Abstract

We document the first natural occurrence of oscillatory zoning in hematite, due to cryptic variations in tin content. Our studies bear on a placer grain (ca. 0.5 × 0.7 mm) from a deposit located in Canadian Creek, Yukon, characterized by electron-microprobe analysis (EMP) and Raman spectroscopy. This grain was found in association with ferberite and hübnerite, which form an extensive and nearly continuous series (with up to 10–12 mol.% MgWO4 in ferberite), bismuthinite, daubréeite (?) [BiO(OH)], and tetradymite (Bi2Te1.9S1.1), which displays a minor deviation from stoichiometry owing to S-for-Te substitution. The compositional data, obtained via EMP traverses oriented across oscillatory zones (up to 10 μm thick, diffuse, and “bright” in back-scattered electron imaging) indicate that this zoning is a reflection of covariations in Fe, Sn, and, to a lesser degree, Al. The “bright” oscillatory zones are enriched in Sn, up to 2.26% SnO2, and in Al, up to 0.42% Al2O3, and are correspondingly poorer in Fe. The Sn-enrichment observed in hematite could be related to a solid-solution series from α-Fe2O3 toward a mixed-valence compound Sn2O3, yielding a mechanism (Sn4+ + Sn2+) ↔ 2 Fe3+. However, a regime of low values of oxygen fugacity would be required to stabilize Sn2+, which seems unlikely in this system. Instead, a series could extend from α-Fe2O3 toward SnO2 (cassiterite). Presumably, Sn4+ enters octahedral sites; a substitution Sn4+-for-Fe3+ is combined with a reduction of Fe3+ to Fe2+ in order to maintain charge balance. We prefer this mechanism, and suggest that the incorporation of minor Al3+ may occur to minimize lattice strain due to the incorporation of Sn4+ and Fe2+. This grain of Sn-bearing hematite may have been derived, along with the W- and Bi-rich minerals, from a mineralized zone associated with a fluid-rich environment, probably a hydrothermal deposit (possibly Au-bearing), which is related to Cretaceous felsic magmatism developed in the placer area.

Abstract

Nous décrivons le premier exemple naturel de zonation oscillatoire dans l’hématite, due aux variations cryptiques en étain. Nos études ont porté sur un seul grain (ca. 0.5 × 0.7 mm) trouvé dans une accumulation de minéraux lourds de type placer situé dans la crique Canadian, au Yukon; nous l’avons caractérisé par analyse avec une microsonde électronique et par spectroscopie de Raman. Ce grain fait partie d’une association avec ferberite et hübnerite, qui forment une série continue (avec jusqu’à 10–12% de MgWO4 dans la ferberite), bismuthinite, daubréeite (?) [BiO(OH)], et tétradymite (Bi2Te1.9S1.1), qui montre un écart mineur à sa composition à cause d’un léger excès de S se substituant au Te. Les données sur la composition, obtenues avec une microsonde électronique le long de traverses perpendiculaires aux zones oscillatoires (jusqu’à 10 μm en épaisseur, diffuse, et “illuminées” en images d’électrons rétro-diffusés) indiquent que cette zonation résulte de covariations en Fe, en Sn et, à un degré moindre, en Al. Les zones oscillatoires “illuminées” sont enrichies en Sn, 2.26% SnO2, et en Al, jusqu’à 0.42% Al2O3, et sont dépourvues en Fe de façon complémentaire. L’enrichissement de l’hématite pourrait être due à une solution solide entre α-Fe2O3 et une composante Sn2O3, à valences mixtes, selon un mécanisme (Sn4+ + Sn2+) ↔ 2 Fe3+. Pour ceci, il faudrait un régime de faibles valeurs de la fugacité d’oxygène afin de stabiliser Sn2+, ce qui ne semble pas approprié dans ce système. En revanche, la série pourrait aller de α-Fe2O3 vers SnO2 (cassitérite). Le Sn4+ aurait alors une coordinence octaédrique; une substitution de Sn4+ au Fe3+ serait dans ce cas couplée avec une réduction de Fe3+ en faveur du Fe2+ afin de conserver un équilibre de charges. Nous préférons ce mécanisme, et nous croyons que l’incorporation d’une quantité mineure de Al3+ servirait à minimiser la déformation du réseau due à la présence de Sn4+ et de Fe2+ dans la structure. Ce grain d’hématite stannifère pourrait bien être dérivé, de même que les minéraux riches en W et Bi, d’une zone minéralisée et d’un milieu riche en fluide lié à un gîte minéral, possiblement aurifère, et un magmatisme felsique crétacé près du placer.

(Traduit par la Rédaction)

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