Primary distribution of silver and copper in native gold from six deposits in the Western United States

Electron-microprobe analyses and mineragraphic studies of native gold demonstrate considerable variations in the primary intergrain and intragrain distribution of silver. The gold grains have from 1–55 weight percent silver; copper is present in grains from only one locality and ranges from 0.1–0.6 weight percent. Some gold grains have strong zoning of silver whereas others have no detectable zoning. Gold grains from some deposits show remarkable intergrain homogeneity of silver and/or copper content, but others exhibit extreme heterogeneity. We believe that the inhomogeneities and variations in silver content recognized and emphasized here are features of primary deposition. We also recognize low-silver rims with sharp boundaries bordering many of the grains examined but believe these are developed in a relatively oxidizing, low-temperature environment and are not primary lode features. Opaque mineral inclusions of primary origin in gold grains are common in some deposits, scarce in many, and virtually absent from others. These inclusions may be of value in characterizing some gold deposits. For the majority of gold crystals from Copper Basin, Arizona, the lowest silver content observed was in the central portion of each grain and the highest silver content was in the rim. This is believed to be due an increase in the proportion of silver to gold in solution during growth of the crystals. Analysis of sized fractions of 331 gold grains from Pennsylvania Mountain, Colorado, shows no systematic correlation of grain size with silver content. Electron microprobe step-scanning of gold from Alder Gulch, Montana, suggests more than one mineralization event took place. Pyrite and acanthite inclusions less than 0.05 mm in the largest dimension, are present in some grains from this deposit. Inclusions of pyrite, pyrrhotite, chalcopyrite, and an isotropic Co-As-S mineral are present in the low-silver, copper-bearing gold from Ninemile Creek, Montana. The presence of copper and the low silver content in this gold is not typical of the gold-quartz-pyrite association which is common in the Western United States.

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Zusammenfassung Untersuchungen von Zusammensetzungen von Einzelkörnern und benachbarten Körnern mit der Mikrosonde und durch erzmikroskopische Studien an gediegenem Gold weisen beträchtliche Variationen in der primären Verteilung von Silber auf. Die Goldkörner enthalten von 1–55 Gewichtsprozent Silber; Kupfer ist gegenwärtig in Körnern von nur einer Gegend zwar in Mengen von 0,1–0,6 Gewichtsprozent. Manche Goldkörner sind stark zonar mit Silber während andere keine bemerkbaren Zonen aufweisen. Goldkörner aus einigen Ablagerungen zeigen eine bemerkenswerte Homogenität von Silberund/oder Kupfergehalt, andere aber sind durch extreme Inhomogenität gakennzeichnet. Wir glauben, daß die festgestellten Inhomogenitäten und Variationen des Silbergehaltes Merkmale von primären Ablagerungen sind. Zusätzlich wurden an vielen von den von uns untersuchten Körnern scharfbegrenzte Randzonen mit niedrigem Silbergehalt beobachtet. Wir glauben, daß sich die Randzonen in einer verhältnismäßig oxidierenden Umgebung von niedriger Temperatur entwickelten und daß sie nicht Merkmale primärer Erzadern sind. Opake Mineraleinschlüsse von primärem Ursprung in Goldkörnern kommen in manchen Ablagerungen vor, selten in vielen und sind virtuell abwesend in anderen. Für einige Goldablagerungen können diese Einschlüsse als charakteristische Kennzeichen von Wert sein. Der niedrigste Silbergehalt für die meisten Goldkristalle, aus dem Copper Basin, Arizona, war in der Mitte der Körner und der höchste Silbergehalt war in den Randzonen der Körner gegenwärtig. Es wird angenommen daß dieses auf eine Zunahme in den Proportionen von Silber zu Gold in der Lösung während des Wachstums der Kristalle zurückzuführen ist. Analysen von Größensortierungen von 331 Goldkörnern aus den Pennsylvania Mountain, Colorado, zeigen keine systematische Korrelation der Korngrößen mit den Silbergehalten. Mikrosonde — Scanninganalysen an Gold aus dem Alder Gulch, Montana, weisen auf mehr als einen Mineralisationsvorgang hin. Pyrit- und Akanthiteinschlüsse von weniger als 0,05 mm in den größten Dimensionen sind in einigen Körnern dieser Ablagerung enthalten. Einschlüsse von Pyrit, Pyrrhotin, Chalcopyrit und von einem isotropen Co-As-S-mineral finden sich in dem silberarmen, kupferhaltigen Gold von Ninemile Creek, Montana. Der Kupfergehalt und der niedrige Silbergehalt in diesem Gold sind nicht typisch für die in dem westlichen Teil der USA übliche Gold-Quarz-Pyrit Assoziation.

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Publication authorized by the Director, U. S. Geological Survey.     

Determination of refractory gold distribution by microanalysis, diagnostic leaching and image analysis

Summary Samples of drill core, ore and concentrates from the Proterozoic Suurikuusikko Au deposit, Kittilä, Central Lapland were studied by optical microscopy, image analysis, Secondary Ion Mass Spectrometer (SIMS), trace gold analysis by electron microprobe, and diagnostic leaching techniques to characterize the mode of occurrence of the gold. The main ore minerals are pyrite, arsenopyrite and gersdorffite, and the minor ore minerals include chalcopyrite, sphalerite, tetrahedrite, galena, bournonite and rutile. Graphite is found in all samples as microcrystalline grains. Pyrite, arsenopyrite and occasionally gersdorffite occur as disseminated intimately intergrown grains and as large grain aggregates. Diagnostic leaching tests show that an average of only 4.1% of the gold is in cyanide leachable form i.e. free gold, whereas on average 57% of the gold is bound to pyrite and arsenopyrite as inclusions or as lattice gold. The weight percentage of arsenopyrite and pyrite in the concentrate determined with image analysis on backscattered electron images is 65.2 and 34.7, respectively. Trace Au analyses done with EPMA using the Australian CSIRO-TRACE program from the drill core samples and concentrates show that the average gold content in pyrite is 46 ppm (192 analyses) and in arsenopyrite 279 ppm (136 analyses). The CSIRO-TRACE microprobe analyses correspond favourably to SIMS analyses, e.g. 69 ppm for pyrite (16 analyses) and 217 ppm for arsenopyrite (22 analyses). The distribution of gold in concentrates was calculated as free gold 4.1%, gold in pyrite 22.7%, and gold in arsenopyrite 73.2%. Both arsenopyrite and pyrite show strong zoning when treated for 1–2 min with KMnO₄ dissolved in sulphuric acid, and trace Au microprobe analyses show that the zonal bands reflect different concentrations of gold in the minerals. Free gold was not found by optical microscopy, but a rare mineral search technique using TURBO-SCAN runs on the drill core samples and concentrates located 111 gold grains. The grains have a large compositional variation from silver-bearing gold to electrum and Au-Ag-amalgam.

