Schwefelisotopenuntersuchungen an einigen Sulfid- und Sulfatmineralen der Blei-Zink-Erzlagerstätte Bleiberg/Kreuth,Kärnten

Zusmmenfassung Die Ergebnisse der Schwefelisotopenanalysen von sechs Sulfid- und vier Sulfatmineralproben von Bleiberg/Kreuth (Österreich) variieren von –6,9 bis –25,9 ³⁴S in den Sulfiden und von +14,8 bis +18,9 ³⁴S in den Sulfaten. Die große Variationsbreite der Schwefelisotopen und die Bevorzugung des leichten Schwefels deutet vermutlich auf bakterielle Prozesse der Sulfidfällung. Die Sulfatschwefel fallen in den Bereich der Schwefelisotopenzusammensetzung des mesozoischen (postskytischen) Meerwassers.

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Determination of the sulfur isotopic composition in some sulfide and sulfate minerals of the lead zinc deposit, Bleiberg/Kreuth, Carinthia

Summary Results of sulfur isotope analyses on 6 sulfides and 4 sulfates from Bleiberg/Kreuth (Austria) range from –6.9 to –25.9 ³⁴S (in sulfides) and from +14.8 to +18.9 ³⁴S (in sulfates). A large range of sulfide sulfur isotope fractionation with appreciable light sulfur probably indicates a bacterial sulfur source in sulfide precipiation. The sulfate sulfur plots in the range of Mesozoic (post-Skytian) seawater sulfur isotopic composition.

     

Schwefel- und Sauerstoff-Isotopenanalysen von Sulfaten des Kupferschiefers

Zusammenfassung Zur Bestimmung der O¹⁸-Werte von Sulfaten wird BaSO₄ mit Kohlenstoff reduziert und das gewonnene CO₂ massenspektrometrisch gemessen. Das sehr einfache Reduktionsverfahren erlaubt eine Meßgenauigkeit von 0,4 relativ zur SMOW-Skala.Eine kombinierte Schwefel- und Sauerstoffisotopenanalyse von Gips bzw. Anhydrit sollte Einzelheiten über Entstehung und Herkunft dieser Sulfate erkennen lassen. Am Beispiel eines Kupferschieferprofiles wird gezeigt, daß durch eine derartige Analyse primäre Restsulfate von sekundär zu Sulfaten aufoxidierten Sulfiden unterschieden werden können. Die sekundären Sulfate sind durch relativ leichten Sauerstoff (O¹⁸=+4)gekennzeichnet und an S³⁴ verarmt (S³⁴–23), was auf den Zusammenhang mit den durch bakterielle Reduktion gebildeten Kupferschiefersulfiden schließen läßt (Einzelheiten vgl. Marowsky, 1969). Die primären Restsulfate sind dagegen an O¹⁸ und S³⁴ angereichert. Die von Lloyd (1968) gefundene Korrelation zwischen der Anreicherung von schwerem Schwefel und schwerem Sauerstoff in dem verbleibenden Sulfat bei bakterieller Sulfatreduktion konnte bestätigt werden.

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Sulfur and oxygen isotope studies of sulfates from the Permian Kupferschiefer

The oxygen isotopic composition of sulfates has been determined in CO₂ by mass spectrometry after reduction of BaSO₄ with carbon. The experimental procedure with a precision of 0.4 in the scale relative to SMOW is described in some detail. It is a problem to distinguish between primary and secondary gypsum or anhydrite in argillaceous sediments. A combined analysis of sulfur and oxygen of the sulfates mentioned is applied for getting evidence on the origin of these sulfates. Samples of a Permian Kupferschiefer profile show that primary residual sulfates from closed systems can be distinguished from secondary sulfates formed from oxidized sulfides. These secondary sulfates are characterized by relatively light oxygen (O¹⁸+4 relative to SMOW) and sulfur (S³⁴-23), which is due to their origin from sulfides of bacterially reduced sulfates. The primary residual sulfates are enriched in O¹⁸ and S³⁴. The correlation of heavy sulfur with heavy oxygen during bacterial reduction of sulfates (Lloyd, 1968) could be confirmed.

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Die massenspektrometrischen Messungen wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft durch die Einrichtung des Zentrallabors für Geochemie der Isotope an der Universität Göttingen ermöglicht. Herrn Prof. Dr. K. H. Wedepohl und den Mitarbeitern des Zentrallabors danke ich für wertvolle Ratschläge und Diskussionsbereitschaft.     

Origins of metamorphic lode gold deposits: Implications of stable isotope data from the central Rocky Mountains,Canada

Summary The stable isotope geochemistry of native gold-bearing quartz veins contained within low-grade metasedimentary strata in the central Canadian Rocky Mountains, British Columbia is examined. The data augment previous geological and geochemical studies.Vein pyrite ³⁴S values cluster between + 14.2 and + 16.3 (CDT). Coeval galenas exhibit ³⁴S values between + 11.4 and 13.3. Pyrite-galena geothermometry reveals a mean temperature of mineralization of 300 ± 43°C. Comparison of ³⁴S values for the vein pyrites, with values for pyrite porphyroblasts in country rocks suggests that vein sulfur was probably derived from the host rocks.¹⁸O(SMOW) values of host quartzites and pelites cluster between + 12.0 and + 13.5, and + 9.5 and + 10.5, respectively. Auriferous vein quartz exhibits ¹⁸O values between + 13.0 and + 15.0. Veins were likely deposited from fluids undergoing post-peak metamorphic cooling.Vein inclusion fluids exhibit values between –105 and –124 (SMOW). Combined O-H-isotope data are most compatible with a source fluid involving chemically- and isotopically-evolved meteoric waters.The critical role of H-isotope data in the evaluation of source fluids for such mesothermal gold lodes is stressed. The paucity of H-isotope data pertaining to the study of lode gold deposits in similar low-grade metasedimentary domains suggests that the involvement of meteoric waters may at times be overlooked.

