Rare earth element-enriched cobaltiferous wads, Bungonia, eastern Australia

Zusammenfassung

Wads findet man als Zement fluvialer Sedimente, die ein komplexes paläozoisches Basement aus flyschartiger Grauwacke, Karbonaten, Schiefern, Tuffen und Granodioriten diskordant überlagern. Die eozänen fluvialen Sedimente sind unterschiedlich von Fe-Oxiden, Mn-Oxiden oder kieselig zementiert. Das gesamte Gebiet wurde während des Tertiärs um 0,5 bis 0,75 km gehoben und während des Obermiozäns intensiv lateritisiert. Der Mangan-reiche Zement besteht aus kobalthaltigem Todokorit-Lithiophorit-Birnessit in Sandsteinen, die bis zu 12% MnO und Anreicherungen in Co (max. 1,8%), REE insgesamt (max. 0,5%), Ce (max. 0,2%), Nd (max. 0,1%), Ni (max. 0,3%), Cu (max. 0,2%) und Li (max. 0,1%) enthalten. Der Gehalt an REE, Ce und das NASC-korrigierte La/Lu Verhältnis steht in einer positiven Korrelation mit dem MnO/Fe₂O₃ Verhältnis. Die Anreicherung von REE (besonders von LREE), sowie weiteren Elementen wird auf die miozäne Lateritisierung und die daraus resultierende Mobilisation von Elementen aus Basalt (Fe, Co, Ni, Cu, REE), Schiefer (REE), Karbonaten (Mn) und Granit (Li) zurückgeführt. Die warmen, sauren Lösungen bewegten sich in eozänen fluvialen Kanälen, die als Wassertransportwege und Redoxbarriere durch die Fällung von Fe- und Mn-Oxid-Zementen wirkten. Eine weitere Oxidation des Ce als auch die Adsorption von REE, Co etc. durch Todokorit führte zu der außergewöhnlichen Anreicherung der REE in Wad-zementierten fluvialen Sandsteinen.

Abstract

Wad occurs as a cement to fluvial sediments which unconformably overlie a complex Palaeozoic basement comprising flysch-type greywacke, limestone, shale, tuff and granodiorite. The Eocene fluvial sediments are variably cemented by Fe oxides, Mn oxides and silica. The area underwent 0.5–0.75 km uplift throughout the Tertiary and was intenseely lateritised in the Late Miocene. The Mn-rich cement comprises cobaltian todorokite — lithiophorite — birnessite in sandstones which contain up to 12% MnO and enrichments in Co (max. 1.8%), total REE (max. 0.5%), Ce (max. 0.2%), Nd (max. 0.1%), Ni (max. 0.3%), Cu (max. 0.2%) and Li (max. 0.1%). The total REE content, Ce content and NASC-normalized La/Lu ratio are positively correlated with the MnO/Fe₂O₃ ratio. Enrichment of REE (especially LREE) and other elements derives from Miocene lateritisation and resultant mobilization of elements from basalt (Fe, Co, Ni, Cu, REE), shale (REE), limestone (Mn) and granite (Li). These warm acid fluids were focussed in Eocene fluvial channels which acted as aquifers and redox barriers by the oxidative precipitation of Fe and Mn oxide cements. Further oxidation of Ce and adsorption of REE, Co etc. by todorokite have resulted in the extraordinary enrichment of REE in wad-cemented fluvial sandstones.

Résumé

Les «wads» dont il est question dans cette note constituent le ciment de sédiments fluviatiles d'âge éocène discordants sur un socle paléozoïque complexe formé de grauwackes de type flysch, de calcaire, de shale, de tuf et de granodiorites. Ces sédiments fluviatiles sont cimentés de manières diverses par des oxydes de Fe, des oxydes de Mn et de la silice. La région a subi, au cours du Tertiaire, un soulèvement de 500 à 700 m et a été intensément latéritisée au Miocène supérieur. Le ciment, riche en Mn, est formé de todorokite — lithiophorite — birnessite cobaltifère, dans des grès qui renferment jusqu'à 12% MnO et sont enrichis en Co (max. 1,8%), en terres rares (max. 0,5%), en Ce (max. 0,2%), en Nd (max. 0,1%), en Ni (max. 0,3%), en Cu (max. 0,2%) et en Li (max. 0,1%). La teneur totale en terres rares, la teneur en Ce et le rapport La/Lu normalisé NASC montrent une corrélation positive avec le rapport MnO/Fe₂O₂.

L'enrichissement en terres rares (particulièrement en terres rares légères) et en autres éléments est dû à la latéritisation miocène et à la mobilité consécutive d'éléments du basalte (Fe, Co, Ni, Cu, terres rares), du shale (terres rares), du calcaire (Mn) et du granite (Li). Les fluides chauds acides se sont rassemblés dans les chenaux fluviaux éocènes qui ont joué le rôle d'aquifères et de barrières redox lors de la précipitation des ciments d'oxydes de Fe et Mn. L'oxydation ultérieure du Ce et l'adsorption des terres rares, du Co, etc. par la todorokite sont à l'origine de l'extraordinaire enrichisement en terres rares dans les grès fluviatiles à ciment de wad.

Краткое содержание

Вад входит в состав це мента флювиальных се диментов, которые несогласно з алегают на палеозойс ком фундаменте, состояще м из флишеподобных гр аувакков. Флювиальные седимен ты эоцена различают по соотношению окисл ов железа, марганца и к ремния в их цементах. Вся иссл едованная область ок азалась поднятой на 0,5 до 0,75 км во в ремя третичного пери ода, а во время верхнего ми оцена подверглась ин тенсивным процессам латеризац ии. Цемент, богатый марганцем, состоит из содержащих кобальт м инералов тодорокита — литиофо рита — бирнессита в пе счанике, в котором установлен о присутствие следую щих элементов: 12% окиси ма рг анца, до 1,8% кобальта, Редких Земель до 0,5%, Се д о 0,2%, Nd до 0,1%, Ni доО,3%, Сu до 0,2% и Li до 0,1%. Содерж ание Редких Земель, Се и соотношен ие La/Lu, приведенное к NASC, находится в прямой з ависимости от соотно шения MnO/Fe₂O₃. Обогащение Редким и Землями, именно LREE, и другими элементам и связано с процессом латеризации в миоцене и является с ледствием мобилизац ии этих элементов из баз альтов (Fe, СО, Ni, Сu, REE), сланцев (REE), карбонатов (Мп) и гранитов (Li). Эти кислые флюиды в эоцен е мигрировали по флюв иальным каналам, по которым шл о передвижение вод. При этом редокспотен циал способствовал о саждению окислов железа и марг анца. Следующее за эти м окисление Се, как и абсорбция Ред ких Земель, кобальта идт. тодорокитами при вело к значительному накоплению Редких Земель в вадах, которые цементирова ли флювиальные перчани ки.