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Bestimmung der refraktären Goldverteilung durch Mikroanalyse, diagnostisches Leaching und Bildanalyse

Zusammenfassung Proben von Bohrkernen, Erzen und Konzentraten aus der proterozoischen Goldlagerstätte Suurikuusikko, Kittilä, Zentrallappland, wurden mittels optischer Mikroskopie, Bildanalyse, Sakundär ionen messenspektrographie (SIMS), Gold-Spurenanalyse mit der Elektronen-Mikrosonde (EMS) und mit diagnostischen Lösungsverfahren untersucht, um die Art des Auftretens des Goldes zu charakterisieren. Die Haupterzminerale sind Pyrit, Arsenopyrit und Gersdorffit. Nebengemengteile sind Chalcopyrit, Zinkblende, Tetrahedrit, Bleiglanz, Bournonit sowie Rutil. Graphit kommt in allen Proben in Form mikrokristalliner Körner vor. Pyrit, Arsenkies und gelegentlich auch Gersdorffit treten als Imprägnation in engster Verwachsung und in Form größerer Kornaggregate auf. Diagnostische Lösungsversuche haben gezeigt, daß durchschnittlich nur 4.1% des Goldes von Cyanid gelöst wird, i.e. als Freigold vorliegt, während 57% des Goldes an Einschlüsse und in dem Gitter von Pyrit und Arsenkies gebunden ist. Mittels Bildanalyse an BSE- Bildern konnte der Anteil von Arsenkies in den Konzentraten mit 65.2, der Anteil von Pyrit mit 34.7 Gew.% ermittelt werden. Spurenanalyse auf Gold an Bohrkernproben und Konzentraten mit der EMS, unter Benützung des australischen CSIRO-TRACE Programmes, zeigen, daß der durchschnittliche Goldgehalt von Pyrit bei 46 ppm (192 Analysen), jener von Arsenkies bei 279 (136 Analysen) liegt. Die CSIRO-TRAGE Mikrosondenanalysen stimmen bevorzugt mit SIMS Analysen überein; z.B. Pyrit: 69 ppm (16 Analysen), Arsenkies: 217 ppm (22 Analysen). Die Berechnung der Goldverteilung in den Konzentraten ergibt 4.1% freies Gold, 22.7% Gold in Pyrit, und 73.2% Gold in Arsenkies. Sowohl Arsenkies als auch Pyrit zeigen starken Zonarbau, nachdem sie für 1–2 min mit in Schwefelsäure gelöstem KMnO₄ behandelt wurden. Die Mikrosondenanalysen auf Gold belegen, daß die einzelnen Wachstumszonen mit unterschiedlichen Goldkonzentrationen korrelieren. Freies Gold konnte nicht mittels normaler optischer Mikroskopie gefunden werden, aber mit dem Programm TURBO-SCAN für das automatische Suchen nach seltenen Mineralen an Bohrkernproben und Konzentraten konnte man 111 Goldkörner lokalisieren. Die Körner zeigen eine große Variation in ihrer Zusammensetzung, die von silberführendem Gold über Elektrum bis hin zu Au-Ag-Amalgamreicht.

     

An electron microprobe study of some Alberta placer gold

Summary The detailed characteristics of 435 placer gold grains from the North Saskatchewan and Athabasca rivers have been investigated using a combination of optical microscopy, energy dispersive electron microprobe analysis and SEM techniques. Most grains show high-fineness rims surrounding lower-fineness cores (giving an extreme range of 4.3%–46.1% Ag within an individual grain). Characteristics of the rims lend support to the hypothesis that they are the products ofin situ leaching of silver followed by transport which largely destroys a spongy texture produced by the leaching. There is no change in the average Ag content of grains of any given size range with distance downstream, which also indicates that all significant leaching takes place before transportation. However, differences are apparent in the average Ag content with grain size.The clustering about certain values of fineness of the nuclei of grains which is seen in samples from both rivers, suggests that Au was largely derived from specific sources in the mountains (Omineca geanticline) to the west rather than redistributed from Shield localities during glaciation.

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Mikrosonden-Untersuchungen an Seifengold aus Alberta, Kanada

Zusammenfassung 435 Körner aus Goldseifen im North Saskatchewan und im Athabasca-Fluß wurden einer detaillierten Untersuchung mit optischer Mikroskopie, energie-dispersiver Mikrosondenanalytik und Rasterelektronenmikroskopie unterzogen.In den meisten Körnern umgibt ein Rand mit hohem Feinheitsgrad einen Kern mit niedrigem Feinheitsgrad (dies führt zu beträchtlichen Schwankungen des Ag-Gehaltes innerhalb des einzelnen Kornes; im Extremfall 4,3%–46,1% Ag). Die Charakteristik der Ränder gibt Anlaß zu der Hypothese, daß das Silber dieser Ränder in situ herausgelöst worden ist, bevor die Körmer transportiert wurden; die während des Transportes auf die Körner einwirkenden Kräfte haben dann die poröse Textur, die durch das herauslösen des Silbers entstanden waren, weitgehend zerstört. Es findet sich keine Änderung des durchschnittlichen Ag-Gehaltes mit zunehmender Transportweite flußabwärts, solange nur Kömer aus einem Größenintervall betrachtet werden. Dies deutet ebenfalls darauf hin, daß der überwiegende Teil des Silbers vor dem Transport herausgelöst wurde. Man findet jedoch Unterschiede im durchschnittlichen Ag-Gehalt zwischen Körnern verschiedener Größe.Das Auftreten von mehreren bestimmten Werten-Clustern der Feinheitsgrade, die in Proben aus beiden Flüssen zu finden ist, legt nahe, daß Au zum größten Teil aus mehreren, spezifischen Ursprungsgesteinen in den westlich gelegenen Gebirgen (Omineca Geanticline) stammt. Eine glazigene Umverteilung von Gold aus verschiedenen Lokalitäten des Kanadischen Schildes erscheint weniger realistisch.

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With 9 Figures     

Witwatersrand iron-formations and their significance for gold genesis and the composition limits of orthoamphibole

Summary In the West Rand Group of the 3.07–2.71 Ga old Witwatersrand Supergroup, South Africa, a series of banded iron-formations occur. They are of chemical origin and were deposited in an offshore shelf environment. The coarser-grained, in places pyrite-bearing, and partly auriferous metasedimentary rocks forming the bulk of the Witwatersrand Supergroup are regressive. The iron-formations, however, were deposited during transgression. The presence of allogenic pyrite in the fluviatile metaconglomerates and that of magnetite and, in places, haematite in the marine iron-formations suggests a lower pH and higher sulfur activity for the Archaean meteoric environment than for recent hydrothermal fluids on the ocean floor. Post-depositional alteration of the Witwatersrand rocks includes burial metamorphism at temperatures between 300 and 350 °C and pressures around 2.5 kbar, and multiple hydrothermal inflitration events at slightly lower temperatures, coeval with the brittle deformation of the basin fill during the deposition of the Transvaal Supergroup and the Bushveld Vredefort events.Additional thermal metamorphic overprint of the iron-formations around the Vredefort Dome caused the growth of orthoamphiboles. They show a wide range of compositions between ferro-anthophyllite and ferrous alumino-gedrite, suggesting that the crest of the solvus curve for Fe-rich orthoamphiboles is below 500 °C.Chlorite and amphibole compositions, and the presence of Fe-oxide-bearing horizons between pyrite-bearing ones indicate that the fluid composition during post-depositional alteration was largely controlled by the bulk rock composition of the infiltrated stratigraphic horizons and not by some external source.

