Minerals de sulfur de les roques del grup Valdez al Quadrangle de Seward Nord D6

Introducció

Les muntanyes Chugach són una falca d'acreció creada per la subducció de la placa Kula sota la placa nord-americana a finals del Cretaci i el Cenozoic. Les roques de les muntanyes Chugach es coneixen com el terrane Chugach i estan formades pel complex McHugh i el grup Valdez (Dilley, 2000, p. 53). El complex McHugh més antic es troba sobre el grup més jove de Valdez, separat per la falla d'empenta del riu Eagle, que queda al descobert en un tall de carretera prop de Falls Creek a la Seward Highway (Budnik, 1974, pàg. 25).

Aquest estudi se centra en els diferents minerals de sulfur que estan presents al Grup Valdez en tres valls adjacents al quadrangular de North D6 Seward.

Àrea d'estudi

Fig 1. Zona d'estudi al Quadrangle D6 de North Seward. Els requadres mostren tres àrees escollides per a la investigació.

Les roques de les muntanyes Chugach es van formar entre el Triàsic final i el període Cretaci mitjà a la zona de subducció de Chugach prop de l'actual Washington (Dilley, 2000, p. 54). A mesura que la placa Kula va subduir sota la placa nord-americana, els dipòsits de turbidita de centenars de metres de gruix es van recollir en una falca de subducció. A mesura que els sediments es van acumular al peu de la placa nord-americana, van ser alterats per un metamorfisme regional de baix grau per crear gres, limol, argilita, esquist, pissarra i fil·lita. Al mateix temps, els fluids hidrotermals van començar a dipositar venes de epidot , calcita , clorit , i quars . Durant la formació d'aquestes vetes, minerals inclosos or i també es van dipositar diversos sulfurs. Els sulfurs inclouen pirita , pirrotita , arsenopirita , calcopirita , esfalerita , molibdenita , i galena . Hi ha vetes de quars i calcita que es van formar més tard, però aquestes no solen contenir minerals (Park, 1933, p. 407).

A finals del Cretaci es va produir l'elevació de la falca de subducció. Aquest esdeveniment marca l'inici de la formació de les modernes muntanyes Chugach.

Avui dia, els dipòsits minerals del quadrilàter de Seward D6 són del model de veta Au-quartz de baix sulfur tipus Chugach 36a.1 (Bliss, 1992, p. 44) (Figura 2). El model 36a.1 és un subtipus del model 36a, venes de quars Au baix en sulfur (Berger, 1986). El tipus Chugach es desvia del model 36a perquè no es produeixen en associació amb roques volcàniques i sediments volcànics. La naturalesa de les roques sedimentàries i metasedimentàries del terreny de Chugach no va permetre la formació de grans vetes. L'esquist resistent i flexible es doblega en lloc de fracturar-se sota pressió, per tant, menys fluid hidrotermal va poder introduir les roques.

Quars , etc.

Anchorage, Alaska, EUA

Fig 2. Exemple de vena model 36a.1. A la part superior hi ha la veta de quars mineralitzada, vista aquí amb un recobriment d'òxids de ferro.
A sota hi ha la roca hoste, un metagraywacke que s'ha tenyit amb calcopirita oxidada que s'ha esvaït de la vena.
(Camp de visió de 35 mm. Mostra recollida el 16/04/16)

Mètodes

Vaig utilitzar el mapa interactiu d'Alaska de les dades espacials en línia de recursos minerals i el fitxer de dades de recursos d'Alaska per trobar àrees de mineralització a l'àrea d'estudi. Després d'identificar tres ubicacions adequades, vaig visitar Kern i Peterson Creeks durant diverses hores durant dos dies a finals de març de 2016. Es van utilitzar mostres recollides a l'agost de 2015 de Crow Creek perquè encara no era possible l'accés. Es van recollir mostres de material de vena de cadascun per a una investigació posterior. Vaig analitzar les mostres físiques amb un O.C. Microscopi trinocular White Company ProZoom 6.5 per identificar les espècies minerals presents. Es van realitzar proves addicionals per determinar la naturalesa dels dipòsits minerals així com el contingut d'or. Es va oxidar una mostra d'arsenopirita en una solució d'hidròxid de sodi (NaOH) i peròxid d'hidrogen al 12%. H ₂ O ₂ ) per alliberar l'or arrossegat. Es va rostir una mostra de pirita a l'aire per cremar el sofre i determinar si la pirita és aurífera.

A més de recollir mostres, vaig utilitzar el portal de cerca de la Biblioteca del Consorci d'Anchorage de la Universitat d'Alaska per buscar literatura sobre el tema de la mineralogia i els dipòsits de sulfurs al quadrilàter Seward D6 de les muntanyes Chugach, així com la geologia històrica del terreny de Chugach i Roques del grup Valdez. Vaig fer les meves cerques periòdicament entre el 20 de març i el 7 d'abril de 2016. Després de completar les meves cerques, vaig fer referència a cinc publicacions de l'USGS que dataven de 1933 a 1992, dues tesis doctorals i una guia local de geologia.

