Lithogeochemical Exploration, Alteration and Gold Mineralogy in the Sonajil-Heris Low-Sulfide Epithermal Deposit, East Azerbaijan

Document Type : Research - Paper

Authors

1 Ph.D Student, Dept. of Mining Engineering, Islamic Azad University, Ahar Branch, Ahar, Iran

2 Associate Professor, Dept. of Geology, Islamic Azad University, Tabriz Branch, Tabriz, Iran

3 Assistant Professor, Dept. of Mining Engineering, Islamic Azad University, Ahar Branch, Ahar, Iran

4 Assistant Professor, Dept. of Geology, Natural Sciences Faculty, Tabriz University, Tabriz, Iran

Abstract

The epithermal part of copper-gold porphyry deposits are important due to their high grade, low exploitation costs and the presence of precious elements. The main rock outcrops in the area from old to new include Eocene volcanoclastic deposits, Oligo-Miocene intrusive bodies and Quaternary deposits. The Sonajil area is known as a site of porphyry deposit and copper mining, but the characteristics, style and origin of the mineralization of its epithermal part has not been described in the scientific literature. On the basis of results achieved from studying satellite images and field and laboratory controls, the presence of kaolinite, quartz, alunite and hydroxyl minerals, has been confirmed, which are the indicator of phyllic, propylitic, argillic, siliceous and tourmalinization in the epithermal part. The Interpretation of the stream sediments geochemistry, data analysis and lithology along with classical statistical methods, grade-number and grade-area fractal models showed that the grade-number fractal method with a high reliability coefficient is the most effective for separating the epithermal part from the porphyry mineralization in the region, which has been used as the basis for the interpretation of the maps. The maximum values of Au element anomaly are consistent with epithermal-related siliceous veins in the western part of the area and the lowest anomaly is related to the northeast of the deposit. According to the results of geometallurgical studies in Canada's ActLab laboratory, the occurrence of gold mineral is accompanied by quartz less than ten microns in size. Therefore, the origin of gold mineralization in the Sonajil deposit belongs to epithermal deposits. The presence of colloform texture, hydrothermal breccia’s along with the geochemical correlation of elements and principle component statistical analysis results are all consistent with features of low sulfidation epithermal deposits.

