Abstract

Minor elements, such as Ag, As, Au and Sb, have commonly been remobilized and concentrated into discrete pockets in massive sulfide deposits that have undergone metamorphism at or above the middle amphibolite facies. On the basis of our observations at the Broken Hill orebody in Australia and experimental results in the literature, we contend that some remobilization could be the result of partial melting. Theoretically, a polymetallic melt may form at temperatures as low as 300°C, where orpiment and realgar melt. However, for many ore deposits, the first melting reaction would be at 500°C, where arsenopyrite and pyrite react to form pyrrhotite and an As–S melt. The melt forming between 500° and 600°C, depending on pressure, will be enriched in Ag, As, Au, Bi, Hg, Sb, Se, Sn, Tl, and Te, which we term low-melting point chalcophile metals. Progressive melting to higher T (ca. 600°–700°C) will enrich the polymetallic melt progressively in Cu and Pb. The highest-T melt (in the upper amphibolite and granulite facies) may also contain substantial Fe, Mn, Zn, as well as Si, H2O, and F. In our model, we suggest that the presence of polymetallic melts in a metamorphosed massive sulfide orebody is recorded by: (1) localized concentrations of Au and Ag, particularly in the presence of low-melting-point metals, (2) multiphase sulfide inclusions in high-T gangue minerals, (3) low interfacial angles between sulfides or sulfosalts suspected of crystallizing from the melt and those that are likely to have been restitic, (4) sulfide and sulfosalt fillings of fractures, and (5) Ca- and Mn-rich selvages around massive sulfide deposits. Using these criteria, we identify 26 ore deposits worldwide that may have melted. We categorize them into three chemical types: Pb- and Zn-rich deposits, either of SEDEX or MVT origin, Pb-poor Cu–Fe–Zn deposits, and disseminated Au deposits in high-grade terranes.

Abstract

Dans plusieurs cas, les éléments mineurs, par exemple Ag, As, Au et Sb, ont été remobilisés et concentrés dans des zones distinctes de gisements de sulfures massifs qui ont subi un épisode de métamorphisme jusqu’au faciès amphibolite supérieur, ou au delà. Nos observations au gisement de Broken Hill, en Australie, et les résultats d’études expérimentales prélevées de la littérature, nous font penser que cette remobilisation pourrait bien avoir impliqué une fusion du gisement. En théorie, un bain fondu polymétallique pourrait se former à une température aussi faible que 300°C, domaine de fusion de l’orpiment et du réalgar. Toutefois, pour plusieurs gisements, la première réaction entraînant la fusion serait à 500°C, où arsénopyrite + pyrite réagissent pour former pyrrhotite et un liquide As–S. Entre 500° et 600°C, dépendant de la pression, le liquide sera enrichi en Ag, As, Au, Bi, Hg, Sb, Se, Sn, Tl, et Te, tous des métaux chalcophiles à faible point de fusion. Une progression vers une température plus élevée (entre 600° et 700°C) enrichira progressivement le bain fondu polymétallique en Cu et Pb. Le liquide caractéristique des températures les plus élevées (au faciès amphibolite supérieur et granulite) pourrait bien aussi contenir des quantités substantielles de Fe, Mn, Zn, ainsi que de Si, H2O, et F. Dans notre modèle, nous préconisons les caractéristiques suivantes pour signaler la présence d’un bain fondu polymétallique dans un gisement de sulfures massifs métamorphisé: (1) concentrations locales d’or et d’argent, en particulier en présence de métaux à faible point de fusion, (2) inclusions de sulfures multiphasées dans un hôte faisant partie de la gangue, (3) faible angle interfacial entre sulfures et sulfosels soupçonnés d’avoir cristallisé à partir du bain fondu et ceux faisant partie de l’assemblage résiduel, (4) remplissage de fractures par des venues de sulfures et de sulfosels, et (5) enveloppe enrichie en Ca et Mn autour des gisements de sulfures massifs. En utilisant ces critères, nous identifions 26 gîtes minéraux à l’échelle mondiale qui auraient pu avoir fondu. Nous les regroupons en trois catégories: gisements de Pb et de Zn, soit d’origine SEDEX ou MVT, gisements Cu–Fe–Zn à faible teneur en Pb, et gisements d’or disséminé dans des socles à degré de métamorphisme élevé.

(Traduit par la Rédaction)

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