Abstract

The Ulsan Fe–W mine is located within the Cretaceous Gyeongsang volcano-sedimentary basin at the southeastern edge of the Korean Peninsula. Distinct hydrothermal events resulted in calcic skarn and vein deposits in recrystallized limestone near a Tertiary epizonal granite stock. The deposits of the Ulsan mine present a unique opportunity to document geochemically the complex evolution of a skarn–vein system that is related genetically to a low-sulfidation system. Isochemical contact metamorphism of an early skarn stage (stage I) is displayed by the presence of anhydrous Ca–Al–Mg skarn minerals at the contact between granite and recrystallized limestone. Following magnetite deposition in the main prograde skarn (stage II), the first deposition of arsenopyrite occurs intergrown with rammelsbergite – niccolite – gersdorffite – löllingite – native bismuth – bismuthinite –hexagonal pyrrhotite. These common sulfide assemblages are characterized by an overall low-sulfidation state during the main skarn stage. Retrograde skarn (stage III) is characterized by minor impregnations of scheelite in calcite and quartz, with actinolite and chlorite. During the latest part of stage III, Cu–Zn and polymetallic sulfide mineralization was introduced. The latest episode in the hydrothermal system (stage IV) is characterized by Zn–Pb–Ag mineralization in siderite–quartz veins. Decreasing As contents in arsenopyrite from stages II to IV indicate a decrease in temperature or sulfur fugacity (or both) with time. The various skarn-forming events and ore minerals from various stages are interpreted to have resulted from an evolutionary trend from hypersaline magmatic fluids during prograde skarn formation associated with Fe–As(–Ni) mineralization to low-salinity and low-temperature fluids during the retrograde skarn formation, associated with W–Cu–Zn mineralization. As the influence of magma-derived fluids waned, surficial fluids descended to deeper levels along fractures, resulting in siderite–quartz deposition associated with Zn–Pb–Ag mineralization. These results demonstrate that the Ulsan deposit is likely a skarn deposit that is genetically related to a low-sulfidation porphyry system.

Abstract

La gisement de fer et de tungstène d’Ulsan est située dans le bassin volcano-sédimentaire crétacé de Gyeongsang, près de la bordure sud-est de la péninsule coréenne. Des événements hydrothermaux distincts ont mené à la formation d’un skarn calcique et des veines minéralisées dans un calcaire recristallisé, l’encaissant d’un pluton granitique épizonal d’âge tertiaire. Les gisements exploités à Ulsan fournissent une occasion unique de documenter l’évolution géochimique complexe d’un système de skarns et de veines lié génétiquement à un système à faible taux de sulfuration. Un métamorphisme de contact isochimique a produit un premier skarn (stade I) contenant des minéraux anhydres à Ca–Al–Mg au contact entre granite et calcaire recristallisé. Suite à la déposition de magnétite au stade principal de skarnification prograde (stade II), il y a eu un premier épisode de déposition d’arsénopyrite en intercroissance avec rammelsbergite – niccolite – gersdorffite – löllingite – bismuth natif – bismuthinite –pyrrhotite hexagonale. Ces assemblages de sulfures courants témoignent d’un état de faible sulfuration généralisé pendant la skarnification principale. Les skarns rétrogrades (stade III) contiennent des imprégnations mineures de scheelite dans la calcite et le quartz, avec actinolite et chlorite. Au cours de la partie ultime du stade III, les sulfures Cu–Zn et polymétalliques ont été introduits. Le dernière épisode du système hydrothermal (stade IV) a mené à une minéralisation Zn–Pb–Ag associée à des veines de sidérite–quartz. Une diminution des teneurs en As dans l’arsénopyrite en allant du stade II au stade IV indique une diminution en température ou en fugacité du soufre (ou les deux) avec le temps. Les divers événements de skarnification et les assemblages de minéraux de minerais des divers stades auraient résulté d’une évolution impliquant d’abord des fluides hypersalins magmatiques au cours de la skarnification prograde, associés à la minéralisation Fe–As(–Ni), et ensuite des fluides à faible salinité et faible température au stade rétrograde, associés à la minéralisation W–Cu–Zn. Avec la diminution de l’influence des fluides orthomagmatiques, les fluides de surface ont atteint des niveaux profonds le long de fissures, pour déposer l’association sidérite–quartz avec minéralisation en Zn–Pb–Ag. D’après ces résultats, le gisement d’Ulsan semble être un skarn génétiquement lié à un système de porphyre à faible sulfuration.

(Traduit par la Rédaction)

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