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Der Ursprung metamorphogener Gold-Ganglagerstätten: Bedeutung stabiler Isotopendaten aus den zentralen Rocky Mountains, Kanada

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Untersuchung der Geochemie stabiler Isotope goldführender Quarzgänge in schwach metamorphen Sedimenten der zentralen Rocky Mountains in Britisch Kolumbien, Kanada. Die Resultate ergänzen früher publizierte geologische und geochemische Daten.Die ³⁴S-Werte von Gang-Pyrit liegen zwischen + 14.2 und + 16.3 (CDT); gleichzeitig gebildeter Bleiglanz hat ³⁴S-Werte von + 11.4 bis + 13.3. Die Isotopengeothermo metrie des Pyrits und Bleiglanzes ergibt eine mittlere Mineralisationstemperatur von 300°C + 43° für diese beiden Minerale. Vergleiche der 8345-Werte des Gang-Pyrits mit denen von Pyrit-Porphyroblasten des Nebengesteins lassen für die Gang-Pyrite eine Herkunft des Schwefels aus dem Nebengestein als wahrscheinlich erscheinen.Die ¹⁸O-Werte von Quarziten und Peliten, die als Nebengesteine auftreten, streuen von + 12.0 bis + 13.5 (SMOW), beziehungweise von +9.5 bis + 10.5 Quarz goldführender Gänge hat ¹⁸O-Werte, die zwischen + 13.0 und + 15.0 (SMOW) liegen. Er wurde als Gangfüllung wahrscheinlich bei sinkenden Temperaturen aus post metamorphen wäßrigen Lösungen abgesetzt.Flüssigkeitseinschlüsse von Gangmineralien zeigen D-Werte von -105 bis -124 (SMOW). Die H-O-Isotope sind deshalb ein Hinweis dafür, daß als mineralisierende Lösungen isotopisch veränderte meteorische Wässer in Betracht zu ziehen sind. Bei der Deutung der Herkunft der mineralisierenden wäßrigen Lösungen von mesothermalen Goldgängen muß die Kenntnis der H-Isotope als kritisch betrachtet werden. Die Seltenheit mit der H-Isotopendaten dieses Lagerstättentyps in der Literatur diskutiert werden, dürfte ein wesentlicher Grund dafür sein, daß die Rolle meteorischer Wässer bei der Genese mesothermaler, in Metasedimenten liegender Goldgänge, vielfach übersehen wurde.

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With 4 Figures     

Isotope studies on the Rosebery,Mount Farrell and Mount Lyell ores,Tasmania

Preliminary studies have been made on the distributions of oxygen and sulphur isotopes in the Rosebery, Mount Farrell, and Mount Lyell ores. These ores lie in Cambrian geosynclinal volcanic rocks in West Tasmania. At each locality the sulphur of the sulphide minerals has a distinctive degree of enrichment in ³⁴S in relation to sulphur in meteorites and a narrow range of ³⁴S values. The dominant ore at Mount Lyell (mainly pyrite-chalcopyrite) has an average ³⁴S value of +7.0, the main lode at Rosebery (pyrite-sphalerite-galenachalcopyrite) averages +10.9, and the Mount Farrell ore (galena-sphalerite) averages +14.1. The degree of enrichment does not appear to be related to local, near-surface geological factors. Other ores of geosynclinal volcanic type with similar mineralogy also show narrow ranges in ³⁴S and varying enrichments in ³⁴S. Barite from a concordant sulphide-barite-carbonate lode at Rosebery has an average ³⁴S of +38.1 and an average ¹⁸O of +10.7. Barite from veins at Mount Lyell has an average ³⁴S of +25.3 and an average ¹⁸O of +10.6.

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Die Verteilung von Sauerstoff- und Schwefel-Isotopen in den Erzkörpern von Rosebery, Mount Farrell und Mount Lyell wurde untersucht. Die Erzkörper sind in kambrische, geosynklinale vulkanische Gesteine Westtasmaniens eingebettet. An jeder dieser Lagerstätten zeigt der Schwefel der Sulfiderze einen charakteristischen Anreicherungsgrad an ³⁴S im Verhältnis zum Meteoritenschwefel und einen eng begrenzten Bereich der ³⁴S-Werte. Die Erze des Mount Lyell-Lagers (hauptsächlich Pyrit-Chalkopyrit) zeigen überwiegend einen ³⁴S-Durchschnittswert von +7.0, das Hauptlager von Rosebery (Pyrit-Sphalerit-Galenit-Chalkopyrit) +10.9, und des Mount Farrell-Erz (Galenit-Sphalerit) +14.1. Der Anreicherungsgrad scheint nicht mit den lokalen geologischen Faktoren verbunden zu sein. Auch andere Erzkörper geosynklinaler vulkanischer Art von ähnlicher mineralogischer Struktur zeigen eng begrenzte ³⁴S-Werte und ³⁴S-Anreicherungsvariationen. Der Baryt des konkordant aufgebauten Sulfid-Baryt-Carbonat-Lagers bei Rosebery hat einen ³⁴S-Durchschnitt von +38.1 und einen ¹⁸O-Durchschnitt von +10.7. Der Baryt aus den Erzgängen von Mount Lyell ist durch einen ³⁴S-Durchschnitt von +25.3 und einen ¹⁸O-Durchschnitt von +10.6 charakterisiert.

     

Influence of sedimentary environments on sulfur isotope ratios in clastic rocks: a review

Strata-bound sulfide deposits associated with clastic, marine sedimentary rocks, and not associated with volcanic rocks, display distributions of S³⁴ values gradational between two extreme types: 1. a flat distribution ranging from S³⁴ of seawater sulfate to values about 25 lower; and 2. a narrow distribution around value S³⁴ (sulfide)=S³⁴ (seawater sulfate) –50, and skewed to heavier values. S³⁴ (seawater sulfate) is estimated from contemporaneous evaporites. There is a systematic relation between the type of S³⁴ distribution and the type of depositional environment. Type 1 occurs in shallow marine or brackish-water environments; type 2 occurs characteristically in deep, euxinic basins. These distributions can be accounted for by a model involving bacterial reduction of seawater sulfate in systems which range from fully-closed batches of sulfate (type 1) to fully open systems in which fresh sulfate is introduced as reduction proceeds (type 2). The difference in the characteristic distributions requires that the magnitude of the sulfate-sulfide kinetic isotope effect on reduction be different in the two cases. This difference has already been suggested by the conflict between S³⁴ data for modern marine sediments and laboratory experiments. The difference in isotope effects can be accounted for by Rees' (1973) model of steady-state sulfate reduction: low nutrient supply and undisturbed, stationary bacterial populations in the open system settings tend to generate larger fractionations.

