The mineralogy of the Golden Sunlight gold-silver telluride deposit, Whitehall, Montana, U.S.A.

Summary The Golden Sunlight gold-silver telluride deposit, hosted primarily within the Mineral Hill breccia pipe (MHBP), is spatially related to a high-level, Late Cretaceous multiple intrusive, alkaline to subalkaline porphyry system. Base metal veins and manganese (rhodochrosite) mineralization occur up to 2km from the MHBP and form part of a regional mineral zonation pattern genetically related to a low-grade porphyry molybdenum system. Proterozoic rocks of the LaHood Formation and the informally named Bull Mountain Group host the MHBP and contain stratabound sulphides/ sulphosalts (up to 50% pyrite with minor to trace amounts of chalcopyrite, tennantite, pyrrhotite, sphalerite, galena, and molybdenite). Four periods of hypogene mineralization occur in the breccia pipe. Stages I and IV constitute ,99% of the mineralization; native gold (4–11 wt.% Ag), calaverite, tetradymite, tellurobismuthite, Se-bearing Bi sulphosalts (aikinite, lindströmite, krupkaite, gladite, bismuthinite, and ?benjaminite), tennantite (Zn, Fe, Te, and Bi varieties), coloradoite, melonite, galena (up to 6.7 wt.% Bi and 6.4 wt.% Se), stannite, chalcocite, and the rare mineral buckhornite are included in stage Ib. Minor amounts of base metals are present in stage II. Gold-silver tellurides (krennerite, petzite, sylvanite, and possibly the rare x-phase) developed in stage III whereas barite, fluorite, dolomite, magnesite, trace kaolinite, and sericite formed during stage IV. Utilizing the mineral assemblages in stage Ib, calculated values of logf Te₂ and logf S₂ range from -10.5 to -9.7, and -12.6 to -5.5, respectively.Ore forming components (e.g., Au, Ag, Te, Cu, Bi, Mo, and much of the S) were likely derived from the Late Cretaceous intrusive system with possible contributions from the Proterozoic host rocks.

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Mineralogie der Golden Sunlight Gold-Silber-Tellurid-Lagerstätte, Whitehall, Montana

Zusammenfassung Die Golden Sunlight Gold-Silber-Tellurid-Lagerstätte, die hauptsächlich im Brekzienschlot von Mineral Hill (Mineral Hill breccia pipe, MHBP) eingelagert ist, steht räumlich mit einem erzreichen, multi-intrusiven, alkalischen bis sub-alkalischen Porphyritsystem aus der Oberkreide in Beziehung. Erzadern und Mn-Mineralisation (Rhodochrosit) finden sich bis zu 2 km vom MHBP entfernt und sind Bestandteil einer regionalen Vererzung die genetisch zu einem erzarmen Mo-hältigen Porphyritsystem in Beziehung steht. Proterozoische Gesteine aus der LaHood-Formation und der inoffiziell benannten Bull Mountain Group umgeben den MHBP und enthalten schichtgebundene Sulfide und Sulfosalze (bis zu 50% Pyrit mit Neben- bis Spurenmengen von Kupferkies, Tennantit, Pyrrhotin, Zinkblende, Bleiglanz und Molybdänit).[Der Brekzienschlot zeigt vier Phasen hypogener Mineralisation. Stufen I und IV enthalten 99% der Mineralisation: gediegen Gold (4–11 Gew.% Ag), Calaverit, Tetradymit, Tellurobismuthit, Se-hältige Bi-Sulfosalze (Aikinit, Lindströmit, Krupkait, Gladit, Bismuthinit und ?Benjaminit) Tennantit (Zn-, Fe-, Te- und Bi-Varietäten), Coloradoit, Melonit, Bleiglanz (mit bis zu 6.7 Gew.% Bi und 6.4 Gew.% Se), Zinnstein, Chalcocit, sowie das seltene Mineral Buckhornit treten in Stufe Ib auf. Geringere Mengen von Buntmetallen kommen in Stufe II vor. Gold-Silber-Telluride (Krennerit, Petzit, Sylvanit und möglicherweise die seltene X-Phase) sind in Stufe III ausgebildet und in Stufe IV wurden Baryt, Flusspat, Dolomit, Magnesit, Spuren von Kaolin und Serizit gebildet. Unter Verwendung der Mineralassoziationen der Stufe Ib lassen sich Werte von logf Te₂ zwischen - 10.5 und - 9.7 und von logf S₂ zwischen - 12.6 und - 5.5 errechnen.[Die erzbildenden Komponenten (z.B. Au, Ag, Te, Cu, Bi, Mo und der Grossteil von S) stammen wahrscheinlich vom Intrusivsystem aus der Oberkreide, möglicherweise mit Beiträgen der proterozoischen Umgebung.[/ p]

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With 10 Figures     

Yafsoanite: a garnet type calcium-tellurium(VI)-zinc oxide

Summary A single crystal X-ray investigation of yafsoanite resulted ina = 12.632(2) Å, space groupIa3d, cell content 8 × Ca₃Te₂Zn₃O₁₂ (with some Pb for Ca),R = 0.075,wR = 0.028 for 186 independent reflections. Contrary to the results of an earlier investigation, yafsoanite was found to be a garnet type oxide with the atoms Ca, Te(VI) and Zn coordinated to eight, six and four O atoms, respectively.

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Yafsoanit: Ein Calcium-Tellur(VI)-Zink-Oxid von Granat-Typ

Zusammenfassung Eine Einkristall-Röntgenuntersuchung des Yafsoanits ergab:a = 12,632(2) Å, RaumgruppeIa3d, Zellinhalt 8 × Ca₃Te₂Zn₃O₁₂ (mit etwas Pb für Ca),R = 0,075,wR = 0,028 für 186 unabhängige Reflexe. Im Gegensatz zu einer früheren Untersuchung wurde gefunden, daß der Yafsoanit dem Granat-Typ angehört, wobei die Ca-, Te(VI)- und Zn-Atome jeweils von acht, sechs und vier Sauerstoffnachbarn umgeben sind.

     

Crystal chemistry of natural tellurides II: Redetermination of the crystal structure of krennerite, (Au1−x Ag x ) Te2 withx∼0.2

Summary The crystal structure redetermination of krennerite (a=16.58,b=8.849,c=4.464 Å;Z=8; space group:Pma2-C _2v ^/4 ) with 1063 X-ray data yielded anR-value of 5.8%. Within the structure, there are three crystallographically different noble metal positions. Two of them are statistically occupied by Au and Ag atoms (ratios of 7525 and 5050, respectively) and one position by Au atoms only. The (Au, Ag) atoms are surrounded by six Te atoms with a [2+2+2] coordination. The Au atom has a [4+2] coordination built up by six Te atoms. These three different coordination polyhedra are linked via common Te–Te edges to rugged sheets parallel to (010). These sheets are connected to a framework by four crystallographically different Te atoms—combined to one Te₃ group and two Te₂ dumb bells (with Te–Te<2.9 Å). A fifth Te atom is only surrounded by (Au, Ag) and Au atoms. According to these different structural elements the crystal chemical formula may be written as (Au_2–x Ag _x )Au₂[Te₃][Te₂]₂[Te];x0.8.