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Zusammenfassung Die West Rand Group innerhalb der 3.07–2.71 Milliarden Jahre alten Witwatersrand Supergroup, Südafrika, führt eine Reihe von Magnetit- und Hämatit-haltigen Eisenformationen. Diese sind chemischen Ursprungs und wurden in einem flachmarinen Schelfmilieu abgelagert. Der überwiegende Teil der Witwatersrand Abfolge, bestehend aus klastischen, verschiedentlich Pyrit-führenden und teilweise goldhaltigen Metasedimentgesteinen, kann regressiven Phasen zugeschrieben werden. Die Eisenformationen wurden hingegen während transgressiven Phasen abgelagert. Aufgrund des Auftretens allogener Pyrite in den fluviatilen Konglomeratlagen und von Magnetit und Hämatit in den marinen Eisenformationen lassen sich für den meteorischen Bereich im Archaikum niedrigere pH-Werte und höhere Schwefelfugazität ableiten als für rezente submarine hydrothermale Fluide. Post-diagenetische Alterationsprozesse sind der Versenkungsmetamorphose mit Temperaturen zwischen 300 und 350 °C und Drucken um 2.5 kbar sowie etwas niedriger temperierten hydrothermalen Fluiden zuzuschreiben, die als Folge der inkompetenten Deformation der Beckenfüllung in diese während mehrer Stadien infiltrierten. Infiltration hydrothermaler Fluide während der Ablagerung der Transvaal Supergroup (2.55 Ga) und während des Bildung der Vredefort Struktur (2.0 Ga) sind durch Altersdaten belegt.Zusätzliche thermische Metamorphose der Fe-reichen Pelite und Eisenformationen im Bereich der Vredefort Struktur führte zur Bildung von Orthoamphibolen, deren Zusammensetzung von Anthophyllit bis zu Fe-reichem Alumino-Gedrit reicht. Dies läßt darauf schließen, daß die Solvuskurve für Fe-reiche Orthoamphibole unterhalb von 500 °C liegt.Die Zusammensetzung der Chlorite und Amphibole sowie das Auftreten von Fe-Oxid-führenden Horizonten in den generall Pyrit-reichen Metasedimentgesteinen gestatten die Annahme, daß die post-diagenetische Fluidzusammensetzung hauptsächlich durch die jeweilige Zusammensetzung der infiltrierten Gesteinshorizonte und nicht durch eine externe Quelle bestimmt wurde.

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With 8 Figures     

K-Ar dating of white micas from the Ventersdorp Contact Reef of the Witwatersrand Basin, South Africa: timing of post-depositional alteration

Summary White micas from metamorphosed and hydrothermally-altered basaltic lavas, conglomerates, quartzites and shales in and around the Ventersdorp Contact Reef of the Witwatersrand Basin, South Africa, were dated by the K-Ar method to constrain post-depositional thermal and mineralization processes. The minerals were separated into various grain sizes between < 0.4 and 10m, and characterized in terms of composition, paragenetic sequence and texture, by XRD, SEM and TEM techniques. The K-Ar isochron of all white micas in the basaltic lavas suggests an age of 1994 ± 60 Ma, and that of the smaller mica particles (< 2m) in the quartzites defines a younger age of 1917 ± 66 Ma. This range is considered to reflect the timing of long-lived hydrothermal alteration in the Ventersdorp Contact Reef. The older age is slightly younger than the intrusion of the Bushveld Complex (2060–2054 Ma) and the Vredefort catastrophism (2020 Ma), which are well-documented events that were superimposed onto the Witwatersrand Basin. The younger age may be associated with the Eburnian orogenesis along the western edge of the Kaapvaal Craton resulting in continental-scale fluid migration and hydrothermal activity that extended throughout the Griqualand Basin and even into the Witwatersrand Basin. The K-Ar ages obtained here for the white mica fractions of the Ventersdorp Contact Reef in the Witwatersrand Basin confirm that the period between 2.0 and 1.9 Ga was significant, as far as alteration, and possibly also gold mobilization, was concerned.

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K-Ar Datierung von Hellglimmern aus dem hentersdorp Contact Reef des Witwatersrand Beckens, Südafrika: die zeitliche Eingrenzung der nach der Sedimentablagerung erfolgten Alteration

Zusammenfassung Hellglimmer von metamorph und hydrothermal überprägtem Basalt, Konglomerat, Quarzit und Pelit aus dem Ventersdorp Contact Reef im Witwatersrand Becken, Südafrika, wurden mittels der K-Ar Methode datiert, um das Alter der postsedimentären thermischen Überprägung einzugrenzen. Mineralkörner wurden in einzelne Fraktionen zwischen < 0.4 und 10m separiert und auf deren Zusammensetzung, Paragenese und Textur mittels Röntgendiffraktometrie und Elektronenmikroskopie untersucht. Das Isochronenalter für alle Hellglimmerproben aus dem Metabasalt liegt bei 1994 ± 60 Ma, jenes für die Glimmer mit einer Korngröße < 2m im Quarzit bei 1917 ± 66 Ma. Diese Altersspanne wird als Ausdruck einer lang anhaltenden hydrothermalen Veränderung des Ventersdorp Contact Reef interpretiert. Das ältere Alter ist etwas jünger als die Intrusion des Bushveld Komplex (2060–2054 Ma) und die Vredefort Katastrophe (2020 Ma) - zwei gut dokumentierte Ereignisse, die das Witwatersrand Becken erfaßten. Das jüngere Alter könnte mit der eburnischen Orogenese entlang des Westrandes des Kaapvaal Kratons in Zusammenhang stehen, während der es zu Fluid Migration und hydrothermaler Aktivität quer über den Kontinent vom Griqualand Becken bis in das Witwatersrand Becken kam. Die neuen K-Ar Alter bestätigen somit, daß die Zeitspanne von 2.0–1.9 Ga wesentlich für die Alteration und möglicherweise auch für die Mobilisierung von Gold im Witwatersrand Becken war.

     

Some thoughts on the origin and processes responsible for the concentration of gold in the early precambrian of southern-africa

The important gold deposits of the early Precambrian of Southern Africa are confined to two main geologic environments. The source of the gold and modes of concentration in each of these environments are discussed. The first is comprised of the ancient granite-greenstone terrains of the Rhodesian and Kapvaal cratons where the gold occurs almost exclusively in the greenstone belts. The ultimative source of the metal is considered to have been the primitive mafic and ultramafic lavas at the base of such belts. Concentration of this disseminated gold has been brought about by a number of geological and possible biological processes. The second geologic environment comprises the important placer deposits of the Dominion Reef and Witwatersrand Systems. All available evidence suggests that the sediments of these two basins were largely derived from the erosion of a granite-greenstone terrain similar to the Barberton region of the Eastern Transvaal. An attempt is made to show the correlation between the expected placer minerals derived from successive erosional levels of such a terrain, and the actual placer minerals encountered in the Dominion Reef and Witwatersrand Systems.

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Zusammenfassung Im südlichen Afrika sind die wichtigsten Goldlagerstätten des frühen Präkambriums zur Hauptsache auf zwei geologische Bereiche beschränkt. Für beide Bereiche werden die primäre Herkunft des Goldes und die Art und Weise seiner Konzentration diskutiert. Der erste Bereich umfaßt die alten Granit-Grüngestein-Komplexe des Rhodesien- und des Kapvaal-Kratons. In beiden Kratonen tritt das Gold fast ausschließlich in den Grüngesteinszonen auf. Als primäre Zubringer des Metalles werden die primitiven basischen bis ultrabasischen Laven an der Basis der Grüngesteinszonen angenommen. Das primäre Gold, welches zur Hauptsache als feinverteilte Imprägnationen auftritt, ist durch verschiedene geologische und möglicherweise auch durch biologische Prozesse umgelagert und konzentriert worden. — Der zweite geologische Bereich umfaßt die wichtigen Seifenlagerstätten in den Dominion Reef und Witwatersrand Systemen. Alle verfügbaren Untersuchungsergebnisse lassen den Schluß zu, daß der Ursprungsort der Sedimente in diesen beiden Ablagerungsräumen in ähnlichen Granit-Grüngestein-Komplexen, wie sie in der Umgebung von Barberton im östlichen Transvaal auftreten, gesucht wetden muß. Abschließend wird versucht, eine Korrelation zwischen den Seifenmineralien, welche von sukzessiven Erosionsniveaus solcher Granit-Grüngesteins-Komplexe zu erwarten sind und den Seifenmineralien, wie sie in den Sedimenten der Dominion Reef und Witwatersrand Systeme auftreten, aufzuzeichnen.

