application of microchemical characterization of placer gold grains to exploration for epithermal...

8/12/2019 Application of Microchemical Characterization of Placer Gold Grains to Exploration for Epithermal Gold Mineralizatio

1/26

A pp li ca ti on o f m ic ro c he mi ca l c ha r ac te r iz at io n o f p la c er g ol d g r ai ns

t o e xp lo r at io n f or e p it he rm a l g o ld m in e ra li za t io n i n r eg i on s

o f p oo r e xp os ur e

R . J . C h a pma n a,, J . K. M o rt e ns e n b

a S c h oo l o f E a rt h a n d E n v i ro n m en t , T h e U n i ve r s it y o f L e e ds , L S 2 9 J T, U K b E a rth a n d Ocea n S cien ces, Un iversity o f B ritish Co lu mb ia, 6 3 3 9 S to res R o a d , Va n co u ver, Ca n a d a V 6 T 1 Z4

R e ce i ve d 7 F e br u ar y 2 0 05 ; a c ce p te d 2 8 D e ce m be r 2 0 05

Av a i l a bl e o n l i n e 2 0 M a r c h 2 0 0 6

Abstract

T h e s t y l e o f g o l d m i n er a l i za t i on ( e . g. , m e s ot h e rm a l , p o r ph y r y, i n t r us i o n r e l a te d , h i g h- s u lp h i da t i o n e p i t he r m al , l o w s u l ph i d at i o n

e pi t he r ma l ) i s n or m al l y e s ta bl i sh e d a t a n e a rl y s t ag e i n t h e g ol d e x pl o ra t io n p r oc e ss f r om t h e s t ud y o f t h e m i ne r al o gi c al a nd

l i t h o l o g i c a l e x a m i n a t i o n o f o u t c r o p , b u t t h i s a p p r o a c h i s p r o b l e m a t i c i n a r e a s o f p o o r e x p o s u r e . H o w e v e r , p l a c e r g o l d i s f r e q u e n t l y

p resen t in lo cal d rain ag es, an d may b e ch aracterized acco rd in g to th e allo y co mp o sitio n an d th e su ite o f min eral in clu sio n s. In th e

t e mp er a te a r ea s w hi c h a r e t h e s u bj e ct o f t h is s t ud y, t h is m i cr o ch e mi c al s i gn at u re o f t h e c o r e s o f p l ac e r g ol d g r ai n s r e fl e ct s t h at o f

g o l d f r o m t h e h y p o g e n e s o u r c e . T h u s , i n f o r m e d s p e c u l a t i o n o n t h e n a t u r e o f t h e s o u r c e b e d r o c k m i n e r a l i z a t i o n i s p o s s i b l e t h r o u g h

c om p ar i so n o f t h e m i cr o ch e mi c al s i gn at u re o f p l ac e r g r ai n s w i th t h e g en e ri c c ha r ac t er i st i cs o f g o ld f r om d i ff er e nt s t yl e s o f min eralizatio n .

A h o l is t i c a p p ro a c h i n v o l vi n g c o n s i d er a t i on o f t h e l o c al g e o lo g y a n d m i c ro c h em i c a l s i g n a t ur e s o f p o pu l a t io n s o f p l a ce r g o l d

g r ai n s c a n b e u se d t o i n fe r t h e p r es e nc e o f e p it h er m al g ol d m i ne r al i za t io n. E p it h er m al g ol d d e po s it s a r e c h ar a ct e ri z ed b y a w i de

r an ge o f A g v al ue s i n t he e le ct ru m g ra in s a nd a c or re sp on di ng c om pl ex m in er al og y o f t he o pa qu e i nc lu si on s ui te . H av in g

e s ta b li s he d t h at t h e p l ac e r g r ai n s a r e l i ke l y t o b e d er i ve d f r om e pi t he r ma l m i ne r al i za t io n, t h e s ul p hi d at i on s t yl e m ay b e i n fe r re d

t h r o u g h c o m p a r i s o n o f t h e s u l p h i d e m i n e r a l i n c l u s i o n s u i t e w i t h t h e c o m p o s i t i o n a l f i e l d s w h i c h d e f i n e t h e s u l p h i d a t i o n s t a t e o f t h e

m i n e r a l i z a t i o n . I n a d d i t i o n , s u i t e s o f t e l l u r i d e m i n e r a l s c a n b e u s e d t o c o n s t r a i n t h e p o s s i b l e s u l p h i d a t i o n s t a t e o f t h e m i n e r a l i z a t i o n

u s i ng l o g f Te2/lo g f S2 d ia g r am s . F u r t h e r u s e f u l i n f or m a t io n i s a v a il a b l e f r o m t h e s t u d y o f n o n- o p aq u e i n c l u s io n s w h i c h c a n b e

u s ed t o i n di c at e s u lp hi d at i on s t at e a n d t h e t y pe o f w a ll r o ck a l te r at i on a s so ci a te d w i th t h e m i ne r al i za t io n.

Tw o c a s e s t u d i e s h a v e b e e n u n d e r ta k e n t o i l l u st r a t e t h e v a l ue o f t h i s a p p r o a ch . T h e E u r e k a C r e e k l o c a l i ty i n Yu k o n T e r ri t o r y,

C a n ad a l i e s i n a n u n g l a c i at e d r e g i o n w h e r e b e d ro c k i s c o v er e d b y m a i nl y r e s i du a l o v e r b u rd e n d e r i v e d f r o m l o c al b e d ro c k s o u r c e s.

A t B o r la n d G l e n i n S c o t la n d t h e r e h a ve b e e n s e v e r al p e r io d s o f g l a ci a t i on w h i ch h a v e i n f l u e nc e d g e o m o r ph o l og y i n p a r t ic u l ar b yf o r mi n g d e e p t h i c kn e s se s o f t i l l a n d r a r e b e dr o c k e x p o s ur e s . I n n e i t he r c a s e h a s o u t cr o p pi n g m i n er a l i za t i on b e e n i d e n t i fi e d . T h i s

s t u dy d e s cr i b es h o w c o n s i d er a t i on o f c o m po s i t io n a l a n d m o r ph o l og i c al d a t a o f p l a ce r g o l d t o g e t he r w i t h a n u n de r s t an d i ng o f t h e

g e o lo g i ca l s e t t in g h a s i n d i ca t e d t h a t b o t h p l a ce r s a r e d e r iv e d f r o m l o w - su l p hi d a ti o n e p i t he r m al m i n er a l i za t i o n.

T h e E u re ka C r ee k l o ca l it y f o rm s p ar t o f a g ol d fi e ld w i th a r e co r de d p r od u ct i on o f r o ug h ly 1 50 , 00 0 o z . T h e m i cr o ch e mi c al

s i g n a t u r e o f t h e p l a c e r g o l d i s c o n s i s t e n t w i t h t h e s i g n a t u r e o f t h e l o w - s u l p h i d a t i o n e p i t h e r m a l g o l d a n d c o n s e q u e n t l y d i s t i n c t f r o m

t h e m a j o r g o l d m i n e r a l i z a t i o n f o u n d t o t h e n o r t h i n t h e K l o n d i k e D i s t r i c t . I n t e r p r e t a t i o n o f t h e o p a q u e m i n e r a l i n c l u s i o n s u i t e u s i n g

lo g f S2t e m pe r a t ur e d i a gr a m s i n d i c a t es a t e m pe r a t ur e o f f o r m at i o n n e a r 2 0 0 C .

J o ur n al o f G e oc h em i ca l E x pl o ra t io n 9 1 ( 2 00 6 ) 1 26

www. els evier. com/locate/jgeoexp

Corres ponding a u t ho r. F a x: + 4 4 1 13 3 4 3 5 2 59 .

E - ma il a d d ress: R. Chapman@earth. leeds . ac. uk (R. J . Chapman).

03 7 5- 6 74 2 /$ - s e e f r o n t m a t te r 2 00 6 E l s e vi e r B . V. A l l r i g h t s r e s e r ve d .doi:10. 1016/j. gexplo. 2005. 12. 004
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]://dx.doi.org/10.1016/j.gexplo.2005.12.004http://dx.doi.org/10.1016/j.gexplo.2005.12.004http://dx.doi.org/10.1016/j.gexplo.2005.12.004http://dx.doi.org/10.1016/j.gexplo.2005.12.004mailto:[email protected]


2/26

A s i m i l a r a p p r o a c h h a s s h o w n g o l d f r o m a h i g h l y a n o m a l o u s p l a c e r o c c u r r e n c e i n B o r l a n d G l e n , O c h i l l H i l l s , S c o t l a n d t o b e o f

l o c al o r i gi n a n d m o s t p r o ba b l y d e r i v e d f r o m a n e p i so d e o f l o w - su l p hi d a ti o n e p i t he r m al m i n er a l i za t i o n u n i q u e t o t h e r e g io n . T h r e e

p h ases o f min eralizatio n co rresp o n din g to d ifferen t min eral in clu sio n /g old allo y co mp o sitio n s h av e b een id en tified , o n ly o n e o f

w hi c h h a s t h e p o te nt i al t o b e o f e c on om i c i m po r ta n ce . T h e s e qu en c e o f d ep os i ti o n o f t h e t h re e p ha s es h a s b e en e s ta b li s he d. T h e

m i n e r a l i z a t i o n f r o m w h i c h t h e p l a c e r s w e r e d e r i v e d i s h o s t e d a t l e a s t i n p a r t b y p r o p y l i t i c a l l y a l t e r e d w a l l r o c k . T h e a r e a l e x t e n t o f

t h e s u r f a c e e x p r e ss i o n o f t h e m o s t s i g ni f i c an t g o l d t y p e h a s b e e n i n v es t i g at e d t h r o u g h i d e n t i fi c a t io n o f g o l d g r a i n s w h i c h e x h i b i t a

d i a gn o s ti c i n t er n a l t e x t ur e o f d i f f er e n t p h a s e s o f a l l o y c o m p o si t i o ns e a c h a s s o c i at e d w i t h s p e c i f i c i n c l u s i on a s s em b l ag e s . T h i s

a p p r o a c h h a s p r o v e d a n e f f i c i e n t t o o l i n d e m a r k i n g a n e w t a r g e t a r e a w i t h i n a r e g i o n w h e r e p l a c e r g o l d d e r i v e d f r o m s o u r c e s o f l o w

e c o no m i c p o t en t i a l i s a l s o m o d er a t e ly a b u nd a n t.

T h is s t ud y h a s h i gh l ig ht e d t h e p o te nt i al v al u e o f c h ar a ct e ri z in g t h e m i ne r al i n cl u si o n s u it e s o f p l ac e r g ol d g r ai n s a s p a rt o f a

w i d er a r r a y o f a n a ly t i c al a p pr o a ch e s i n c lu d i ng d e t er m i n in g t h e a l l o y c o m p o s it i o ns a n d m o r ph o l og i c a l s t u di e s .