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Zusammenfassung Schichtgebundene Sulfid-Lagerstätten in Begleitung von klastischen, marinen Sedimentgesteinen ohne Beteiligung vulkanischer Gesteine zeigen kontinuierliche Verteilungen der S³⁴-Werte zwischen zwei Extremtypen: 1. Eine flache Verteilung im Bereich von S³⁴-Werten des Seewasser-Sulfats bis zu Werten, die etwa 25 niedriger liegen. 2. Eine eng begrenzte Verteilung um den S³⁴ (Sulfid)-Wert=S³⁴ (Seewasser-Sulfat) –50 und asymmetrischer Verteilungskurve mit stärkerer Besetzung bei den schwereren Werten. Das S³⁴ (Seewasser-Sulfat) wird von gleichaltrigen Evaporiten abgeleitet. Es besteht eine systematische Beziehung zwischen der Art der S³⁴-Verteilung und dem Milieu des Ablagerungsraumes. Typ 1 tritt im marinen Flachwasser oder in brackischer Umgebung auf. Typ 2 ist charakteristisch für tiefe euxinische Becken. Diese Verteilungen können erklärt werden mit Hilfe eines Modells mit bakterieller Reduktion von Meerwasser-Sulfat in Systemen, die von völlig abgeschlossenen Sulfat-Mengen (Typ 1) bis zu völlig offenen Systemen reichen, in die bei fortschreitender Reduktion frisches Sulfat zugeführt wird (Typ 2). Der Unterschied in den charakteristischen Verteilungen setzt voraus, daß die Stärke der kinetischen Sulfat-Sulfid-Isotopen-Wirkung auf die Reduktion in beiden Fällen verschieden ist. Dieser Unterschied wurde bereits wegen der Widersprüche zwischen den verschiedenen S³⁴-Werten heutiger mariner Sedimente und Laborexperimente vermutet. Der Unterschied in der Isotopen-Wirkung kann durch das Modell von Rees (1973) für kontinuierlich ablaufende Sulfat-Reduktion erklärt werden. Geringes Nahrungsangebot und ungestörte, gleichbleibende Bakterien-Populationen in offenen Systemen neigen zur Erzeugung stärkerer Fraktionierungen.

     

Petrology, geochemistry and genesis of rift-related carbonatites of Ambadungar, India

Summary The Ambadungar (Amba Dongar) alkaline carbonatite complex is emplaced in the Deccan traps igneous province. A wide range of carbonatites and alkaline rocks are exposed around Ambadungar. The alkaline rocks have been classified as tinguaite, phonolite and/or phononephelinite, melanephelinite, and syenite and/or nepheline syenite whereas carbonatites vary from calcio-carbonatites to ferro- and silicocarbonatites. The enrichment in large-ion lithophile elements (LILE), P, and rare-earth elements (REE) in carbonatites is considered to result from fractionation of a mantle derived magmatic liquid, i.e. nephelinitic magma, by liquid immiscibility which also produced melanephelinite and/or phononephelinite with high field strength elements (HFSE) such as Ca, Mg, Fe, and Mn in the alkaline silicate liquid fraction. The La:Lu ratios of the carbonatites are typical of igneous rocks and vary between 590 and 1945, similar to many known magmatic carbonatites. The ¹³C concentration varies between –2 and –8 whereas ¹⁸O-values vary between 7.7 and 26.8. The ¹³C concentration is typical of primary igneous carbonatites but ¹⁸O enrichment is thought to be the result of post-magmatic processes such as interaction with meteoric water and re-equilibration with hydrous fluids at low temperatures.

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Petrologie, Geochemie und Genese der riftgebundenen Karbonatite von Ambadungar, Indien

Zusammenfassung Der Ambadungar (Amba Dongar) Alkalikarbonatit-Komplex liegt in der magmatischen Deccan Provinz. Er umfaßt eine Vielzahl von karbonatitischen und alkalischen Gesteinen, die in der Umgebung von Ambadungar aufgeschlossen sind. Die Alkaligesteine sind als Tinguaite, Phonolite und/oder Phononephelinite, Melanephelinite, Syenite und/oder Nephelinsyenite zu klassifizieren, die Karbonatite als Calcio-, bis Ferro- and Silicokarbonatite. Die Anreicherung an LIL-Elementen und Seltenen Erden in den Karbonatiten werden als das Ergebnis der Fraktionierung von Mantelschmelzen, i.e. eines nephelinitisches Magmas, infolge von Nichtmischbarkeit interpretiert. Melanephelinite und/oder Phononephelinite and hohe Gehalte an HFS-Elementen (Ca, Mg, Fe and Mn) in der alkalisch-silikatischen Schmelzfraktion sind ebenfalls das Ergebnis dieser Prozesse. Die La/Lu-Verhältnisse sind typisch für magmatische Karbonatite and variieren zwischen 590 and 1945. Die ¹³C Konzentrationen variieren zwischen -2 and -8 %o, die ¹⁸O Werte zwischen 7.7 and 26.8 %0. Während die ¹³C Konzentration typisch für primär magmatische Karbonatite ist, ist die ¹⁸O-Anreicherung mit postmagmatischen Prozessen, wie etwa die Interaktion mit meteorischen Wässern and die Reequilibration mit niedrig temperierten wäßrigen Fluiden, erklärbar.