Resultats

Es van recollir mostres de Crow, Kern i Peterson Creeks. La primera de les dues mostres preses de Crow Creek va ser una veta de quars tenyida de limonita amb graywacke menor i or visible. La segona mostra es va escindir d'un gran bloc (1,2 metres) de pedra sorrenca de quars amb àrees de quars recristal·litzat i sense minerals aparents.

Or en vena model 36a.1

Fig 3. Mostra una de Crow Creek.

La primera mostra es va rentar amb àcid clorhídric diluït (HCl) per eliminar la tinció de limonita. Després del rentat, es va identificar una massa d'arsenopirita de 20 mm. La massa es va retirar amb cura de la matriu i es va analitzar al microscopi. Es van trobar cristalls individuals d'arsenopirita de fins a 3 mm de mida amb or arrastrat com es veu a la figura 4.

Or , etc.

Crow Creek, Anchorage Mining District, Anchorage, Alaska, EUA

Fig 4. Cristalls d'arsenopirita amb or menor. (Mostra 18 mm)

Després de l'eliminació de la massa d'arsenopirita, la resta de la roca es va triturar en una cassola, després un morter i una mà de ferro fins a -100 malles. Després d'analitzar el material triturat, els concentrats es van analitzar al microscopi. Es van trobar cubs submil·límetres de pirita i cristalls d'arsenopirita, juntament amb or fi.

La mostra dos es va analitzar al microscopi i es van trobar cristalls de quars a 1,5 mm, tal com es veu a la figura 5.

Quars

Crow Creek, Anchorage Mining District, Anchorage, Alaska, EUA

Fig 5. Mostra dos de Crow Creek.

Aquesta mostra es va desglossar amb un martell i un cisell per preparar-la per ser triturada. Mentre es desglossava la mostra, es va trobar un únic cristall submilimètric d'esfalerita vermella (figura 6).

Esfalerita

Fig 6. Cristall simple d'esfalerita de la mostra dos. (Camp de visió 1,5 mm)

El cristall es va analitzar i identificar a partir de l'estructura del cristall, la fractura i la ratlla. La presència d'esfalerita inalterada indica que aquest bloc probablement es va originar en una mina subterrània aigües amunt d'on es va recollir la mostra. Després que el material restant fos triturat a -100 malla i es va tallar, no es van trobar altres minerals.

Es va recollir una sola mostra de Kern Creek. La mostra consisteix en una veta estreta de quars/carbonat a través d'esquist de pissarra. Similar a la mostra recollida de Crow Creek, aquesta mostra tenia una gran taca de limonita. La mostra es va dividir al llarg d'una fractura existent i es va analitzar una secció transversal de la vena al microscopi. Es va trobar una petita massa botrioïdal d'un mineral carbonatat a la vena juntament amb esfalerita meteorològica i arsenopirita/escorodita. La naturalesa humida de la vena és favorable per a la presència de molibdenita (Park, 1933, p. 407). L'anàlisi microscòpica de la matriu d'esquist va mostrar un metamorfisme de baix grau amb la formació de petits cristalls de biotita.

Es van recollir dues mostres de Peterson Creek; un era una massa de quars tenyit de limonita, el segon un greywacke tenyit de limonita amb vetes de quars/calcita. La primera mostra es va triturar a -100 de malla i es va filtrar.

Mostra triturada a -100 malla

Fig 7. Mostra de Peterson Creek una després de la trituració.

Després es van analitzar els concentrats al microscopi. Encara que no es podien veure minerals sense augment, els concentrats contenien abundants cristalls de pirita i masses d'arsenopirita o calcopirita. No es va identificar cap or d'aquesta mostra.

La segona mostra de Peterson Creek es va gravar en HCl concentrat per dissoldre els carbonats presents a les venes. A mesura que la reacció es va alentir, la mostra es va rentar i neutralitzar. El material que s'havia alliberat de la vena de carbonat es va analitzar al microscopi i es va identificar com a abundants cubs de pirita de 0,3 mm i cristalls d'arsenopirita de 0,2 mm. A més, es va identificar una fracció menor del material com a masses de calcopirita, tal com es veu a la figura 8.