     

Das Parnaíba-Becken

Zusammenfassung Das Parnaíba-Becken, im nördlichen Teil des Brasilianischen Schildes, stellt ein Senkungsfeld von der Größe Mitteleuropas dar, das bis zu 3000 m relativer Tiefe eingesenkt ist. Seine geologische Geschichte beginnt im Ausgang der kaledonischen Faltung. Auf eine kaum unterbrochene marine Sedimentation bis hinauf ins Unterkarbon, während allmählicher Absenkung, folgt im jüngsten Paläozoikum und Mesozoikum eine Sedimentbildung, selten von mariner, meist von epikontinentaler, Süßwasser-oder terrestrer Fazies (selbst mit glazialen und äolischen Bildungen), mit häufiger Unterbrechung, zeitweiliger Abtragung und Übergreifender Lagerung, begleitet von einer Reihe epirogener und leichter orogener Bewegungen.     

Das Alter des großen mittelrheinischen Bimssteinausbruchs und sein Verhältnis zu den jüngsten Rheinterrassen

Zusammenfassung In den als Niederterrasse bezeichneten Aufschüttungen des Rheins zwischen Remagen—Unkel und Rheinbrohl sowie in einigen entsprechenden Terrassenflächen des Neuwieder Beckens finden sich Gerölle von Auswürflingen, die jünger sind als der große mittelrheinische Bimssteinausbruch. Wegen der Überlagerung der Magdalenienstation von Andernach in Verbindung mit den Pflanzenfunden im Traß wird jedoch die Altersbestimmung des Bimssteinausbruchs als alluvial bestätigt. Infolgedessen müssen diese Terrassenflächen, die bisher zur jungdiluvialen Niederterrasse gerechnet wurden, trotz annähernd gleicher Höhenlage mit dieser jüngsten Diluvialterrasse ihre Entstehung alluvialen Aufschüttungen bezw. Umlagerungen aus einer Zeit während oder kurz nach der Kiefern-Birkenperiode in Norddeutschland verdanken.     

Mineralogisch-petrographische Untersuchungen an den Sedimenten (Schichtflutfanglomeraten) des Oberrotlieegenden von Schramberg

Zusammenfassung Die Sedimente des Oberrotliegenden von Schramberg bestehen aus Gesteinsbruchstücken und Quarz-, Feldspat- und Glimmerkörnern. Außer bei den selten vorkommenden Sandlagen überwiegen die Gesteinsbruchstücke.Die im Sediment auftretenden Gesteinsarten (Granit, Gneis, Quarzporphyr, Granitporphyr) stimmen mit den heute in der Nähe anstehenden Gesteinsarten des Grundgebirges überein, weshalb die nähere Umgebung als Ursprungsgebiet angesehen werden muß. Die größte Entfernung (ca. 10 km) hat vermutlich der Gneis zurückgelegt. Im Grundgebirge der Schramberger Gegend scheinen während des Oberrotliegenden keine anderen Gesteisarten mehr angestanden zu haben, als heute dort anstehen.Die prozentuale Verteilung und die Kornverteilungen der Minerale in den Gesteinsbruchstücken der Hauptgesteinsart (Granit) und bei den Einzelmineralkörnern stimmen überein. Hieraus ergibt sich, daß Einzelmineralkörner und Gesteinsbruchstücke dem selben Ursprungsort entstammen. Das einzige beobachtete Tonmineral ist aus den Ursprungsgesteinen stammender Muscovit.Hämatit überkrustet fast alle Körner des Sediments. Er kann aus eisenhaltigen Mineralien, und zwar nur bei tief liegendem Grundwasserspiegel und einer mittleren Jahrestemperatur von mehr als 15° C gebildet worden sein.Die frei vorhandenen Schweremineralien stammen aus den gleichen Ursprungsgesteinen wie die anderen Bestandteile des Sediments. Granat ist nur in den Gesteinsbruchstücken, nicht jedoch in Form von freien Körnern erhalten geblieben. Rutil wurde sowohl in Form freier Körner als auch in den Gesteinsbruchstücken überwiegend in Anatas umgewandelt.Die Beobachtungen der Gesteinsschichtung lassen auf Wassertransport in Form von Schichtfluten mit rascher Abnahme von Turbulenz und Geschwindigkeit mit anschließendem vollständigem Versickern schließen.Die Untersuchung von Kugeligkeit und Rundung der Körner ergab zwei Maxima, und zwar bei 0,2–0,6 mm und > 4 mm Korndurchmesser. Das feinkörnige Maximum wird als Folge von Windtransport (wobei nicht Transport in das endgültige Lager gemeint ist), das grobkörnige durch Wassertransport gedeutet. Die Tatsache der Zurundung der Kornklassen > 4 mm schließt Transport in Form von Schlammströmen aus. Ein Vergleich der gemessenen Rundung mit der Rundung eines rezenten Sedimentes ergibt übereinstimmend mit den Ergebnissen der lithologischen Untersuchung einen Transportweg der Größenordnung 10 km.Mit Ausnahme der Sandlagen zeigen die Sedimente bimodale Kornverteilung, die folgendermaßen gedeutet wird: Das Ursprungsgestein (hauptsächlich Granit) unterlag physikalischer Verwitterung. Zusätzlich wurden durch Windeinwirkung kleinere Gesteinsbruchstücke zerstört, sodaß im entsprechenden Korngrößenbereich ein Defizit, und im Korngrößenbereich der Einzelmineralkörner ein Mazimum entstand, da durch Wind an Einzelmineralkörnern keine Zerstörung, sondern nur Abrundung stattfinden kann. Abtransport duch Wasser und vollständige, plötzliche Ablagerung bedingen die Begrenzung der Kornverteilungshistogramme auf der grobkörnigen Seite. Die Transportfähigkeit des Wassers wid demnach durch diese Begrenzung ausgedrückt.Ws wird die zusammenfassende genetische Bezeichnung Schichtflutfanglomerate vorgeschlagen.Die vorliegenden Untersuchungen bestätigen die bisherige Ansicht über die Entstehung der Sedimente des Oberrotliegenden im Schwarzwald.     

Gold and platinum group elements in cobaltarsenide ores: Hydrothermal concentration from a serpentinite source-rock (Bou Azzer,Morocco)

Summary The cobalt-arsenide ores of Bou Azzer are located along the borders of serpentinite massifs (Upper Proterozoic ophiolite complex) in carbonate-quartz lenses resulting from hydrothermal carbonate alteration of serpentinite. The cobalt ores contain an average gold content of 5–20 ppm; gold is mainly located in skutterudite (120 ppm av.), whereas the Fe-arsenide (loellingite) contains < 1 ppm Au. Similarly the highest PGE contents are found in skutterudite (up to 2 ppm total PGE). All the arsenide ores of Bou Azzer exhibit the same chondrite normalized PGE pattern displaying positive Rh and negative Pt anomalies, and a slight positive slope (Pd/Ir = 1 to 2). This uncommon PGE pattern closely resembles to that of sulphides of komatiites.In serpentinite, the PGE patterns are typical of slightly depleted mantle rocks, and the associated podiform chromitites are within the range of ophiolitic chromitites, except for Pd and Au enrichment.Horizons of sulphide-bearing serpentinites show relatively high contents of noble metals and display PGE patterns which closely resemble those of the Co-arsenide ores, although an order of magnitude lower. These sulphides probably correspond to the remobilization during serpentinization of primary magmatic sulphides. The sulphiderich horizons are a possible source-rock for the noble metals of the Bou Azzer cobaltarsenide ores.

