Abstract

At the Nakdong As–Bi deposits, South Korea, Cambro-Ordovician sedimentary sequences are cut by numerous dykes of quartz monzodiorite and porphyritic granite. In the deposit, stage I involves arsenic mineralization, chiefly associated with arsenopyrite, pyrite, sphalerite and chalcopyrite, whereas bismuth mineralization characterizes stage II, with the coprecipitation of pyrrhotite, chalcopyrite, galena, bismuth, bismuthinite, cosalite, matildite, schirmerite, Au–Ag alloy, and argentite. The mineralization was initiated with the introduction of heterogeneous fluids of high salinity, presumably owing to the prominence of Ca, Mg, Na and K. At stage II, fluid immiscibility, which led to bismuth mineralization, produced (halite ∠sylvite)-bearing high-salinity fluids of 27.6 to 49.3 wt.% NaCl equivalents, as well as low-salinity vapor-rich fluids. The homogenization temperatures of mineralizing fluids decreased only slightly from stage I, 283–416°C, to stage II, 222–395°C. A decrease in 18O as well as 13C in going from calcite in fresh limestone (δ18O in the range +17.5 to +22.4‰, δ13C in the range +2.3 to +4.4‰) to silicified limestone (δ18O in the range +13.3 to +18.3‰, δ13C in the range −2.5 to +1.3‰) were promoted not only by Rayleigh volatilization, but also by fluid–rock interaction, with the influx of magmatic fluids into carbonate rocks during the mineralization process. The fluid–rock interaction contributed to the CO2 and CH4 components in type-III fluids and also to the Ca-enrichment in type-I fluid inclusions. The prevailing species of sulfur in the mineralizing fluids is estimated to have been H2S. The δ34SH2S values obtained from the sulfide minerals increased from stage I, +3.2 to +4.4‰, to stage II, +4.1 to +4.8‰, values typical of magmatic sulfur, and the temperatures of homogenization of fluid inclusions increased as well. The decrease of sulfur fugacities, from 10−9.1–10−6.4 atm at stage I to 10−15.7–10−9.2 atm at stage II, through sulfide precipitation and H2S loss, induced the destabilization of bisulfide complexes and characterized the change of mineral stabilities from arsenopyrite – pyrite – sphalerite to bismuthinite – native bismuth assemblages.

Abstract

Dans le gisement à As–Bi de Nakdong, en Corée du Sud, des séquences sédimentaires d’âge cambro-ordovicien sont recoupées par de nombreux filons de monzodiorite quartzifère et de granite porphyritique. Dans ce gisement, le premier stade de minéralisation a impliqué la déposition d’arsenic, en association avec arsénopyrite, pyrite, sphalérite et chalcopyrite, tandis qu’une minéralisation en bismuth a caractérisé le deuxième stade, avec coprécipitation de pyrrhotite, chalcopyrite, galène, bismuth, bismuthinite, cosalite, matildite, schirmerite, alliage Au–Ag, et argentite. La minéralisation fut initiée par l’introduction de fluides hétérogènes à salinité élevée, probablement à cause de l’importance de Ca, Mg, Na et K. Au stade II, une immiscibilité dans la phase fluide, qui a provoqué la minéralisation en bismuth, a produit des inclusions fluides à halite ∠sylvite, et donc à salinité élevée, entre 27.6 et 49.3% par poids de NaCl, ainsi qu’une fraction vapeur à salinité réduite. La température d’homogénéisation des fluides minéralisateurs n’a diminué que légèrement du stade I, 283–416°C, au stade II, 222–395°C. Une diminution de la proportion de 18O et de 13C entre la calcite du calcaire frais (δ18O entre +17.5 et +22.4‰, δ13C entre +2.3 et +4.4‰) et du calcaire silicifié (δ18O entre +13.3 et +18.3‰, δ13C entre −2.5 et +1.3‰) a été causée non seulement par une volatilisation selon la loi de Rayleigh, mais aussi par interaction des roches avec une phase fluide d’origine magmatique dans les roches carbonatées au cours de la minéralisation. L’interaction des fluides et des roches a contribué les composantes CO2 et CH4 aux fluides de type III et explique aussi l’enrichissement en Ca des inclusions de type I. L’espèce principale porteuse de soufre dans la phase fluide aurait été H2S. Les valeurs de δ34SH2S des minéraux sulfurés augmentent du stade I, +3.2 à +4.4‰, au stade II, +4.1 à +4.8‰, valeurs typiques du soufre magmatique, et les températures d’homogénéisation des inclusions fluides a augmenté de même. La diminution de la fugacité du soufre, de 10−9.1–10−6.4 atm au stade I à 10−15.7–10−9.2 atm au stade II, due à la précipitation des sulfures et à la perte en H2S, a mené à la déstabilisation des complexes bisulfurés et au changement des champs de stabilité des minéraux, de arsénopyrite – pyrite – sphalérite à l’assemblage bismuthinite – bismuth natif.

(Traduit par la Rédaction)

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