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with 11 figures     

Hydrothermal alteration and oxygen and hydrogen isotope geochemistry of the D-68 zone Cu-Zn Massive Sulfide Deposit,Noranda District,Quebec, Canada

Summary Pervasive hydrothermal alteration zones in quartz-feldspar porphyry domes underly all massive sulfide lenses in the D-68 Zone Cu-Zn deposit, Noranda. Alteration pipes are mineralogically zoned and contain chloritic cores consisting of stringer sulfides, enveloped by sericitic haloes. Silicified rocks are found locally.Alteration took place at nearly constant volume. Na depletion, and K enrichment relative to the least altered rocks, are found in all alteration zones. Fe and Mg have been added to the chloritic zone and subtracted in the sericitic and silicic zones. Ca and Si are enriched mainly in the silicic zone. Al, Ti and Zr were the least mobile of the elements studied.Whole-rock ¹⁸O values vary from +5.6 to +6.2 per mil in chloritized rocks, +5.8 to + 7.3 per mil in sericitized rocks and + 7.2 to + 8.3 per mil in silicified rocks. D values for two chloritized samples are – 63 and – 70 per mil whereas in two sericitized samples they are close to –62 per mil. Quartz from the chlorite alteration zone is isotopically heavier (¹⁸O = 8.6 per mil) than that from the sericite alteration zone (¹⁸O = 6.4 per mil), suggesting equilibration with different hydrothermal fluid or different temperature of alteration. Assuming an alteration temperature of 300° + 50°C the fluid in equilibrium with quartz and chlorite had ¹⁸O and D values of about 1.5 ± 2.0 per mil and –23 ± 5 per mil, respectively. The fluid in equilibrium with quartz and sericite had ¹⁸O and D values of about –0.5 ± 2 per mil and –30 ± 5 per mil, respectively. On the basis of isotopic data, seawater was probably the major constituent of the hydrothermal fluids.

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Hydrothermale Umwandlung und Sauerstoff-Wasserstoff-Isotopengeochemie der Zone D-68 Cu-Zn Derberz Sulfidlagerstätte, Noranda District, Quebec, Canada

Zusammenfassung Hydrothermale Umwandlungszonen in porphyrischen Quarz-Feldspat Gesteinskörpern liegen unterhalb von Derberz Sulfidlinsen in der D-68 Zone Cu-Zn Lagerstätte, Noranda. Umgewandelte pipes sind mineralogisch zoniert; sie enthalten aus Sulfiden bestehende chloritische Kerne, die von sericitischen Höfen umhüllt werden. Lokal treten silicifizierte Gesteine auf.Die Umwandlung ging bei annähernd konstantem Volumen vor sich. Na-Verarmung und K-Anreicherung, bezogen auf die am wenigsten umgewandelten Gesteine, liegen in allen Umwandlungszonen vor. Fe und Mg wurden der Chloritzone zugeführt, in den Sericit- und Si-Zonen abgeführt. Ca und Si sind vor allem in der Si-Zone angereichert. Al, Ti und Zr waren von den untersuchten Elementen am wenigsten mobil.Gesamtgesteins-¹⁸O Werte variieren von +5,6 bis +6,2 in den chloritisierten Gesteinen, von +5,8 bis 7,3 in sericitisierten Gesteinen und von +7,2 bis +8,3 in den silicifizierten Gesteinen. Die D Werte für zwei chloritisierte Proben betragen –63 und –70, in zwei sericitisierten Proben liegen sie hingegen nahe bei –62. Quarz von der Chlorit-Umwandlungszone ist isotopisch schwerer (¹⁸O = 8,6) als von der Sericit-Umwandlungszone (¹⁸O = 6.4), was eine Gleichgewichtseinstellung mit verschiedenen hydrothermalen Lösungen oder eine verschiedene Umwandlungstemperatur nahelegt. Bei einer angenommenen Umwandlungstemperatur von 300 ± 50°C, hatte die im Gleichgewicht mit Quarz und Chlorit stehende Lösung ¹⁸O und D Werte von etwa 1,5 ± 2 bzw. –23 + 5. Die im Gleichgewicht mit Quarz und Sericit befindliche Lösung hatte ¹⁸O und D Werte von etwa –0,5 ± 2%o bzw. –30 ± 5. Aufgrund der Isotopendaten war wahrscheinlich Meerwasser der Hauptbestandteil der hydrothermalen Lösungen.

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With 7 Figures     

The isotopic constitution of sulphur in some stratiform lead-zinc sulphide ores

Sulphur isotope measurements on five Australian stratiform lead-zinc sulphide ores are presented. Each deposit is characterised by a conspicuously narrow spread of values, mean ³⁴S heavier than meteoritic, average crustal, and, where sampled stratigraphically, ³⁴S related to stratigraphy rather than propinquity. When considered with other deposits of the same class from elsewhere, several seemingly general features appear: Mean ³⁴S heavier than meteoritics; ranges for individual deposits narrow and rarely more than 8 with standard deviation approximately 1 to 2; individual values for the whole group spread between, but almost entirely restricted by, the values for meteoritic S and seawater SO₄ ^—; no age effect; no apparent relationship between ³⁴S and lead type; and, where investigated, a stratigraphical affiliation. While no positive interpretation of these features is made, it is suggested that the sulphur concerned has been derived neither from migrant hydro-thermal solutions nor from the H₂S of normal biological sulphate reduction in seawater.