2 0 06 E l s e vi e r B . V. A l l r i g ht s r e s er v e d.

Keywo rd s: G o l d ; E x p l or a t i o n; E p i t he r m a l; P l a c er ; M i c r oc h e m ic a l c h a r a ct e r i za t i o n

1. Introduction

T h e e m e rg i ng i m po r ta n c e o f e p it h e rm a l g o l d d e p os -

i t s d u r i n g t h e l a s t 3 0 y e ar s h a s e n c o u ra g e d d e t a il e d s t u d y

o f t h ei r c ha ra ct e ri s ti c s a nd g e ne si s ( e. g. , W hi te a n d

H ed en q ui st , 1 9 90 ; W h it e e t a l ., 1 9 95 ; S il l it oe , 1 9 99 ;

C o ok e a n d S i mm o ns , 2 0 0 0) , a n d t he i n cr ea se d u n de r-

s t an d i ng o f t h e d i v er s it y o f s t y le s a n d c h ar a ct e r is t ic s o f

e p i t h e r m a l a n d r e l a t e d m i n e r a l i z a t i o n r e s u l t i n g f r o m t h i s

w o r k h a s b e e n a p p l i e d t o e x p l o r a t i o n . H e d e nq u i st e t a l .

(2000) and S il l i to e a n d H e d en q u is t ( 2 00 3 ) a d op te d a

h o li s t ic a p pr o ac h t o t h e c h a ra c te r iz a t io n o f e p i th e rm a l

o cc ur re nc es b as ed i ni t ia ll y u p on e st ab li sh in g t hes u lp h i da t io n s t at e o f t h e m i ne r al i za t i on a n d t h e n a t ur e

o f t h e a ss oc i at ed a l te r at io n . T hi s i nf or ma ti o n g ui d es

s ub se q ue nt e xp l or at i on s tr at e gi es w ho se a im i s u lt i -

m at e ly t o d el i ne at e a n d e v al ua t e t he m in e ra l d ep o si t .

E s t a b l is h i n g t h e s u l p h i d at i o n s t a t e o f t h e m i n e r al i z a t i o n

a nd t he n at ur e o f t he a lt era ti on i s d ep en de nt u po n

m i ne r al o g ic a l a n d p e tr o l og i ca l c h a ra c t er i za t io n o f t h e

m in e ra l iz a ti o n, w h ic h n o rm a ll y d e ma n ds a d eq u at e

e xp os u re a t s ur fa c e. H ow ev e r, i n s om e c as es o u tc r op

i s o bs cu re d b y d ee p c ov er, a nd t he o nl y e vi de nc e f or

l o ca l m i n er a li z at i o n i s t h e o c cu r re n ce o f e l u vi a l a n d/ o r placer gold.

T h e r e a r e m a n y e x a m p l e s o f p l a c e r g o l d o c c u r r e n c e s

fo r w hi ch t he s ou rc e m in er al iz at io n h as n ot b ee n

i d en t i fi e d ( e .g . , t h e K l o nd i k e D i st r i ct p l ac e r s, Yu k o n

Te r r i t o ry, C a n a d a ( e . g ., K n ig h t e t a l ., 1 9 99 a) ; N i n e m i le

Va l le y, c en t ra l We st e rn M o nt an a , U SA (L an ge a nd

G i gn o u x, 1 9 9 9) ). S ev er al w or ke rs h av e a pp li ed t he

c he mi ca l c h ar ac t er is ti cs o f t he p la c er g ol d t o a i d t h e

e x p l o r at i o n p r o c e s s. K n i g h t e t a l . ( 1 9 9 9 a , b ) successfully

c or re la t ed t h e A u/ A g r at i os ( co mm on l y e x pr es se d a s

fi ne ne ss = A u / (A u + A g) * 1 00 0) a nd H g a nd C u c om -

positions of placer gold from the Klondike District in

Yu k on Te rr it o ry, C an a da , w i th t h e s ig n at ur es o f g ol df r o m l o c a l b e d r o c k g o l d s o u r c e s . I n a n e x t e n s i o n o f t h i s

work, D u mu l a a n d M o rt e n se n ( 2 00 2 ) s h ow ed t ha t t h e

s i g n a t u r e s o f g o l d f r o m d i f f e r e n t a r e a s o f w e s t e r n Y u k o n

Te rr it or y w er e d is ti nc ti ve , a nd t ha t k no wl ed ge o f

particular signatures could aid the exploration process.

To w n le y e t a l . ( 2 00 3 ) p r o d u ce d c o mp o s it i on a l f i el d s i n

t e r m s o f A u , A g a n d C u c o n t e n t f o r g o l d f r o m s o m e l o w

a n d h i g h s u lp h i da t i on e p it h e rm a l d e po s i ts a n d C uAu

porphyry deposits in South America and southeast Asia.

T hi s a pp ro a ch i s n o t d ia gn os t ic f o r t he s t y le o f

m i n er a li z a ti o n , h o w ev e r, s i nc e m a ny l o d e g o l d o c c ur -

r en ce s o f o th e r s ty l es i n ve s ti ga t ed b y C ha p ma n e t a l.( 2 0 00 a , 2 0 0 2) e x h ib it c om po s it i on s w i th i n t he f ie ld s

q u o te d . A d d it i o na l v a l ua b l e i n fo r m at i on r e ga r d in g t h e

o r i g i n s o f p l a c e r g o l d c a n b e o b t a i n e d f r o m t h e s t u d y o f

t h e m ic ro i nc l us io n a ss em bl a ge s o f o p aq ue a nd t ra ns -

parent minerals found within the gold grains. The

c o rr e la t i on o f t h i s i n f o r ma t io n w i t h t h e a l l oy c o mp o s i-

t io ns i s t he b as is o f t he t ec hn iq ue o f m ic ro ch em ic al

c h a ra c t er i za t i on d e ve l o pe d b y t h e B r i ti s h G e ol o g ic a l

S ur ve y ( BG S) d ur in g s tu dy o f p la ce r g ol d g ra in s i n

D e vo n , E ng l an d (L ea ke e t a l. , 1 99 2) . T he g ol d a ll oy

c o m p o s i t i o n i s q u a n t i t a t i v e l y d e t e r m i n e d i n t e r m s o f t h em a in a l l oy i n g e l e m en t s ( t y p i ca l ly A u , A g , C u , a n d H g )

u si ng a n e le ct ro n m ic ro pr ob e ( EM P) . S ec on dl y t he

i nc lu si on s ui te o f o pa qu e a nd t ra ns pa re nt m in er al s

r ev ea le d i n p ol is he d s ec ti on i s d et er mi ne d u si ng

r ef le ct ed l i gh t m ic ro sc op y a nd s ca n ni ng e l ec tr on

m ic ro sc op y ( SE M) o r S EM o nl y. A cc or di ng t o t he

n a t u r e o f t h e p l a c e r g o l d s t u d i e d t h e v a r i o u s e l e m e n t s o f

t h e m i c ro c he m ic a l s i gn a t ur e a s su m e d i ff e re n t i m po r -

t an ce . T hu s a ll oy c om po si ti on a lo ne i s c ap ab le o f

d i sc r im in a ti n g b e tw e en p l ac e r g o ld f ro m m u lt i pl e

s o ur ce s i n t he K lo n di k e D is tr ic t (K ni g ht e t a l. , 1 99 9 a)

but the study of mineral inclusions has proved to be

2 R . J . C h ap m an , J . K . M o r te n s en / J o u rn a l o f G e o ch e m ic a l E x p lo r at i o n 9 1 ( 2 00 6 ) 12 6


3/26

m o r e r e v e a l i n g i n s o m e c a s e s ; f o r e x a m p l e , i n d e t e c t i n g

s u b t l e d i f f e r e n c e s b e t w e e n m e t a s e d i m e n t h o s t e d g o l d o n

a l oc al a nd r eg i on al s ca l e i n G re a t B ri t ai n a nd I re la n d

(C h a p m a n e t a l . , 2 0 0 0 a , b ) . T h e m o s t u s e f u l d a t a d e r i v e s

f r o m c o r r e l a t i n g d i f f e r e n t o p a q u e i n c l u s i o n a s s e m b l a g e s

w i t h v a r i a t i o n s i n a l l o y c o m p o s i t i o n t o i d e n t i f y m u l t i p l e

populations of gold represented in a single placer. For

example, P o t t e r a n d S t y l e s ( 2 0 0 3 ) i d e n t i f i e d t w o d i s t i n c t

populations in the gold from the Estero Hondo mine in

E cu ad o r o n t h e b as is b o th o f d i ff er en t r an ge s o f a ll o y

c o mp o s it i o ns e a ch h o s ti n g d i s ti n ct m i n er a l i n cl u s io n

a s se m bl a g es . O n e t y p e w a s c o rr e la t ed w i t h l o c a l s k ar n

F i g . 1 . L o c a t i o n s o f s t u d y a r e a s . ( A ) S h o w s t h e E u r e k a C r e e k a r e a , Yu k o n T e r r it o r y, C a n a d a . 1 : A r e a o f s a m p le s t a k e n f r o m c o l l u vi u m a d j a c e n t t o

u p p e r E u r e k a C r e e k , 2 : u p p e r E u r e k a C r e e k p l a c e r l o c a l i t y , 3 : l o w e r E u r e k a C r e e k l o c a l i t y , 4 : V i r g i n L o d e , 5 : H u n k e r D o m e L o d e , 6 : V i o l e t l o d e , 7 :

A i m e l o d e , 8 : u p p e r D o m i n i o n C r e e k , 9 : l o w e r D o m i n i o n C r e e k . ( B ) S h o w s t h e r e g i o n a l s e t t i n g o f t h e B o r l a n d G l e n s t u d y a r e a a n d d e t a i l s o f B o r l a n dG l en , O c hi l H i ll s , S c o tl a nd . 1 : C a ll i ac h er B u rn , 2 : G l en Q u ai c h, 3 : S m a G l e n , 4 : K e lt i e B u r n , 5 : A r ea o f B o rl a nd G l en s t ud y a r ea .

3R .J. Ch a p man , J.K. Mo rten sen / Jo u rn a l o f Geo ch emical E xp lo ra tion 9 1 ( 2 0 0 6 ) 12 6


4/26

m in e ra l iz at i on , b u t t he s ou rc e o f t h e s ec on d g ol d t yp e

r em ai ns u np ro v en . E ls ew he re t he t ec h ni q ue h as b e en

a pp li e d i n s ev er a l d if fe re n t w ay s ; ( 1) t o f ac i li t at e b ot h

l oc al a nd r eg io na l a na ly se s o f t he v ar ia ti on i n g ol d

s ig na t ur e a n d r el at i on s hi p t o h o st l it h ol o gy (Naden et

a l . , 1 9 9 4 ; N a d e n a n d H e n n e y , 1 9 9 5 ; S t y l e s e t a l . , 1 9 9 5 ;L e a k e e t a l . , 1 9 9 7 ; C h a p m a n e t a l . , 2 0 0 0 a , b ; M o r t e n s e n

e t a l. , 2 00 4) ; ( 2) a s a t oo l i n t he e xp lo ra ti on p ro ce ss

(C h ap ma n e t a l. , 2 0 00 c ; C h ap ma n e t a l ., 2 00 2) a n d ( 3 )

t o i d e nt i f y b r o a d d i ff e re n c es i n s i g na t u re s o f g o l d f r om

d i ff e re n t s t yl e s o f m i ne r al i z at i o n w o r ld w i de (Chapman

e t a l . , 2 0 0 2).

