ و MnO را تهی کرده، MgO و Fe۲O۳ را غنی کرده و LOI را افزایش می‌دهد.
ژئوشیمی سنگ کل در طول رخساره‌های گرمابی، بی‌هنجاری‌های منفی سازگار Ce و Eu را نشان داد که نشان می‌دهد شرایط احیا در طول فرایندهای هیدروترمال باقی مانده‌است.
تغییرات اساسی در نسبت‌های عناصر ایزووالانت (یعنی K / BA، K / Rb، Y / هو، Sr / Eu، Zr / Hf و Eu / Eu *)در امتداد رخساره‌ها نشان می‌دهد که رفتار بدون بار و کنترل شعاع به عنوان پدیده اثر تتردی لانتانیدی تفسیر می‌شوند.
وقوع همزمان الگوهای زیگزاگ (یعنی M و W شکل)شاهدی بر واکنش اثر تتردی ناقص یا جزئی بین سیال‌های غنی از F و Cl در سیستم‌های هیدروترمال است.
مقادیر اثر تتراد کم به طور کلی نشان‌دهنده فعل و انفعال سنگ - سیال است که شامل محلول‌های هیدروترمال دمای پایین است.
جرم (ΔM)و حجم (ΔV)به ترتیب در مناطق پروپیلیتیک (-۳.۸۰ % و -۵.۶۶ %)پتاسیک (-۳.۴۸ % و -۵.۶۶ %)و فیلیک (-۲.۵۲ % و -۲.۹۱ %)با شیب ایزوکان ۱.۰۶، ۱.۰۶ و ۱.۰۳، کمی کاهش‌یافته اند.
ما یک پدیده ثانویه را در شرایط سیستم باز در نظر می‌گیریم که تعامل سیال - سنگ را به عنوان علت محتمل سه اثر سه تایی مشاهده‌شده در نمونه‌های تغییر یافته به صورت هیدروترمال، همراهی می‌کند.
مطالعه میانبارهای سیال دمای همگن شدن ۲۷۵ - ۵۹۶ درجه سانتی گراد و شوری در محدوده ۳۴ تا ۳۹ درصد وزنی را نشان می‌دهد.
درصد وزنی معادل نمک طعام نشان می‌دهد که در طی کانی‌سازی در منطقه اشتهارد در حال جوشیدن است.
تغییرات و تغییرات محاسبه‌شده در محدوده سیالات به ترتیب بین ۵.۳ تا ۷.۱ و -۷۵ تا -۶۲ در هر میلی متر است.
بر این اساس، ما پیشنهاد می‌کنیم که سیالات تشکیل‌دهنده سنگ معدن دارای یک منبع ماگمایی بوده و تحت جوشش و / یا تبادل با کانی‌های آبدار قرار گرفته‌اند.
ترجمه شده با 
ترجمه کنید