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Kristallchemie natürlicher Telluride. II: Neubestimmung der Kristallstruktur des Krennerits, (Au_1–xAg_x) Te₂ mit x0,2

Zusammenfassung Die Kristallstruktur des Minerals Krennerit (a=16,58,b=8,849,c=4.464 Å;Z=8; Raumgruppe:Pma2-C _2v ^/4 ) wurde neu bestimmt. Die Strukturverfeinerung ergab mit 1063 RöntgenintensitätenR=5,8%. In dieser Struktur gibt es drei kristallographisch verschiedene Edelmetallpositionen. Zwei davon sind statistisch mit Au- und Ag-Atomen (Verhältnis 7525 bzw. 5050), eine nur mit Au-Atomen besetzt. Die (Au, Ag)-Atome werden von sechs Te-Atomen in einer [2+2+2]-Koordination umgeben, das Au-Atom besitzt eine [4+2]-Koordination von sechs Te-Atomen. Diese drei verschiedenen Koordinationspolyeder werden über gemeinsame Te–Te-Kanten zu gewellten Schichten parallel (010) verbunden. Durch vier kristallographisch verschiedene Te-Atome-die ihrerseits zu einer Te₃-Gruppe und zwei Te₂-Hanteln (mit jeweils Te–Te<2.9 Å) verbunden sind—werden diese Schichten zu einem Gerüst verknüpft. Ein fünftes Te-Atom wird nur von (Au, Ag)-bzw. Au-Atomen umgeben. Entsprechend diesen verschiedenen Bauelementen kann die kristallchemische Formel wie folgt geschrieben werden. (Au_2–x Ag _x )Au₂[Te₃][Te₂]₂[Te];x0,8.

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With 2 Figures     

Ore minerals in the telluride-bearing gold-silver ores of Salida,Indonesia, with special reference to the distribution of selenium

Te-Se-bearing gold-silver ores from Salida in Sumatra, Indonesia, show carbonate and sulfidic diffusion bands in quartz incrustations. The sulfidic diffusion bands show a fine diffusion zoning with: 1. an earliest or inner zone with concentrations of Zn, Cu, Fe, S (sphalerite, chalcopyrite, pyrite); 2. an intermediate zone with concentrations of Pb, Au, Ag, S, Te, Se (galena and Au-Ag-tellurides in Te-bearing parageneses; galena, electrum and acanthite in Te-free parageneses); and 3. a zone of As-bearing minerals (tennantite, enargite or luzonite, arsenpolybasite) superimposed on the first two zones. In the telluride-bearing ores paragenetic relations suggest that galena, altaite, hessite, and -phase and x-phase solid solutions originally crystallized above about 120 °C; on cooling this assemblage equilibrated into one stable below 50 °C and consisting of galena, altaite, hessite, hessite-sylvanite intergrowths, and hessite-petzite aggregates. Se is concentrated in sulfides of the intermediate diffusion zones; microprobe analyses indicate up to 4.0 weight percent Se in some acanthites and up to 0.4⁵ weight percent Se in some galenas; arsenpolybasite also contains up to 4.0 weight percent Se but only when replacing seleniferous acanthite. The concentration of Se with Pb, Au, Ag, S, Te in intermediate diffusion zones is ascribed to solution differentiation during solute diffusion. Microprobe analyses are given of hessite, sylvanite, petzite, minerals of the pearceite-polybasite group, mckinstryite, and the Fe-, Mn- and Cd-contents in sphalerites.

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Zusammenfassung Te-Se-führende Gold-Silber Erze von Salida in Sumatra, Indonesien, zeigen karbonatische und sulfidische Diffusionsbänder in Quarzkrusten. Die sulfidischen Diffusionsbänder zeigen eine feine Zonierung mit: 1. einer ältesten, inneren Zone mit Konzentrationen von Zn, Cu, Fe, S (Zinkblende, Kupferkies, Pyrit); 2. einer intermediären Zone mit Konzentrationen von Pb, Au, Ag, S, Te, Se (Bleiglanz und Au-Ag-Telluride in Te-haltigen Paragenesen; Bleiglanz und Akanthit in Te-freien Paragenesen); und 3. einer die erstgenannten Zonen überlagernden Zone von As-haltigen Mineralen (Tennantit, Enargit oder Luzonit, Arsenpolybasit). Die paragenetischen Beziehungen der Telluride deuten auf eine ursprüngliche Kristallisation von Bleiglanz, Altait, Hessit und - und X-Phase Mischkristalle bei Temperaturen oberhalb 120 °C; bei der Abkühlung wurde diese Mineralassoziation ersetzt durch eine unterhalb 50 °C stabile Paragenese von Bleiglanz, Altait, Hessit, Hessit-Sylvanit-Verwachsungen und Hessit-Petzit Aggregaten. Selen hat sich in den Sulfiden der intermediären Diffusionszonen angereichert. Mikrosondeanalysen zeigen Se-Gehalte bis 4.0 Gew. % in Akanthit und bis 0.4⁵ Gew. % in Bleiglanz. Arsenpolybasit kann ebenfalls bis 4.0 Gew. % Se enthalten, aber nur wenn er als Verdränger von Se-reichen Akanthiten auftritt. Die Ursache der Anreicherung von Se zusammen mit Pb, Au, Ag, S, Te in den intermediären Diffusionszonen ist in einer Art von Lösungsdifferentiation während des Diffusionsprozesses zu suchen. Mikrosondeanalysen von Au-Ag-Telluriden, Mineralen der Pearceit-Polybasit Gruppe, Mckinstryit, und den Fe-, Mn- und Cd-Gehalten der Zinkblenden werden gegeben.

     

Metallogeny of the Rapakivi granites

Summary Two major types of ore deposits occur with Proterozoic rapakivi granite plutons: (1) greisen-, vein-, und skarn-type Sn(-W-Be-Zn-Cu-Pb) deposits associated with specialized late-stage granites, and (2) Fe oxide-Cu (-U-Au-Ag) deposits.The Sn-polymetallic deposits are usually hydrothermal greisen- and vein-type occurrences (Rondönia and Amazonas in Brazil, southeastern Missouri, southern Finland, the Ukraine, India); skarn-type deposits occur in the Pitkdranta ore field, Russian Karelia. The deposits are closely associated with topaz-bearing microcline-albite granites which occur as autometamorphosed late intrusive phases of the 1.0 to 1.7 Ga granite plutons and show the characteristics of Phanerozoic tin granites: high Sn, Li, Rb, Ga, Nb, and F, low Ba, Sr, Ti, and Zr, and a strong negative Eu anomaly. The anomalous geochemical character is interpreted to be in part magmatic, in part metasomatic in origin.The huge Olympic Dam deposit in South Australia is a hydrothermally mineralized hematite breccia complex in a 1.59 Ga rapakivi granite pluton. The deposit contains over 2000 million tons of ore with 1.6% Cu, 0.06% U₃O₈, 3.5 ppm Ag, and 0.6 ppm Au. The apatite-bearing Fe and Fe-Cu deposits of southeastern Missouri are associated with volcanics of the St. Francois Mountains ring complexes. The principal ore minerals are magnetite and hematite, locally also Cu sulphides. With more than 30 Fe deposits, the St. Francois Mountains constitute a major Fe provice.

