Geology of the volcanic-hosted Brockman rare-metals deposit,Halls Creek Mobile Zone,northwest Australia. II. Geochemistry and petrogenesis of the Brockman volcanics

Summary Lavas and subvolcanic intrusions of the 1.87 Ga Brockman volcanics comprise a cogenetic suite of alkaline,Qz-normative, metaluminous trachyandesites, trachytes and trachydacites/rhyolites. They are genetically related to the rare-metal-bearing Niobium Tuff which contains extreme enrichments in high-field-strength incompatible elements (av. 1660 ppm Y, 9700 ppm Zr, 3200 ppm Nb, 175 ppm Yb). Neodymium isotopic data indicate the Brockman parent magma was mantle-derived with _Nd(initial) + 3, analogous to basaltic magmas generated in some modern intraplate hot-spot volcanic provinces. The geochemical evolution and incompatible element enrichments in the Brockman suite can be modelled by AFC processes involving extensive degrees of crystallization and progressive contamination of derivative magmas with granitic/ metasedimentary upper crust. The large degrees of crystallization required to derive the more differentiated members of the Brockman suite are best accommodated by a process of liquid fractionation resulting in internal compositional stratification of the magma chamber with extreme differentiates such as the Niobium Tuff forming a volatile-enriched cap in the magma chamber roof-zone. The high fluorine content of the Brockman magmas played a crucial role in enhancing rare-metal contents by increasing the efficiency of crystal-liquid separation and decreasing mineral-melt K_d's. There appears to be no special role for fluorine-rich fluids in generating the rare-metal enrichments. However, leaching of fluorocarbonate minerals by late hydrothermal solutions, rather than fractionation of a LREE-selective phase, caused marked LREE-depletion in the Niobium Tuff.

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Geologie der an Vulkanite gebundenen Seltene-Metalle-Lagerstatte Brockman, Halls Creek Mobile Zone, Nordwest-Australien. If. Geochemie und Petrogenese der Brockman Vulkanite

Zusammenfassung Laven and subvulkanische lntrusionen der 1.87 Mrd. J. alten Brockman-Vulkanite umfassen eine kogenetische Abfolge von alkalinenQz-normativen Trachyandesiten, Trachyten and Trachydaziten/Rhyoliten. Diese sind genetisch in Beziehung zu dem Seltene-Metalle-führenden Niob-Tuff, der extreme Anreicherungen an inkompatiblen Elementen hoher Feldstdrke führt (im Durchschnitt 1660 ppm Y, 9700 ppm Zr, 3200 ppm Nb, 175 ppm Yb, zu stellen. Nd-Isotopen zeigen, daß das Muttermagma der Brockman-Lagerstatte Mantelursprungs 'St mit _Nd (initial) + 3, analog zu basaltischen Magmen, die an manchen modernen intraplate hot-spot Vulkanprovinzen gebildet werden. Die geochemische Evolution and die Anreicherung inkompatibler Elemente in der Brockman-Abfolge kann lurch AFC Prozesse modelliert werden, die extensive Kristallisation and progressive Kontamination der entstehenden Magmen mit granitischer/metasedimentarer Oberkruste beinhalten. Der hohe Grad von Kristallisation der erforderlich ist, um die mehr differenzierten Anteile der Brockman-Abfolge zu erhalten, läßt sich am besten lurch einen Prozeß von liquid fractionation erklären, der zu einer inneren Stratifikation der Magmenkammer führt, wobei extreme Differentiate, sowie der Niob-Tuff, eine an Volatilen angereicherte Kappe im Dachbereich der Magmenkammer bildeten. Der hohe Fluor-Gehalt der Brockman-Magmen spielte eine wichtige Rolle bei der Anhebung der Seltene-Metalle-Gehalte, and zwar dadurch, daß er die Effizienz der Kristall-Schmelze-Trennung erhöhte and abnehmende MineralSchmelze K_d's-Werte ermöglichte. Fluor-reiche Fluide scheinen keine spezielle Rolle bei der Bildung der Seltene-Metalle-Anreicherungen zu spielen. Auslaugung von Fluorokarbonaten durch späte hydrothermale Lösungen and nicht die Fraktionierung einer LREE selektiven Phase, bewirkte eine deutliche LREE-Abreicherung im Niob-Tuff.

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With 5 Figures