The gold-rich seafloor massive sulphide deposits of Tasmania

Zusammenfassung

In dem kambrischen Vulkanbogen des Mount Read, Westtasmanien, gibt es vier hochwertige polymetallische, massive Sulfidlagerstätten: Rosebery, Hercules, Que River und Hellyer. Alle Lagerstätten liegen innerhalb des zentralen Vulkanit-komplexes, eines K-reichen, kalk-alkalischen Andesit-Dacit-Rhyolithes, der entlang eines alten Kontinentalrandes durch eine mächtige kontinentale Kruste eruptierte. Späte Riftphasen während der Bildung des Vulkanbogens werden durch längsgerichtete Störungen, die sowohl Ausfällungsorte als auch jüngere Grabenfüllungen steuern, angedeutet.

Hellyer und Que River, die jüngsten und am schwächsten deformierten Vorkommen, enthalten innerhalb der Sulfide primäre texturelle Merkmale, wie kolloidalen Pyrit und Kupferkies, sowie zonierten Sphalerit. Isoklinale Faltung der Que River Lagerstätten verursachte eine teilweise Rekristallisation der Sulfide und eine schieferungsbedingte Lamination, die schwer von der primären Sulfidlamination zu unterscheiden ist. Die ältere Rosebery Lagerstätte hat eine plattenartige Form und einen schwach entwickelten Schlot. Die massive Sulfidplatte wurde durch Faltung und Überschiebung intensiv deformiert, so daß es zu einer dachziegelartigen Lagerung des Lagerstättenkörpers kam. Sämtliche primären Strukturen wurden so durch die spätere Deformation zerstört.

Die klassische Zonierung der Metalle innerhalb der Lagerstätte, nämlich Fe->Cu->Pb-Zn>Ag-Au->Ba ermöglicht die Rekonstruktion der ursprünglichen Form und Lage der Sulfide am primären Ausfällungsort. Der durchschnittliche Goldgehalt der Sulfide liegt zwischen 2 und 4 ppm, mit Maxima innerhalb des Hangenden von hochwertigen Zinkoder Baritvorkommen.

Mt. Lyell, eine große Kupferlagerstätte im Süden des Vulkanbogens, zeigt eine unterschiedliche Kupfer-Gold-Vergesellschaftung im tiefsten Teil der Lagerstätte. Dieses zweigeteilte Vorkommen, einmal von Gold und Zink in oberen Bereichen (z. B. Hellyer, Que River und der Rosebery Zn-Ba-Zone) und zum anderen von Gold und Kupfer in tieferen Stockwerken (z. B. Mt. Lyell und die Rosebery Cu-Zone) wurde weltweit bei mehreren Sulfidlagerstätten beobachtet. Dieses Phänomen wird direkt auf die Art des Transportme-chanismusses des Goldes zurückgeführt. Die Gold-Kupfervorkommen im tieferen Stockwerk resultieren aus einer Fällung von Hochtemperatur-Gold-Chlorid-Komplexen durch Abkühlung und steigenden pH-Wert während des Aufstiegs der Lösungen. Die Anreicherung von Gold in den höher gelegenen Blei-Zink-Barium-reichen Teilen bei Hellyer, Que River und Rosebery resultiert aus einer Remobilisation und einem Transport von Gold als Bisulfid-komplex, als Folge des Aufstiegs hydrothermaler Lösungen durch ältere Sulfide. Dabei werden die Lösungen auf dem Weg zum Ozeanboden kontinuierlich mit Meerwasser vermischt und bekommen einen mehr oxidierenden Charakter.

Die Goldanreicherung direkt an der Oberfläche des massiven Sulfidkörpers ist die direkte Folge dieses fortlaufenden Prozesses während der Entwicklung der Lagerstätte.

Abstract

Four major high grade polymetallic massive sulphide deposits (Rosebery, Hercules, Que River and Hellyer) occur within the Cambrian Mount Read Volcanic arc in western Tasmania. The Central Volcanic Complex which is host to the ores is a high-K calc-alkaline andesite-dacite-rhyolite suite which has erupted through thick continental crust along an ancient continental margin. The presence of longitudinal faults which control both the locations of mineralization and younger grabben fill volcanic sequences indicate late stage rifting during the development of the arc.

