Re-Os isotope systematics of pyrite, age and sources of the mineralization of low-sulfidation epithermal and porphyry copper ore deposits: Exemple from Bolcana, Troita and Magura ore deposit, Apuseni Mountains, Romania.
Datation Re-Os sur pyrite et traçage des sources des métaux dans des gisements de type porphyre et épithermal neutre: Exemple des gisements de Bolcana, Troita et Magura, Monts Apuseni, Roumanie.
Abstract
Many porphyry-type (Cu-Au) and neutral epithermal (Pb-Zn and Au ± Ag) ore deposits are encountered in the region of the Apuseni Mountains, located at the foot of the Carpathian chain in the Western Romania. These deposits are related to a neogene andesitic volcanism. In order to demonstrate possible genetic relationships between the porphyry-type and neutral epithermal deposits, the Bolcana porphyry has been investigated since it is surrounded by a number of epithermal low-sulfidation veins with a Pb-Zn ± Au mineralisation. These veins are currently mined at the Troita and Magura sites. A structural analysis and a 3D modelling pf these deposits indicate that the geometry and orientation of fractures and mineralized vein are consitent both with direction of regional extension and with a NW-Se pregression of the different andesitic intrusions. In order to establish precisely the temporal relationship between the different ore deposits, a Re-Os dating method has been developped and applied on pyrite wich is ubiquitous in all of the deposits. This method enabled us to assign an age of 10.9 ± 1.9 Ma for the porphyry-hosted mineralization. The ages obtained for the epithermal systems are somewhat approximative as perturbations of the Re-Os system are observed for these environements. A fractionation of rhenium responsible for a significant enrichment in this element for the apical zone of the porphyry has been demonstrated. This enrichment is most probably related to a maximum boiling event , which may also explain a similar enrichment in arsenic for the pyrite in the same zone. The sources for the metals have been characterized at the district scale by combining two isotopic systems (Re-Os and Pb-Pb) on both pyrite and galena. The osmium data indicate that the Troita deposti has compostion which is similar to that of the Bolcana porphyry. In constrast the results obtained for the Magura deposits indicate the Re-OS system has in this case been perturbed due to a weathering of nearby ophiolites which probably contributed some osmium to the pyrite at Magura. Additional results obtained for common lead seem to confirm the osmium data, with an osmium isotopic composition which has a more important mantle-derived component than at Troita.
La région des monts Apuseni, au pied de la chaîne des Carpathes en Roumanie, comporte de nombreux gisements de type porphyre (Cu-Au) et épithermal neutre (Pb-Zn et Au ± Ag) liés à un volcanisme andésitique néogène. Afin de comprendre les relations existant entre les gisements de type porphyre et épithermal neutre, le porphyre de Bolcana a été étudié car il possède la particularité d'être bordé par un ensemble de filons épithermaux low-sulfidation minéralisés à Pb-Zn ± Au exploités au niveau des mines de Troita et de Magura. Une étude structurale et une modélisation en 3D de ces différents gisements montrent que la géométrie et l'orientation des fractures et des veines minéralisées sont compatibles avec les directions d'extension régionale et la progression du NW vers le SE des différentes intrusions andésitiques de la région. Dans le but d'établir de manière précise les relations temporelles entre les différents gisements du secteur, un développement méthodologique a permis de réaliser des datations, par l'utilisation du système isotopique Re-Os, directement sur la minéralisation sulfurée la plus ubiquiste du système : la pyrite. L'application de cette méthodologie sur les pyrites des minéralisations a ainsi permis d'obtenir un âge de 10,9 ± 1,9 Ma pour le porphyre. Les âges obtenus dans les systèmes épithermaux restent approximatifs car des perturbations du système isotopique Re-Os sont observées dans ces environnements plus superficiels. Un fractionnement du rhénium avec un enrichissement important au niveau de la zone apicale du porphyre a été mis en évidence, et qui doit être sûrement relié à une zone d'ébullition maximale. Une répartition similaire des teneurs en arsenic des pyrites a pu y être observée. Une caractérisation des sources des métaux a été réalisée à l'échelle du district en utilisant de manière croisée, sur pyrite et galène, deux systèmes isotopiques (Re-Os et Pb-Pb). L'osmium montre que le gisement de Troita possède une signature similaire au porphyre de Bolcana alors que les résultats obtenus pour le gisement de Magura indiquent que le système a subi des perturbations, interprétées comme liées à un lessivage des ophiolites encaissantes et une incorporation partielle de leur signature. Le plomb commun confirme ces données d'osmium avec une signature isotopique plus mantellique que celui de Troita.
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