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Gold und Platingruppen-Elemente in Kobalt-Arsenid Erzen: Hydrothermale Anreicherung aus einem Serpentinit (Bou Azzer, Marokko)

Zusammenfassung Die Kobalt-Arsenid Erze von Bou Azzer kommen entlang den Grenzen eines Serpentinit-Massifs (Oberproterozoischer Ophiolit-Komplex) in Karbonat-Quarz-Linsen vor, die auf hydrothermale Umwandlung des Serpentinits zurückgehen.Die Kobalt-Erze enthalten 5–20 ppm Gold; dieses kommt hauptsächlich in Skutterudit (120 ppm) vor, während die Fe-Arsenide (Loellingit) weniger als 1 ppm Gold enthalten. Die höchsten PGE Gehalte kommen ebenso in Skutterudit vor (bis zu 2 ppm PGE). Alle Arsenid-Erze zeigen das gleiche Verteilungsbild mit positiven Rh und negativen Pt Anomalien, und eine leicht positive Neigung (Pd/Ir = 1 bis 2). Diese ungewöhnlichen PGE Verteilungsbilder erinnern an die von Sulfiden aus Komatiiten.Die PGE Verteilung in Serpentiniten ist typisch für leicht verarmte Mantelgesteine, und die assoziierten podiformen Chromitite liegen innerhalb des Bereiches für ophiolitische Chromitite, mit Ausnahme der Anreicherung in Pd und Au.Lagen von Sulfid-führenden Serpentiniten zeigen relativ hohe Gehalte an Edelmetallen, und PGE-Verteilungsmuster die denen von Co-Arseniderzen sehr ähnlich sind, obwohl sie um eine Größenordnung niedriger liegen. Diese Sulfide dürften Produkte der Remobilisierung primärer magmatischer Sulfide während der Serpentinisierung sein. Die Sulfid-reichen Lagen sind als ein mögliches Ursprungsgestein für die Edelmetalle der Kobalt-Arsenid-Erze von Bou Azzer zu sehen.

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With 8 Figures     

Pseudotachylitic breccias from fault zones in the Witwatersrand Basin, South Africa: evidence of autometasomatism and post-brecciation alteration processes

Summary Pseudotachylitic breccias, associated with either bedding-parallel or normal faults, are abundant in the northern and northwestern parts of the gold- and uranium-rich Witwatersrand Basin in South Africa. They are particularly abundant in a zone tangential to the Vredefort Dome, a structure which is now widely accepted to be the eroded remnant of the central uplift of the originally 250 to 300 km wide Vredefort impact structure.Several of these fault zones were sampled along vertical traverses that included both fault breccias and host rocks. Geochemical analyses were undertaken to investigate the processes involved in fault rock formation. In addition, the temporal relationships of fault activity to regional geological events was studied. Detailed petrographic analysis shows evidence for strong hydrothermal overprints of the faults related to breccia formation (thus termed autometasomatism), as well as post-formational alteration. Mixing between two or more precursor lithologies and fluid alteration affected both the fault zones and their wall-rocks. A wide spectrum of trace elements, including Au and U, has been locally mobilised and redeposited by these processes.These fault zones, some of which are of basin-wide significance, were important channels for fluids that also modified the distribution of base metals in the Witwatersrand Basin. The regionally separated locations of our study areas suggest that these processes affected at least a major part of the basin. However, as the chemical characteristics determined for the fault zones differ from site to site, it is likely that the metals were only locally remobilised in the vicinity of fault zones or to previously hydrothermally altered country rock. Subsequent redeposition of metals was limited to the regimes in and around such fault zones.

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Pseudotachylitische Brekzien aus Störungszonen des Witwatersrand-Beckens: Hinweise auf Autometasomatose und Alteration nach der Brekzienbildung

Zusammenfassung Pseudotachylitische Brekzien, entweder an schicht-parallelen oder normalen Verwerfungen, kommen häufig im nördlichen und nordwestlichen Teil des Gold- und Uranreichen Witwatersrand Beckens in Südafrika vor. Man hat sie hauptsächlich von einem tangentialen Bereich um den Vredefort Dom beschrieben. Der Dom ist der tieferodierte Rest der zentralen Aufwölbung der Vredefort Impaktstruktur, die ursprünglich linen Durchmesser von mindestens 250 Km hatte.Einige dieser Verwerfungszonen wurden entlang von Traversen beprobt, die Verwerfungsbrekzien sowie deren Nebengesteine beinhalteten, und geochemisch mit dem Ziel untersucht, die Prozesse bei der Brekzien-Bildung und die zeitlichen Verhältnisse von Verwerfungen und regionalgeologischen Ereignissen zu erfassen. Petrographische Analysen zeigten, daß die Verwerfungszonen im Zusammenhang mit der Brekzierungsphase stark hydrothermal überprägt wurden (ein Prozess, der daher als Autometasomatose bezeichnet wird) und eine zweite Überprägungsphase erfahren haben, die nach der Brekzierung stattfand. Es wird gezeigt, daß sowohl Mischung von wenigstens zwei Mutter-Gesteinskomponenten und Flüssigkeitsüberprägung, die Verwerfungszonen und Nebengesteine betraf, wichtige Rollen in der Bestimmung der chemischen Charakteristiken der untersuchten Zonen spielten. Viele Elemente, darunter Gold und Uran, wurden durch diese Prozesse lokal mobilisiert und wieder abgelagert.Diese Verwerfungszonen, von denen einige eine beckenweite Bedeutung besitzen, agierten als wichtige Kanäle für Flüssigkeiten, die die Verbreitung von wichtigen Metallen im Witwatersrand Becken modifizieren konnten. Da unsere Untersuchungsorte weit voneinander getrennt liegen, muß angenommen werden, daß diese Prozesse wenigstens weite Teile des Beckens beeinflußten. Da jedoch die chemischen Charakteristika der untersuchten Zonen von Fall zu Fall unterschiedlich sind, liegt die Vermutung nahe, daß Metalle höchstens lokal mobilisiert und umgelagert wurden und daß dies vermutlich im wesentlichen in der Nähe von existierenden Reefs stattfand. Es ist ferner klar, daß die Umlagerung von Metallen auf die unmittelbaren Bereiche dieser Verwerfungszonen beschränkt war.

     

Anwendung der C14-Methode auf Bodenbildung und Grundwasserkreislauf

Zusammenfassung Der Umlauf des Wassers im Boden läßt sich mittels der C-Isotopen genauer verfolgen. Vor allem C¹⁴ ermöglicht es, die Bildung der Karbonathärte besser zu verstehen und das absolute Alter von Krustenkalken und von Grundwasser zu bestimmen. Krustenkalke bildeten sich im Mediterrangebiet während des Quartärs offenbar mehrfach. Grundwässer ergaben je nach Stockwerkstiefe Altersziffern bis zu 10 000 Jahren. Auf die Bedeutung des Verfahrens für die Problemkreise juvenil-vados, Tiefengrundwasser, fossiles Grundwasser, wird hingewiesen.Für Proben und Hinweise sind wir der Rheinischen A.G. für Braunkohlen- und Brikettfabrikation, Köln, der Erzbergbau Salzgitter A.G., der Agrarmeteorologischen Beratungsstelle, Gießen, der Staatl. Wasserwirtschaftsstelle Erft, Bonn, sowie den Herren Dr.Friedhich, Koblenz, Prof.Kubiena, Hamburg, und Dr.Rutte, Würzburg, zu Dank verpflichtet.     