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Metallogenese der Rapakivi-Granite

Zusammenfassung Mit proterozoischen Rapakivi-Granitplutonen treten zwei Haupttypen von Erzlagerstätten auf: (1) greisen-, gang- und skarnartige Sn(-W-Be-Zn-Cu-Pb)-Lagerstätten, die mit speziellen Graniten eines Spätstadiums verbunden sind und (2) Fe-Oxid-Cu (-U-Au-Ag)-Lagerstätten.Die Sn-Polymetall-Lagerstätten sind normalerweise hydrothermale greisen- und gangartige Vorkommen (Rondônia und Amazonas in Brasilien, SE Missouri, S Finnland, Ukraine, Indien), skarnartige Lagerstätten treten im Erzrevier von Pitkäranta in Russisch-Karelien auf. Die Lagerstätten sind eng mit Topas-führenden Mikroklin-Albit-Graniten verbunden, die als autometamorphisierte spätintrusive Phasen der 1,0 bis 1,7 Ga alten Granitplutone auftreten und die charakteristischen Merkmale von phanerozoischen Zinn-Graniten zeigen: hohes Sn, Li, Rb, Ga, Nb und F, niedriges Ba, Sr, Ti und Zr und eine stark negative Eu-Anomalie. Die Ursache des anomalen geochemischen Charakters wird zum Teil als magmatisch, zum Teil als metasomatisch interpretiert.Die riesige Lagerstätte von Olympic Dam in Südaustralien ist ein Komplex aus hydrothermal mineralisierter Hämatit-Brekzie in einem 1,59 Ga alten Rapakivi-Granitpluton. Das Vorkommen enthält über 2000 Millionen Tonnen Erz mit 1,6% Cu, 0,06% U₃O₈, 3,5 ppm Ag und 0,6 ppm Au. Die Apatit-führenden Fe- und Fe-Cu-Lagerstätten von SE Missouri sind mit Vulkaniten der Ringkomplexe in den St. Francois Mountains assoziiert. Die wichtigsten Erzminerale sind Magnetit und Hämatit, lokal auch Cu-Sulfide. Mit mehr als 30 Fe-Lagerstätten stellen die St. Francois Mountains eine bedeutende Fe-Provinz dar.

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With 3 Figures     

Te and Se mineralogy of the high-sulfidation Kochbulak and Kairagach epithermal gold telluride deposits (Kurama Ridge, Middle Tien Shan, Uzbekistan)

Summary The Late Paleozoic Kochbulak and Kairagach deposits are located on the northern slope of the Kurama Ridge, Middle Tien Shan, in the same volcanic structure and the same ore-forming system. Au–Ag–Cu–Bi–Te–Se mineralization is confined to veins and dissemination zones accompanied by quartz-sericite wall-rock alteration. The tellurides, calaverite, altaite, hessite, and tetradymite are widespread at both deposits; at Kairagach selenides and sulfoselenides of Bi and Pb are common, while at Kochbulak Bi and Pb telluroselenides and sulfotelluroselenides are typical. The paragenetic sequence of telluride assemblages are similar for both deposits and change from calaverite + altaite + native Au to sylvanite + Bi tellurides + native Te, Bi tellurides + native Au, and, finally, to Au + Ag tellurides with time. These mineralogical changes are accompanied by an increase in the Ag content of native gold that correlates with a decrease in temperature, fTe₂ and fO₂ and an increase in pH.     

Artificial diagenesis in quartz sand and carbonate rocks

Diagenetic changes in carbonates and sand can be produced in the laboratory through injection of sea water. These changes are comparable to those found in the natural environment and are shown on photomicrographs. Artificial sea water of known composition under a partial pressure of carbon dioxide was injected through a composite lithology representing a shallow marine shelf. After passage of water for several days, the diagenetic alterations in the sediments were studied under a petrographic microscope. The study includes (1) the interrelation of the chemistry of the water in sediments and the mineralogy of the sediments, (2) the factors which control the processes of calcite and silica precipitation, (3) the processes responsible for transforming sediments into hard rock and, (4) the sequence of these processes.

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Zusammenfassung Diagenetische Veränderungen in Karbonaten und Sanden können im Laboratorium durch Injektionen von Seewasser experimentell nachgeahmt werden. Die beobachteten Veränderungen sind mit denen natürlicher Vorkommen vergleichbar, was anhand von Mikrophotographien demonstriert wird. Künstliches Seewasser bekannter Komposition und definiertem CO₂-Partialdruck wurde in eine Mischung injiziert, die den Sedimentverhältnissen des Flachschelfbereiches entspricht. Nach tagelangem Wasserdurchfluß wurden die Veränderungen in diesem künstlichen Sediment mikroskopisch untersucht. Die Untersuchungen enthielten (1) die Beziehungen des Chemismus des Wasser im Sediment zur Mineralogie desselben, (2) die Faktoren, die die Ausfällung von Silikaten und Karbonaten kontrollieren, (3) die Prozesse, die für die Umwandlung von Sedimenten in Gesteine verantwortlich sind und (4) die Abfolge dieser Prozesse.

     

Trace element distribution in sphalerites from Pb−Zn-ore occurrences of the Eastern Alps

Summary With secondary ion mass spectrometry as a new analytical method, which grants trace element determination in the microscale at the ppma-level and below, the abundance, distribution, and correlation of Mn, Fe, Cu, Ga, Ge, As, Ag, Cd, In, Sb, Hg, Tl, and Pb in sphalerites from different occurrences of the Eastern Alps were studied. On the whole the trace element characteristics known from average analyses is confirmed also in the microscale, but in different crystallization stages of one and the same deposit considerable variations can be found. Also in the correlation of elements great differences exist. The eminent inhomogeneity in trace element distribution is an indication for the presence of microcrystals. Thus the assumed Tl-content of already mentioned Pb-As-S-microphases has been confirmed in these investigations.

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Mikrobereichs-Spurenelementcharakterisierung von Zinkblenden aus ostalpinen Pb–Zn-Vorkommen

Zusammenfassung Mit der Sekundärionen-Massenspektrometrie als neuer analytischen Methode, die die Spurenbestimmung im Mikrobereich bis in den ppma-Bereich und darunter gestattet, wurde Anwesenheit, Verteilung und Korrelierbarkeit von Mn, Fe, Cu, Ga, Ge, As, Ag, Cd, In, Sb, Hg, Tl und Pb in Zinkblenden aus verschiedenen ostalpinen Vorkommen untersucht. Im großen und ganzen wird die aus Durchschnittsanalysen bekannte generelle Spurenelementcharakteristik auch im Mikrobereich bestätigt, doch sind in verschiedenen Kristallisationsphasen von Proben ein und derselben Lagerstätte beträchtliche Variationen festzustellen. Weiters können auch in der Korrelierbarkeit der Begleitelemente große Unterschiede gefunden werden. Die ausgeprägten Inhomogenitäten in der Elementverteilung können auch Hinweise für das Vorliegen kleinster Mikrokristallausscheidungen liefern. So konnte der vermutete Tl-Gehalt der bereits bekannten Pb-As-S-Mikrophasen bestätigt werden.