T h i s p a p e r d e s c r i b e s t w o c a s e s t u d i e s t o d e m o n s t r a t e

h o w e s t a b l i s h i n g c h e m i c a l a n d m i n e r al o g i c a l c h a r a c t e r -

i st ic s o f a ll u vi al a nd e l uv i al g o ld g ra in s c a n f ac il i ta te

s p ec u l at i o n o n t h e s t y le o f s o ur c e m i n er a li z at i o n e v e n

w h en n o s u rf a ce e x p os u r e i s a v ai l a bl e f o r s t u d y. T h e t w oc a se s t u di e s p r es e n te d h e re r e la t e t o p l ac e r o c cu r re n c es

w he re t h e s ou rc e m in e ra l iz at i on h a s y et t o b e d i sc ov -

e r ed . T h e t e ch n i qu e o f m i c ro c he m ic a l c h ar a ct e r iz a t io n

o f p l a c e r g o l d g r a i n s h a s b e e n a p p l i e d t o t h e s t u d y a r e a s

a n d e n v i r o n s t o s h o w t h a t t h e g o l d i s m o s t l i k e l y d e r i v e d

f r om l o c al e p i th e rm a l m i n er a li z at i o n a n d s u bs e q ue n t

i n ve s t ig a t io n s h a v e f o cu s ed o n f u rt h e r c h ar a ct e r iz a t io n

o f t he s ou rc e m in e ra li z at i on b a se d u p on t h is p re mi se .

T h e l o c a t i o n s o f t h e t w o s t u d y a r e a s a r e g i v e n i n F i g . 1 A

a n d B .

2. Considerations for the study of placer grains

derived from epithermal gold mineralization

T he re a re s ev e ra l a v en ue s o f i nv e st i ga ti o n w hi c h

m a y i l l um i n at e t h e n a t ur e o f e p it h e rm a l m i ne r al i z at i o n

g i v e n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e p l a c e r g o l d g r a i n s . T h e s e

a r e d e s cr i be d i n d e t ai l b e l ow.

2 . 1 . G o l d a l l oy c o m po s i ti o n

S hi ka zo n o a n d S hi m iz u ( 19 88 ) c o mp il ed a l ar ge

a m ou n t o f g o l d c o mp o s it i o na l d a ta f r om v a ri o u s s t y le so f J ap an es e a nd K or ea n g ol d m in er al iz at io n. T he y

s h ow e d t h a t t h e A g c o nt e n ts o f e p it h e rm a l m i ne r al i z a-

t io n i s c om mo nl y h ig he r t ha n f or m es ot he rm al g ol d

m in e ra l iz at i on a nd t h at t h e r an ge o f c om po s it io n s o f

g ra i ns f ro m w i th i n i nd i vi d ua l e p it h er ma l d ep o si t s i s

u s ua l l y f a r g r ea t e r t h a n o b s er v ed f o r m e so t h er m al g o l d.

M o rr i so n e t a l . ( 1 99 1 ) a l s o c o mp i l ed a l l oy c o mp o s it i o n

d at a f ro m a w i de r an g e o f s ou rc es i n o rd e r t o c o mp a re

v ar ia ti on s i n A u/ Ag r at io s o f g ol d f ro m a v ar ie ty o f

s t yl e s o f g o ld m i n er a li z at i o n . T h es e a u th o r s i n t er p re t ed

t h e s e d a t a i n t e r m s o f t h e c o n t r o l s o f d e p o s i t i o n f r o m t h e

m in er al iz in g f lu id s a nd c on cl ud ed t ha t g ol d f ro m

m e so t h er m al e n vi r o nm e nt s e x hi b i ts a l i mi t e d r a ng e o f

f i n en e ss b e t we e n d i ff e re n t d e po s i ts ( a ve r ag e f i ne n e ss

v al ue s o f 8 001 0 00 ), w hi c h r ef le ct s o re d ep o si t io n

primari ly by sulphid ation. Data generat ed through

m ic ro ch e mi c al s tu di e s o f g ol d t h ro ug h ou t t he w or ld

s i nc e t he s tu d y o f M o rr is on e t a l. ( 19 91 ) i s c o n s i s te n t w i th t he i r o b se rv a ti o ns . S tu di e s o f m es ot he rm a l g ol d

f r om M a l ay s i a ( H e n n e y e t a l . , 1 9 9 4 ) , G r e a t B r i t a i n a n d

I re la nd (C ha pm an e t a l. , 2 00 0a ) and t he K lond ik e

D i s tr i ct (D u mu l a a n d M o rt e n se n , 2 0 0 2) a ll s ho w t ha t

g o ld d er iv e d f ro m a s in g le m es ot h er ma l m in e ra li zi n g

e ve nt e xh ib it s a r el at iv el y n ar ro w r an ge o f a ll oy

c o mp o s it i on s . I n c o nt r as t , o r e f o rm a t io n i n e p i th e rm a l

e n v ir o n me n t s c o mm o nl y r e su l t s f r om c o ol i n g, b o il i n g

a nd /o r m ix in g o f o re f lu id s e it he r i nd iv id ua ll y o r i n

c o mb i na t io n, w hi c h c an r es ul t i n t h e p re ci p it at io n o f

precious metals from both bisulphide and chloridec o mp l e xe s . C o n se q ue n t ly t h e f i ne n e ss o f g o l d p r ec i p -

i t at ed i n t h es e e nv i ro n me n ts c an r an ge f ro m 0 t o 1 0 00 ,

and M or ri s on e t a l . ( 19 91 ) n ot ed t he r an ge i n a ll oy

c o mp o si t io n o f g o ld g ra i ns f ro m a n i nd i vi du a l m in er -

a l i zi n g e v en t i s c o mm o nl y a l so v e ry l a rg e .

2 . 2 . T h e o p aq u e i n c lu s i on a s s em b l ag e

M ic ro in cl us io ns o f b ot h o pa qu e a nd t ra ns pa re nt

m i n e r a l s w i t h i n p l a c e r g o l d h a v e b e e n n o t e d b y v a r i o u s

w o r ke r s ( e .g . , D es bo ro u gh e t a l. , 1 9 70 ; L o en , 1 9 93 ;

L a n ge a n d G i g no u x , 1 9 9 9) . O p a qu e i n c lu s io n s u s u al l ye x h i b i t a m a x i m u m d i m e n s i o n o f b e t w e e n 3 a n d 2 0 m

i n c ro ss s ec ti on a nd ma y b e m an if es te d e it he r a s

i r re g u la r b l eb s o r e u h ed r a l p a rt i c le s . T h es e i n c lu s i on s

m a y b e s i mp l e m i ne r al s o r c o mp r is e c o mp l e x i n t i m at e

a ss oc i at i on s o f s ev er a l p h as es . E xa mp l es o f m in er al

i n c lu s i on c h a ra c t er i s ti c s o b se r v ed d u ri n g t h e p r es e nt

s t u dy a r e p r e s e nt e d i n F i g . 2.

T h e c o ns i st e n cy i n t h e d e p os i ti o n al e n v ir o n me n t o f

m e so t h er m al g o l d d e sc r ib e d b y M o rr is on e t a l. ( 19 9 1)

a l s o r e su l t s i n r e la t iv e l y s i m pl e i n c lu s io n a s se m bl a g es ,

t y p ic a ll y d o mi n at e d b y s u lp h i de s a n d s u lp h a rs e ni d e s.T he m os t u se fu l m et ho d o f a na ly si s o f t he se a ss em -

blages from comparative purposes is the determination

o f t h e p ro po r ti o ns o f m in er al s p ec i es t ha t b el o ng t o t h e

v a ri o u s m i n er a l c l a ss e s ( e .g . , C h ap ma n e t a l. , 2 0 00 a).

H o w e v e r, t h e v a r i a b le d e p o s i t io n a l e n v i r o n me n t s p r e v -

a l en t i n t he f or ma ti o n o f e pi t he rm al g o ld c om mo n ly

r es ul t i n a c or r es po nd in g c om pl ex it y i n t he o re

m in e ra l og y. W hi l st u se fu l i nf or ma ti o n c a n b e g a in ed

f r om e s ta b li s h in g t h e p r op o r ti o n s o f e a ch m i ne r al c l as s

r ep re se n te d , t h e s tu dy o f i n di vi d ua l m in er al p h as es i s

particularly important. For example, the characteristic

m i n e r a l s f o u n d i n d i f f e r e n t s t y l e s o f e p i t h e r m a l d e p o s i t s



5/26

h av e b ee n d e sc ri b ed b y H e de n qu i st e t a l. ( 20 0 0), a nd

t h i s p e rm i ts c o rr e la t i on w i th t h e i n c lu s io n a s se m b la g es

o f p l ac er g o ld p op u la t io n s. A dd i ti o na l d et a il ed i n fo r-

m a t i o n r e g a r d i n g t h e n a t u r e o f t h e s o u r c e m i n e r a l i z a t i o n

c an b e g ai ne d b y a pp ly in g t he w or k o f E i na ud i e t a l.