Gold mobilizing fluids in the Witwatersrand Basin: composition and possible sources

Summary Crush-leach data were obtained, using High Performance Gradient Ion-Chromatography and Capillary Electrophoresis, on individual generations of aqueous fluid inclusions in hydrothermal quartz from three different auriferous conglomerate horizons (reefs) in the late Archaean Witwatersrand Basin, South Africa. These data, supplemented by oxygen isotope analyses of hydrothermal quartz and in combination with microthermometric analyses, help to constrain the chemical composition, pH, temperature of formation and the possible source of the mineralizing fluid which, in places, was capable of mobilizing some of the primarily detrital gold in the fluvial Witwatersrand sediments. The dominant cations in the aqueous fluid inclusions are Na⁺ and Ca²⁺, with Cl^– or HCO ₃ ^– being the dominant anion, whereas K⁺, Mg²⁺, and SO ₄ ^2– are subordinate. Most fluid inclusions have elevated NH ₄ ⁺ concentrations which are directly correlated with those of N03. In a number of samples small amounts of organic acids (formate, propionate, and acetate) were also detected.A largely meteoric source is inferred for the gold-mobilizing fluids in the Witwatersrand reefs because of a lack of Br in the fluid, a composition distinctly different from that of seawater, the presence of organic acids, and ¹⁸O_fluid values around O%o. The fluids are ascribed to hydrothermal infiltration triggered by the 2020 Ma Vredefort impact which also created a secondary permeability in the form of a dense network of micro-fractures preferentially in the conglomerate beds of the already metamorphosed Witwatersrand rock sequence. This fluid differs from the regional metamorphic fluid in the basin by having a considerably higher pH (5.7–7.2). The difference in pH might explain why the older, fairly acidic metamorphic fluid was apparently less capable of mobilizing the gold as gold solubility reaches its peak at the pH calculated for the fluid ascribed to the impact.

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Gold-mobilisierende Fluide inn Witwatersrand Becken: Zusammensetzung und mögiche Herkunft

Zusammenfassung Einzelne Generationen von wäßrigen Flüssigkeitseinschlüssen in hydrothermalem Quarz von drei verschiedenen Gold-haltigen Konglomerathorizonten (Reefs) im spät-Archaischen Witwatersrand Becken, Südafrika, wurden mittels Ionenchromatographie und Kapillarelektrophorese untersucht. Weiters bestimmten wir die Sauerstoffisotopen-Verhältnisse hydrothermaler, zum Teil Gold-führender Quarze. Zusammen mit mikrothermometrischen Ergebnissen helfen die neu gewonnenen Daten, die chemische Zusammensetzung, pH-Wert, Bildungstemperatur und mögliche Herkunft der Gold-mobilisierenden Fluide zu rekonstruieren. Die dominierenden Kationen und Anionen in den wäßrigen Einschlüssen sind Na⁺ und Ca²⁺ beziehungsweise Cl^– und HCO ₃ ^– . In geringeren Mengen fanden sich K^-, Mg²⁺ und SO ₄ ^2– . In den meisten Einschlüssen wurden erhöhte Konzentrationen von NH ₊ ⁴ festgestellt, welche direkt mit denen von NO _- ³ korrelieren. Weiters konnten in etlichen Einschlüssen auch organische Säuren (Formfiat, Propionat und Azetat) nachgewiesen werden.Auf Grund des Mangels an Br^–, einer Zusammensetzung, die stark von Meerwasser abweicht, der Anwesenheit organischer Säuren und ¹⁸O_fluid-Werten um 0%o ist eine meteorische Herkunft der Gold-mobilisierenden Fluide im Witwatersrand Becken wahrscheinlich. Die Zirkulation dieser Fluide wird durch das 2020 Ma Vredefort Impakt-Ereignis erklärt, welches durch Bildung einer sekundären Permeabilität in Form eines feinen Netzwerkes von Mikrospalten, vor allem in den Konglomeratlagen, die bereits metamorph geprägten Gesteine des Witwatersrandes für die hydrothermale Infiltration vorbereitet hat. Diese Fluide unterscheiden sich von den älteren, regionalmetamorphen Fluiden durch einen wesentlich höheren pH-Wert (5.7–7.2), bei dem Gold seine maximale Löslichkeit unter den gegebenen physikalisch-chemischen Bedingungen besitzt. Dieser Unterschied im pH-Wert mag erklären, warum die relativ sauren regionalmetamorphen Fluide im Vergleich zu den Impakt-Fluiden kaum in der Lage waren, die ursprünglich detritischen Goldkörner zu mobilisieren.

     

Die niehtkarbonatisehen Bestandteile des Göttinger Musehelkalkes mit besonderer Berücksichtigung der Mineralneubildungen

Zusammenfassung Die mineralogische und chemische Zusammensetzung des Säurerückstandes von 32 Gesteinsproben des Göttinger Muschelkalkes wurde untersucht. Die Röntgenanalysen der feinsten Schlämm- und Zentrifugenfraktionen ergaben Illit, Quarz und geringe Mengen von Kaolinit. Für den Illit wurde durch Vergleich von mineralogischer und chemischer Analyse die Formel errechnet. Die verschiedenen Stadien der Glimmerzersetzung, die schließlich zum Illit führt, ließen sich mikroskopisch beobachten. In den Fraktionen > 2 Ø fanden sich mikroskopisch Quarz; Feldspat (Orthoklas, Mikroklin, Albit, Oligoklas) und Glimmer (Muskovit, Biotit, Zersetzungsprodukte). Quarz und Feldspat kommen als Neubildungen vor. Der authigene Kalifeldspat ist triklin und hat einen optischen Achsenwinkel von 2V = 43° gegenüber 69° für magmatischen Orthoklas Der authigene Albit hat einen Achsenwinkel von 2V = 85–90° gegenüber 77° für magmatischen Albit. Vergleichsweise wurden auch andere Vorkommen untersucht; die dieselben Resultate lieferten.Neben die Hoch- und Tief temperatur-feldspate der Effusiv- bzw. Intrusivgesteine treten demnach die Niedrigtemperaturfeldspate der kalkigen Sedimentgesteïne. Diese Feldspate entsprechen weitgehend den reinen Komponenten KAlSi₃O₈ und NaAlSi₃O₈. Die Beobachtungen lassen vermuten, daß die Albitisierung bereits vor der Sammelkristallisation und völligen Erhärtung des Gesteines stattfand, während die Kalifeldspatisierung erst während oder nach der Diagenese geschah. Der SiO₂-, Al₂O₃- und K₂O-Bedarf wurde wahrscheinlich von den Zersetzungsprodukten der Glimmer gedeckt, der Na₂O-Bedarf vom Meerwasser. Während die Leichtmineralzufuhr im Muschelkalkmeer des untersuchten Gebietes zeitlich und räumlich konstant blieb, schwankte die authigene Feldspatbildung von vorwiegender Kalifeldspatisierung im untersten und im mittleren Muschelkalk zu überwiegender Albitisierung im oberen Muschelkalk. Die eigelben Gesteine des unteren Muschelkalkes sind durch die Zersetzungsprodukte der Magnetitkörner gefärbt. Die Schwerminerale wurden nur qualitativ untersucht.     

