A metallogenetic model for carbonate-hosted non-sulphide zinc deposits based on observations of Mehdi Abad and Irankuh, Central and Southwestern Iran

Abstract

Das metallogenetische Modell basiert auf Untersuchungen an den iranischen nicht-sulfidischen Zinklagerstätten Iran-Kuh und Mehdi-Abad. Die Entwicklung eines sekundären nicht-sulfidischen Erzkörpers kann in zwei Bildungsstadien untergliedert werden: dem Oxidationsstadium und dem Post-Oxidationsstadium. Das nicht-sulfidische Zinkerz kann sich unter günstigen Bedingungen zu zwei Endliedern differenzieren: dem roten- und dem weißen Zinkerz. Das rote Zinkerz enthält neben Zn (>20%), Fe (>7%) auch Pb und As. Das weiße Zinkerz weist Zn Konzentrationen von bis zu 40 % auf, aber im Vergleich zum roten Zinkerz nur sehr geringe Konzentrationen Fe (42-Konzentrationen innerhalb der Oxidationszone bewirken eine fast quantitative Fällung des Bleis als Anglesit. Der größte Anteil des Zinks (bis zu 80% bei pH 6 oder 97% bei pH 5) kann in wässriger Lösung die Oxidationszone verlassen und führt aufgrund des hohen CO2 Partialdruckes (PCO2) zur Kristallisation von Smithsonit im angrenzenden karbonatischen Gestein. Während der Post-Oxidationsphase geht der PCO2 wieder zurück und verschiebt die Stabilitätsbedingungen zugunsten von Hydrozinkit. Das Post-Oxidationsstadium ist mit der sukzessiven Bildung von Zn-(Hydro-) Silikaten verbunden, die sich vor allem in Hohlräumen und Klüften innerhalb der nicht-sulphidischen Zinkerze bilden. Die Formierung der Zn-(Hydro-) Silikate ist stark von der SiO2 Verfügbarkeit abhängig. Im Allgemeinen bilden aride Klimabedingungen die günstigsten Vorraussetzungen für eine effektive Oxidation des Sulfiderzes und eine nachfolgende Formierung nicht-sulphidischer Zinkerze. Ein tiefer Grundwasserspiegel verhindert Verünnungseffekte bzw. die Auflösung des Nicht-Sulfiderzes.

The proposed metallogenetic model is based on observations from the Iranian non-sulphide zinc deposits Mehdi-Abad and Iran-Kuh. The emplacement of non-sulphide ore can be generally subdivided into an "oxidation stage", which is followed by a "post-oxidation stage". The non-sulphide zinc ore spectrum has two end members: red zinc ore, rich in Zn (>20%), Fe (>7%), Pb - (As) and white zinc ore with typically high zinc grades (up to 40%) but low concentrations of iron (42- ions during the oxidation stage leads to the precipitation of (under these conditions) highly insoluble anglesite. Most of the zinc (up to 80% at pH 6 or 97% at pH 5) leaves the oxidation zone and precipitates as smithsonite in adjacent parts of the carbonate host rock due to a high PCO2 environment. During the "post-oxidation stage" the PCO2 decreases and reaches the level of atmospheric PCO2. Under these conditions, hydrozincite becomes stable and starts to replace smithsonite. The "post-oxidation stage" is also associated with the successive formation of local zinc (hydro-) silicates, depending on the availability of SiO2 within the solution. Generally, arid climates provide the best conditions for the preservation of non-sulphide deposits. The limited availability of meteoric water and deep to very deep water tables protect the non-sulphide ore from subsequent dissolution.