Tektono-metamorphe Kontrolle der archaischen Goldmineralisation in der New Consort Gold Mine, Barberton Grünsteingürtel, Südafrika

Otto, Alexander; Meyer, Franz Michael

doi:2454

Tektono-metamorphe Kontrolle der archaischen Goldmineralisation in der New Consort Gold Mine, Barberton Grünsteingürtel, Südafrika = Tectono-metamorphic controls of the Archean gold mineralization in the New Consort Gold Mine, Barberton greenstone belt, South Africa

Otto, Alexander (Author)

2008

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Alexander Otto

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2008

Umfang149 S. : Ill., graph. Darst., Kt.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2008

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Meyer, Franz Michael (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2007-11-16

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-24548
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/50397/files/Otto_Alexander.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Barberton Greenstone Belt (Genormte SW) ; Goldlagerstätte (Genormte SW) ; Archaikum <Geologie> (Genormte SW) ; Metamorphose <Geologie> (Genormte SW) ; Geowissenschaften (frei) ; Südafrika (frei) ; Barberton greenstone belt (frei) ; gold mineralization (frei) ; Archean (frei) ; metamorphism (frei) ; South Africa (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550

Kurzfassung
Die New Consort Gold Mine befindet sich im Früh- bis Mittelarchaischen Barberton Grünsteingürtel in Südafrika. Sie ist eine der ältesten orogenen Goldlagerstätten der Erde. Die Goldmineralisation tritt in Myloniten der sogenannten Consort Bar auf, die sich am Kontakt zwischen der ca. 3280-3260 Ma Onverwacht Group und der überlagernden ca. 3260-3225 Ma Fig Tree Group befindet. Die Nebengesteine der Goldmineralisation umfassen Metaultramafite und Amphibolite der Onverwacht Group sowie Metapelite der Fig Tree Group. Die geochemischen Charakteristika der Nebengesteine weisen auf ein Bildungsmilieu im Suprasubduktionsbereich eines magmatischen Inselbogens hin. Die Edukte der metamorph überprägten Nebengesteine sind Komatiite, basaltische bis andesitische Vulkanite und Pelite. Die Metamorphose der Gesteine der strukturell am höchsten gelegenen Fig Tree Group erreichte Bedingungen der oberen Grünschieferfazies (510-530°C, 4 kbar). Dagegen erreichten die metamorphen Bedingungen in den Gesteinen der strukturell am tiefsten gelegenen Onverwacht Group die obere Amphibolitfazies (600-700°C, 6-8 kbar). Detaillierte petrologische und strukturgeologische Untersuchungen zeigen, dass die Consort Bar eine Scherzone darstellt, die im Wesentlichen für den starken Anstieg der metamorphen Bedingungen verantwortlich ist. Dieser sprunghafte Anstieg der PT-Bedingungen an der Consort Bar entspricht einen Verlust an Kruste von ca. 6-9 km. Es können zwei Stadien der Goldmineralisation unterschieden werden. Ein frühes Hochtemperaturereignis ist durch Löllingit, Pyrrhotin und einer kalk-silikatischen Alterationsparagenese gekennzeichnet. Diese frühe Mineralisation ist möglicherweise mit der D1 Deformation assoziiert. Die Hauptphase der Goldmineralisation erfolgte während eines erneuten duktilen Deformationsereignisses (D2). Als Resultat der D2 Deformation ist es zur Anlage von NNW-streichenden, steilstehenden Scherzonen gekommen. Dieses Scherzonensystem, die Shires Shear Zone, trennt die beiden regionalen Synklinalen (D1) voneinander ab und wurde von synkinematischen Pegmatitgängen indrudiert. Die Anlage der Erzkörper ist durch die Interaktion der D2 Scherzonen mit der Consort Bar kontrolliert. Petrologische und geothermobarometrische Untersuchungen an den Erz- und Alterationsparagenesen zeigen, dass die Bildungstemperatur der Hauptphase der Goldmineralisation mit zunehmender Teufe von ca. 510°C bis 590°C ansteigt. Der Niveauunterschied beträgt dabei ca. 1.5 km. Die Sulfidparagenesen in den Erzkörpern verändern sich mit dem Anstieg der metamorphen Bedingungen der Nebengesteine. In den Erzkörpern der strukturell am höchsten gelegenen Fig Tree Group tritt die Arsenopyrit + Pyrit + Pyrrhotin Paragenese auf, währenddessen in den strukturell tiefsten Bereichen der Onverwacht Group die Arsenopyrit + Pyrrhotin + Chalkopyrit + Löllingit Paragenese auftritt. Die Hauptphase der Goldmineralisation war im wesentlichen syn-peakmetamorph im Hinblick auf die Gesteine der Fig Tree Group, aber post-peakmetamorph in Beziehung zu den Gesteinen der Onverwacht Group im Liegenden der Consort Bar. Da die Gesteine im Liegenden bereits auf ihren retrograden Pfad waren, können metamorphe Entwässerungsreaktionen im unterliegenden Grünsteingürtel für die Quelle der Erzfluide ausgeschlossen werden. Wahrscheinlich liegt die Quelle der Erzfluide außerhalb des Grünsteingürtels. Das Alter der Goldmineralisation in der New Consort Gold Mine ist mit ca. 3030 Ma deutlich jünger als in der Fairview Mine. Dies deutet auf eine episodische Goldmineralisation im Barberton Grünsteingürtel hin. Die geochemischen Untersuchungen zeigen, dass es sich bei der New Consort Gold Mine um ein großes Hydrothermalsystem gehandelt hat, welches gleichzeitig in unterschiedlichen krustalen Niveaus aktiv war. Im Allgemeinen zeigt sich eine Zufuhr von Silizium, den Alkalien, Gold, Arsen, Schwefel, Kupfer und Antimon in die alterierten Nebengesteine. Allerdings zeigen sich große Unterschiede in Abhängigkeit vom Fluid-Gesteinsverhältnis.