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Zusammenfassung Es werden Meßergebnisse von fünf australischen geschichteten Blei-Zink-Sulfid-Lagerstätten mitgeteilt: Jedes Vorkommen ist durch einen bemerkenswert engen Schwankungsbereich der Werte, Mittelwert ³⁴S schwerer als meteoritischer Schwefel/Durchschnittswert aus der Erdkruste, gekennzeichnet. Wo die Proben in stratigraphischer Abfolge entnommen wurden, zeigt der Wert ³⁴S eine stärkere Affinität zur Stratigraphie als zu absoluter Entfernung der Muster. Vergleicht man diese Werte mit solchen von anderen Vorkommen der nämlichen Lagerstättengruppe, so liegen einige allgemeine Eigenheiten auf der Hand: Für einige Vorkommen ist der Mittelwert ³⁴S schwerer als meteoritischer Schwefel; für einzelne Lagerstätten ist der Bereich eng und überschreitet kaum mehr als 8 mit der Standardabweichung von ungefähr 1 bis 2; Einzelwerte für die gesamte Lagerstättengruppe fallen fast ausschließlich zwischen die Werte für meteoritischen Schwefel und SO₄ ^2–-Ionen im Meerwasser; es herrscht kein dem geologischen Alter zuzuschreibender Effekt; auch gibt es keine augenscheinliche Beziehung zwischen dem ³⁴S-Wert und dem Blei-Typ; in jenen Fällen aber, wo Untersuchungsergebnisse vorliegen, ist eine Beziehung der Werte zur Stratigraphie zu erkennen. Obwohl keine positive Interpretation dieser Phänomena angestellt wurde, wird die Vermutung geäußert, daß der betreffende sulfidische Schwefel weder von wandernden hydrothermalen Lösungen noch vom H₂S einer normalen biologischen Sulfatreduktion im Meerwasser abgeleitet werden kann.

     

A sulfur isotopic study of alunites from Latium and Tuscany,central Italy

Sulfur isotope analyses were made on 14 alunites from volcanic and sedimentary rocks widely different in chemistry and age from southern Tuscany and northern Latium, central Italy. The ³⁴S values range from +0.7 to +9.6, and appear not to be related to the nature of the host rock. Geological and isotopic evidence suggests that all the alunites formed by supergenic oxidation of sulfides. Sulfides occurring with alunites in the volcanic rocks of Latium can be divided into an isotopically light group of probably magmatic origin (³⁴S=–1.5 to +3.4) and a heavy one with ³⁴S=+6.0 to +10.3, tentatively interpreted as deposited by hydrothermal fluids that leached sulfides of similar ³⁴S/³²S from the deep basement. Such an interpretation is consistent with recent studies indicating that in the perityrrhenian belt of Latium exists a continuation, at depth, of the Tuscan stratigraphic series, rich in sulfides with ³⁴ from +6 to +12.     

Sulfur isotopes and the origin of stibnite mineralisation in New England,Australia

Stibnite mineralisation in the antimony province of New England can be divided into Central type ores (veins of stibnite + quartz ± berthierite) and Peripheral type ores of stibnite + quartz + native antimony ± berthierite. The Central stibnites have ³⁴S_CDT values of –5±2 (1) which may represent equilibrium precipitation from mantle sulfur at about 200°C. Peripheral stibnites have ³⁴S values between 0 and –25, with a large group at 0±2. They represent precipitation from a limited supply of mantle sulfur and the acquisition of sedimentary sulfur. We consider that the different ore types were produced from distinct ore solutions derived from two immiscible melts. These originated in the deep mantle, were mobilised by tectonic activity and supplied the antimony and most of the sulfur to the ores.     

Schwefel-Isotopenuntersuchungen an der Blei-Zink-Erzlagerstätte Grund (Westharz,Bundesrepublik Deutschland)

Zusammenfassung Die S-Isotopenverteilung wurde an 67 Sulfid- und 17 Barytproben aus der Blei-Zink-Erzlagerstätte Grund untersucht. Die ³⁴S-Werte der Zinkblende der Mineralisationsphase II liegen im Westfeld-Erzmittel I und in den östlich anschließenden Erzmitteln zwischen +4 und +6, in dem am weitesten westlich liegenden Westfeld-Erzmittel II zwischen +6 und +10. Die Werte für Bleiglanz der Mineralisationsphase II sind +2 bis +4 bzw. +4 bis +7. Die Sulfide der Mineralisationsphase III haben allgemein niedrigere -Werte. Koexistierende Sulfide zeigen eine deutliche Fraktionierung, wobei stets _ZnS > _PbS ist; die Differenz beträgt in der Mineralisationsphase II im Mittel 1,8, in der Phase III 3. Dies deutet auf niedrigere Bildungstemperatur der Minerale der Phase III hin. Zur genetischen Deutung der beobachteten -Abnahme beim Übergang zur Mineralisationsphase II werden vier Modelle diskutiert. Baryte zeigen innerhalb der Lagerstätte recht einheitliche ³⁴S-Werte zwischen +11 und +14,5%. Diese Einheitlichkeit wird durch den Einfluß deszendenter Zechstein-Lösungen erklärt.

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³⁴S-values are given for 67 sulfide and 16 barite specimens from the Pb-Zn-deposit Grund (Harz mountains, W-Germany). In the central part of the deposit the sulfide 's of the first major mineralization (phase II) range from: ZnS +4 to +6 and PbS +2 to +4. The sulfides of the second major mineralization (phase III) are depleted in ³⁴S and range from: ZnS +2 to +4, PbS –1,4 to 3. The sulfides at the western end of the vein system are heavier; the phase II minerals ranging from: ZnS +6 to 10 and PbS +4 to 7. The mean -difference between co-existing ZnS and PbS in phase II is 1,8, in phase III 3. This indicates lowering of temperature of formation for the phase III ore. Four models have been set up in order to explain the observed -variation. Barites with rather uniform 's from +11 to +14,5 are probably affected by descendent solutions from overlying sulfate sediments of Permian age.

     

Isotopic Composition of Oxygen and Carbon and Formation Temperature of Accessory Minerals from Evaporitic Sediments in the Pripyat Trough

The isotopic composition of oxygen and carbon was studied in accessory carbonates and quartz separated from salts in Upper Devonian halogenous formations of the Pripyat Trough (Belorus). It is established that isotopic characteristics vary in a wide range. Values of ¹⁸O vary in the following range (SMOW): from 18.2 to 29.2 in calcites, from 15.7 to 32.5 in dolomites, and from 17.4 to 27.2 in quartz. Values of ¹³C range from –13.4 to 1.4 in calcites and from –11.1 to 1.7 in dolomites (PDB). Results obtained indicate highly variable isotope-geochemical conditions of sedimentation and early diagenesis during the formation of evaporitic sediments. Accessory minerals were repeatedly formed in a wide temperature range and probably at various stages of the lithogenesis.     