Keywords

Main Subjects

References

  1. Heidari, S. M., Afzal, P., Ghaderi, M., and Sadeghi, B. (2021). “Detection of mineralization stages using zonality and multifractal modeling based on geological and geochemical data in the Au-(Cu) intrusion-related Gouzal-Bolagh deposit, NW Iran”. Ore Geology Reviews, 139: 104561.
  2. Heidari, S. M., Afzal, P., and Sadeghi, B. (2022). “Miocene tectono-magmatic events and gold/poly-metal mineralizations in the Takab-Delijan belt, NW Iran”. Geochemistry, 83: 125944.
  3. رحمانی، ش.، زمانیان، ح.، زارعی سهامیه، ر.؛ 1398؛ "ویژگی ژئوشیمیایی سنگ‌های آذرین مرتبط با کانسار طلای اپیترمال لوبین- زرده، شمال‌غرب ایران". سال بیست و نهم، شماره 114، ص 302-286.
  4. Simmons, S. F., White, N. C., and John, D. A. (2005). “Geological characteristics of epithermal precious and base-metal deposits”. In: Hedenquist, J. W., Thompson, J. F. H., Goldfarb, R. J., and Richards, J. P. (Eds.), Economic Geology One Hundredth Anniversary Volume: 1905-2005, Littleton, CO, U.S.A.: Society of Economic Geologists, 485-522.
  5. Foster, R. P. (Ed.) (1996). “Gold Metallogeny and Exploration”. London: Chapman and Hall, pp. 432.
  6. Sillitoe, H. R., and Hedenquist, J. W. (2003). “Linkage between volcanotectonic settings, ore-fluid compositions, and epithermal precious- metal deposits”. Society of Economic Geologist, Special Publication, 10: 315-343.
  7. Ngang, T. C., Emmanuel Suh, C., Wagner, T., Bafon, T. G., Fusswinkel, T., and Vishiti, A. (2024). “Epithermal Ag–Au mineralization at Galim-Legalgorou, Cameroon Volcanic Line: insights from alteration mineralogy and mineral chemistry of electrum and sphalerite”. International Journal of Earth Sciences, 113: 1285-1301.
  8. Goldfarb, R. J., Groves, D. I., and Gardoll, S. (2001). “Orogenic gold and geologic time: a global synthesis”. Ore Geology Reviews, 18: 1-75.
  9. Singer, D. A. (1986). “Descriptive model of Cyprus massive sulfide”. In: Cox, D. P., and Singer, D. A. (Eds.), Mineral deposit models: U.S. Geological Survey Bulletin 1693, pp. 131.
  10. Wang, Q. F., Deng, J., Liu, H., Yang, L. Q., Wan, L., and Zhang, R. Z. (2010). “Fractal models for ore reserve estimation”. Ore Geology Reviews, 37: 2-14.
  11. رمضانی، ط.، معانی جو، م.، علیپور، س.؛ 1397؛ "مطالعه عوامل مؤثر بر کانه‌زایی معدن مس-طلای پورفیری-اپیترمال سوناجیل، با استفاده از مطالعات سنجش از دور، کانی‌شناسی و زمین‌شیمی". فصلنامه زمین‌شناسی ایران، سال دوازدهم، شماره 48، ص 79-63.
  12. Pivetta, C. P., Benedini, L., Marcos, P., Cocola, M. A., Virginia Barros, M., Gregori, D., Strazzere, L., Costa dos Santos, A., and Geraldes, M. C. (2024). “Characterization of Arroyo Verde Epithermal Deposit: Paragenesis, Mineral Geochemistry, Geochronology and Fluid Inclusions in Lower Chon Aike Volcanism, Argentina”. Geochemistry and Mineral Deposits, 35: 62-84.
  13. نبوی، م، ح.؛ 1355؛ "دیباچه ای بر زمین‌شناسی ایران". انتشارات سازمان زمین‌شناسی کشور.
  14. Rose, A. W., and Burt, D. M. (1979). “Hydrothermal alteration in Barnes, H. L., ed., Geochemistry of hydrothermal ore deposits”. New York, USA, John Wiley and Sons, 173-235.
  15. Pirajno, F. (2009). “Hydrothermal Processes and Mineral Systems”. Springer, Berlin, pp. 1250.
  16. حسین زاده، ق.؛ 1387؛ "مطالعات زمین‌شناسی، ژئوشیمی، سیالات درگیر، کانی‌سازی، دگرسانی و ژنز کانسار مس پورفیری سوناجیل شرق هریس (استان آذربایجان‌شرقی)". رساله دکتری، دانشگاه تبریز، 211 صفحه.
  17. Noori, L., Beiranvandpour, A., Askari, G., Taghipour, N., Pradhan, B., Lee, C.-W., and Honarmand, M. (2019). “Comparison of Different Algorithms to Map Hydrothermal Alteration Zones Using ASTER Remote Sensing Data for Polymetallic Vein-Type Ore Exploration: Toroud – Chahshirin Magmatic Belt (TCMB), North Iran”. Journal of Remote Sensing, (11)5: 495. DOI: https://doi.org/10.3390/rs11050495.
  18. Berlianto, B. (2003). “Detection and mapping of hydrothermal alteration pattern related to copper-gold porphyry in kashmar-khaf belt, North east Iran”. M. S. Thesis, ITC, Netherlands.
  19. Wilkinson, J. J. (2001). “Fluid inclusions in hydrothermal ore deposits”. Lithos, 55(1-4): 229-272.
  20. Chitalin, A. F., Baksheev, L. A., and Nikolaev, Yu. N. (2024). “Porphyry Copper and Epithermal Gold–Silver Mineralization of the Baimka Ore Zone, Western Chukotka, Russia”. Geology of ore deposits, 66: 21-41.