The New Consort Gold Mine in the Palaeo- to Mesoarchaean Barberton greenstone belt, South Africa, is one of the oldest recognized orogenic gold deposits on Earth. The gold mineralization is hosted by discrete mylonitic units, the so-called Consort Bar, which occurs at the contact between the c. 3280-3260 Ma Onverwacht Group and the overlying c. 3260-3225 Ma Fig Tree Group. The host rocks comprise metaultramafics and amphibolites of the Onverwacht Group as well as metapelites of the Fig Tree Group. The geochemical characteristics of the host rocks are consistent with a magmatic arc setting for their formation. The precursors of the metamorphic host rocks were komatiites, basaltic to andesitic volcanics and pelites. The metamorphism of the structurally highest Fig Tree Group reached conditions of the upper greenschist facies (510-530°C, 4 kbar). In contrast, the metamorphic conditions in the basal Onverwacht Group reached the upper amphibolite facies (600-700°C, 6-8 kbar). Detailed structural and petrological investigations indicate that the Consort Bar represents a major structural break, which is largely responsible for the telescoping of metamorphic isograds within the structural sequence. This shear zone was responsible for the loss of about 6-9 km crust. Two stages of mineralization can be distinguished. Loellingite, pyrrhotite, and a calc-silicate alteration assemblage characterize an early high-T mineralization event, which is restricted to upper amphibolite facies rocks of the Onverwacht Group. This early mineralization may correlate with the local D1 deformation. The second and main stage of gold mineralization was associated with renewed ductile shearing during D2. The D2 deformation resulted in the formation of a NNW trending, steeply dipping, strike-slip shear zone system, the Shires Shear Zone, which separates two regional, SE plunging D1 synclines. The mineralized shear zones are intruded by abundant syn-kinematic pegmatite dykes. The ore bodies are controlled by the interaction of the D2 strike-slip shear zones with the Consort Bar. Petrological and geothermobarometric data on ore and alteration assemblages indicate that the main stage of gold mineralization, which affected a crustal profile of c. 1.5 km, was characterized by increasing temperatures (c. 510°C to 590°C) with increasing structural depth. Sulfide assemblages in the ore bodies change progressively with metamorphic grade, ranging from arsenopyrite + pyrite + pyrrhotite in the structurally highest, to arsenopyrite + pyrrhotite + chalcopyrite + loellingite in the structurally deepest part of the mine. The main stage of gold mineralization was broadly synpeak metamorphic with respect to the Fig Tree Group, but postdates the peak of metamorphism in upper amphibolite facies rocks of the structurally underlying Onverwacht Group. As the footwall rocks were already on their retrograde path, metamorphic devolatilisation reactions within the greenstone sequence can be ruled out as the source of the mineralizing fluids. Therefore an external source for the ore fluids is more likely. The age of the gold mineralization of the New Consort Gold Mine is c. 3030 Ma and therefore considerably younger than the age of the Fairview Mine. The major and trace element characteristics are consistent with one large hydrothermal system that was operating contemporaneously at different crustal levels. In general the mineralization throughout the mine is characterized by an addition of silica, alkalis, gold, arsenic, sulphur, copper and antimony to the altered host rocks. However, there are differences depending on the fluid-rock ratio.

Fulltext:
PDF