(2003) w h o i d e nt i fi e d f i v e p o te n t ia l s u l ph i d at i o n s t at e s

f or e pi t he rm a l s ys te ms b as ed u p on t he rm o dy na m icc on si de ra t io ns o f t he m in er al a ss em bl ag es p re se nt

(F i g . 3 ) . D e pe n d in g u p o n t h e s u l ph i d e m i n er a ls p r es e nt

w it h in t h e i n cl u si o n a ss em b la ge i t m ay b e p os si b le t o

a s cr i be t h e m i ne r al i z at i o n t o a p a rt i c ul a r s u lp h i da t io n

s t at e , a n d s o me i n d iv i du a l m i n er a ls ( e .g . , e n ar g it e ) m a y

be diagnostic. The implications of the presence of pyrite

r at he r t ha n p yr rh ot it e a nd c ha lc op yr it e r at he r t ha n

bornite are important for determining the prevailing

s u lp h i da t i on s t at e . T h u s i t i s n e c es s ar y t o e s ta b l is h t h e

s t o i c h i o m e t r y o f p h a s e s i n t h e F eS s y s t e m a n d C uFe

S s ys te m f or c ha ra ct er iz at io n o f e pi th er ma l g ol d

m i ne r al i z at i on . T h e p r es e n ce o f m i ne r al s i n d ic a t iv e o f

m u tu a l ly e x cl u s iv e e n v ir o nm e nt s o f p r ec i pi t a ti o n ( e .g . ,

pyrite and pyrrhotite) within the inclusion suite may

pro vid e evi den ce for te mpo ral var iat ion s in the

s ul ph i da ti o n s ta t e o f t h e m in er al i zi n g f lu i ds . I t m ay

a ls o b e p os si bl e t o d ed u ce t h e e v ol u ti o n o f o re f lu i ds

f r o m t h e v a r i o u s m i n e r a l s r e p r e s e n t e d i n i n c l u s i o n s u i t e s

o f p l a c e r g o l d , a l t h o u g h t h i s i s h a n d i c a p p e d b y t h e l a c k o f c o nt ex t ur al i nf or ma t io n r ea di l y a v ai la b le f ro m t h e

s t ud y o f i n s i t u m i n e r al i za t i o n. I n s o me c a se s , c o mp l e x

i nc l us io n s c o ns is ti n g o f m ul t ip le p ha se s o f t el l ur id es

s u lp hi de s m ay b e t he r es ul t o f p os t- de po si ti on al

e q u i l i b r a t i o n (C a b r i a n d L a f l a m m e , 1 9 7 6 ) a n d t h e r e f o r e

t h e s e s p e c i e s c a n n o t b e u s e d t o d e d u c e t h e e n v i r o n m e n t

o f g o l d p r ec i p it a t io n .

T he m ol % o f F eS i n s ph a le ri t e i n e qu i li b ri u m w it h

pyrite has been employed in some cases as an indicator

o f t h e s ul p hi da t io n s ta t e o f t h e m in er al i za t io n (Barton

a nd S ki nn e r, 1 96 7 ; C za ma ns k e, 1 9 74 ; E in au d i e t a l .,

2003 ) . H en c e m ea su ri n g t he F eS c on t en t o f s ph a le ri t e

F i g. 2 . B S E i m a g es o f c h ar a ct e ri s ti c f e at u re s o f p l ac e r g o l d g r ai n s. ( A ) S i m p le i n cl u si o ns o f g a le n a i n a g o ld g r ai n f r o m B o r l an d G l en . T h e l a rg ei n c l u s i o n a p p e a r s t o h a v e a c t e d a s a b u f f e r f o r a l t e r a t i o n t o h i g h - A g g o l d o f v a r i a b l e c o m p o s i t i o n . ( B ) C o m p l e x i n c l u s i o n i n p l a c e r g o l d g r a i n f r o m

u p pe r E u re k a C r ee k . ( C ) B i -t e ll u r id e o n o u ts i de o f p r o xi m al p l ac e r g o ld g r ai n f r o m B o rl a nd G l en D i sc o ve r y B e nc h . T h e g r ai n a l so c o nt a in s i n cl u si o ns

o f c a l a v e r i t e . ( D ) A d i s t i n c t i v e t e x t u r e e x h i b i t e d b y g o l d g r a i n s f r o m D i s c o v e r y B e n c h , B o r l a n d G l e n . A c o r e o f p h a s e 2 a g o l d i s s u r r o u n d e d b y p h a s e

2 b g o ld o f v a ri a bl e c o mp o si t io n . W it t ic h en i te a n d h e ss i te i n cl u si o ns a r e p r es e nt o n ly i n t h e r e la t iv e ly A g a n d H g -r i ch p h as e 2 b g o ld .



6/26

i nc l us io n s w i th i n g o ld g ra i ns c ou l d p ro vi d e a n i n de -

pendent estimate of the sulphidation state of the source

g ol d m in er al iz at io n. H ow ev er, t he v al id it y o f t hi s

a pp ro ac h r em ai ns t o b e c on fi rm ed b ot h a s a c on se -q ue nc e o f t he l ow n um be r o f s ph al er it e i nc lu si on s

a va il a bl e f or s tu dy, a nd t he d if fi c ul t y o f e st ab l is hi ng

w he th e r s ph al e ri te a n d p yr it e a re i n e qu i li br iu m w he n

o nl y p la ce r g ol d g ra in s a re a va il ab le f or s tu dy.

Nevertheless, a small amount of this type of data is

presented and discussed here.

2 . 3 . T h e t r a ns p a re n t i n c lu s i o n a s s em b l ag e

C h ar a ct e r iz a ti o n o f t h e t r an s p ar e nt i n cl u s io n s u it e i s

r ar el y i mp or ta nt i n t he s tu dy o f m es ot he rm al g ol dm i n e r a l i z a t i o n , b u t i t i s a n a p p r o p r i a t e s u b j e c t f o r s t u d y

i n r e la t i on t o e p i th e r ma l g o l d. M a n y g o l d g r ai n s r e ta i n

f r a g m e n t s o f h o s t m a t e r i a l e i t h e r a d h e r i n g t o t h e o u t s i d e

o f t he g ra in ( pa rt ic ul arl y i f c lo se t o so ur ce ) o r a s

i nc lu si on s, a nd i de nt if ic at io n o f t he se p ha se s c an

provide evidence for the mineralogy of the hydrother-

m a l a l t e r a t i o n a s s o c i a t e d w i t h t h e l o d e s o u r c e . H o w e v e r ,

t ra n sp ar en t i n cl u si o ns f ou n d o n t h e o u ts id e o f p l ac er

g ol d g ra in s m ay h av e p re ci pi ta te d u nd er d if fe re nt

c o nd i t io n s f r om t h e g o l d i t se l f a n d s u pe r i mp o s it i o n o f

d i ff e re n t c o nd i t io n s c a n r e su l t i n a p p ar e n tl y m u t ua l l y

e x cl u s iv e m i n er a l a s se m bl a g es . N e ve r t he l e ss , c e rt a in

m i n er a ls d i ag n o st i c o f a p a rt i cu l a r e n v ir o nm e nt ( e .g . ,

a l u n i t e ) m a y b e i d e n t i f i e d . O n e l i m i t a t i o n i n u s i n g S E M

a s t h e t e c h n i q u e t o i d e n t i f y i n c l u s i o n s i s t h a t i t m a y n o t

be possible to identify different phases of the samec h em ic al c om po s it i on . F or e x am pl e, t h e p re se n ce o f

a du la ri a m ay o nl y b e i nf er re d, a s t he E DS s pe ct ra i s

i n d i s t i n g u i s h a b l e f r o m t h a t o f o r t h o c l a s e . T h e s m a l l s i z e

o f t h e i n c l u s i o n s ( t y p i c a l l y < 2 0 m ) g e n e r a l l y p r e c l u d e s

i n v es t i ga t io n b y X R D.

2 . 4 . O t h er c h a ra c te r i s ti c s o f p l a ce r g o l d g r a i n s

I n s om e c as es o t he r c ha ra ct e ri st ic s o f g ol d g ra i ns

m ay b e h el pf ul i n i nt er pr et in g t he d at a f ro m m ic ro -

c h e m i c al c h a r a ct e r i z a t io n .M o rp h o lo g i ca l c h ar a ct e r is t ic s o f p l a ce r g o l d g r ai n s

h av e b ee n u se d b y s ev er al w or ke rs a s i nd ic at or s o f

t r an s p or t f r om s o ur c e ( e .g . , H a l l ba u e r a n d U t t er , 1 9 7 7;

K ni gh t e t a l. , 1 99 9b ; To wn le y e t a l. , 2 00 3) . U se fu l

c o rr e la t i on o f s h ap e m o di f i ca t i on w i t h d i st a n ce m a y b e

r e s t r i c t e d t o s t u d i e s o f d r a i n a g e w i t h t h e s a m e o r s i m i l a r

g e o m o r ph o l o g i c al e v o l u t i o n; h o w e v e r i d e n t i f i c a t i on o f

g o ld g ra i ns v e ry c lo se t o s ou rc e i s u su a ll y s tr ai g ht fo r-

w a rd a n d b a se d u p o n c h ar a ct e r is t ic s s u ch a s a n g ul a ri t y,

t h e p re se n ce o f f ra gm e nt s o f h o st m in er al s o r r oc k , o r

i mp ri n ts o f t he o ri gi n al m at ri x (To w nl e y e t a l ., 2 0 03 ).

T h e p r e s e n c e o f c r y s t a l l i n e g o l d m a y b e a c o n s e q u e n c e

F i g. 3 . C l as s if i ca t io n o f s u lp h id a ti o n s t at e s o f e p it h er m al g o ld ( a f te r E i na ud i e t a l. , 2 00 3) . M i ne r al s y mb o ls : a s p = a r se n op y ri t e; b n = b o rn i te ;

c h = c h al c op y ri t e; c l = c o ve l li t e; d g = d i ge n it e ; e n = e n ar g it e ; h m = h e ma t it e ; l n = l u zo n it e ; l o = l o el l in g it e ; m t = m a gn e ti t e; p o = p y r rh o ti t e; p y = p y r it e .



7/26

o f l a ck o f t ra ns p or t, b u t c ou l d i n s om e c as es i n di ca t e

g o l d o f a u t hi g e ni c o r ig i n .

T he p re se nc e o f w al l r oc k f ra gm en ts a tt ac he d t o

placer gold particles can provide valuable information

o n t h e o r ig i n al h o st e n v ir o n me n t . D a t a d e sc r ib i n g w a l l

ro ck fr ag me nt s ma y b e u se d i n c on ju nc ti on w it hd et ai ls o f t he o pa qu e m in era l a ss emb la ge t o h el p

c on st ra in t he t yp e o f a lt er at io n a ss oc ia te d w it h t he

h o s t m i n e r al i z a t i o n .