Pirita, Arsenopirita, Calcopirita

Peterson Creek Mine, Hope Mining District, Anchorage, Alaska, EUA

Fig 8. Pirita (cubs) amb masses d'arsenopirita i calcopirita menor. (Camp de visió 15 mm)

El material de sulfur restant es va separar de la matriu i es va col·locar en una solució d'hidròxid de sodi (NaOH) i peròxid d'hidrogen ( H ₂ O ₂ ). L'objectiu de la solució era oxidar l'arsenopirita per tal d'alliberar l'or arrossegat. Després de la passivació de l'arsenopirita, es rentaria amb HCl diluït per eliminar la capa de passivació soluble, i després es tornaria al NaOH, H ₂ O ₂ solució. Aquest procés es va repetir fins que tota l'arsenopirita es va oxidar. El material restant es va analitzar al microscopi i es va identificar l'or fi a farina tal com es veu a la figura 9.

Or fi

Fig 9. Or fi i altres materials. (Camp de visió 15 mm)

A més del tractament amb arsenopirita, vaig recollir 0,1 grams de cubs de pirita d'ambdues mostres de Peterson, els vaig triturar fins a -100 malles i els vaig passar per un procés de torrat repetit i digestió àcida. Després d'aquest procés, el material restant es va analitzar al microscopi per comprovar la presència d'or. No se'n va trobar cap, cosa que indica que la pirita probablement no és aurífera en aquest dipòsit.

Discussió

Durant la meva investigació, es van trobar tots els minerals esperats amb l'excepció de la galena. La raó més probable d'això és una limitació en l'equip analític, no una absència del mineral. Durant la investigació ultraviolada d'algunes de les mostres, es va detectar una lleugera fluorescència que podria indicar la presència de cerussita, un mineral carbonat secundari de plom que es forma a partir de l'oxidació de la galena.

Les tècniques que vaig utilitzar per separar els minerals minerals dels minerals de ganga són mètodes clàssics de molt baixa tecnologia. L'única excepció és l'oxidació de l'arsenopirita a or lliure. Mentre investigava maneres de descompondre l'arsenopirita sense alliberar arsènic tòxic, vaig trobar una única referència en un fòrum de mineria que parlava de l'ús d'una solució de pH alt amb peròxid d'hidrogen al 3% per oxidar l'arsenopirita a escorodita. Vaig provar aquest mètode amb carbonat de sodi i peròxid d'hidrogen al 3% i vaig trobar que la reacció resultant era massa lenta per al període de temps d'aquest estudi. Vaig canviar la solució per hidròxid de sodi i peròxid d'hidrogen al 12% i vaig trobar que la reacció era vigorosa. La passivació completa de la mostra es va produir en minuts i la reacció es va completar en poc més d'una hora amb un rentat regular en àcid clorhídric diluït. Després de la neutralització completa del material fi restant, el vaig observar amb un augment de 65x i vaig trobar que restava or molt fi per enfarinar que no estava present inicialment. Aquesta troballa està en consonància amb els estudis que mostren un augment del contingut d'or a les pirites arsines.

El procés per determinar si es tracta de pirita aurífera es va fer simultàniament amb una mostra de mida idèntica de l'aixecament de Llano al comtat de Llano, Texas. Se sap que la pirita Llano és aurífera i es va utilitzar com a control per a la mostra de Peterson Creek. La pirita es va triturar a -100 malles, després es va rostir per cremar el sofre. Després de rostir, la mostra es va rentar amb àcid clorhídric per eliminar el ferro alliberat. Aquest procés es va repetir tres vegades. En acabar la torrat i el rentat, la mostra de Llano contenia or molt fi com s'esperava, mentre que la mostra de Peterson no.

Referències

1. Dilley LM, Dilley TE., 2000, Guidebook To Geology of Anchorage, Alaska. Anchorage, AK: Publication Consultants
2. Bliss, J.D., ed., 1992, Developments in mineral deposit modeling: U.S. Geological Survey Bulletin 2004
3. Berger, B.R., ed., 1986, Mineral deposit models: U.S. Geological Survey Bulletin 1693
4. Caddey, S.W. et al, 1991, The Homestake Gold Mine, An Early Proterozoic Iron-Formation-Hosted Gold Deposit, Lawrence County, South Dakota: U.S. Geological Survey Bulletin 1857
5. Berg, H.C., Cobb, E.H., 1949, An inventory of the mines and perspectives of Alaska and their geoological settings, U.S. Geological Survey Bulletin 1246
6. Budnik, R., 1974. The geologic history of the Valdez Group, Kenai Peninsula, Alaska. Los Angeles, CA: Universitat de Califòrnia
7. Parc, C.F. Jr., 1933, districte de Girdwood, Alaska: Butlletí 849 del Servei Geològic dels Estats Units
8. Mapa interactiu d'Alaska de Mineral Resources Online Spatial Data. (n.d.). Recuperat març/abril de 2016, de http://mrdata.usgs.gov/general/alaska.html
9. Fitxer de dades de recursos d'Alaska (ARDF). (n.d.). Recuperat març/abril de 2016, de http://mrdata.usgs.gov/ardf/