The youngest and least deformed deposits at Hellyer and Que River contain primary textural features within the sulphide mound such as colloform pyrite and chalcopyrite diseased and zoned sphalerits. Isoclinal folding of the Que River ores has caused partial sulphide recrystallization and a cleavage induced lamination which is easily confused with the primary sulphide lamination. The older Rosebery deposit has a sheet like form and a poorly developed alteration pipe. The massive sulphide sheet has been strongly deformed by folding and thrusting leading to a series of imbricate ore lenses. All primary sulphide textures at Rosebery have been destroyed by the later deformation and annealing events.

The classic metal zonation within these deposits of Fe->Cu->Pb-Zn->Ag-Au->Ba enables a reconstruction of the original form of the sulphide mounds and the location of primary hydrothermal seafloor outlets. The mean gold grade of the polymetallic massive sulphides varies from 2–4 ppm with the best grades concentrated toward the stratigraphic hanging wall of the deposits associated with either the high grade zinc zone or the barite zone. Mt. Lyell, which is a large copper stock-work orebody in the southern part of the volcanic arc, shows a distinctly different association of gold with copper in the deepest part of the stock-work system. This bipartite association of Au-Zn in the hanging wall (e. g. Hellyer, Que River and Rosebery Zn-Ba zone) and Au-Cu in the footwall (e. g. Mt. Lyell and Rosebery Cu zone) has been observed in other seafloor massive sulphide ores world wide, and is considered to relate directly to the gold transporting mechanism.

The footwall gold-copper association is the result of deposition of gold from the high temperature soluble gold-chloride complex due to decreasing temperature and increasing pH as the fluids move up towards the seafloor. On the other hand, concentration of gold in the upper lead-zinc-barium rich parts of massive sulphide lenses at Hellyer, Que River and Rosebery results from remobilization and transport of gold as the bisulphide complex, as the hydrothermal fluids move up through the previously deposited sulphide mound or blanket and out onto the seafloor continually mixing with sea water and becoming more oxidized. Gold is ultimately concentrated at the upper-most surface of the massive sulphide lens due to the continuation of this zone refining process throughout the evolution of the orebody.

Résumé

Dans l'arc volcanique combrien du Mont Read (Tasmanie occidentale), existent quatre dépôts de sulfures polymétalliques massifs à haute teneur: Rosebery, Hercules, Que River et Hellyer. Tous ces dépôts sont contenus dans le Complexe Volcanique Central, lequel consiste en une série andésitodacito-rhyolitique calco-alcaline riche en K, qui a fait éruption à travers une croûte continentale épaisse, le long d'une ancienne marge continentale. La présence de failles longitudinales, qui déterminent à la fois l'emplacement des minerais et l'existence de séries volcaniques jeunes de comblement de graben, témoigne de processus de rifting tardifs au cours de l'histoire de l'arc.

Les dépôts de Hellyer et de Que River, qui sont les plus jeunes et les moins déformés, présentent dans les sulfures des structures primaires telles que: pyrite et chalcopyrite colloformes et blende zonaire. Le minerai de Que River a subi un plissement isoclinal, responsable d'une recristallisation partielle des sulfures et d'une foliation de schistosité, difficile à distinguer de la lamination originelle des sulfures. Le dépôt de Rosebery, plus ancien, présente la forme d'un feuillet avec une cheminée d'altération peu développée. Ce feuillet de sulfure massif a été fortement déformé par le plissement et par des failles de chevauchement qui ont engendré une série de lentilles de minerai imbriquées. Ces déformations ont provoqué la destruction de toutes les structures primaires des sulfures à Rosebery.

La distribution zonée classique des métaux dans ces dépôts (Fe→Ca→Pb→Zn→Ag→Au→Ba) permet de reconstituer la forme originelle des ames de sulfures et de localiser les points d'émissions primaires sur le fond marin. La teneur moyenne en or dans les sulfures massifs polymétalliques varie de 2 à 4 ppm, les teneurs les plus élevées se concentrant vers le toit stratigraphique des sédiments associés, dans les zones à zinc ou à barite. Le Mont Lyell, formé d'un grand gisement de cuivre dans la partie sud de l'arc volcanique, présente une situation nettement différente: l'or y est associé au cuivre dans la partie inférieure du gisement. Une telle dualité d'association Au-Zn au toit (p.ex. Hollyer, Que River et Zone à Zn-Ba de Rosebery) et Au-Cu au mur (p.ex. Mt Lyell et zone à Cu de Rosebery) a été observée dans des amas de sulfures massifs en d'autres endroits du monde et est considérée comme résultant directement du mécanisme de transport de l'or.