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With 7 Figures

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The abbreviations, ppma for atomic parts per million, and ppm for parts per million, will be used throughout.     

Chromian spinel in the Ivrea-Verbano layered igneous complex,western Alps,Italy

Summary Spinel occurs in the pyroxenitic, peridotitic and gabbroic layers of the Ivrea-Verbano layered igneous complex. Its composition varies between picotite and Mg-hercynite. Maximum Cr₂O₃ contents are found in the spinels of the dunitic cumulitic layers occurring at some height above the base of the complex. Chromium deposits are absent. The lack of chromite and of chromium deposits is attributed to the early fractionation of clinopyroxene (which depleted the residual liquid in chromium) instead of olivine, as a consequence of the relatively high pressure prevailing during crystallization (8 kb). The relationships betweenfO₂-composition of spinel-composition of the silicate phases indicate thatfO₂ exerted a major control on the internal stratigraphy of the single layers and on the pattern of fractionation. The variation offO₂ are on their turn related to accidental variations of the pressure acting on the magma.It is finally suggested that chromium deposits are limited to low pressure layered intrusions, where the magma has been emplaced rapidly into a shallow magma chamber. No chromium concentration is to be expected in those complexes that crystallized into deep-seated magma chambers and that fractionated at relatively high pressure, not markedly different from that at which the magma was produced. One of the major controls on the presence of chromium deposits results, therefore, to be the geotectonic environment of intrusion.

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Chrom-Spinell im geschichteten vulkanischen Komplex von Ivrea-Verbano, Westalpen, Italien

Zusammenfassung Für die Spinelle der Pyroxenit-, Peridotit- und Gabbro-Lagen des Ivrea-Verbano-Intrusivkomplexes wurde eine Zusammensetzung im Bereich Picotit und Mg-Herzynit bestimmt. Die Dunit-Lagen im basalen Anteil des Komplexes führen Spinelie mit Cr₂O₃-Gehalten bis zu 30 Gew-%. Chromerz-Konzentrationen fehlen jedoch, was auf die fraktionierte Kristallisation von Klinopyroxen (und Entstehung Cr-Restschmelzen) an Stelle von Olivin, als Folge der bei relativ hohem Druck (8 kbar) erfolgten Intrusion, zurückzuführen ist. Die Beziehungen zwischen Sauerstoffpartialdruck und Spinell- und Silikat-Zusammensetzung zeigen den bedeutendenfO₂-Einfluß auf den stratigraphischen Aufbau der einzelnen Gesteinslagen und auf die fraktionierenden Kristallisationsvorgänge. Die schwankendenfO₂-Werter stehen in Zusammenhang mit den ebenfalls variierenden auf das Magma wirkenden Drücken.Es ist anzunehmen, daß Chromerzkonzentrationen nur in geschichteten Intrusivkomplexen vorkommen, die sich unter niederem Druck bzw. in einer oberflächennahen Magma-Kammer bildeten, und nicht in jenen, die tiefer intrudierten und bei hohem Druck kristallisierten. Von großer Bedeutung für die Bildung von Chromerzlagerstätten ist also das geotektonische Milieu der Intrusion.

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With 7 Figures     

鄂东南鸡笼山矽卡岩型金铜矿床金、银、碲、铋的赋存状态及其对成矿条件的制约

鸡笼山矽卡岩型金铜矿床是长江中下游成矿带典型的矽卡岩矿床,矿体主要赋存于下三叠统大冶组碳酸盐岩与花岗闪长斑岩接触带内。根据野外观察和镜下鉴定,将成矿过程划分为进矽卡岩阶段、退化蚀变阶段、石英-硫化物阶段和碳酸盐阶段,其中石英-硫化物阶段为金和铜的主要成矿阶段。鸡笼山金铜矿床中不同类型矿石的矿相学观察和电子探针微区成分分析(EPMA)表明,金、银主要以自然金、银金矿、碲银矿、硫银铋矿等形式产出,主要载金矿物为黄铜矿和黄铁矿;同时发现鸡笼山金铜矿床中发育大量碲-铋矿物(如辉碲铋矿、针硫铋铅矿等)。成矿流体物理化学性质研究表明,鸡笼山金铜矿床中金银元素在高温热液中主要以氯络合物的形式运移,随着温度降低和流体进一步的演化,金银元素转变为以硫络合物、碲铋化物熔体等形式运移。在石英-硫化物阶段,由于硫化作用与流体的沸腾作用,流体中硫逸度降低,碲逸度升高;当流体处于黄铁矿-磁黄铁矿氧逸度范围、酸碱性呈中性-弱碱性、碲逸度(logf_(Te2))为-10.7~-8.4、硫逸度(logf_(S_2))为-11.4~-10.6时,金、银、铜元素近于同时沉淀,碲、铋和砷元素对金和银元素运移和富集起到了重要作用,最终形成了鸡笼山矽卡岩型金铜矿床。     

Mineralogy and mineral chemistry of Bi-minerals: Constraints on ore genesis of the Beiya giant porphyry-skarn gold deposit,southwestern China

The Beiya deposit, located in the Sanjiang Tethyan tectonic domain (SW China), is the third largest Au deposit in China (323 t Au @ 2.47 g/t). As a porphyry-skarn deposit, Beiya is related to Cenozoic (Himalayan) alkaline porphyries. Abundant Bi-minerals have been recognized from both the porphyry- and skarn- ores, comprising bismuthinite, Bi–Cu sulfosalts (emplectite, wittichenite), Bi–Pb sulfosalts (galenobismutite, cosalite), Bi–Ag sulfosalt (matildite), Bi–Cu–Pb sulfosalts (bismuthinite derivatives), Bi–Pb–Ag sulfosalts (lillianite homologs, galena-matildite series), and Bi chalcogenides (tsumoite, the unnamed Bi₂Te, the unnamed Ag₄Bi₃Te₃, tetradymite, and the unnamed (Bi, Pb)₃(Te, S)₄). Native bismuth and maldonite are also found in the skarn ores. The arsenopyrite geothermometer reveals that the porphyry Au mineralization took place at temperatures in the range of 350–450 °C and at log fS₂ in the range of − 8.0 to − 5.5, respectively. In contrast, the Beiya Bi-mineral assemblages indicate that the skarn ore-forming fluids had minimum temperatures of 230–175 °C (prevailing temperatures exceeding 271 °C) and fluctuating fS₂–fTe₂ conditions. We also model a prolonged skarn Au mineralization history at Beiya, including at least two episodes of Bi melts scavenging Au. We thus suggest that this process was among the most effective Au-enrichment mechanisms at Beiya.     

