Abstract

Hydrothermal fluorite–rare-earth-element REE mineralization occurs in the zoned Oregon No. 3 (niobium–yttrium–fluorine) granitic pegmatite (NYF-type) hosted by the Proterozoic Pikes Peak granite in north-central Colorado. The mineralization comprises secondary albite, fluorite and REE minerals (predominantly samarskite and fergusonite) that replace primary pegmatitic core-zone quartz, core-margin zone fluorite and wall-zone quartz and microcline perthite. Primary fluid inclusions in hydrothermal, purple, white and colorless fluorite and secondary and pseudosecondary inclusions in pegmatitic core-zone quartz were analyzed using microthermometry and laser-ablation ICP–MS. Such analyses of fluid inclusions in fluorite are problematic owing to compositional complexity, poor absorbance of energy, and the presence of cleavage. However, representative and quantitative analyses were made using a combination of a constricted laser beam, a traversed opening technique, and by correcting for a contribution to the fluid-inclusion signal by the host. Microthermometric and LA–ICP–MS analyses indicate that four assemblages of compositionally distinct fluid inclusions occur in core-zone quartz (fluids F1 through F3) and hydrothermal purple, white and colorless fluorite (fluids F2 and F4). Fluids F1, F2, and F3 are represented by secondary and pseudosecondary L–V and L–V–H inclusions in quartz and primary(?) L–V–H inclusions in white fluorite. These inclusions have homogenization temperatures of 93 to 149°C and contain moderate- to high-salinity (22 to 29 equiv. wt.% NaCl) fluids that can be characterized as Na + K + Sr + Ba ∠ Ca solutions. These three fluids (F1, F2, and F3) could not be distinguished from one another using microthermometry. They do have distinct chemical characteristics that are apparent from the LA–ICP–MS data; F2 contains detectable concentrations of Ca, and F1 and F3 do not. Fluid F4 is represented by primary L–V inclusions in purple, white and clear fluorite. These inclusions have homogenization temperatures of 81 to 114°C and comprise a low-salinity (9 to 13 equiv. wt.% NaCl) fluid that can be characterized as a Na + K + Sr + Ba solution. Only F4 appears to have been directly involved in the formation of the fluorite–REE mineralization, and these inclusions, particularly those hosted by purple fluorite, contain the highest concentrations of REE, Y, Th and U. Some compositional variation shown by F2, however, can be explained by either wall-zone albitization, which accompanies hydrothermal fluorite–REE mineralization, or by fluorite dissolution. Modeling of the fluid–rock reaction indicates that all four fluids appear to have been derived from within the pegmatite, during its later stages of crystallization. Fluorite–REE mineralization appears to have occurred at relatively constant T and pH, largely as a result of mixing of Ca liberated from the pegmatite wall-zone during albitization in the presence of an F-bearing hydrothermal fluid.

Abstract

Nous avons étudié un exemple de minéralisation hydrothermale en fluorite et terres rares dans la pegmatite granitique Oregon No. 3 de type NYF (niobium–yttrium–fluorine), associée au batholite protérozoïque de Pikes Peak, dans la partie nord-centrale du Colorado. La minéralisation comporte une association d’albite secondaire, fluorite et des minéraux de terres rares (surtout samarskite et fergusonite) qui remplace le quartz du coeur de la pegmatite, la fluorite à la bordure du coeur, et le quartz et le microcline perthitique dans la zone externe de la pegmatite. Les inclusions fluides primaires dans la fluorite hydrothermale violette, blanche et incolore, et secondaires et pseudosecondaires dans le quartz du coeur du massif, ont été analysées par microthermométrie et par ablation au laser avec un appareil ICP–MS. De telles analyses d’inclusions fluides dans la fluorite sont difficiles à cause de la complexité compositionnelle, le faible taux d’absorption d’énergie, et la présence de clivage. Toutefois, des résultats représentatifs et quantitatifs ont été obtenus en utilisant un faisceau de laser confiné, une technique d’ouverture des inclusions par traverses, et des corrections pour la contribution au signal par le minéral hôte. Les analyses microthermométriques et les analyses LA–ICP–MS indiquent que quatre assemblages d’inclusions fluides distincts en composition sont présents dans le quartz du coeur (fluides F1 à F3) et dans la fluorite hydrothermale violette, blanche et incolore (fluides F2 et F4). Les fluides F1, F2, et F3 sont représentés par les inclusions secondaires et pseudosecondaires L–V et L–V–H dans le quartz et par les inclusions primaires (?) L–V–H dans la fluorite blanche. Ces inclusions s’homogénisent entre 93 to 149°C et contiennent une saumure à salinité de modérée à élevée (entre 22 et 29% de NaCl équiv.) que l’on peut traiter de solutions à Na + K + Sr + Ba ∠ Ca. Il est impossible de distinguer les trois fluides F1, F2, et F3 par microthermométrie. En revanche, ils sont distincts selon les données LA–ICP–MS; F2 contient des concentrations décelables de Ca, tandis que F1 et F3 en ont pas. Le fluide F4 est représenté par des inclusions primaires L–V dans la fluorite violacée, blanche et incolore. Ces inclusions s’homogénisent entre 81 et 114°C et contiennent un fluide à faible salinité (9 à 13% de NaCl équiv.) que l’on peut traiter de solution à Na + K + Sr + Ba. Seul F4 semble avoir été impliqué dans la formation de la minéralisation à fluorite + terres rares. Ces inclusions, particulièrement celles dans la fluorite violacée, contiennent les teneurs les plus élevées en terres rares, Y, Th et U. Une partie de la variabilité de F2, toutefois, peut s’expliquer soit par albitisation de la zone de bordure, qui accompagne la minéralisation, soit par dissolution de la fluorite. Une simulation de la réaction entre fluide et roche montre que les quatre fluides semblent avoir été dérivés de la pegmatite même, au cours des stades tardifs de sa cristallisation. La minéralisation semble avoir eu lieu à T et pH relativement constants, surtout à cause d’un mélange de Ca libéré des parois de la pegmatite suite à une albitisation en présence d’une phase fluide fluorée.

(Traduit par la Rédaction)

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