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Prozesse strukturkontrollierter Gold-Quarz Mineralisationen des archaischen Dharwar Kraton, S-Indien.
Prozesse strukturkontrollierter Gold-Quarz Mineralisationen des archaischen Dharwar Kraton, S-Indien.Projektteam: F.M. Meyer, J. Kolb, A. Rogers, A. Hellmann.
Der Dharwar Kraton erstreckt sich im Süden Indiens von Goa im Westen, den Deccan Traps im Norden bis nach Bangalore und Hyderrabad im Süden und Osten. Goldlagerstätten sind meist an die Grünsteingürtel gebunden (Abb. 2 A). Die größte und bekannteste Goldlagerstätte Indiens ist Kolar östlich von Bangalore. Diese Mine wurde vor kurzem geschlossen, so dass die Hutti Goldmine im nördlichen Dharwar Kraton zur Zeit der größte Goldproduzent Indiens ist.
In Zusammenarbeit mit dem IIT Kharagpur (Prof. Biswajit Mishra, Nabarun Pal) werden vier Goldlagerstätten im Detail untersucht (Abb. 2):
1. Ajjanahalli im Chitradurga Grünsteingürtel,
2. Hutti,
3. Hira-Buddinni,
4. Uti im Hutti-Maski Grünsteingürtel
Alle Goldmineralisationen sind an intern komplex aufgebaute Scherzonen gebunden und können zu den archaischen, orogenen Goldlagerstätten gezählt werden. Im einzelnen sollen folgende Fragestellungen und Ziele für die Lagerstätten verfolgt werden:
(1) Mineralogische Beschreibung der Goldmineralisationen und ihrer Nebengesteine. Eine genaue Petrologie der Erz- und Alterationsmineralogie über Mikrosondenanalytik und Geothermobarometrie soll den Zusammenhang zwischen Alteration und Mineralisation sowie die P-T-Bedingungen klären.
(2) Charakterisierung der Geochemie, der physikochemischen Parameter sowie der Quelle der mineralisierenden Fluide. Über die Herkunft der Fluide sollen insbesondere stabile und radiogene Isotopensignaturen (H, O, S, C, Rb-Sr, Pb-Pb) Auskunft geben. Weiterhin sollen Flüssigkeitseinschlüsse in Gangquarz untersucht werden. Diese Untersuchungen ermöglichen sowohl Aussagen über die Zusammensetzung der Fluide als auch über mögliche Fällungsmechanismen für Gold (z.B. Phasenseparation).
(3) Strukturgeologische Untersuchungen zur Kontrolle der Mineralisation und der Geometrie der Vererzungen.
(4) Der Versuch einer quantitativen und qualitativen Beschreibung von Fluidfluss und Fluidmigrationsmechanismen im regionalen Maßstab wie auch im Lagerstätten- bzw. Erzkörperbereich.
Abb. 2: Schematische geologische Karte A) des Dharwar Kraton, B) des Hutti-Maski Grünsteingürtels.
1. Ajjanahalli Goldmine
Die Ajjanahalli Goldmine liegt am östlichen Kontakt des Chitradurga Grünsteingürtels (CGB) im archaischen Dharwar Kraton in Südindien (Abb. 2). Quarz-Serizitschiefer, verfaltete Lagen gebänderte Eisenformation (BIF) und Grünschieferlinsen bilden die Hauptlithologien des CGB. Die regionale Metamorphose erreichte die untere Grünschieferfazies.
Die Mine liegt nördlich einer großen Grünschieferlinse in einer BIF Antiform. Die Grünschiefer bilden den Kern der Falte, Phyllite und Quarz-Serizitschiefer das Hangende. Die mineralisierte Antiform hat eine Länge von ca. 300 m. Sie ist aus 6 Falten 2. Ordnung aufgebaut, die je eine Länge von 25-30 m aufweisen (Abb. 4). Die Faltenachsen fallen mit 40°-50° nach N-NNE ein. Die Permeabilitäten für die mineralisierenden Fluide wurden durch die Reaktivierung der Antiform in 2 unterschiedlichen Strukturen geschaffen. (1) Entlang der BIF-Lagen ist die primäre Mineralparagenese durch eine mesozonale Alterationsparagenese ersetzt: Chlorit, Stilpnomelan, Minnesotait, Serizit, Ankerit, Arsenopyrit, Pyrit, Pyrrhotin. Das Gold ist eng mit den Sulfiden vergesellschaftet. (2) In den kompetenten, eisenreichen Lagen der BIF haben sich Extensionsgänge gebildet, die mit Quarz, Serizit, Ankerit, Chlorit, Sulfiden und Gold gefüllt sind.
Abb. 4: 3-D Modellierung der BIF- Antiform (Blickrichtung nach SSW).