New compositional and optical data for antimonian and bismuthian varieties of hemusite from Japan

Summary New compositional and optical data are reported for antimonian and antimonianbismuthian varieties of hemusite from epithermal Au-Ag-Cu deposits in Japan. The empirical formula for the antimonian variety, from the Iriki mine is: (Cu_5.83Fe_0.14Ag_0.01)_5.98Mo_1.03(Sn_0.54Sb_0.41Te_0.03Bi_0.02)_1.00(S_7.85Se_0.15)_8.00, and that of the Sb-Bi variety from the Kawazu mine is: (Cu_5.84Fe_0.14Ag_0.01)_5.99Mo_1.03(Sn_0.82Sb_0.11Bi_0.l0Te_0.04)_1.07(S_7.80Se_0.12)_7.92. The theoretical formula of hemusite is Cu⁺ ₄Cu²⁺ ₂MO⁴⁺Sn⁴⁺S₈, whilst the most probable formula of the Iriki hemusite is Cu⁺ _4.5CU²⁺ _1.5Mo⁴⁺Sn⁴⁺ _0.5Sb⁵⁺ _0.5S₈, with Sb⁵⁺ substituting for Sn⁴⁺ and forming (SbS₄)^3– tetrahedra as might be expected, given that the metal to sulphur ratio is 1, and given the sphalerite-like structure of the mineral. However Bi³⁺ cannot be so accommodated, resulting in a deficiency in (S + Se) for Kawazu hemusite. Reflectance spectra for both are compared with those of the tungsten analogue (compositional) of hemusite, kiddcreekite. The relationship between hemusitesensu stricto and these newly reported varieties is discussed in terms of simple and coupled chemical substitutions, and inferences are drawn on the valency of Sb, Bi, Mo and Cu in the hemusite structure.

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Neue chemische und optische Daten für antimon- und bismuthführende Varietäten von Hemusit aus Japan

Zusammenfassung Neue chemische und optische Daten für antimon- und bismuthführende Hemusite auf epithermalen Au-Ag-Cu Lagerstätten in Japan werden vorgelegt. Die empirische Formel für die antimon-führende Varietät aus der Iriki-Mine ist: (Cu_5.83Fe_0.14Ag_0.01)_5.98Mo_1.03(Sn_0.54Sb_0.41Te_0.03Bi_0.02)_1.00 (S_7.85Se_0.15)_8.00, und die der Sb-Bi Varietät aus der Kawazu Mine ist: (Cu_5.84Fe_0.14Ag_0.01)_5.99M0_1.03(Sn_0.82Sb_0.11Bi_0.l0Te_0.04)_1.07 (S_7.80Se_0.12)_7.92. Die theoretische Formel von Hemusit ist Cu⁺ ₄Cu²⁺ ₂Mo⁴⁺Sn⁴⁺S₈, während die wahrscheinlichere Formel für den Hemusit von Iriki Cu⁺ ₄Cu²⁺ _1.5Mo⁴⁺Sn⁴⁺ _0.5Sb⁵⁺ _0.5S₈, mit Sb⁵⁺ an der Stelle von Sn⁴⁺, das(SbS₄)^3– Tetraeder bildet, wie zu erwarten ist, unter der Voraussetzung, da das Metall zu Schwefelverhältnis 1 und die Struktur sphaleritähnlich ist. Bi³⁺ kann jedoch nicht in dieser Weise untergebracht werden, und das führt zu einem Mangel an (S + Se) für den Hemusit von Kawazu. Die Reflektions-Spektren beider Minerale werden mit denen des Wolfram-Equivalents von Hemusit (Kiddcreekit) verglichen. Die Beziehung zwischen Hemusitsensu stricto und diesen jetzt beschriebenen Varietäten wird auf der Basis einfacher und gekoppelter chemischer Substitution diskutiert. Auf dieser Basis werden Schlüsse auf die Valenz von Sb, Bi Mo und Cu in der Hemusit-Struktur gezogen.

     

Orogeny,crustal hydrogeology and the generation of epigenetic ore deposits in the Canadian Cordillera

Summary The Mesozoic-Cenozoic history of the Canadian Cordillera in British Columbia was composed of five major stages: preaccretion island arc development in the Early Jurassic, micro-plate vs. continent collision in the Middle Jurassic, uplift and extension in the Late Jurassic to Early Cretaceous, renewed collisional tectonics in the Middle Cretaceous, and extension and strike-slip faulting in the Late Cretaceous to Eocene. All of these intervals except the Late Jurassic to Early Cretaceous were associated with extensive plutonism and volcanism. An analysis of the age distribution of epigenetic ores (porphyry Cu ± Mo, Au; mesothermal Au; epithermal Au ± Ag; Ag-Pb-Zn veins), however, indicates that only the Early Jurassic, the Late Jurassic to Early Cretaceous, and the Late Cretaceous to Eocene were characterized by widespread development of epigenetic ores. Especially notable is the absence of significant epigenetic mineralization from the Middle Jurassic and Middle Cretaceous periods, even though magmatism and metamorphism were widespread during these time periods.Studies of synbrogenic regional fluid flow in the Canadian Cordillera show that differences in regional hydrogeology between the compressional-thrust and the extensional intervals are probably the key factor in determining which intervals were extensively mineralized. In compressional-thrust regimes characteristic of the Middle Jurassic and Middle Cretaceous, vertical permeability is disrupted by low permeability thrust zones, which inhibits the influx of surface fluids or venting of subsurface fluids and consequently, limits the ability of the system to concentrate metals. In extensional regimes, vertical fracturing provides regions of high permeability, which provide for the rapid influx and circulation of surface fluids and venting of devolatilizational fluids and consequently, the widespread formation of epigenetic ores.

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Gebirgsbildung, Hydrogeologie der Kruste, und Entstehung von epigenetischen Erzlagerstätten in der kanadischen Cordillera

Zusammenfassung Die mesozoisch-känozoische Geschichte der kanadischen Cordillere in Britisch Kolumbien umfaßt fünf Haupt-Stadien: Entwicklung eines Inselbogens im Unter-Jura, Mikroplatten/Kontinent-Kollision im Mittel-Jura, Hebung and Extension im Oberjura bis Unterkreide, Kollisionstektonik in der Mittelkreide und schließlich Extension und Strike-Slip-Faulting von der Oberkreide bis ins Eozän. Alle diese Phasen, mit Ausnahme der im späten Jura und in der frühen Kreide, waren mit ausgedehnter plutonischer und vulkanischer Aktivität verbunden. Eine Analyse der Altersverteilung epigenetischer Erzlagerstätten (Porphyry Cu + Mo, mesothermales Au, epithermales Au + Ag; AgPb-Zn-Gänge), weist darauf hin, daß nur im Unterjura, und vom Oberjura bis in die Unterkreide, und von der Oberkreide bis ins Eozän die Entstehung epigenetischer Erzlagerstätten zu beobachten war. Besonders bemerkenswert ist das Fehlen signifikanter epigenetischer Mineralisation im Mitteljura und in der Mittelkreide, obwohl Magmatismus und Metamorphose während dieser Zeitabschnitte zu beobachten waren.Untersuchungen von synorogenem, regionalem Fluidverhalten in der kanadischen Kordillere zeigen, daß Unterschiede in der regionalen Hydrogeologie zwischen kompressionalen Überschiebungsphasen und extensionalen Perioden ein wichtiger Faktor in der Entwicklung der Mineralisation sind. In Kompressions/Überschiebungsregimen, die für den Mitteljura und die Mittelkreide charakteristisch sind, war vertikale Permeabilität durch Überschiebungsbahnen von niedriger Permeabilität unterbrochen. Dies wiederum verhinderte den Zufluß von Oberflächen-Fluiden oder das Aufsteigen von Fluiden aus der Tiefe und, in der Folge, die Fähigkeit des Systems, Metalle zu konzentrieren. In Extensions-Bereichen bieten vertikale Bruchstrukturen Bereiche hoher Durchlässigkeit an, die wiederum rasche Zufuhr und Zirkulation von Oberflächenfluiden, das Aufsteigen von Fluiden, sowie die Bildung von Lagerstätten erleichtern.

