Abstract

Calderite-rich garnet and franklinite–jacobsite-rich spinel occur in amphibolite-facies hydrothermal metasedimentary rocks that stratigraphically overlie the Proterozoic Gamsberg Zn–Pb deposit, South Africa. The minerals are restricted in occurrence to an irregularly developed Mn–Fe-rich unit at the top of the ore-bearing horizon (the Gams Formation), which is interpreted to be genetically related to the underlying sulfide mineralization. The rocks are well laminated on a centimeter to decimeter scale and consist of alternating layers of garnet, pyroxenoid, Mn-rich clinopyroxene and Fe oxide (Zn–Mn-rich ferrite spinel, magnetite, hematite). The garnet contains up to 36% of the calderite component in solid solution with andradite and spessartine, whereas the spinel reaches a maximum franklinite component of 39% in solid solution with magnetite and jacobsite. Associated minor to accessory minerals include manganoan calcite, manganoan and zincian tremolite, Sr-rich epidote, hyalophane, pyrophanite, melanotekite and mimetite. The occurrence and spatial distribution of calderitic garnet, Zn–Mn-rich spinel and hematite constrain oxygen fugacities during metamorphism to conditions close to the HM buffer for the uppermost part of the Gams Formation, and indicate that considerable gradients in f(O2) and f(S2) existed within this specific horizon. The preserved assemblages are products of complex reduction and decarbonation reactions of protoliths composed of Mn–Ca-rich carbonate, Fe–Mn oxides and hydroxides, silica and aluminous clay. Under the observed conditions of P, T and f(O2), the contrasting parageneses are a function of delicate variations in the bulk composition of the precursor sediments. The Mn–Fe-rich and Zn–S-poor nature of these metahydrothermal rocks indicates that they represent a dispersion halo of low-temperature and oxidized fluids that postdated base-metal mineralization. Collectively, the unusual mineralogical and chemical composition of these rocks provides an indication of the spectrum of rock types that may be associated with metamorphosed deposits of base-metal sulfides.

Abstract

Nous documentons la présence de grenat riche en caldérite et un spinelle riche en franklinite et en jacobsite dans les roches métasédimentaires d’origine hydrothermale, maintenant recristallisées au faciès amphibolite, qui reposent sur le gisement protérozoïque à Zn–Pb de Gamsberg, en Afrique du Sud. On ne trouve ces minéraux que dans une unité (la Formation Gams) enrichie en Mn–Fe développée de façon irrégulière dans la partie supérieure du niveau minéralisé; ce niveau aurait un lien génétique avec la minéralisation sous-jacente. Les roches sont bien laminées sur une échelle centimétrique ou décimétrique, et faites d’alternances de grenat, pyroxénoïde, clinopyroxène manganésifère, et oxydes de fer (spinelle ferrite à Zn–Mn, magnétite, hématite). Le grenat contient jusqu’à 36% du pôle caldérite en solution solide avec andradite et spessartine, tandis que le spinelle atteint un maximum de 39% du pôle franklinite dans une solution solide avec magnétite et jacobsite. Leurs sont associés les minéraux accessoires calcite manganésifère, trémolite manganésifère et zincifère, épidote riche en Sr, hyalophane, pyrophanite, mélanotékite et mimétite. La présence et la distribution du grenat caldéritique, du spinelle riche en Zn et Mn, et de l’hématite limitent la fugacité de l’oxygène au cours du métamorphisme à des conditions proches du tampon HM dans la partie supérieure de la Formation Gams, et témoignerait de gradients importants en f(O2) et f(S2). Les assemblages préservés résultent de réactions complexes de réduction et de décarbonatation des protolithes, contenant carbonate riche en Mn et Ca, oxydes et hydroxydes de Fe–Mn, silice et des argiles, sources d’aluminium. Aux conditions atteintes de P, T et f(O2), les paragenèses diverses reflètent des variations délicates en composition globale des sédiments précurseurs. Selon l’enrichissement en Mn et Fe et l’absence relative de Zn et de S, ces roches métahydrothermales représenteraient une auréole de dispersion de fluides de basse température et relativement oxydés qui circulaient suite à la minéralisation en métaux de base. Prises dans leur ensemble, les compositions minéralogique et chimique inhabituelles de ces roches fournissent une indication du spectre de lithologies qui peuvent être associées aux gisements de sulfures de métaux de base métamorphisés.

(Traduit par la Rédaction)

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