Zur Bildung und Zusammensetzung der brennbaren Gesteine

Zusammenfassung Vorbedingung für die Bildung von Brennsteinlagerstätten ist die Bildung von Hohlformen der Erdoberfläche. Als solche kommen in erster Linie orogene Vortiefen und Zwischensenken, sowie epirogene Senken in Frage. Je nach Schnelligkeit und Vollständigkeit der Abdichtung bleiben u. U. auch leichter zersetzliche Stoffe erhalten; dementsprechend entstehen aus meerischen Gyttjen unter zunächst oxydativen Bedingungen Brennsteine von der Art des Kuckersits, aus meerischen Sapropelen polybituminöse Gesteine und Erdöl. Festländisch bilden sich die Kohlen, zu denen auch Unterwasserablagerungen (Bogheads=Algengyttjen; Cannels = Dy, Sapropel, Gyttja; beide stets mit Dy-Grundmasse) gehören. Porphyrine und Metallgehalte gestatten eine Unterscheidung der Haupttypen der Brenngesteine und eine Zuweisung des Erdöls zu den Sapropelgesteinen.Bei der Kohlenbildung spielt das Lignin die Hauptrolle, die Zellulose wird im Torf und während früher Braunkohlenstadien abgebaut. Bei der Bildung der Kerogengesteine werden die Eiweißstoffe zersetzt, Fette und Kohlehydrate spielen wohl die Hauptrolle. Nur bei der Bildung der Sapropelite einschl. des Erdöls spielen außer Kohlehydraten (und den geringen Mengen von Fetten und Ölen) die Eiweißstoffe eine wesentliche Rolle. Die erstentstehenden Öle sind Alkane. Oberflächeneinflüsse (z. B. Tiefenstandwasser mit Sauerstoffsalzen) bewirken die Naphtenisierung; infolge der damit verbundenen Temperaturerhöhung entstehen die Aromaten, die sich später wieder in Naphtene zurückbilden.Die qualitative Geochemie verbindet die Anreicherung von Elementen und Molekülen in Gesteinen mit den Vorgängen, die im Ablagerungs- und Umbildungsraum herrschen (Fazies, Diagenese usw.). Sie führt zur Kennzeichnung der Ablagerungs- und Umbildungsräume durch typische Elemente oder Moleküle, bzw. durch deren Vergesellschaftung oder Mengenverhältnis.     

Ein Beispiel für Sekundärtektogenese auf Java

Zusammenfassung Für die Analyse eines tektonischen Bewegungsbildes ist das Gebirge nördlich von Bandoeng ein geradezu ideales Objekt, weil die hier stattgehabten Bewegungen sehr jungen Alters sind. Wir dürfen annehmen, daß der ganze Prozeß sich im Holozän, zum Teil wahrscheinlich im Neolithicum abgespielt hat.Bei der geologischen Analyse ergibt sich, daß die Dehnung der Erdschichten infolge der Aufwölbung des vulkanischen Gebirges nördlich von Bandoeng 20–40 mal größer ist als eine Ausdehnung, die nur durch die Aufbiegung selbst hervorgerufen worden wäre.Weiterhin zeigt sich, daß gleichzeitig mit dem Auseinandergleiten des aufgewölbten Gebietes eine Zusammenpressung der Schichten am Nordfuß des Tumors stattgefunden hat.Die Parallelisierung der Aufwölbung und der Bruchbildungen einerseits mit dem Zusammenschub und der Faltung am Fuße der Aufwölbung andererseits beruht hier nicht auf paläontologischer Grundlage, mit deren Hilfe die Grenzen auch im günstigsten Falle nicht genauer als auf etwa 10000 Jahre zu ziehen sind. Das gleichzeitige Nebeneinanderauftreten von Auseinanderschieben und Zusammenpressen kann hier mit viel größerer Genauigkeit bewiesen werden, weil eine unmittelbare Parallelisierung der Bewegungen mit Hilfe der Eruptionsgeschichte des Prahoevulkans möglich ist.Außerdem kann ein unmittelbarer Zusammenhang der Bruchnischen (B II) im zentralen Gebirge mit den Blattverschiebungen am Fuß beobachtet werden.     

The mesothermal gold-lamprophyre association: significance for an accretionary geodynamic setting,supercontinent cycles,and metallogenic processes

Summary Archean shoshonitic lamprophyres are cotemporal and cospatial with gold mineralization in the Superior Province of Canada, both being emplaced along translithospheric structures that demark subprovince boundaries. By analogy with geochemically similar Phanerozoic counterparts, the dikes are a product of specific plate interactions rather than a deep asthenosphere plume-initiated event, and their onset in the late-Archean at 2.7 Ga signifies that Phanerozoic style plate-tectonics was operating at this time. Fresh shonshonitic dikes are characterized by normal background gold contents of 3.9 ± 8.1 ppb (l), close to the value of 3.0 ppb for the bulk continental crust, and average abundances of As, Sb, Bi, W, TI, B, Cu, Pb, Zn, and Mo are also close to their values in bulk continental crust. Thus, fresh lamprophyres are not intrinsically enriched either in Au or elements affiliated with gold in mesothermal deposits, and accordingly do not constitute a special source rock. Platinum group element contents (Ir = 0.4 ± 0.58 ppb; Pt = 5.9 ± 26.5, Pd = 5.5 ± 1.8), in conjunction with Cu, Au, and Ni abundances, define approximately flat patterns on primitive mantle-normalized diagrams, consistent with derivation of the alkaline magmas from a depleted mantle source variably enriched by incompatible elements. Comparable abundances and ratios of Pd/Au, Os/Ir, and Ru/Ir in Archean lamprophyres, Archean komatiites, and Gorgona komatiites signify that the Archean and Phanerozoic upper mantle had similar noble metal contents, such that the prolific greenstone belt Au-Ag vein deposits cannot be explained by secular variations in upper mantle Au abundance alone. The lack of covariation between Au and light rare earth elements in lamprophyres rules out mantle metasomatism as a process generating intrinsically Au-rich magmas.Emplacement of the lamprophyres was diachronous from north (2710 Ma) to south (2670 Ma) in the Superior Province, as was the gold mineralization. Both were related to late transpressional tectonics during successive accretions of individual subprovinces. Alkaline magmatism and gold mineralization are temporally and spatially related because they share a common geodynamic setting, but they are otherwise the products of distinct processes. Much of Archean time was devoid of shoshonites and mesothermal gold deposits. The first widespread inception of this duality at 2.71–2.65 Ga in the Superior and Slave Provinces, Canada, and in India and Australia, may reflect one of the first supercontinent aggregations involving accretionary, Cordilleran style tectonics. Giant mesothermal gold provinces and shoshonites recur through time in the Palaeozoic and Mesozoic in this geodynamic setting.