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This paper was presented at the IGCP 291 Project Symposium Metamorphic Fluids and Mineral Deposits, ETH Zürich, March 21–23, 1991.     

Die Stilpnomelan-Mineralien und ihr Vorkommen in Österreich

Zusammenfassung Eine Reihe von Vorkommen von Stilpnomelan-Mineralien wurde untersucht, wobei sich herausstellte, daß zahlreiche Angaben über entsprechende Vorkommen zu revidieren sind. Die beiden Vorkommen in der Gösleswand südlich des Großvenediger (Osttirol) und am Nordrand der Hohen Tauern im Wolfsbachtal (Salzburg) wurden auf ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften hin untersucht, wobei es sich ergab, daß alle speziellen Stilpnomelan-Eigenschaften auch für diese beiden Mineralien zutreffen, bei denen es sich um besonders aluminiumreiche Glieder dieser Mineralgruppe handelt. Im Verlauf thermischer Untersuchungen ließ sich, entgegen den Angaben in der Literatur, eine höhere thermische Stabilität des Gitters feststellen. Für die Rekristallisation von Mineralien der Stilpnomelangruppe ist ein spezieller Schritt der Gesteinsmetamorphose, der durch hohe Mobilität der chemischen Komponenten charakterisiert ist, anzunehmen.

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Stilpnomelane-minerals and their occurrence in Austria

Summary Several Austrian occurrences of a mineral, described in the literature as a member of the stilpnomelane group were investigated. It was found that many of these occurrences are chlorites or biotites and not stilpnomelane minerals.The stilpnomelane from the Gösleswand (Laßöhrlinggruppe, south of the Großvenediger, Osttirol) and from the Wolfsbachtal (northern margin of the Hohen Tauern, Salzburg) were investigated by physical and chemical methods. These two minerals are richer in Al₂O₃ than the stilpnomelanes described from other localities. Compared with the statements of other authors, a higher, thermal stability of the mineral was found.For the recrystallization of stilpnomelane minerals it is necessary to infer a special step of rock metamorphism. This step is characterized by a very high mobility of chemical compounds.

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Mit 6 Abbildungen     

Pegmatites in two suites of variscan orogenic granitic rocks (Western Carpathians,Slovakia)

Summary Two rare-element (Be-Nb-Ta) granitic pegmatite populations have been observed in the Western Carpathian granitoids: (1) pegmatites with Ti- and Mg-poor mineral assemblages, and (2) pegmatites carrying Ti- and Mg-enriched phases (Nb-Ta oxide minerals, garnet, beryl). Mineral chemistry of the pegmatites reflects the primary composition of the parental granitic rocks. The first pegmatite type is derived from monazite-bearing orogenic granites (MOG), and the second from allanite-bearing orogenic granites (AOG). The MOG produced an abundance of pegmatites, whereas in the AOG group the pegmatites are less evolved and relatively scarce. The two kinds of pegmatites support the subdivision of the Western Carpathian granitoids into two principal genetic groups.

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Pegmatite in zwei Suiten variszischer orogener Granite (West-Karpathen, Slowakei)

Zusammenfassung In den Granitoiden der West-Karpathen kommen zwei Populationen von Selten-Element (Be-Nb-Ta) granitischen Pegmatiten vor: (1) Pegmatite mit Ti- und Mg-armen Mineralvergesellschaftungen und (2) Pegmatite mit Ti- und Mg-angereicherten Phasen (Nb-Ta Oxyde, Granat, Beryll). Die Mineralchemie der Pegmatite spiegelt die primäre Zusammensetzung der granitischen Ursprungsgesteine wider. Der erste Pegmatit-Typ stammt von Monazit-führenden orogenen Graniten (MOG) ab, und der zweite von Allanit-führenden orogenen Graniten (AOG). Die MOG sind für eine Vielzahl von Pegmatiten verantwortlich, während die Pegmatite der AOG-Gruppe weniger entwickelt und relativ selten sind. Das Vorkommen dieser zwei Arten von Pegmatiten unterstützt die Unterteilung der Granitoide der West-Karpathen in zwei genetische Hauptgruppen.

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With 6 Figures     

Niobian and zincian ilmenites in syenites from Cape Ashizuri, Southwest Japan

Summary Ilmenite in alkali feldspar quartz syenite from Cape Ashizuri contains up to 4.4 wt.% Nb₂O₅. Niobium substitutes for Ti in the octahedral site of the ilmenite structure. Substitution of Nb for Ti may involve a coupled exchange to maintain charge balance, and an exchange of 2Nb + 2Fe³⁺ = 3Ti + 2Fe²⁺ is advocated. An Fe-Ti oxide geothermometer obtained from mineral pairs of granular and lamellar intergrowths indicates a subsolidus re-equilibration temperature of 510–640 °C andfO₂ between the FMQ and MW-buffers, implying that it is very undersaturated with respect to water. On the other hand, Zn-ilmenite, containing up to 5.4 wt.% ZnO, occurs in miarolitic cavities in peralkaline rhyolite which cuts the quartz syenite. The Zn-ilmenite is one of the last crystalline phases of the Ashizuri magmatic activities under volatile-rich conditions. Nb-oxides, such as fergusonite, samarskite, columbite and a pyrochlore-like mineral, are Ta- and Mn-poor, which corresponds to those of less-fractionated rocks of anorogenic alkali granite and pegmatitic granite in the continental situation. Ta- and Mn-poor Nb-oxides in F- and Li-rich alkaline felsic magmas such as the Ashizuri syenites are unusual; this may be related to a rapid emplacement and cooling of mantle-derived small-volume magma in the island are situation.

