Formation of Gold Alloys during Crustal Differentiation of Convergent Zone Magmas: Constraints from an AU-Rich Websterite in the Stanovoy Suture Zone (Russian Far East)

Abstract

Gold is typically transported by mafic and evolved magmas into the upper crust to be deposited in shallow oxidized porphyry and epithermal environments. However, the magmatic behavior of gold is still poorly understood and warrants further attention. Additional insights into the magmatic evolution of gold and other noble metals can be provided by investigations of primitive convergent zone magmas and products of their differentiation that contain primary-textured Au-alloys. One of the best examples of such Au-rich ultramafic cumulates is the Triassic (232–233 Ma) Ildeus intrusion, which was emplaced within the Mesozoic Stanovoy subduction zone in the Russian Far East. Some websterites from the Ildeus intrusion, representing cumulates crystallized from a primitive convergent zone magma, are enriched in Au (up to 596 ppm) and contain abundant Cu-Ag-Au micro-particles. Most of these Au-alloy micro-particles display compositions similar to those previously found in explosive pyroclastic rocks in the Lesser Khingan iron district, mantle wedge peridotites in Kamchatka and Cretaceous adakites in the Stanovoy suture zone. Textural and compositional characteristics suggest that Cu-Ag-Au alloys precipitated from a primitive calc-alkaline melt during its crustal differentiation in a Mesozoic paleo-subduction zone. Some large Cu-Ag-Au grains display an internal honeycomb-like structure with alternating Cu-rich and Cu-poor zones. Heating experiments under atmospheric conditions recorded a substantial loss of Cu from primary magmatic Cu-Ag-Au alloys, which appears to be a process characteristic of oxidized hydrothermal ore systems. We suggest that the later-stage hydrothermal alteration of differentiated igneous conduits containing magmatic gold alloys results in the formation of Cu-free gold mineralization comparable to the upper crustal porphyry and epithermal environments.

Nature of Paleozoic Basement of the Catalan Coastal Ranges (Spain) and Tectonic Setting of the Priorat DOQ Wine Terroir: Evidence from Volcanic and Sedimentary Rocks

“…In addition to the above listed standards, geochemical reference samples BHVO-2 (USGS; Hawaiian basalt) and JB-3 (Geological Survey of Japan; Fuji basalt), along with Perkin Elmer standard solutions PE# N9300231-9300234 for internal calibration, were used to control the accuracy of analytical measurements. In the course of this study, the accuracy was ± 5% for trace element abundances of >20 ppm and ± 10% for chemical elements with abundances of <20 ppm [39]. Platinum-group elements (Ru, Rh, Ir, Pd, Pt) and Au were determined by ICP-MS after separation and pre-concentration by Na 2 O 2 fire-assay and tellurium co-precipitation following the method described in [40].…”

“…Platinum-group elements (Ru, Rh, Ir, Pd, Pt) and Au were determined by ICP-MS after separation and pre-concentration by Na 2 O 2 fire-assay and tellurium co-precipitation following the method described in [40]. Additional details of the analytical procedures used in the current study can be found in [39,41].…”

Silver Mineralization in Deep Magmatogenic Systems of Ancient Island Arcs: Ildeus Ultrabasic Massif, Stanovoy Mobile Belt (Russian Far East)

“…Ильдеусский интрузивный массив, расположенный в центре Брянтинского тектонического блока Станового пояса, является частью разветвленной глубинной магматогенной структуры, которая вместе с массивами Луча, Утанак и Габбровый представляет нижнекоровые горизонты крупного мезозойского островодужного сооружения [38,53]. Массивы объединены в единую магматическую систему дайкообразными подводящими каналами, ярко выражающимися в региональном магнитном поле [53].…”

“…Детальные геолого-минералогические исследования Ильдеусского ультраосновного массива (Становой мобильный пояс, Дальний Восток России) показали присутствие в нем сложной сульфидной-сульфосольной минерализации цветных (медь, кобальт, никель, в подчиненом количестве цинк и свинец) и благородных (золото, серебро, платина, палладий) металлов. При этом в ассоциации с Ni-Cu-Fe сульфидами (пирротин, пентландит, кобальтистый пентландит, никелистые пирит и сфалерит, борнит, халькопирит, хизлевудит, дигенит), а также первично-магматическими (оливин, орто-и клинопироксены) и вторичными (серпентин, хлорит, тремолит, тальк) породообразующими силикатами присутствуют разнообразные сплавы Au, Cu, Ag, Ni, Zn, Sn, Pb и Sb, платиноидов (Fe-Pt, Ni-Rh-Pt, Pd-Pt), а также самородные Pt, W, Bi, Zn, Pb, Au и Ag [38,53]. Показано, что образование этих экзотических минеральных ассоциаций происходило в результате сложного и длительного (порядка 100 Ма, по [53]) взаимодействия магматических и метасоматических процессов, при этом благороднометалльная минерализация проявилась как на островодужной магматической стадии становления этой рудно-магматической системы, так и во время низкотемпературного постмагматического взаимодействия Ильдеусского массива с гидротермальными флюидами на коллизионном и постколлизионном этапах эволюции Станового пояса [38].…”

“…При этом в ассоциации с Ni-Cu-Fe сульфидами (пирротин, пентландит, кобальтистый пентландит, никелистые пирит и сфалерит, борнит, халькопирит, хизлевудит, дигенит), а также первично-магматическими (оливин, орто-и клинопироксены) и вторичными (серпентин, хлорит, тремолит, тальк) породообразующими силикатами присутствуют разнообразные сплавы Au, Cu, Ag, Ni, Zn, Sn, Pb и Sb, платиноидов (Fe-Pt, Ni-Rh-Pt, Pd-Pt), а также самородные Pt, W, Bi, Zn, Pb, Au и Ag [38,53]. Показано, что образование этих экзотических минеральных ассоциаций происходило в результате сложного и длительного (порядка 100 Ма, по [53]) взаимодействия магматических и метасоматических процессов, при этом благороднометалльная минерализация проявилась как на островодужной магматической стадии становления этой рудно-магматической системы, так и во время низкотемпературного постмагматического взаимодействия Ильдеусского массива с гидротермальными флюидами на коллизионном и постколлизионном этапах эволюции Станового пояса [38]. В настоящей статье мы приводим новые данные о взаимоотношениях минералов серебра с первичными и вторичными породообразующими и акцессорными минералами Ильдеусского массива.…”