Zur Schwefelisotopenzusammensetzung der Pb-Zn-Vererzung des Grazer Paläozoikums (Ostalpen)

Zusammenfassung Die Schwefelisotopenzusammensetzung von sulfidischen Erzmineralen und Baryten der unterdevonischen schichtgebundenen Bleiglanz-Zinkblende-Baryt-Erzvorkommen des Grazer Paläozoikums (Ostalpen, Österreich) wurde untersucht. Zur Analyse gelangten 64 Proben von etwa 15 Lokalitäten. Die Schwefelisotopenverteilung zeigt Ähnlichkeiten mit anderen an das Devon gebundenen schwerspatführenden Lagerstätten. Die Baryte ergaben ³⁴S-Werte von +23, 1 bis +27, 8, die dem Meerwassersulfat devonischen Alters entsprechen. Die untersuchten Galenite variieren von +2, 4 bis +6, 9 und die Sphalerite von +3, 3 bis +9, 1. Die Werte der Pyrite zeigen einen großen Streubereich (–27, 4 bis +37, 6). Eine massive buntmetallarme Pyritvererzung fällt durch sehr schweren Schwefel auf. Späte Mineralisationsphasen der Sulfide tendieren gleichfalls zur Anreicherung des schweren Schwefels.

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The sulphur isotope compositions of 64 samples of sulphide minerals and barites from the strata-bound Lower Devonian ore deposits of the Paleozoic Complex of Graz in the Eastern Alps (Austria) have been investigated. The ³⁴S-values of galenites and sphalerites show only small variations in the range of +2, 4 up to +6, 9 for PbS and +3, 3 up to +9, 1 for ZnS indicating abiogenic origin. Later remobilized sulphide minerals show a tendency to heavier sulphur. The deposition of pyrites is influenced partly by bacteriogenic processes (–27, 4 up to +37, 6). The enrichment of heavier sulphur characterizes massive pyrite mineralisations being poor on base metals. The sulphur isotope compositions of barites (+23, 1 up to 27, 8) correspond to Devonian sea water sulphate. An ore free barite characterized by increased strontium concentration shows heavier sulphur (+29, 6) than barites from ore beds.

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Derzeit Oberste Bergbehörde, Bundesministerium für Handel, Gewerbe und Industrie (Wien)     

The origin of fluids involved in the formation of gold-bearing skarns of the Andorra granite (Central Pyrenees,Spain): Sulphur isotope data

Summary Arsenopyrite-gold mineralization in the lower Paleozoic series of the eastern Pyrenees is of two types: disseminated in Hercynian metasediments, and veins cross-cutting the main foliation. In the central Pyrenees, gold-bearing arsenopyrite mineralizations have recently been discovered in skarns along the SW contact of the Andorra granite. The ore minerals are similar to those of the veins, with gold also being associated with arsenopyrite, bismuth and sulphides.The late Hercynian Andorra granite intruded Paleozoic metasediments of pre-Caradocian to Carboniferous age. Six types of skarns have developed at or close to the contact between the granite and Devonian limestones. Only three of these, the hedenbergite, pyrrhotite and arsenopyrite skarns, are sulphide-bearing. Gold grades in these skarns range from less than 0.8 g/t in pyrrhotite skarns to 7 g/t in arsenopyrite skarns.The ³⁴S of arsenopyrite from disseminated and vein mineralizations show values from 11 to 15, indicating a sulphur source of crustal origin. Vein sulphides are considered to have formed after a metamorphic remobilization of the sulphide rich disseminations in the Paleozoic series. Sulphur isotopic composition of skarn sulphides is variable: pyrrhotite from pyrrhotite skarns has a ³⁴S +, suggesting a sulphur of magmatic origin. Their gold grades are very low (>0.8 g/t). The heavier values of arsenopyrite from arsenopyrite skarns (³⁴S + 10) and of galena and sphalerite from hedenbergite skarns (³⁴S + 7) correlate with the higher gold grades (7 and 5 g/t, respectively). This is interpreted to reflect a contribution of wall-rock sulphur-rich fluids generated from the thermal metamorphism of arsenopyrite-bearing wall-rock metasediments (³⁴S + 12%o) during skarn formation or by assimilation of country rock by the granitic intrusion during its emplacement. The economic importance of these skarns appears to be related to the amount of crustal fluid involved in skarn formation.

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Lagerstättenbildende Fluide in den goldführenden Skarnen des Andorra-Granites, Zentralpyrenäen, Spanien: Schwefelisotopen-Daten