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Nb- und Zn-Ilmenite in Syeniten von Cap Ashizuri, Südwest-Japan

Zusammenfassung Ilmenit in Alkalifeldspat-Quarz-Syenit von Cap Ashizuri enthält bis zu 4,4 Gew. % Nb₂O₅. Niob ersetzt Ti in der oktaedrischen Position der Ilmenit-Struktur. Substitution von Nb für Ti erfolgt über einen gekooppelten Austausch zum Erhalt der Ladungsgleichgewichte und hier wird der Austausch von 2Nb + 2Fe³⁺ = 3Ti + 2Fe²⁺ vorgeschlagen. Ein Fe-Ti-Oxid Geothermometer auf der Basis von Mineral-Paaren körniger und lamellarer Verwachsungen weist auf Subsolidus Re-Equilibrationstemperaturen von 510 bis 640 °C undfO₂ zwischen den QFM und MW-Puffern hin. Dies bedeutet Wasser-Untersättigung. Andererseits kommt Zn-Ilmenit mit bis zu 5,4 Gew.% ZnO in miarolitischen Hohlräumen in peralkalinem Rhyolit vor, der den Quarzsyenit durchschlägt. Der Zn-Ilmenit ist einer der am spätesten gebildeten kristallinen Phasen der magmatischen Aktivitäten von Ashizuri, bei Bedingungen, die an volatilen Phasen reich sind. Nb-Oxide, wie zum Beispiel Fergusonit, Samarskit, Columbit und ein Pyrochlor-ähnliches Mineral sind Ta- und Mn-arm; dies entspricht weniger fraktionierten Gesteinen aus dem Bildungsberich anorogener Alkali-Granite und pegmatitischer Granite in einer kontinentalen Situation. Ta- und Mn-arme Nb-Oxide in F- und Li-reichen alkalischen felsischen Magmen, wie die Ashizuri Syenite, sind ungewöhnlich; dies mag mit rascher Platznahme und Abkühlung von kleinen Volumina von Magmen, die aus dem Mantel stammen, in einer Inselbogen-Situation zusammenhängen.

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With 6 Figures     

Gold-Silver vein mineralization at Tyndrum,Scotland

Summary Electrum, hessite, petzite and sylvanite have been recorded from veins at Tyndrum, Scotland. Electron probe micro-analyses have also revealed two un-named Ag-Te-S phases. Fluid inclusion studies suggest that the mineralising fluids responsible for the precious metal mineralization contained 7.0 mol % CO₂ and 7 wt % NaCl. T_H (temperature of homogenisation) determinations were in the range 295°C to 325°C and a depth of vein formation 4 km is indicated. Mineral precipitation was probably caused by cooling and adsorption of gold onto pyrite. ³⁴S values of + 1.8%o for galena from the Au + Ag + Te veins suggest a different (possibly igneous) sulphur source to that producing the Pb +Zn vein mineralization in the Tyndrum area. Although an age of 380 Ma was obtained using K-feldspar in the veins the data are not conclusive. It is argued that the Au + Ag mineralization at Tyndrum is due to hydrothermal activity related to Cu +Mo mineralization associated with the Late Caledonian granites.

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Die Gold-Silber-Gang-Vererzung von Tyndrum, Schottland

Zusammenfassung In der Gang-Vererzung von Tyndrum, Schottland, kommen eine Gold-Silber-Legierung, Hessit, Petzit und Sylvanit vor. Außerdem ergaben Mikrosondenanalysen das Vorhandensein von zwei unbekannten Ag-Te-S Phasen. Die Untersuchungen von Flüssigkeitseinschlüssen zeigen, daß die für die frühe Mineralisation verantwortlichen Lösungen 7.0% Mol.% CO₂ und 7 Gew.% NaCl enthalten haben. Die Homogenisie-rungstemperaturen liegen im Bereich von 295-325°C und weisen auf eine Tiefe der Gangentstehung von 4 km hin. Die Au-Ag-Te Mineralbildung kam vermutlich durch Abkühlung und Adsorption von Gold auf Pyrit zustande. ³⁴S-Werte von + 1.8%0, gemessen an Bleiglanz aus Au-Ag-Te-Gängen deuten eine magmatische Schwefelherkunft an, während die Pb-Zn-Gangmineralisation eine andere Schwefelquelle vermuten läßt. Die Altersdatierung der Gänge von 380 Mio. Jahren läßt sich derzeit noch nicht sinnvoll interpretieren. Es wird angenommen, daß die Au-Ag-Vererzung von Tyndrum durch hydrothermale Aktivität im Zusammenhang mit einer an spätkaledonische Granite gebundenen Cu-Mo-Vererzung entstanden ist.

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With 5 Figures     

The Paasivaara PGE reef in the Penikat layered intrusion,northern Finland

Summary Three major PGE-bearing mineralized zones have been found in the layered series of the early Proterozoic Penikat layered intrusion. These are designated as the Sompujärvi (SJ), Ala-Penikka (AP) and Paasivaara (PV) Reefs according to the site of their initial discovery.The uppermost of these, the PV Reef, has the highest Pt/Pd ratio. It is located in the transition zone between the fourth and the fifth megacyclic units. The main host rock is the uppermost anorthosite, disseminated sulphides and associated PGM being concentrated in the interstices of this plagioclase orthocumulate. The Reef has also been encountered in other parts of the transition zone, however, and sometimes even in the lowermost parts of the fifth megacyclic unit. The dominant sulphide paragenesis is chalcopyrite-pyrrhotite-pentlandite, whereas the PGM identified are represented by sperrylite (PtAs₂), kotulskite (PdTe), merenskyite (PdTe₂), isomertieite (Pd₁₁Sb₂As₂), stibiopalladinite (Pd₅Sb₂), cooperite (PtS) and braggite ((Pt, Pd, Ni)S).It is suggested that the PV Reef was formed in the mixing process when the fifth magma pulse intruded into the magma chamber. Mixing of the new magma with the older residual magma in the chamber accounted for the sulphide precipitation. Mixing and convection were probably turbulent at first and the sulphides were thus able to "scavenge" PGE from a large amount of silicate melt. The metal ratios in the mineralization point to a close genetic relationship with the fifth magma pulse.

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Das Paasivaara PGE Reef in der Penikat-Intrusion, Nord-Finnland

Zusammenfassung In den geschichteten Serien der frühproterozoischen Intrusion von Penikat kommen drei grössere PGE-führende Zonen vor. Diese werden als die Sompujärvi (SJ), Ala-Penikka (AP) und Paasivaara (PV) Reefs bezeichnet, entsprechend den Lokalitäten der Entdeckung.Das am höchsten gelegene PV Reef hat die höchsten Pt/Pd Verhältnisse. Es liegt in der Übergangszone zwischen der vierten und der fünften megazyklischen Einheit. Das wichtigste Wirtsgestein ist der oberste Anorthosit, wo disseminierte Sulfide und assoziierte PGM in den Zwischenräumen dieses Plagioklas-Orthokumulates vorkommen. Das Reef wurde auch in anderen Teilen der Überganszone beobachtet und manchmal sogar in den untersten Partien der fünften megazyklischen Einheit. Die dominierende Sulfidparagenese ist Kupferkies-Magnetkies-Pentlandit; PGM sind Sperrylith (PtAs₂), Kotulskit (PdTe), Merenskyit (PdTe₂), Isomertieit (Pd₁₁Sb₂As₂), Stibiopalladinit (Pd₅Sb₂), Cooperite (PtS) und Braggit ((Pt, Pd, Ni)S).Es wird angeregt, dass das PV Reef während der Mischungsvorgänge bei der Intrusion des fünften Magma Pulses in die Magmenkammer entstanden ist. Mischung des neuen Magmas mit dem alten Residual-Magma in der Kammer war für die Ausfällung der Sulfide verantwortlich. Mischung und Konvektion dürften anfangs turbulent gewesen sein, und so konnten die Sulfide die PGE aus einem beträchtlichen Anteil der Silikatschmelze entfernen. Die Metallverhältnisse dieser Vererzung lassen eine enge genetische Verbindung mit dem fünften Magmapuls erkennen.