Die strukturelle Kontrolle der Goldmineralisation in Ajjanahalli erfolgte über eine Störungszone 1. Ordnung, an die im allgemeinen keine Goldlagerstätten gebunden sind. Die Nebengesteine und die tektonometamorphe Entwicklung in Ajjanahalli weisen Ähnlichkeiten zu phanerozoischen Goldlagerstätten auf. Die für diese Lagerstätten entwickelten plattentektonischen Szenarien lassen sich daher auch auf Ajjanahalli anwenden, so dass diese Lagerstätten vermutlich bei ca. 2.6 Ga in einer Suturzone während der Kratonisierung des Dharwar Kratons gebildet wurde.
2. Hutti Goldmine
Die Hutti Goldmine befindet sich bei 16°12' N, 76°43' E im archaischen Hutti-Maski Grünsteingürtel des südindischen Dharwar Kratons (Abb. 1). Der Grünsteingürtel ist durch heterogene, vulkanosedimentäre Serien gekennzeichnet und wird von Graniten und Gneisen umschlossen. Das Minimalalter des Gürtels wird mit 2576 ± 12 Ma angegeben (Vasudev et al. 2000). Die Lithologien sind im Übergangsbereich von grünschieferfazieller zu amphibolitfazieller Metamorphose überprägt worden. Ein NNW-SSE streichendes System steil stehender Scherzonen bildet die strukturelle Kontrolle der Gold-Quarz-Sulfid Vererzung in Hutti, die einen durchschnittlichen Goldgehalt von 6,5 g/t bei einer mittleren Jahresproduktion von 2,4 t Gold aufweist.
Ein System 9 paralleler, vererzter Scherzonen definiert die Lagerstätte. Es können 5 Deformationsereignisse (D1-D5) unterschieden werden. Das Scherzonensystem bildete sich während duktiler Scherung in D2 aus. Hohe Fluidflußraten bei erhöhter Permeabilität als Folge anhaltender mechanischer Beanspruchung ging mit der Entwicklung einer Alterationszonierung einher: (1) distale Chlorit I-Alteration (Chlorit, Serizit, Biotit, Calcit, Quarz) (2) proximale Biotit-Alteration (Biotit, Plagioklas, Quarz, Epidot, Kalzit). Die Erzmineralparagenese ist durch Arsenopyrit, Pyrit und Gold charakterisiert.
Abb. 1 Arsenopyrit-Pyrit-Gold Paragenese, gebildet während der D2- Deformation.
Während D3 kam es zu einer Reaktivierung der mineralisierten Scherzonen in einem dextralen Blattverschiebungsrégime. Während dieser Reaktivierung wurde die mit D2 angelegte Alterationsparagenese durch Chlorit, Quarz, Kalifeldspat, Kalzit, Turmalin, Titanit, Zoisit und Serizit überprägt und große, laminierte Quarzgänge gebildet. Arsenopyrit, Pyrrhotin, Chalcopyrit, Sphalerit und Gold bilden die Erzmineralparagenese. Die Hauptvererzung is auf die bis zu 10 m mächtigen Quarzgänge konzentriert, die parallel zu den Scherzonen ausgebildet sind. Die laminierte Textur deutet auf eine Bildung der Gänge durch fluktuierende Fluiddruckschwankungen im Rahmen des fault-valve Prozesses hin.
Die D2 und D3 Alterationen sind auf Grund der mehrphasigen Überprägung geochemisch schwierig zu unterscheiden. Die Anreicherungen von S, As, Au, Cu und Zn können der Sulfidmineralisation, die Anreicherung von Si, Ca, und CO2 der Quarz- und Karbonatalteration zugeordnet werden. Die Abfuhr von Mn, Ca und Na aus dem System ist durch die Zersetzung von Amphibol und Plagioklas der Mineralparagenese der Ausgangsgesteine (Amphibolit) hervorgerufen.
Abb. 2 Elementverteilung über das Strike Reef. Die Anreicherung von Si, K, S, As, Au, Cu und Zn ist über das gesamte reef ausgebildet. Die Anreicherung von CO2, Ca und Rb ist auf eine Zone der Karbonatalteration beschränkt . Laminierte Quarzgänge bilden das Zentrum der Scherzone.
3. Hira-Buddinni Goldmine
Die Hira-Buddinni Goldmine befindet sich 22 km östlich der Hutti Gold Mine (Abb. 1). Die Goldmineralisation ist an eine ENE-WSW streichende, steil stehende Scherzone gebunden, die am Kontakt von Amphiboliten und Meta-Quarzporphyren entwickelt ist.