2 . 5 . R e c og n i ti o n o f a n e p i th e r ma l g o l d s i g n a t ur e

2 . 5 .1 . D i s cr i m in a t io n o f e p i th e r m al a n d m e s ot h e rm a l

gold

A s s t a te d a b o ve , t h e c o ns i s te n c y o f t h e d e po s i ti o n al

c o n d i t i o n s p r e v a l e n t i n t h e m e s o t h e r m a l e n v i r o n m e n t i s

n o rm a l ly r e fl e c te d i n t h e r e la t i ve l y s i mp l e m i cr o ch e m i-c a l s i gn a t ur e o f t h e i n d iv i d ua l g o ld g r ai n s, w h e re a s t h e

e p i t h e r m a l s i g n a t u r e i s f r e q u e n t l y c h a r a c t e r i z e d b y w i d e

v ar ia t io n s i n a l lo y c o mp os it i on w i th a c o rr es po nd i ng

d iv e rs e i n cl us io n a ss em b la g e. A h i gh A g c o nt en t a nd

A g c o mp o s it i o na l r a ng e w i t hi n a s a mp l e p o p ul a t io n i s

t h e re f o re s u gg e s ti v e , b u t n o t d i ag n o st i c, o f e p i th e rm a l

g o l d . I n p a r t i c u l a r i t i s i m p o r t a n t t o e s t a b l i s h t h a t a w i d e

r an ge i n a ll oy c om po si ti on s d oe s n ot s im pl y r ef le ct

m i xi n g o f g o l d g r a i n s d e r i ve d f r om m u lt i p le s o ur c es o f

g o l d d e ri v e d f r om o t h er s t y le s o f m i n er a li z at i o n ( e .g . ,

a na l ys i s o f p la ce r g o ld f ro m t h e M ou rn e M o un t ai n s,

Northern Ireland, in C h a p m a n e t a l . , 2 0 0 0 a ).A n a ly s i s o f o p aq u e i n c lu s io n a s se m bl a g es i s p a rt i c-

u la rl y u se fu l i n p ro vi di ng s tr on g e vi de nc e fo r a n

e p i t he r ma l e n v i ro n m e nt . F i g. 4 s ho ws t he o pa qu e

i n c lu s io n s i gn a t ur e o f g o l d f r om s e ve r al d i ff e re n t s t y le s

o f m in er al i za ti o n w or ld w id e i n t e rm s o f t he S , A s a nd

Te - b e a ri n g m i n e r a ls . M e s o t h e rm a l g o l d e x h i b i ts s i m p l e

i nc lu si on s ig na tu re s o n o r c lo se t o t he SA s a xi s. A

s ma ll Te s ig na tu re , f or e xa mp le g ol d f ro m s om e

l oc al i ti e s i n N o rt he rn I re l an d a nd S co tl a nd (Chapman

e t a l. , 2 0 00 a) , i s a sc ri b ed t o a m ag ma ti c c om po n en t i n

t he m in er al iz in g f lu id (E ar ls e t a l., 1 99 6). The Tes i g n a t u r e i s c o m m o n i n t h e e p i t h e r m a l m i n e r a l i z a t i o n o f

t h e s o ut h w es t P a ci f ic (W h i t e e t a l . , 1 9 9 5 ) a n d h a s b e e n

i d e n t i f i e d i n b e d r o c k g o l d f r o m t h e E m p e r o r M i n e i n F i j i

( c la s si f i ed a s l o w s u lp h i da t i on b y W hi te e t a l. , 1 99 5)

d u r i n g m i n e r a l o g i c a l s t u d i e s o f b e d r o c k a n d p l a c e r g o l d

c a r r i e d o u t b y N a d e n a n d H e n n e y ( 1 9 9 5 ) . T h e s e a u t h o r s

i d en t i fi e d a s u b -p o p ul a t io n o f p l ac e r g o l d g r ai n s i n t h e

Wa i na mu R iv e r w ho se s ig n at u re m at c he d t h at o f g ol d

f ro m t he E mp er or M in e a nd c on cl ud ed t ha t a n

u nd i sc o ve re d e p it h er ma l s ou rc e w as p re se nt w i th i n

t h at r i ve r c a tc h m en t .F u rt h e r s u p po r t in g e v i de n c e f o r e p it h e rm a l m i ne r al -

i z a t i o n m a y b e p r o v i d e d b y a c o m p l e x i n t e r n a l t e x t u r e o f

d if fe re nt a ll oy c om po si ti on s w it hi n t he s am e g ol d

particle, resulting from different prevailing environ-

m e nt s o f p r ec i p it a t io n ( e .g . , F ig . 2 D ). H ow ev e r s om e

g o l d g r a i n s f r o m m e s o t h e r m a l e n v i r o n m e n t s a l s o e x h i b i t

c o m p l e x t e x t u r e s ( e . g . , L e a k e e t a l . , 1 9 9 8 ) s o t h i s f e a t u r e

i s n ot d ia gn os ti c. N ev er th el es s, m ul ti pl e p ha se s o f

m in e ra li za ti on m ay b e i de nt if ie d i f d if fe re nt a ll oy

c o m po s i t i o ns h o st d i s t i n c t i v e o p a q u e i n c l u s i o n

assemblages.

2 . 5 .2 . D i s cr i m i na t i on b e t we e n e p i th e r ma l a n d

authigenic gold

I t i s r ec og n iz e d t h at i n s om e e nv i ro nm en t s d e ve l -

o p me n t o f a u t hi g e ni c g o l d c a n a l te r t h e m i cr o ch e m ic a l

s ig na t ur e o f a p o pu la t io n o f p la c er o r e l uv i al g ol d s uc h

F i g. 4 . C o mp o si t io n o f i n cl u si o n a s s em b la g es i n t e rm s o f S , T e a n d A s . D a ta f o r M a l a ys i an g o ld f r om H e nn e y e t a l . ( 1 9 9 4 ). D at a f o r g ol d f r o m

m e s o th e r m a l e n v i r o n me n t s i n B r i t a in a n d I r e l a n d f r o m C h a p ma n e t a l . ( 2 00 0 a). D a t a f o r g o l d f r o m C a l l i a c h e r B u r n f r o m L e a k e e t a l . ( 1 9 9 7 ) . T h epoints defining the inclus ion as s emblages for types 2a and 2b gold from Dis covery Bench, Borland Glen are coincident.



8/26

t ha t i t i s n o l on ge r r ep re se nt at iv e o f t he h yp og en e

s o ur c e ( s ee d i s cu s si o n i n C h ap ma n e t a l. , 2 00 0 a) . T he

d eg re e t o w hi ch a ut hi ge ni c g ol d c on tri bu te s t o a

population of gold grains is governed by the prevailing

c li ma te a n d g eo mo rp h ol o gy o f t he l o ca ti o n (Nichol et

a l ., 1 9 9 4) . S t ud i e s o f g o l d f r o m l a t er i ti c e n v ir o n me n t si n A u st ra l ia ( e. g. , L a wr an c e a nd G ri ff in , 1 99 4) an d

Ghan a (Bo we ll , 19 92; Bo wel l et al., 1 993 ) h ave

i de nt if ie d t he m ec ha ni sm s o f g ol d m ob il it y a nd

d e sc r ib e s o me i n t er n al t e xt u re s e x h ib i t ed b y a u t hi g e ni c

g ol d g ra i ns . A l te ra ti o n o f p l ac er g ol d c an a l so o c cu r i n

placer gold in temperate climates. Yo u n g s o n a n d C r a w

(1995) d e sc ri b e t w o c he mi ca l m ec h an i sm s b y w hi c h

g ol d g ra in g ro wt h h as o cc ur re d p la ce r g ol d i n N ew

Z e al a nd . T h e m o st s i g ni f i ca n t a d d it i o ns o f a u t hi g e ni c

g ol d o cc u rr ed a s a c o ns eq u en c e o f a n o x id i zi ng a l ka li

e n vi r o nm e nt w i t h o n l y m i n or s u b se q u en t r i m a l te r a ti o ni n a ci d ic g ro u nd w at er , p o ss i bl y a cc or di n g t o t he s el f-

e l e c t ro r e f i n in g m o d e l p r o p o s e d b y G r oe n e t a l . ( 19 9 0) .

P l ac e r g o l d g r ai n s d e ri v e d f r om l o c al i t ie s i n t e mp e ra t e

c l im a te s w i t h m i ld l y a c i di c d r ai n a ge f r eq u e nt l y e x hi b i t

t he se g ol d r ic h r im s b ut r et ai n a c or e c om po si ti on s

f ai th fu l t o t he h yp og en e s ou rc e ( e. g. , L o en , 1 9 93 ;

L an ge a nd G ig no ux , 1 99 9; C ha pm an e t a l. , 2 00 0a ).

T he t e xt u re s e xh i bi t ed b y a u th i ge n ic g ol d h av e b e en

d es cr ib ed b y Yo un gs on a nd C ra w ( 19 93 ) an d a re

d i s t i n c t f r o m d e t r i t a l g o l d d e r i v e d f r o m l o d e s o u r c e s . I n

particular, the Ag content of authigenic gold is usually

v er y l o w ( ty p ic al l y < 0 . 5 %) . T he t e xt ur es a ss oc i at edw it h d ep os it io n o f a ut hi ge ni c g ol d a re e vi de nt i n

polished section when grains are examined by SEM

a nd h av e n ot b ee n o bs erv ed i n a ny o f 5 29 0 g ra in s

e xa mi ne d f ro m G re at B ri t ai n a n d I re l an d d u ri n g t h e

s t u d i e s o f L e a k e e t a l . ( 1 9 9 7 , 1 9 9 8 ) and C h a p m a n e t a l .

( 2 00 0 a, b , 2 0 0 5). N ei th er h as a ny e vi de nc e f or g ol d

g ra i ns w h ic h a re e nt i re ly a ut h ig en i c b ee n o b se rv e d i n

t he K l on di k e D i st ri c t, Yu k on Te rr i to ry i n s tu di e s b y

K ni gh t e t a l. ( 19 99 a) o r by C ha pm an e t a l. ( 20 02 ).

C on se qu e nt ly t he re i s n o e vi d en c e t h at t he p la ce r g ol d

populations studied here have been modified by thea d di t i on o f a u t hi g e ni c g r ai n s .

3. Experimental

T h e l o c a t i o n s o f t h e s t u d y a r e a s a r e s h o w n i n F i g . 1 A

a nd B , a nd d et ai ls o f t he sa mp le si te s a nd sa mp le s

c o l l e c t e d a r e p r o v i d e d i n T a b l e 1 . S a m p le s o f p l a ce r g o l d

f r o m S c o t l a n d w e r e c o l l e c t e d u s i n g t h e s p e c i a l i z e d f i e l d

t e c h n i q u e s d e s c r i b e d b y L e a k e e t a l . ( 1 9 9 7 ). S a m p l e s o f

placer gold from upper Eureka Creek were collected by

panning. The upper Eureka Creek sample is a composite

o f g ra in s r em ai ni ng f ro m t he s tu dy o f D u mu la a n d

M o rt e n se n ( 2 00 2 ). G ol d g ra in s f ro m l ow er Eu re ka

C re ek w er e a ls o o b ta i ne d b y p an n in g a t a s it e c lo se t o

t h e c o nf lu en ce o f l o we r E u re k a C re ek w i th t he I nd i an

R iv er (F ig . 1A ). G ol d g ra in s f ro m t he H un ke r D om e

l o d e ( K lo n d ik e D i s tr i c t, F ig . 1A ) w er e l ib e ra te d f ro m

q u ar tz v e in s am p le s b y c ru s hi ng a n d g ri nd i ng p ri or t o

s e p ar a ti o n t h ro u g h b e n ef i ci a t io n . T h e s a mp l es o f g o ld

f r o m D o m i n i o n C r e e k w e r e o b t a i n e d f r o m a c t i v e p l a c e r

mines.