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With 8 Figures     

Zur Kristallstruktur des Bismuthinits,Bi2S3

Zusammenfassung Es wurde eine Bestimmung der Kristallstruktur des Bismuthinits Bi₂S₃, die bisher nur als Analogie der Antimonitstruktur bekannt war, durchgeführt. Es zeigte sich, daß die Kristallstruktur des Bismuthinits weitgehend mit der von Antimonit übereinstimmt. Die Koordinationspolyeder sind allerdings regelmäßiger als beim Sb₂S₃ und bei einem der beiden kristallographisch unabhängigen Bi-Atome zeigt sich bei genauer Betrachtung ein deutlicher Unterschied, so daß die Koordination von diesem als 3+3+1 gegenüber 3+2+1 beim Antimonit bezeichnet werden kann.

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The crystal structure of bismuthinite

Summary The crystal structure of bismuthinite Bi₂S₃ was determined. It showed that the analogy to the structure of stibnite is correct in general. The coordination polyhedra are more regular compared to those in Sb₂S₃. One of the crystallographic independent Bi-atoms shows a distinct difference in coordination, 3+3+1, compared to the equivalent atom in antimonite, 3+2+1.

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Mit 1 Abbildung     

Experimental determination of the solubility of Au in silicate melts

Summary We report here new data on the solubility of Au in silicate melts of anorthite-diopside eutectic composition at a wide range of oxygen fugacities, from pure oxygen to 10^–8 atm, and at a temperature range of 1300 °C to 1480 °C. Because experiments were done with metal loops at temperatures above the Au-melting temperature, PdAu-metal-alloys had to be used. Pd-solubility data derived from the same set of experiments agree with earlier data obtained from experiments with pure Pd-metal (Borisov et al., 1994a). The results of the present experiments show that Pd-solubilities are by a factor of 2 to 6 higher than Au-solubilities. Both, Au and Pd solubilities decrease with decreasing oxygen fugacity. At oxygen fugacities below the iron-wiistite buffer (IW) Au solubility increases with decreasing fO₂ probably reflecting formation of Au-silicides at such reducing conditions. Compared to Pd, Au has higher activity coefficients in Fe-metal and lower solubility in silicate melts. This leads to similar metal-silicate partition coefficients for both elements. At a temperature of 1350 °C and an oxygen fugacity corresponding to IW-2 D^Au (met/sil) is about 2.5 · 10⁷ and D^Pd (met/sil) about 1.6 · 10⁷. Thus similar behavior is expected during metal separation in planetary bodies including core formation in the Earth. The metal/silicate partition coefficient of Ir is, however, by several orders of magnitudes higher (Borisov and Palme, 1995a). Equilibration with chondritic metal will therefore lead to grossly non-chondritic Pd/Ir or Au/Ir ratios in coexisting silicate phases. Chondritic ratios are thus indicative of the presence of unfractionated meteoritic components. Samples from the upper mantle of the Earth, for example, reflect the admixture of a late unfractionated (chondritic) veneer (e.g.,Kimura et al., 1974;Jagoutz et al., 1979).Solubilities of Pd and Au in silicate melts are much higher than the contents in terrestrial basalts implying that the abundances of these two elements are not buffered by residual PGE- and Au-containing alloys. The most likely process for fractionating PGEs in terrestrial magmas are mineral-melt (e.g., olivine/melt) equilibria.

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Experimentelle Bestimmung der Löslichkeit von Au in Silikatschmelzen

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wird über die Ergebnisse der Bestimmung der Löslichkeit von Au in Silikatschmelzen mit der Zusammensetzung des Anorthit-Diopsid Eutektikums berichtet. Die Versuche wurden mittels Metallschlaufe über einen weiten Sauerstoffpartialdruckbereich, von reinem Sauerstoff bis zu 10^–8 atm und in einem Temperaturbereich von 1300 °C bis 1480 °C, durchgeführt. Da diese Temperaturen jedoch den Au-Schmelzpunkt überschreiten, wurde mit AuPd-Legierungen gearbeitet. Die Ergebnisse der dadurch zusätzlich erhaltenen Pd-Versuche stimmen mit früher bestimmten, mit reinen Pd-Schlaufen durchgeführten Pd-Löslichkkeiten überein (Borisov et al., 1994a). Die auf reine Metalle zurückgerechneten Löslichkeiten von Pd sind um einen Faktor 2 bis 6 mal höher als die entsprechenden Au-Löslichkeiten. Die Löslichkeiten beider Metalle nehmen mit abnehmendem Sauerstoffpartialdruck ab. Unter noch stärker reduzierenden Bedingungen (Eisen-Wüstit Gleichgewicht) nimmt die Löslichkeit von Au jedoch zu. Dies könnte auf die Bildung von Au-Siliziden zurückzuführen sein.Im Vergleich zu Pd sind die Aktivitätskoeffizienten von Au in metallischem Eisen höher, die Löslichkeiten in Silikatschmelzen jedoch niedriger. Das führt zu ähnlichen Metall/Silikat Verteilungskoeffizienten von Au und Pd. Bei einer Temperatur von 1350 °C und einer Sauerstoffugazität von IW-2 ergeben sich für D^Au (met/sil) 2.5 · 10⁷ und für D^Pd (met/sil) 1.6* 10⁷. Der Metall/Silikat-Verteilungskoeffizient von Ir ist jedoch unter den gleichen Bedingungen um mehrere Größenordnungen höher (Borisov andPalme, 1995a). Ein chondritisches Pd/Ir- oder Au/Ir-Verhältnis kann also auf die Anwesenheit einer unfraktionierten chondritischen Komponente zurückgeführt werden. Dies gilt beispielsweise für Proben aus dem oberen Erdmantel. Hier handelt es sich vermutlich um Zumischung einer späten chondritischen Akkretionskomponente, die sich nicht mehr mit einer metallischen Phase (Kern) ins Gleichgewicht gesetzt hat (z.B.Kimura et al., 1974,Jagoutz et al., 1979).Die Löslichkeiten von Pd und Au in Silikatschmelzen sind wesentlich höher als ihre Gehalte in basaltischen und komatiitischen Laven. Dies bedeutet, daß Au und Pd in Schmelzen aus dem Erdmantel nicht durch residuale Au- und/oder Pd-haltige Metall phasen bestimmt sind. Gleichgewichte zwischen Schmelze und Mineralen (z.B. Olivin) sind die wahrscheinlichsten Fraktionierungsmechanismen für Platingruppenelemente in terrestrischen Magmen.

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With 5 Figures