Water-rock interaction in a zone of lateral flow: A natural example from the active geothermal field and gold-mineralized zone of Beppu (Kyushu Island,Japan)

Summary Beppu is a water-dominated active geothermal system in Kyushu (Japan). Gold mineralization exists in places within altered Pleistocene volcanites in the southernmost part of this field. A shallow 300 m well was drilled in an alluvial fan deposit made up of unsorted volcanic clasts of andesite and dacite. Water and core samples were collected and a temperature log was carried out. In the depth range of 150-230 m and at temperatures of 126-148° C the main authigenic minerals are quartz, calcite, K-feldspar, mixed layers illite/smectite, stilbite and pyrite. The chemical data of the waters indicate that mixing occurs between shallow bicarbonate waters and deep Na-Cl geothermal waters in the outflow zone. The authigenic mineral assemblages found in the well are analogous to those found in the epithermal gold deposits of southern Kyushu. Au concentration data for the hydrothermal springs of Beppu (0.53 g/kg) indicate that the fluids found in the borehole at 148° C could theoretically deposit gold. It is reasonable to hypothesise that a process of mixing between deep Na-Cl fluids and shallow Ca-HCO₃-SO₄ fluids were responsible for massive silicate deposition, accompanied in places by Au mineralizations.

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Wasser-Gesteins-Wechselwirkung in einer Zone lateraler Fließbewegung: ein natürliches Beispiel aus der aktiven Geothermal-Golderz-Zone von Beppu (Kyushu, Japan)

Zusammenfassung Beppu ist ein geothermales System auf der Insel Kyushu, Japan, in der Wasser die dominante Rolle spielt. Goldvererzungen treten stellenweise in umgewandelten pleistozänen Vulkaniten im südlichsten Teil des Gebietes auf. Ein 300 m tiefes Bohrloch wurde in einem alluvialen Sedimentations-Fächer, der aus unsortierten vulkanischen Klasten, aus Andesit und Dazit besteht, niedergebracht. Wasserproben und Kernproben wurden genommen und die Temperaturen im Bohrloch systematisch gemessen. In Tiefen von 150–230 m und bei Temperaturen von 126–148°C sind die wichtigsten autigen gebildeten Minerale Quarz, Calcit, K-Feldspat, Illit/Smectit, Stilbit und Pyrit. Der Chemismus der Wässer zeigt, daß eine Mischung zwischen seichten Bikarbonat-Wässern und aus der Tiefe stammenden Na-Cl geothermalen Wässern erfolgt. Die autigenen Mineralassoziationen in diesem. Bohrloch sind vergleichbar mit denen in epithermalen Goldlagerstätten des südlichen Kyushu. Auf der Basis von existierenden Goldkonzentrationsdaten für die hydrothermalen Quellen auf Beppu (0.53 g/kg) läßt sich zeigen, daß die Fluide, die in dem Bohrloch bei 148 angetroffen wurden, theoretisch Gold absetzen könnten. Daher läßt sich die Theorie vertreten, daß Mischungsvorgänge zwischen einem aus der Tiefe stammenden Na-Cl Fluid und einem oberflächennahen Ca-HCO₃-SO₄ Wasser für die massive Silikatausscheidung verantwortlich waren, die stellenweise von Goldmineralisation begleitet wurden.

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Contribution No 4. Foreign Visiting Scientist Section, Beppu Geophysical Research Laboratory, Kyoto University.

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