T he g ol d g ra in s w er e m ou nt ed , p ol is he d a nd

e x a mi n e d u s in g t h e t e ch n i qu e s d e sc r i be d b y Chapmane t al . (2 000 a). It sh o u ld b e emp h as i zed t h a t t h e

d et ec ti on l im it o f H g i n a g ol d m at ri x u si ng E MP i s

0 .3 % a nd w h er e a pp ro p ri at e t hi s v a lu e i s i nd i ca te d o n

t he f ig ur es . T he o ve ra ll c om po si ti on s o f g ol d g ra in

populations in terms of Au, Ag and Hg can be depicted

o n t e r n a r y d i a g r a m s w i t h t h e H g v a l u e e x p a n d e d t o a i d

i d e nt i f ic a t io n o f t h e v a ri o u s f i el d s o f c o mp o s it i o n ( e .g . ,

F i g . 4) . I n c a se s w h er e p o pu l a ti o n s o f p l ac e r g r a i n s a r e

a bina ry AuAg a lloy, o r the concen trat ion of a

particular metal is diagnostic, it is easier to compare

a ll oy c om po si ti on s u si ng p lo ts o f t he c um ul at iv e

percentile of population against increasing % metal

T ab l e 1

D e t a il s o f s a m p le s

Location No. of

grains

Yukon Territory

U p pe r E u r e k a C r e e k ,placer

B e t w ee n 6 3 3 4 . 4

N; 138 52. 4

Wa n d 6 3 3 3 . 2N; 138 56. 6W

88

L o we r E u re k a C r ee k ,

placer

6 3 3 6 .4N; 138 44. 6W 56

Hunker Dome Lode 63 5318N, : 138 5654W 118

U p p e r D o m i ni o n

Creek

602125 E, 7 083625 N 19

L o w e r D o m i ni o n

Creek

615805 E, 7 060414 N 10

S c o tl a n d, O c h il H i l l s

D i s c ov e r y B e n c h ,

placer, proximal

grains

NN 9930 0650 132

D i s c ov e r y B e n c h ,placer, dis tal grains

NN 9930 0650 60

H o d y c la c h B u r n ,

placer

NN 9910 0820 58

S c o tl a n d: g o ld l o c al i t i es i n D a l ra d i an R o c ks

Keltie Burn NN 865 250 16

Sma Glen NN 907 290 6

Glen Qu aich NN 820 402 12

Calliacher Burn NN 8 30 450 37

A f u r t h e r 2 6 g r a i n s f r o m u p p e r E u r e k a C r e e k a n d 1 3 g r a i n s f r o m l o w e r

E u r e k a C r e e k w e r e e x a m i n e d t o i d e n ti f y i n c l us i o n s p e c i e s .



9/26


10/26

a nd r an g e) . T he s ma ll s am pl e s o f p la ce r g o ld f ro m t w o

s i t e s o n D o m i n i o n C r e e k b o t h c o r r e l a t e c l o s e l y w i t h t h e

c om po si ti on al r an ge o f g ol d f ro m H un ke r D om e. I n

c on tr a st t h e p op u la t io ns o f g o ld g ra in s a n al yz e d f ro m

E ur ek a C re ek e x hi bi t a w i de r r an g e o f a ll o y c o mp o si -

t io ns . T he c om po si ti on al r an ge o f t he u pp er E ur ek a

C r e e k g o l d i s t y p i c a l l y 2 05 0 % A g a n d t h a t f r o m l o w e r

E ur ek a C re e k i s t y pi c al l y 2 03 7% . T he ra ng e o f H g

c on te nt o f l ow er E ure ka C re ek g ol d i s a lso l ow er

( t yp i ca l l y 00 .5 %) t ha n t ha t o f g ol d fr om t he u pp er

E u re k a C r ee k ( t y pi c al l y 00.8%).T he i nc lu si on a ss em bl ag e o f t he l od e g ol d f ro m

H u n k e r D o m e i s d o m i n a t e d b y s i m p l e s u l p h i d e s ( p y r i t e

a n d c h a lc o p yr i t e) b u t t h er e a r e i n su f fi c i en t i n cl u s io n s

w it h in t he g ol d g ra in s f ro m t he t w o s it e s o n D om i ni o n

C r ee k t o e s ta b l is h t h e c h ar a ct e r is t ic s o f t h e ir i n cl u s io n

a s s e m b l a g e s . T h e m i n e r a l o g y o f i n c l u s i o n s f o u n d w i t h i n

g ol d g ra in s f ro m u pp er E ur ek a C re ek i s f ar m ore

c o m p l e x a n d i n c l u d e s A g t e l l u r i d e s a n d s u l p h o t e l l u r i d e s

s om e o f w hi ch c on ta in t ra ce s o f C u. I nc lu si on s a re

u n c o m m o n i n t h e g o l d g r a i n s f r o m l o w e r E u r e k a C r e e k

a n d t h i s p r e cl u de s a m e an i n gf u l a n al y si s o f t h e o p a q u ei nc l us io n s ig n at u re . H ow e ve r t w o g ra i ns c o nt ai n ed

i n cl u s io n s o f a r ge n ti t e a n d h e ss i t e, w h i ch a r e a b un d a nt

i n g o ld f ro m t h e u p p er s it e . F ig . 4 s h ow s t h at t he g ol d

f r om E u re k a C r e ek e x h ib i t s a h i g h T e s i gn a t ur e , w h ic h

i s i nt er pr et ed a s s ug ge st iv e o f a s tr on g m ag ma ti c

c om po n en t t o t he m in e ra li zi n g f lu i ds ( e. g. , B a ke r e t

a l . , 2 0 0 5).

A lt h ou g h t h er e a re m in o r d i ff er en ce s b et w ee n t h e

s ig na tu re s o f g ol d f ro m t he u pp er a nd l ow er s it es o n

E ur ek a C re ek n ei t he r a re c om pa t ib l e w i th t ha t o f t h e

H u nk e r D o me t y pe d e p ic t e d i n F i g s . 4 a n d 5 . T h u s t h e

i n te r pr e t at i o n o f b o th t h e g o l d a l l o y c o mp o s it i on s a n d

i n c lu s i on a s se m bl a g es s u pp o r t t h e e a rl i e r a s se r t io n o f

D u m ul a a n d M o rt e n se n ( 2 00 2 ) t h at g o ld f ro m E ur ek a

C r e e k i s o f a d i f f e r e n t t y p e f r o m t h a t f o u n d t o t h e n o r t h

i n t he K l on d ik e . G ol d g ra in s f ro m b ot h c ol l uv i um a n d

placer at upper Eureka Creek exhibit very similar

m o rp h o lo g y a n d c o mp o s it i o n, w h i ch i s c o n si s te n t w i t h

t h e g en e ra l o b se rv a ti o n f or t h e r eg i on t h at p la ce r g ol d

f r o m a p a r t i c u l a r s o u r c e i s p r e d o m i n a n t i n l o c a l d r a i n a g e

s y st e ms (K n ig h t e t a l. , 1 9 99 a) . C o ns i de r a ti o n o f a l l t h e

f a c t o r s d e s c r i b e d a b o v e s u g g e s t s t h a t t h e p l a c e r s a m p l e s

f r om E u re k a C r ee k a r e d e ri v e d f r om l o ca l m i n er a li z a -t i o n w h i c h i s m o st p r ob a b ly e p i th e rm a l i n o r ig i n .

4 . 1 .2 . G o l d a l l oy c o m po s i ti o n

O bs er va t io n s o f p o li s he d s ec t io ns o f u p pe r E u re k a

C r e e k g o l d u s i n g b a c k s c a t t e r e d e l e c t r o n ( B S E ) i m a g i n g

s ho w t ha t m os t g ra in s e xh ib it g ol d- ri ch r im s a nd a

h o mo g en eo u s c or e. T he r an ge o f A g c o mp o si t io n s o f

pla cer gold from upp er Eure ka Cree k (205 0 % )

e nc omp as se s t ha t r ec or de d f or t he 6 g ol d g ra in s

r ec ov er ed fr om p it s i n t he c ol lu vi um re po rt ed b y

D u mu la a nd M or t en se n ( 20 02 ) (203 5% A g) . T heg r e a t e r r a n g e o f A g v a l u e s e x h i b i t e d b y t h e p l a c e r g r a i n s

probably reflects the greater variety of depositional

e n v i r o n m e n t s t h r o u g h o u t t h e m i n e r a l i z e d s y s t e m . A f e w

g ra in s c on ta in f ea tu re s s uc h a s A g- ri ch t ra ck s o r

m u l t i p l e g o l d r i c h z o n e s , w h i c h c o u l d b e a c o n s e q u e n c e

o f e i t he r l o c al , m i n or l a t e s t a g e a l t e r at i o n ( D u m ul a a n d

M o rt e n se n , 2 0 0 2) or tempo ral ch anges in the gold

precipitation conditions or mechanism in the source

l o d e s . T h e h o m o g e n e i t y o f m o s t g r a i n c o r e s s u g g e s t t h a t

t h e r e w a s a s i n g l e m a j o r e p i s o d e o f m i n e r a l i z a t i o n i n t h e

E u re k a D o me a re a, a l th o ug h t h e h ig h v a ri a ti o n i n A g

c o n te n t o f p l a ce r g r ai n s i s s u g ge s t iv e o f v e rt i c al a n d/ o r

F i g . 5 . C o m p o si t i o n al f i e l ds o f g o l d f r o m t h e Y u ko n .



11/26

l a t er a l z o n a t i on i n t h e l o d e s o ur c e, w h i ch c o ul d e x p la i n

t he m in o r v ar ia t io n i n m ic ro ch e mi c al s ig na t ur es b e -

t w e e n p l a c e r s a m p l e s f r o m t h e u p p e r a n d l o w e r s i t e s o n

E u r e k a C r e e k .

