40Ar/39Ar Geochronology of Alteration and Petrogenesis of Porphyry Copper-Related Granitoids in the Darreh-Zerreshk and Ali-Abad area, Central Iran

Exploration & Mining Geology, Vol. 16, No. 1-2, 2007

A. Zarasvandi, S. Liaghat, M. Zentilli, and P.H. Reynolds

Darreh-Zerreshk and Ali-Abad are two relatively small porphyry copper-type deposits in Yazd Province in central Iran. They are located within the central Iranian volcano-plutonic belt, formed above the collisional convergent margin of the Iranian lithospheric plate from the late Eocene to the Miocene. This paper discusses the geochemical characteristics of the igneous rocks, and 40Ar/39Ar geochronology of plutons and alteration phases associated with the Darreh-Zerreshk and Ali-Abad deposits. The deposits are spatially associated with igneous complexes that consist of older and barren granites intruded by intermediate-composition granitoids, which are the carriers of Cu mineralization. The granites have relatively high content of Nb, Y, and K, a prominent negative Eu anomaly, and were probably derived from melting of, or contamination of mantle-derived magmas by, continental crust. Porphyritic diorites, quartz monzodiorites, and granodiorites show enrichment in light rare earth and large-ion lithophile elements, depletion in middle rare earth elements, and have no negative Eu anomaly. These intermediate-composition granitoids were derived from melting of the upper mantle or lower crust, and their differentiation was controlled partly by fractionation of hornblende. A pilot K/Ar whole-rock dating study suggests that the pre-ore granites were emplaced in the Oligocene. Dating by the 40Ar/39Ar method of nine samples of secondary biotite and sericitized rocks from drillcore within the mineralized and altered zones in both deposits yielded a well-defined age of ca. 16 Ma. This date is interpreted to be the time of hydrothermal alteration and of porphyry copper type mineralization in this part of Iran.

Résumé: Darreh-Zerreshk et Ali-Abad sont deux gîtes de type cuivre porphyrique de taille relativement modeste dans la province de Yazd en Iran central. Ils sont situés dans la ceinture volcanoplutonique Iranienne centrale, laquelle s’est formée au dessus de la marge continentale convergente de la plaque lithosphérique Iranienne d’âge Éocène supérieur à Miocène. Le présent article traite des caractéristiques géochimiques des roches ignées, de la géochronologie 40Ar/39Ar des plutons et des phases altérées associées aux gîtes de Darreh-Zerreshk et Ali-Abad. Ces gisements sont spatialement associés à des complexes intrusifs composés de granites préexistants stériles recoupés par des granitoïdes de composition intermédiaire, lesquels sont les porteurs de la minéralisation cuprifère. La composition de ces granites est marquée par une teneur plutôt élevée en Nb, en Y, et en K ainsi que par une anomalie négative marquée en Eu; ils résultent probablement de la fusion d’une croûte de type continental ou encore de la contamination d’un magma d’origine mantellique par de la croûte continentale. Les diorites porphyriques, les monzodiorites à quartz et les granodiorites présentent un enrichissement en terres rares légères et en éléments lithophiles à large rayon ionique, un appauvrissement en terres rares médianes et pas d’anomalie négative en Eu. Ces granitoïdes de composition intermédiaire dérivent de la fusion du manteau supérieur ou de la croûte inférieure, et leur différentiation a été contrôlée en partie par le fractionnement de la hornblende. Une étude préliminaire de géochronologie 40Ar/39Ar de la roche totale suggère que les granites pré-minéralisation ont été mis en place à l’oligocène. La datation par la méthode 40Ar/39Ar de neuf échantillons de biotite secondaire et de roches séricitisées provenant de carottes forées dans les zones minéralisées et altérées des deux gîtes ont retourné un âge bien défini d’environ 16 Ma. Cette date est considérée comme indicative de l’âge de l’altération hydrothermale et de la minéralisation de type cuivre porphyrique dans cette partie de l’Iran.

Keywords: Porphyry copper deposits, central Iran, Yazd Province, geochronology, geochemistry, hydrothermal alteration