Zusammenfassung Arsenkies-Goldmineralisation in altpaläozoischen Serien der ostlichen Pyrenäen tritt in zwei Typen auf: Disseminiert in Hercynischen Metasedimenten, und in Gängen, die die Haupt-Foliation durchschlagen. In den Zentralpyrenäen wurden goldführende Arsenkies-Mineralisationen vor kurzem in Skarnen längs des SW-Kontaktes des Andorra-Granites entdeckt. Die Erzminerale sind ähnlich denen in den Gängen, wobei Gold mit Arsenkies, Wismut und Sulfiden assoziiert ist. Der spät-hercynische Andorra-Granit intrudierte paläozoische Metasedimente von Prä-Caradoc bis Karbon-Alter. Im Kontaktbereich Granit/Devonische Kalke kommen sechs Typen von Skarnen vor. Nur drei davon führen Sulflde, nämlich die Hedenbergit-, Magnetkies- und Arsenkiesskarne. Goldgehalte in diesen Skarnen schwanken von weniger als 0,8 g/t in Magnetkiesskarnen bis zu 7 g/t in Arsenkiesskarnen. Das ö34 S von Arsenopyrit in disseminierten und Gang-Mineralisationen schwankt von 11-15%o, und dies weist auf eine Schwefelquelle in der Kruste hin. Gangsulflde haben sich auch nach einer metamorphen Remobilisierung der Sulfid-reichen Disseminationen in den paläozoischen Serien gebildet. Die Schwefelisotopenzusammensetzung der Skarnsulfide schwankt: Magnetkies aus Magnetkiesskarnen hat ö34 S Werte von +4%o, dies weist auf magmatischen Ursprung hin. Ihre Goldgehalte sind sehr niedrig (<0,8 0,8 g/t). Die schwereren Isotopen von Arsenkies in Arsenkies-Skarnen ( ³⁴S+ 10%o) und von Bleiglanz und Zinkblende aus den Hedenbergit-Skarnen ( ³⁴S+ 7%o) lassen sich mit höheren Goldgehalten (7 und 5 g/t) korrelieren. Dies wird Fluiden zugeschrieben, die reich an Schwefel aus den Nebengesteinen sind und durch die thermale Metamorphose der Arsenkies-führenden Metasedimente (S + 12%o) während der Skarnbildung, oder durch Assimilation von Nebengestein durch den Granit wahrend seiner Platznahme entstanden sind. Die wirtschaftliche Bedeutung dieser Skarne scheint in einer direkten Beziehung zur Menge krustaler Fluide zu stehen.

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

The Pechenga Ni-Cu deposits, Russia: Data on PGE and Au distribution and sulphur isotope compositions

Summary The Early Proterozoic Ni-Cu deposits of the Pechenga ore field, located in the northwestern part of Russia, are associated with gabbro-wehrlite intrusions which are cogenetic with ferropicritic volcanics. The total PGE content of the ores and Ni-bearing ultramafics varies widely, showing a positive correlation with sulphur content, and reaching 2-3 ppm in the massive and breccia ores. Barren intrusions and sulphide-free ultramafic lithologies of the ore-bearing intrusions, as well as ferropicritic volcanics, have low PGE contents and are depleted in noble metals relative to Ni and Cu. Accommodation of PGE in sulphides and PGE depletion in low-sulphur ultramafic rocks are consistent with a magmatic model, implying partitioning of PGE from silicate melt to sulphides and indicating sulphide saturation and separation of the immiscible sulphide liquid at an early stage of the magma's history, prior to ferropicrite eruption and gabbro-wehrlite emplacement.A juvenile sulphur source for a number of Ni-Cu ore deposits and prospects (Kaula, Kotselvaara, Kammikivi, Sputnik-Verkhnee, Yuzhnoe) and barren intrusions is indicated by uniform ³⁴S values, ranging from c.-1.0 to +2.5. In contrast, ores associated with the large intrusive bodies (Pilgujärvi, Kierdzhipor), characterised by ³⁴S values ranging from c.1 to 7, are contaminated by crustal sulphur from the host metasedimentary rocks. This contamination apparently occured during magma ascent through the host sulphide-rich shales.Metamorphic hydrothermal alteration of the rocks led to remobilisation of the sulphide ores. Au was leached from massive and breccia ores and redeposited as native gold in zones of talc-carbonate alteration and stringer sulphides. Sedimentary sulphur from the host metasedimentary rocks has been introduced into the stringer zone Ni-Cu mineralisation and zones of talc-carbonate alteration by metamorphic fluids.Zusammenfassung Die altproterozoischen Kupfer-Nickel-Lagerstätten von Pechenga (Petsamo) in Nordwest-Russland sind mit Gabbro-Wehrlit Intrusionen assoziiert. Diese wiederum sind co-genetisch mit ferropikritischen Vulkaniten. Der gesamte PGE-Gehalt der Erze und Nickel-führender Ultramafite variiert beträchtlich und zeigt eine positive Korrelation mit dem Schwefelgehalt. PGE-Gehalte erreichen bis zu 2-3 ppm in den massiven und in den Breckzien-Erzen. Erzfreie Intrusionen und Sulfid-freie ultramafische Lithologien der erzführenden Intrusionen, sowohl wie auch ferropikritische Vulkanite haben niedrige PGE-Gehalte und sind, relativ zu Nickel und Kupfer, an Edelmetallen verarmt. Der Einbau von PGE in Sulfiden, sowie PGE-Abreicherung in schwefelarmen ultramafischen Gesteinen entsprechen einem magmatischen Modell. Dieses impliziert eine Fraktionierung von PGE aus der Silikatschmelze in Sulfide. Es weist weiterhin auf Sulfid-Sättigung und Abtrennung der Sulfidschmelze zu einem frühen Studium der magmatischen Entwicklung, vor der Ferropikrit-Eruption und vor der Platznahme der Gabbro-Wehrlite, hin.Eine juvenile Schwefelquelle für eine Anzahl von Nickel-Kupfer-Erzlagerstätten und Prospekten (Kaul, Kotselvaara, Kammikivi, Sputnik-Verkhnee, Yuzhnoe) und erzfreie Intrusionen wird durch gleichförmige ³⁴S-Werte bewiesen, die von ca. 1,0 bis 2,5% reichen. Im Gegensatz dazu sind Erze, die mit den großen Intrusiv-Körpern (Pilgujärvi, Kierdzhipor), assoziiert sind, durch ³⁴S-Werte von 1 bis 7% charakterisiert; letztere sind durch krustalen Schwefel aus den umgebenden metasedimentären Gesteinen kontaminiert. Diese Kontamination fand offensichtlich während des Magmenaufstieges durch die sulfidreichen Schiefer statt.Metamorphe hydrothermale Alteration der Gesteine führte zur Remobilisation der Sulfiderze. Gold wurde aus massiven und Breckzien-Erzen herausgelöst und als gediegenes Gold in Zonen von Talk-Karbonat-Alteration und stringer-Sulfiden abgesetzt. Sedimentärer Schwefel aus den metasedimentären Wirtsgesteinen ist in die stringer Nickel-Kupfer-Mineralisation und in Zonen von Talk-Karbonat-Alteration durch metamorphe Fluide zugeführt worden.