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Die mesothermale Gold-Lamprophyrassoziation und ihre Bedeutung für Akkretionsgeotektonik, Superkontinent-Zyklen und metallogenetische Prozesse

Zusammenfassung Archaische schoschonitische Lamprophyre sind zeitlich und räumich mit Goldmineralisationen in der Superior Provinz Kanadas vergesellschaftet; beide sind an translithosphärische Strukturen, die die Grenzen von Subprovinzen markieren, geknüpft. Ein Vergleich mit geochemisch ähnlichen phanerozoischen Abfolgen weist darauf hin, daß die Gänge eher durch spezifische Platteninteraktions- und nicht durch Hot Spot initiierte asthenosphärische Prozesse entstanden sind. Ihre spät-archaische Alterseinstufung (ca. 2.7 Ga) belegt somit, daß bereits zu dieser Zeit plattentektonische Prozesse, wie sie für das Phanerozoikum typisch sind, funktionierten.Frische schoschonitische Gänge zeigen mit Durchschnittskruste vergleichbare Untergrundgehalte an Gold von 3.9 ± 8.1 ppb (l), Auch die Gehalte an As, Sb, Bi, W, Tl, B, Cu, Pb, Zn und Mo entsprechen Gehalten der durchschnittlichen Erdkruste. Frische Lamprophyre sind daher nicht an Gold bzw. an anderen für mesothermale AuLagerstätten typischen Elementen angereichert und stellen somit keine spezifischen Muttergesteine dar. Die Gehalte an Platingruppen-Elementen (Ir = 0.4 ± 0.58 ppb; Pt = 5.9 ± 26.5; Pd 5.5 ± 1.8) in Verbindung mit der Verteilung von Cu, Au und Ni definieren einen flachen Trend in auf primitiven Mantel normierten Diagrammen, was mit einer Herkunft der alkalischem Magmen aus einer abgereicherten Mantelquelle, die im unterschiedlichen Ausmaß an einzelnen inkompatiblen Elementen angereichert ist, hinweist. Ähnliche Elementverteilungen bzw. verhältnisse von Pd/Au, Os/Ir und Ru/Ir in archaischen Lamprophyren, archaischen Komatiiten und Gorgona-Komatiiten belegen, daß der archaische und phanerozoische obere Mantel ähnliche Gehalte an Edelund Buntmetallen aufweisen. Die Au-Ag Ganglagerstätten in Greenstone Belts können daher nicht ausschließlich mit einer Variation der Au-Gehalte des oberen Erdmantels erklärt werden. Die fehlende Korrelation zwischen Au und den leichten Seltenen Erden in den Lamprophyren schließt mantelmetasomatische Prozesse für die Bildung von Au-reichen Magmen aus.Die Platznahme der Lamprophyre in der Superior Provinz erfolgte zeitgleich von N (2710 Ma) nach S (2670 Ma) mit der Bildung der Goldmineralisationen. Beide stehen mit einer späten transpressionalen Tektonik während der sukzessiven Akkretion einzelner Subprovinzen in Beziehung. Alkalimagmatismus und Goldmineralisationen sind deshalb räumlich und zeitlich vergesellschaftet, weil sie innerhalb desselben geodynamischen Settings gebildet wurden. Sie sind sonst aber Produkte unterschiedlicher Prozesse. Über weite Zeiträume des Archaikums fehlen Schoschonite und mesothermale Goldlagerstätten. Das erste großangelgte Auftreten beider in der Superior und Slave Provinz Kanadas während 2.71-2.65 Ga und in Indien und Australien könnte eine der ersten Superkontinentaggregationen im Stile einer Cordillera-style Akkretionstektonik widerspiegeln. Riesige mesothermale Goldprovinzen und Schoschonite treten während des Paläo- und Mesozoikums immer wieder, gebunden an diese geotektonische Position, in Erscheinung.

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With 7 Figures     

A comparison of fluids causing post-depositional hydrothermal alteration in Archaean basement granitoids and the Witwatersrand Basin

Summary Some Archaean granitoids occurring along the north-western and western edge of what is classically known as the Witwatersrand Basin have been hydrothermally altered in two different styles. Both styles - pervasive and vein-controlled alteration - are characterised by sulphide mineralisation as well as by thorium-, uranium-, gold- and REE-rich nodules of carbonaceous material (fly-speck carbon). All of the granitoids displaying these characteristic alteration styles are associated with secondary moderate-to high-salinity, Ca-rich fluid inclusions with low homogenisation temperatures in magmatic quartz and quartz veins. C-isotopes of the fly-speck carbon and the fluid composition of the associated fluid inclusions are typical of modified basin brines. Similar types of Ca-rich fluid inclusions were found in authigenic quartz and hydrothermal quartz veins from gold-bearing, hydrothermally altered sediments of the Witwatersrand Basin, although the salinities of the fluids in the basement granitiods are somewhat higher. The moderate- to high salinity of this inclusion fluid and its present composition is considered to be the result of modifications by fluid-rock interaction during transport and subsequent metamorphism within the Witwatersrand Basin. Available age data on the hydrothermally derived minerals in these granitoids range between 2.7 and 2.0 Ga indicating several fluid pulses, with fluids repeatedly expelled during the dewatering of the Witwatersrand Basin. These data are consistent with the conclusion that major parts of the alteration are the result of sediment dewatering which affected both the granitoids and the gold-bearing strata within the Witwatersrand Basin.

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Ein Vergleich zwischen Formationswässern in archaischen Granitoiden und dem Witwatersrand Becken

Zusammenfassung Einige archaische Granitoide, die am nordwestlichen und westlichen Rand des Witwatersrand Beckens vorkommen, zeigen zwei Arten von hydrothermaler Überprägung. Beide Arten, pervasiv und gangförmig, sind mit einer Sulfidmineralisation und Thorium-, Uran-, Gold-, und SEE-reichen Knollen aus kohliger Substanz assoziiert. Alle Granitoide, die sich durch diese spezielle hydrothermale Überprägung auszeichnen, besitzen sekundäre moderat- bis hochsalinare, Ca-reiche Fluideinschlüsse mit niedrigen Homogenisierungstemperaturen in magmatischen und hydrothermalen Quarzen. Diese Fluide werden als modifizierte Beckenwässer gedeutet. Ähnliche Ca-reiche Fluideinschlüsse wurden in authigenen und hydrothermalen Quarzen in goldführenden, hydrothermal veränderten Sedimenten des Witwatersrand Beckens beobachtet, obwohl die Salinitäten der wässrigen Fluide in den Granitoiden noch höher sind. Die moderate bis hohe Salinität und die derzeitige Zusammensetzung der Einschlußfluide wird als eine Konsequenz aus der Fluid-Gesteinswechselwirkung, die während des Transportes im Becken stattfand, und der nachfolgenden Metamorphose angesehen. Vorläufige Altersdaten von den hydrothermal gebildeten Mineralen weisen auf mehrere hydrothermale Ereignisse während einer Zeitspanne zwischen 2.7 und 2.0 Ga hin. Während dieser Zeitspanne kam es durch Beckenentwässerung zu wiederholten Fluidschüben aus dem Becken in die Granitoide aufgrund lokaler tektonischer Ereignisse. Diese Daten deuten an, daß ein großer Teil der hydrothermalen Überprägung sowohl der Granitoide als auch der goldführenden Sedimente durch Formationswässer aus dem Witwatersrand Becken gebildet worden ist.

     

Die Bedeutung der alten Kerne für die geologische struktur der jungen kordillere

Zusammenfassung Der strukturelle Bau der südamerikanischen Kordillere wird besprochen und besonders auf die Bedeutung der alten Kerne hingewiesen, in denen Teile der paläozoischen Vorläufer der Kordillere wieder herausgehoben wurden. Durch die Bewegungen der alten Schollen während des Mesozoikums entstanden mehrere getrennte Sedimentationsräume von verschiedener fazieller Entwicklung. Gleichzeitig förderte der Schollenbau des Untergrundes den Aufstieg des Magma und führte so zu der für den meridional verlaufenden Hauptteil der Kordillere charakteristischen, Überaus intensiven, intrusiven und effusiven Magmatätigkeit. Die junge Orogenese dieses Teiles des Gebirgssystems wird vor allem auf die durch Zerrung am Westrand des Kontinentes verursachte Schollenbildung und die dadurch ausgelöste Magmabewegung zurückgeführt. Dagegen entstanden die im S und N in östliche äquatoriale Richtung umschwenkenden Ausläufer des Gebirgssystems durch Pressung aus Geosynklinalen zwischen zwei sich gegeneinander bewegenden alten Landmassen.