Die Goldmineralisation in der Scherzone wurde über 600m im Streichen bis zu einer Teufe von 140m durch Bohrungen erkundet. Dabei wurde eine mineralisierte Zone mit einer Mächtigkeit von 1,0 -3,4 m nachgewiesen. Innerhalb der mineralisierten Scherzone sind die Nebengesteine intensiv foliiert. Feldspäte der Meta-Quarzporphyre sind sigmoidal verformt und weisen auf eine Aufschiebung unter duktilen Bedingungen hin. Eine pervasive Biotitalteration in Amphiboliten und Kalifeldspatalteration in Meta-Quarzporphyren kann dem duktilen Ereignis zugeordnet werden. Die Gold-Sulfid Mineralisation ist in der biotitreichen Alterationszone konzentriert. Freigold, zusammen mit Sulfiden und Chlorit, ist an Quarzgänge unterschiedlicher Orientierung gebunden. Es können konjugierte Extensionsgänge, Fiederspalten und störungsparallele Gänge unterschieden werden.
4. Uti Goldmine
Die Uti Goldmine befindet sich ca. 20 km nordöstlich der Hutti Goldmine im Hutti-Maski Grünsteingürtel (Abb. 1). Die Goldmineralisation ist an mehrere NNE-SSW streichende, subparallele und steil stehende Scherzonen gebunden. Nebengesteine der mineralisierten Zonen sind Amphibolit, felsische Metavulkanit und Metasedimente. Gold wird im Tagebau aus Lode No. 4, einer mineralisierten Scherzone gewonnen (Abb. 8). Späte, E-W streichende Störungen versetzen die mineralisierte Zone.
Das Lode No. 4 ist ca. 12 m mächtig und durch silifizierte, stark gescherte Amphibolite gekennzeichnet. Die Alterationsmineralogie wird durch Biotit, Chlorit, Epidot, Feldspat und Quarz gebildet. Sulfidminerale sind Arsenopyrit, Chalcopyrit, Pyrit, Löllingit und Pyrrhotin. Gold kommt als Einschluss in Sulfiden und gelegentlich als isolierte Körner im alterierten Nebengestein vor.
Publikationen
Rogers, A.J., Kolb, J., Meyer, F.M., M. E. Böttcher, M.E., & Vennemann, T. (2008): Two stages of fluid influx in the Hutti Gold Mine, India: Constrains from geochemistry and stable isotope compositions (in review).
Kolb, J. & Meyer, F.M. (2008): Balanced mineral reactions for alteration zones developed in auriferous shear zones of the Hutti Mine, Dharwar Craton, India. Z. dt. Ges. Geowiss., 159, 331-348.
Krienitz, M.-S., Trumbull, R.B., Hellmann, A., Kolb, J., Meyer, F.M., & Wiedenbeck, M. (2008) Hydrothermal gold mineralization at the Hira Buddini Gold Mine, India: contraints on fluid sources and evolution from boron isotopic compositions of tourmaline. Mineralium Deposita, 43, 421-434
Rogers, A., Kolb, J., Meyer, F.M., Armstrong, R. (2007): The tectono-magmatic evolution of the Hutti-Maski Greenstone Belt, India: Constrained using geochemical and geochronological data. J. S. Asian Geology, 31, 55-70.
Kolb, J., Rogers, A., Meyer, F. M. (2005): Relative timing of deformation and two-stage gold mineralization at Hutti mine, Dharwar Craton, India. Mineralium Deposita, 40, 156-174..
Kolb, J., Rogers, A., Meyer, F. M., Siemes, H. (2005): Dominant coaxial deformation of veins during the interseismic stage of the fault-valve cycle: microfabrics of laminated quartz veins of the Hutti Gold Mine, India: Journal of Structural Geology, 27, 2043-2057.
Kolb, J. Rogers, A., Meyer, F. M. & Vennemann, T. W. (2004). Development of fluid conduits in the auriferous shear zones of the Hutti Gold Mine, India: evidence for spatially and temperorally heterogeneous fluid flow. Tectonophysics 378, 65-84
Kolb, J., Hellmann, A., Rogers, A., Sindern, S., Vennemann, T. W., Böttcher, M. E., Meyer, F. M. (2004): The role of a transcrustal shear zone in orogenic gold mineralization at the Ajjanahalli Mine, Dharwar Craton, South India. Economic Geology, 99, 743-759.
Kolb, J., Rogers, A., Meyer, F. M. (2003): Comment on the paper by Pandalai et al. Dissolution channels in quartz and the role of pressure changes in gold and sulfide deposition in the Archean, greenstone-hosted, Hutti gold deposit, Karnataka, India. Mineralium Deposita, 38, 597-624
Rogers, A., Kolb, J., Meyer, F. M. (2003): The tectono-magmatic evolution of the Hutti-Maski Greenstone Belt and relative timing of gold mineralisation. Trans. Instn. Min. Metall. (Sect.B: Appl. earth sci.), 112, 126-127.