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Die Nickel-Kupfer-Lagerstätten von Pechenga, Rußland: PGE- und Au-Verteilung und Schwefelisotopen

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With 8 Figures     

Schwefel-Isotope aus Blei-Zink-Erzen von Oberschlesien

Zusammenfassung Extrem schwerer Schwefel (bis zu ³⁴S=+67) in den Sulfiden aus den Pb-Zn-Erzen in Carbonatgesteinen Oberschlesiens (Górny lsk) wird als Beweis für eine Beteiligung sulfat-reduzierender Bakterien (und wahrscheinlich hochsalinarer Lösungen) bei der Erzbildung angesehen.

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Extremely heavy sulfur (up to ³⁴S=+67) in sulfides from the lead-zinc ores in carbonate rocks of Upper Silesia (Górny lsk) seems to prove a participation of sulfate-reducing bacteria (and probably of highly saline solutions) in the formation of the ores.

     

Neue Ergebnisse zur Gliederung der unterpermischen Eruptivfolge der Bozener Porphyr-Platte

Zusammenfassung Am Südrand der Bozener Porphyr-Platte (im Raum nordöstlich von Trento) konnte auf Grund neuer Untersuchungen für die unterpermische Eruptivfolge eine Zweiteilung gewonnen werden, die mit der bisher für diesen Bereich geltenden Gliederung (Trener 1904, 1933) in Widerspruch steht. Die untere, basische, Basale Tuff-Serie genannte Abteilung wird neben einzelnen eingeschalteten Melaphyr- und Porphyritlagen hauptsächlich von Kristall-, Aschen- und Agglomerattuffen zusammengesetzt. Den hangenden, saueren Komplex nehmen Quarzporphyre und untergeordnet Tuffe der Lagorai-Quarzporphyr-Serie ein.Am Nord-, West- und Ostrand der Bozener Porphyr-Platte ist im großen ganzen eine ähnliche Zweiteilung beobachtbar. Hier entspricht der Basalen Tuff-Serie des Trentiner Bereiches der Trostburg-Melaphyr-KomplexWolffs (1909). Dagegen sind der Porphyr von St. Ulrich, der Eggentaler, Branzoller, Hocheppaner und der Kasteiruther PorphyrWolffs (1909) nicht zeitlich nacheinander gebildete Lavaströme, sondern nur lokale Varietäten ein und derselben Ergußphase. Sie sind lithologisch und zeitlich dem Lagorai-Quarzporphyr des Südrandes gleichzusetzen.     

Sulfur isotopes and origin of some sulfide deposits,New England,Australia

The S-isotopic compositions of sulfide deposits from Steinmann, granitoid and felsic volcanic associations have been examined. Ores of Steinmann association have ³⁴S values close to zero per mil (³⁴S=+0.3±3.1) it appears they are of mantle origin. Isotopically, ores of granitoid association regularly show a variable enrichment in ³²S relative to meteoritic (³⁴S=–2.7±3.3). The composition is in accord with an upper mantle/lower crustal source. Two stratiform accumulations of felsic volcanic association show a narrow spread of ³⁴S values (+0.2 to 2.4); a mantle origin for the sulfur in these deposits is favored. In contrast, vein, stockwork and cement ores are moderately enriched in ³²S relative to meteoritic (³⁴S=–4.0±6.4). These ores are polygenetic; sulfur and metals appear to have been leached from local country rocks where volcanogenic and biogenic sulfur predominate.     

A stable isotope study of the Palaeoproterozoic Tallberg porphyry-type deposit,northern Sweden

The Tallberg deposit is situated in the Skellefte District in northern Sweden. It is a Palaeoproterozoic equivalent of Phanerozoic poryphyry-type deposits. The mineralization is situated within the Jörn granitoid complex and is associated with intrusive quartz-feldspar porphyries. The granitoids are coeval with mainly felsic volcanic rocks hosting several massive sulphide deposits. The alteration is generally of a mixed phyllic-propylitic type, but areas or zones associated with high gold grades exhibit phyllic alteration. Ore minerals are pyrite, chalcopyrite, sphalerite, magnetite, and trace amounts of molybdenite. In this stable isotope study, quartz, sericite, and chlorite from the alteration zones were sampled. The magmatic quartz has a ¹⁸O composition of + 6.2 to +6.7 whereas the quartz in the hydrothermal alteration zones have values ranging from +7.5 to +10.6. The calculated temperatures for this fractionation range from 430° to 520°C. The sericites have ¹⁸O ranging from +4.6 to +8.2 (average +6.6) and D -31 to -54 (average -41). Chlorites range from ¹⁸O +4.2 to +7.7 and D from –34 to –44. The range of ³⁴S of 11 pyrite samples is +3.8 to +5.5 with an average of +4.6 ± 0.5, suggesting a relatively homogeneous sulphur source, probably of magmatic origin. Modelling waters in equilibrium with the minerals indicates early magmatic fluids with ¹⁸O of 6.5. This fluid mixed with a low ¹⁸O and high D fluid, which is tentatively identified as seawater. The ¹⁸O signature of sericite and chlorite also indicates significant water-rock exchange, explaining the positive ¹⁸O values for the waters in equilibrium with the hydrated minerals.     

Sulfur isotope ratios of Icelandic rocks

Sulfur isotope ratios have been determined in 27 selected volcanic rocks from Iceland together with their whole rock chemistry. The ³⁴S of analyzed basalts ranges from –2.0 to +0.4 with an average value of –0.8 Tholeiitic and alkaline rocks exhibit little difference in ³⁴S values but the intermediate and acid rocks analyzed have higher ³⁴S values up to +4.2 It is suggested that the overall variation in sulfur isotope composition of the basalts is caused by degassing. The small range of the ³⁴S values and its similarity to other oceanic and continental basalts, suggest that the depleted mantle is homogeneous in its sulfur isotope composition. The ³⁴S of the depleted mantle is estimated to be within the range for undegassed oceanic basalts, –0.5 to +1.0