L'association Au-Cu au mur résulte du dépôt de l'or à partir de complexes solubles de chlorure d'or de haute température, dépôt provoqué par la baisse de température et l'augmentation du ph lorsque les fluides montent vers le fond marin. D'autre part, la concentration de l'or dans les parties supérieures à Pb-Zn-Ba des gisements de Hellyer, Que River et Rosebery résulte d'une remobilisation de l'or sous forme de complexes bisulfurés, lorsque les fluides hydrothermaux montent à travers les sulfures déjà déposés et arrivent sur le fond marin où ils s'oxydent et se mèlent continuellement à l'eau de mer. L'or est finalement concentré à la surface supérieure des lentilles de sulfure massif, grâce à la poursuite de ce processus au cours de l'évolution du gisement.

Краткое содержание

кембрийской вулкани ческой дуге Mount Read, западная Тасмания, ус тановлены 4 массивные залежи сульфиднорудных мес торождений, очень бог атые полиметаллами: Rosebery, Hercules, Que River и Hellyer. Все они находятся вну три центрального ком плекса вулканитов, богатых к алием известково-щел очных андезит-дацин-риолит ов, простирающихся вдоль древнего матер икового края. Поздняя фаза образования рифта во время появления вулк анической дуги намечена наруше ниями, простирающими ся вдоль тектонических структурных единиц, п ричем эти нарушения предопред елили появление позд нейших грабенов в данном рег ионе, и заполнение их. Hellyer и Que River, наиболее поздние и наименее деформированные зал ежи, сохранили первич ные текстурные признаки сульфидов, как напр.: коллоидальный пирит и медный колчад ан и сфалерит зональн ого строения. Изоклиналь ное складкообразова ние у месторождения Que River вызв ало частичную перекристаллизацию сульфида и образован ие тонкой слоистости в них, которую трудно о тличать от первичной слоистости сульфидо в. Более древнее место рождение Rosebery имеет плитняковую ф орму и слабо развитое жерло. Массивные плит ы сульфидов интенсив но деформированы склад кообразованием и над вигами, так что сульфидные те ла образуют нечто вро де черепичной крыши. Все первичные с труктуры уничтожены этими поздними дефор мациями. Классическое распре деление металлов по з онам в месторождении, именн о Fе- > Си- > Pb- > Zn- > Ag> Ва разрешает реконст руировать исходную ф орму и положение сульфидов на первичном месте их образования. В среднем содержание золота в сульфидах составляет 2 до 4 ррm, с ма ксимумом в кровле цин ковых и баритовых отложени й. Mt. Lyell очень большое рудно е месторождение в южной части вулканич еской дуги, характери зуется большим колебанием с одержания меди и золо та в их сообществе в самых гл убоких горизонтах месторождения. При этом отмечается и звестное по многим сульфидным залежам м ира разделение ее на д ве части: сообщество золота и ц инка в верхних отрезк ах ее (напр.: зона Zn-Ba в месторож дениях Hellyer, Que River и Rosebery) и золота и меди в ни же залегающих отрезках (напр.: зона ме ди в месторождениях Mr. Lyell и Rosebery). Этот феномен объяс няют механизмами переноса золота. Накопление золота и м еди в глубокозалегаю щих горизонтах вызвано в ыпадением высокотем пературного комплекса хлорида зо лота в результате охл ождения и повышения значений pH при восхождении раст воров. Накопление золота в р асположенных выше горизонтах, где отмеч ается содружество св инца, цинка и бария, рассмат ривают, как следствие повторной мобилизации золота и х бисульфидного комп лекса и перенос его при прох ождении гидротермал ьных растворов через боле е древние месторожде ния сульфидов. При этом растворы при приближении их ко дну океана все время смеш ивались с морской вод ой и приобретали более окисленный хар актер. Накопление золота непосредстве нно на поверхности ма ссивного сульфидного тела явл яется непосредствен ным следствием такого непрерывного процесса во время обр азования залежи.