4 . 1 .3 . I n t er p re t a ti o n o f t h e i n c lu s i o n a s s em b l ag e sT he i nc lu si on a ss em bl ag es o f t he Yu ko n g ol d

s am p le s a re p re se nt ed i n t he a pp en di x, a nd t he

proportions of sulphides, tellurides and sulpharsenides

a re i l lu st ra te d i n Fi g. 4 . G ol d f ro m E ur ek a C re ek

e x hi b i ts a h i g hl y d i st i n ct i v e i n cl u s io n s i g na t u re d o mi -

n at e d b y a rg e nt it e , a s il ve r s u ph ot e ll u ri d e ( po ss ib l y

c e r v e l le i t e , A g4S Te ) a n d h e ss i t e ( A g Te ) . T h es e i n c lu -

s i on s h a v e b e e n r e co r d ed i n g r ai n s r e pr e se n t in g t h e f u ll

r an ge o f a ll oy c om po si ti on s ( 205 0% A g) , a ga in

i n d i c a t i n g t h a t t h e p o p u l a t i o n o f g o l d g r a i n s a r e d e r i v e d

f r om a s i ng l e s o ur c e. T h e o p a qu e i n c lu s io n a s se m bl a g em ay b e c om pa r ed t o t he c ri t er ia f or c la ss if ic at i on b y

s u lp h i da t i on s t y le p r es e n te d b y E in au d i e t a l. ( 20 0 3)

(F i g . 3) . T he m os t u se fu l e vi d en c e f or d ef in i ti o n o f t h e

s ul ph i da ti o n s ta te i s p ro v id e d b y t h e p re se nc e o f b ot h

pyrite and pyrrhotite in one of the gold grains. This is

i n d ic a t iv e b o t h o f a l o w -s u l ph i d at i on e n vi r o nm e n t a n d

precipitation conditions close to the pyritepyrrhotite

boundary (F ig . 3) . W hi l st t he o th er s ul ph i de m in e ra ls

present are consistent with low-sulphidation epithermal

m in er al iz at io n, t he y d o n ot a ff or d s uc h a p re ci se

d ef in i ti on o f t he c on d it io n s o f o re f or ma ti o n. F ur th er

e v i d e n c e f o r l o w - s u l ph i d a t i o n m i n e r a l i z at i o n i s p r o v i d -

e d b y t he p re se n ce o f c al c it e i nc l us io n s w i th in s om e

g o l d g r a i n s .

Te - be a ri n g m i ne r al s a r e a n i m p or t an t c o mp o n en t o f

t he o p aq ue i n cl u si o n s ui t e i n g o ld f ro m u p pe r E ur ek aC r e e k a n d t h e s e m a y b e u s e d t o g a i n s o m e i n f o r m a t i o n

c o nc e rn i n g t h e p r ev a i li n g s u lp h i da t io n s t at e u s i ng t h e

w o r k o f A f f i f i e t a l . ( 1 9 8 8 a ) , w h o i d e n t i f i e d t h e s t a b i l i t y

f i e l d s o f v a r i o u s s u l p h i d e s a n d t e l l u r i d e s i n t e r m s o f t h e

S a n d Te f u ga c i ti e s . T h e v a ri a t io n i n t h e s t ab i l it y f i el d s

a s so c i at e d w i t h a t e mp e ra t u re c h an g e b e t we e n 1 0 0 C

a nd 3 0 0 C ( i. e. , t h e p o ss ib le t e mp er at u re v ar ia t io n i n

t he e p it he rm a l e nv i ro nm en t ) w a s s ho w n t o b e s uf fi -

c ie nt ly s ma ll t o p erm it t he u se o f a s in gl e d ia gra m

d e p i c t i n g s t a b i l i t y f i e l d s a t 2 0 0 C f o r t h e i n i t i a l s t u d y o f

a p ar ti cu l ar m in er al s ui te (A ff if i e t a l ., 1 98 8 b). F ig . 6s h o w s h o w t h i s r e l a t i o n s h i p c a n b e a p p l i e d t o t h e s t u d y

of go ld from u ppe r Eur eka Cre ek. Ten o f the 63

i nc lu si on s i de nt if ie d i n t he g ol d f ro m u pp er E ur ek a

C re ek a re c om po u nd i n cl u si o ns ( e. g. , h es si t e/ p yr it e/

c h a l c o p yr i t e , h e s s i te / s i l v e r s u l p h o t el l u r i d e / te t r a h e d ri t e

a n d h e s s i t e/ s i l v e r s u l p h o t el l u r i d e / ch a l c o p yr i t e ) . T h e s e

m in er al s a re i nt i ma t el y m ix e d a nd p o ss i bl y r ep re se nt

phases formed in post-depositional equilibration. Con-

s eq ue n tl y t he y c an n ot n e ce ss ar il y b e u se d t o i nf er t h e

e n v i r o n m e n t o f d e p o s i t i o n , a n d t h e f o l l o w i n g d i s c u s s i o n

F i g . 6 . S t a b i l i t i e s o f s o m e s u l p h i d e s a n d t e l l u r i d e s a s a f u n c t i o n o f t h e f u g a c i t i e s o f S2 a n d T e2 a t 2 0 0 C ( a d a p t e d f r o m A f f i f i e t a l . , 1 9 8 8 b) . A r e a o f

d e p o s i t i o n o f g o l d a t E u r e k a C r e e k c a n b e e s t a b l i s h e d f r o m t h e o c c u r r e n c e o f b o t h a r g e n t i t e a n d h e s s i t e , a n d p y r i t e a n d p y r r h o t i t e . M i n e r a l s y m b o l s a s

for F i g. 3, p l us : a l = a l ta i te , a r = a r ge n ti t e, b s = b i sm u th i ni t e, b t = b i sm u th t e ll u ri d es , c n = c i nn a ba r, c o = c o lo r ad o it e , c v = c a la v er i te , f o = f r oh b er g it e ,g a = g a l e n a , h s = h e s s i t e .



12/26


13/26


14/26

c o u l d b e e x p e c t e d t h a t t h e v a r i a t i o n i n a l l o y c o m p o s i t i o n

w o ul d b e s m al l , r e fl e c ti n g a r e la t i ve l y c o n st a n t d e p os i -

t i o n a l e n v i r o n me n t .

A ll t h e e vi d en c e p re se n te d a bo v e s ug ge s ts t ha t t h e

placer gold at Discovery Bench is both local to source

a n d a n e x am p l e, a l be i t a t yp i c al , o f e p i th e r ma l m i n er a l-i za ti o n. I n t hi s s tu dy, a d di t io n al s am pl i ng w a s u n de r-

t ak en i n t he h ea dw at er s o f H od yc la ch B ur n a nd t he

D i sc o v er y B e n ch a r ea (F i g . 1B ) t o f u r t h e r e l u c i d a t e t h e

l o ca t i on a n d n a tu r e o f t h e s o ur c e m i ne r al i za t i on .

4 .2 .2 . R el at io ns hi p o f p la ce r g ol d m or ph ol og y t o

microchemical signature

A ll u vi al g o ld g ra i ns c o ll ec te d f ro m t h e D i sc ov er y

B e n c h s i t e w e r e c l a s s i f i e d a c c o r d i n g t o m o r p h o l o g y , a n d

t w o s u bs a mp l e s w e r e s e le c t ed a s r e pr e se n t in g p r ox i m al

g ol d ( i. e. , t ra ns po rt < 5 0 m a cc o rd i ng t o t h e c ri t er ia o f To w nl e y e t a l ., 2 00 3) a n d d i st a l g ol d ( i. e. , w a te rw o rn

a nd f la k y) . I n a f ew c as es , B i- te l lu ri de s a nd o th e r B i-

bearing minerals were observed on the outside of

proximal gold grains (e.g., F ig . 2C ) . T h i s o b se r v at i o n

f u r t h e r s u p p o r t s t h e h y p o t h e s i s o f a v e r y l o c a l s o u r c e f o r

t h e p r o x i m a l g o l d g i v e n t h a t B i - t e l l u r i d e s a r e u n s t a b l e i n

o x y g e n at e d w a t e r.

A c om pa ri so n o f t he a ll oy c om po si ti on o f p la ce r

g o ld f r om H o d yc l ac h B u rn a n d t h e t w o m o rp h o lo g i ca l

s u b - s e t s f r o m D i s c o v e r y B e n c h i n t e r m s o f A uAgHg

s i gn a t ur e s a r e p r es e n te d i n F ig . 8. P ro x im al g ol d f ro m

D i s c o v e r y B e n c h f o r m s a t i g h t f i e l d o n o r v e r y c l o s e t othe AuAg axis wi th a small number of Hg -rich

o ut l ie rs . D i st a l g o ld f ro m D is co v er y B en c h s ho w s a

c o mp o si t io n al f ie l d m or e s im il a r t o t ha t f ro m H od y -

c l a c h b u r n w i t h a g r e a t e r n u m b e r o f A g - r i c h g r a i n s a n d

m an y g ra in s w it h e l ev at e d H g . T he d if fe re nc es i n t h e

a l lo y c om po si t io n s b et we e n p ro x im al a nd d i st al g ol d

f r om D i s co v er y B e nc h a r e r e fl e c te d i n t h e d i ff e re n ce s

i n t h e o pa q ue i n cl u si o n s ui t e, w i th t h e A s s ig na t ur e o f t h e d i st a l p o pu l at io n b e in g m or e s im i la r t o t ha t o f g ol d

f ro m H od y cl ac h B ur n (F ig . 4 ). F ig . 7 i n cl ud es t he A g

plot of the proximal grains from Discovery Bench

w h i ch a l lo w s i d en t i fi c a ti o n o f a d o mi n an t s u b- p o pu l a -

t i on c on t ai ni n g b e tw e en 6 % a nd 9 % A g . T h e m ar k ed

break in slope at 9% Ag is interpreted as indicative of a

s ep a ra t e s ub -p o pu l at io n o f r el at i ve ly A g- ri c h g ol d .

T h u s t h e c l a s s i f i c a t i o n o f g r a i n s b y m o r p h o l o g y p r i o r t o

m i cr o ch e m ic a l c h a ra c t er i z at i o n h e l ps p r ev e nt t h e g e n -

e ra t io n o f a c om po s it e a n d c on se qu e nt ly l es s u s ef ul

signature.

4 . 2. 3 . I d en t if i ca t io n o f p h as e s o f A u m in er a li z at i on i n

proximal gold using alloy composition and inclusion

assemblage

I n sp e c ti o n o f p o l is h ed s e ct i o ns o f t h e p o p ul a t io n o f

a n gu l ar g ra in s f ro m t h e D i sc ov er y B en c h s it e s ho w ed

t h a t m a ny g r ai n s w e r e h e t e r og e n eo u s , c o n t a in i n g u p t o

t h r e e d i s t i n c t p h a s e s o f g o l d . T h e p o p u l a t i o n o f a n g u l a r

g ra i ns w as s pl it i nt o t wo s ub cl a ss es o f h om og e no u s

g r ai n s a n d h e t er o g en e o us g r ai n s . A l l oy c o m po s it i o ns o f

t h e h o mo g e no u s g r ai n s a n d t h e d i ff e re n t p h a se s p r es e nt

i n h e t e r o g e n e o u s g r a i n s a r e p r e s e n t e d i n a p l o t o f A g %v s. l og % Hg in F ig . 9. T he v er ti ca l l in e i n F ig . 9

r ep re se n ts t he b re ak i n t h e c ur ve o f s il ve r c on t en ts o f

F i g . 8 . C o m p a r i s o n o f a l l o y c o m p o s i t i o n o f p r o x i m a l p l a c e r g o l d f r o m D i s c o v e r y B e n c h w i t h d i s t a l p l a c e r g o l d f r o m D i s c o v e r y B e n c h , p l a c e r g o l df r o m H o d y c l a ch B u r n a n d C a l l ia c h e r B u r n .