  21. Albinson, T., Norman, D. I., Cole, D., and Chomiak, B. (2001). “Controls on formation of low- sulfidation epithermal deposits in Mexico: Constrains from fluid inclusion and stable isotope data”. Society of Economic Geologist, Special Publication, 8: 1-32.
  22. Asli, B., Mokhtari, M. A. A., and Jamali, H. (2023). “Geology, geochemistry, fluid inclusion data, stable isotope characteristics, and ore genesis of the Barout Aghaji gold deposit, NW Zanjan, Iran”. Journal of Asian Earth Sciences: X, 9: 100139.
  23. سازمان نظام مهندسی معدن؛ 1395؛ "گزارش پایانی اکتشاف محدوده سوناجیل در مقیاس 5000/1". 196 صفحه.
  24. Hofstra A. H., and Cline J. S. (2000). “Characteristics and models for Carlin-type gold deposits”. Reviews in Economic Geology, 13: 163-220.
  25. Kylie, P. (2007). “Application of lithogeochemistry to gold exploration in the St Ives goldfield, Western Australia”. Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis, 7(2): 99-108.
  26. احمدی، ف.، محمدپور، م. ا.؛ 1397؛ "بررسی‌های ژئوشیمیایی رسوبات آبراه‌های جهت تعیین کانه‌زایی طلای پهنه برشی منطقه آلوت در استان کردستان". فصلنامه علمی پژوهشی زمین‌شناسی محیط‌زیست، سال دوازدهم، شماره 44، ص 35-19.
  27. دایا، ع. ا.، مرادی، ر.؛ 1397؛ "مقایسه مدلهای فرکتالی عیار-تعداد  (C-N و عیار-مساحت (C-A) در جداسازی بی‌هنجاری‌های ژئوشیمیایی از زمینه در برگه 1:100000 سیه رود، ‌شمال‌غرب ایران". نشریه (علمی-پژوهشی) روش‌های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن، شماره 16، ص 94-87.
  28. Carranza, E. J. M. (2011). “Analysis and mapping of geochemical anomalies using logratio-transformed stream sediment data with censored values”. Journal of Geochemical Exploration, 110: 167-185.
  29. Sinclair, W. D. (2007). “Porphyry deposits”. In: Goodfellow, W. D. (Ed.), Mineral Deposits of Canada: A Synthesis of Major Deposit-Types, District Metallogeny,the Evolution of Geological Provinces, and Exploration Methods: Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, Special Publication No. 5, 223-243.
  30. صادقی، س.، یزدی، م.، رسا، ا. و جانثاری، م. ر.؛ 1400؛ "منشأیابی نهشته‌های پلاسری کواترنر با بهره‌گیری از مطالعات دورسنجی و ژئوشیمی در محدوده زواریان، جنوب‌غرب قم، مرکز ایران". فصلنامه کواترنری ایران (علمی-پژوهشی)، دوره هفتم، شمارة 2 و 1، ص 649-629.
  31. Cheng, Q., Agterberg, F. P., and Carter, G. F. (1996). “A Spatial Analysis Method for Geochemical Anomaly Separation”. Journal of Geochemical Exploration, 65: 175-194.
  32. Hosseini, S. A., Keshavarz Faraj Khah, N., Kianoush, P., Afzal, P., Ebrahimabadi, A., and Shirinabadi, R. (2023). “Integration of fractal modeling and correspondence analysis reconnaissance for geochemically high-potential promising areas, NE Iran”. Results in Geochemistry, 10: 100026.
  33. هزارخانی، ا.، سلجوقی، ب. ش.؛ 1395؛ "مدلسازی فرکتال و چندفرکتال داده‌های ژئوشیمیایی". انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
  34. حسنی پاک، ع.؛ 1387؛ "اصول اکتشافات ژئوشیمیایی". چاپ ششم، انتشارات دانشگاه تهران، تهران.
  35. یزدی، ز.؛ 1391؛ "بررسی کانه‌زایی مس در ورقه یکصدهزارم چهارگنبد". پایان‌نامه کارشناسی ارشد.
  36. Davis, J. C. (2002). “Statistics and dataanalysis in Geology”. 3th Ed., John Wiley & SonsInc., New York, 342-353.
  37. Mao, Z., Peng, S., Lai, J., Shao, Y., and Yang, B. (2004). “Fractal study of geochemical prospecting data in south area of Fenghuanshan copper deposit, Tongling Anhui”. Journal of Earth Science and Environment, 26: 11-14.
  38. زمیاد، م.، افضل، پ.، پورکرمانی، م.، نوری، ر.، جعفری، م.؛ 1400؛ "ترکیب روش‌های دورسنجی و فرکتالی برای شناسایی دگرسانی‌ها در محدوده تیرکا، شمال‌خاوری ایران". فصلنامه علمی علوم زمین، دوره سی ویکم، شماره 4، ص 68-57.
  39. مهرنیا، س. ر.؛ 1396؛ "بررسی نقش توزیع فرکتالی سیلیس در تحولات بافتی و کانه‌زایی طلا در منطقه راوند استان قزوین". فصلنامه  زمین‌شناسی ایران، دانشگاه فردوسی مشهد، سال یازدهم، شماره 43، ص 26-15.
  40. Cheng, Q., Agterberg, F. P., and Ballantyne, S. B. (1994). “The separation of geochemical anomalies from background by fractal methods”. Journal of Geochemical Exploration, 51(2): 109-130.
Journal of Mineral Resources Engineering
Volume 10, Issue 2 - Serial Number 36
September 2025
Pages 21-52

Files

History

  • Receive Date: 24 December 2023
  • Revise Date: 19 August 2025
  • Accept Date: 29 December 2024

Share

How to cite

Statistics