15/26

D i sc o v er y B e nc h p r o xi m al g r ai n s f r om F ig . 7, a n d i s

placed at 9% Ag. The inclusions occurring within gold

o f d i f f e r e n t c o m p o s i t i o n s a r e l i s t e d i n T a b l e 2, a n d F i g . 9s h ow s t h e a l l oy c o mp o s it i o ns o f g r ai n s c o n ta i n in g t h e

m os t u se fu l i nc l us io n s f or c h ar ac t er iz at i on p u rp o se s

( i . e ., B i - t e l l ur i d e s , w i t t i c h e n i t e a n d h e s s i t e) . T h e m i c r o -

c he mi c al s ig na t ur es o f t h e g ra i ns r ev e al t hr ee c o mp o -

s i ti o n al f i el d s a n d t h e ir s p at i a l r e la t i on s h ip i d en t i fi e d

w i t h i n p o l i s h e d s e c t i o n s o f g r a i n s i n d i c a t e s t h e s e q u e n c e

o f d e p os i t io n , w h i ch i s i l l us t ra t e d s c he m at i c al l y i n Fig.

10 . T he f ir st p ha se , c om pr is in g m os t h om og en ou s

g ra in s a nd h o mo g en o us c or es o f s om e h e te ro g en eo u s

g ra in s , i s c h ar ac t er iz e d b y l o w H g ( be lo w d et e ct io n

l i m i t ) a n d A g u p t o 9 % . B i - t e l l u r i d e i n c l u s i o n s a r e f o u n do nl y i n t h is g ol d t yp e . T he s ec on d p h as e a ls o e x hi bi t s

l i mi t e d c o mp o s it i o na l v a ri a bi l i ty w i th e a ch g r ai n a n d i s

c h a r a c t e r i z e d b y l o w H g , A g c o n t e n t s o f o v e r 9 % a n d a n

o pa q ue i n cl us io n s ui t e o f w i tt i ch en i te a nd h e ss it e . I t

a pp ea rs l ik e ly t ha t t w o g ra in s c o nt ai n in g l es s t ha n 9 %

A g ( 6. 5% a nd 7 .5 % A g) a nd w it ti ch en it e i nc lu si on s

r e p r e s e n t t h e l o w e r e x t r e m e c o m p o s i t i o n s o f t h e s e c o n d

phase of gold mineralization. The third type of gold is

h i g hl y v a ri a b le i n c o mp o s it i o n e v en w i t hi n i n d iv i du a l

g r a i n s (F i g . 2A ) a n d t h e r e p o r t e d a n a l y s e s p e r t a i n t o t h e

m os t a bu nd an t c om po si ti on i de nt if ie d d ur in g S EM

a n al y s es . T h e i n c l u s io n s u i te o f t h is g o l d a l s o c o n ta i n s

w i t ti c h en i t e a n d h e ss i t e, b u t t h e a l l oy i s b o t h r e l a t iv e l yA g - r i c h ( > 9 % A g ) a n d m o s t s i g n i f i c a n t l y H g - r i c h ( 0 . 3

11 % H g) . N on e o f t he se p ha se s c or re sp on ds t o t he

predominant gold type recorded throughout the sur-

r o un d i ng d r ai n a ge s b y C h a p m a n e t a l . ( 2 0 0 5 ).

A n e x am pl e o f a c o mp l ex g ra i n c o nt a in i ng h et er o-

g e n e o u s A g - a n d H g - r i c h g o l d i s s h o w n i n F i g . 2 D . T h e

t ex tu re o f t he d ar ke r p ha se i s s ug ge st iv e o f p ar ti al

r e p l a c e m e n t o f t h e g o l d c o r e , a n d i t m a y b e t h a t t h e H g -

r ic h g ol d r ep re se n ts a n a lt e ra ti o n o f e ar li e r g ol d . T he

s ec on d a nd t hi rd p ha se s o f g ol d e xh ib it i de nt ic al

i nc lu si on s ui te s i n t er ms o f t he c om po ne nt m in er alc l a s s e s (F i g . 4) a n d d i f f e r o n l y i n t h e H g c o n t e n t o f t h e

a l l o y . H e n c e t h e y h a v e b e e n c l a s s i f i e d a s p h a s e s 2 a a n d

2 b. T h e t h re e p h as es a re d e fi n ed i n Ta b l e 2 i n t e r m s o f

t h e i r m i c r oc h e m i c a l s i g n a t u re .

4 . 2 .4 . I n t er p re t at i o n o f i n c lu s i on a s s em b l ag e s

Neither phase of gold contains sulphide minerals

u se fu l f or d e fi n in g t h e s ul ph i da t io n s ta t e o f t he l o de

s o u r c e ( s ) ; h o w e v e r t h e p r e s e n c e o f c a r b o n a t e i n c l u s i o n s

i s s ug g es t iv e o f a l o w- su l ph i da ti o n e nv i ro nm en t . B y

r e f e re n c e t o F i g . 6 , t h e p r es e nc e o f p y ri t e , B i - t e ll u r id e s

a nd P b a s P bC u S a s o p po se d t o a lt a it e p ro vi d es s om e

T ab l e 2

C h a r a ct e r i st i c s o f g o l d m i n e r a l og y i n r o u g h g o l d f r o m B o r l a nd G l e n

G ol d ph as e A g ra ng e % H g ra ng e % C ha ra ct er is ti c in cl us io ns

1 5.39 < 0. 2 Bi- tellurides

2a Typ ically > 9 < 0. 3 Wittichenite, hess ite,

galena

2b > 9 0.36 .5 Wi tt ic he ni te , h es si te ,

galena

F i g . 1 0 . S c h e m a t i c r e p r e se n t a t io n o f o r d e r o f e m p l a ce m e n t o f p h a s e s 1 ,

2 a a n d 2 b g o l d a s d e d u c e d f r o m g o l d g r a i n t e x t u r e s .

F i g. 9 . C o mp o si t io n al f i el d s o f g o ld f r om t h re e p h as e s o f m i ne r al i -

z a t i o n i n g o l d f r o m D i s c o v e r y B e n c h . B i - t e l l u r i d e s ( b l a c k i n f i l l ) o c c u r

o n ly i n p h as e 1 g o ld , a n d h e s s it e ( l ig h t g r ey i n f il l ) a n d w i tt i ch e ni t e

( da rk g re y i nf il l) in p ha se s 2 a a nd 2 b g old . Ph as e 2 b g ol d i s

d i s t in g u i sh e d b y e l e v at e d H g .



16/26

c on st ra in t s o n t h e c on d it i on s o f f or ma ti o n o f p ha se 1

g o ld a l t ho u gh t h e se a r e n o t p a rt i c ul a r ly d e fi n i ti v e . T h e

s t a b i l i t y f i e l d o f B i - t e l l u r i d e s i s r e l a t i v e l y l a r g e (F i g . 6 ),

w hi ls t t ha t o f f ro hb er gi te ( Fe Te2), is mo re ti gh tly

c on st ra in ed . A lt ho ug h t he s ta bi li ty f ie ld o f B iFe

t e ll u ri d e i s n o t a v a i l a bl e , i t s e em s l i ke l y t h a t t h i s p h a sei s i nd ic at iv e o f r el at iv el y h ig h v al ue s o f f Te2. The

presence of calaverite inclusions within phase 1 gold

a tt ac he d t o B i- te ll ur id e (Fi g. 2 C ) p ro vi de s f ur th er

e vi de n ce o f h i gh v al u es o f f Te2 (F ig . 6). A ff if i e t a l.

(1988b) i n t er pr et s t h e p ar ag en e si s o f m in er al a ss em -

blages in various epithermal gold occurrences world-

w id e i n t er ms o f t he p ro g re ss iv e d e cr ea se i n f Te2 as

i n di c a te d b y t h e i n i ti a l p r ec i p it a t io n o f c a la v e ri t e, a n d

t he re fo re i t i s p o ss i bl e t o s pe cu l at e o n t h e e v ol ut i on o f

t he mi ne ra li zi ng fl ui d fr om t he ra ng e o f mi ne ra l

i nc l us io n s p re se n t w i th in p ha se 1 g o ld . I ns pe c ti o n o f F ig . 6 s h ow s t h at p y ri t e p r ec i p it a t es a t l o we r v a lu e s o f

f Te2 t h a n f r oh b er g it e , s u gg e s ti n g t h at f Te2 decreased

d ur in g p re ci pi ta ti on o f p ha se 1 g ol d. T he re i s n o

i n d i c a ti o n t h a t f S2 c h an g e d d u r i n g t h e e v ol u t io n o f t h e

m in e ra l iz in g f lu id a nd i t s ee m s l ik e ly t ha t t h e v a lu e o f

log f S2 w a s a r ou n d 1 7 . W it h r e fe r en c e t o F ig . 3 this

c or re la te s t o a t em pe ra tu re o f a ro un d 2 00 C f or l ow

s u l p h i d a t i o n e n v i r o n m e n t s , a l t h o u g h i t i s n o t p o s s i b l e t o

be specific.

T h e e v o l u ti o n o f t h e p h a s e 2 m i ne r al i z in g f l ui d a l so

i nv o lv es a r ed uc t io n i n f Te2 a s c a la v e ri t e i n cl u s io n s

w e r e a g a i n o b s e r v e d w i t h i n t w o g r a i n s o f p h a s e 2 a g o l d .H ow ev er t he d om in an t p ha se s w it hi n t he m in er al

i nc l us io n s ui t e a re g al en a , w i th v a ri o us o t he r m ix e d

s ul ph i de s s uc h a s w it t ic h en i te , a n u n sp ec i fi ed C uPb

s u lp h i de a n d P bB i s ul p hi de . B i i s p re se n t o nl y w i th i n

t h e s e t e r n a r y a n d q u a t e r n a r y p h a s e s , e i t h e r a s a s u l p h i d e

o r t e l lu r id e . I n sp e c ti o n o f F i g . 6 s h o w s t h a t t h e p h a s e 2

m i n e r a l i z i n g s o l u t i o n w a s d i s t i n c t f r o m t h a t f r o m w h i c h

phase 1 gold precipitated in that the value of f S2 was

h ig h er. T he p re se n ce o f b o th c a la ve ri t e a nd g al en a i n a

s in gl e g o ld g ra i n i nd i ca te a m in i mu m l og f S2 v a lu e o f

1 4, a nd t he p re se nc e o f B i a s s ul ph id e m in er al ss ug ge s ts i t m ay b e e v en h i gh er t ha n t h is . T h er mo d y-

n a m i c d a t a f o r t h e C uBiS s y s t em w o ul d a id

c la ri fi ca ti on h er e. I t s ee ms p ro ba bl e t ha t w hi ls t t he

f lu i d w h ic h d e po si te d p h as e 1 g o ld c ha ng e d o n ly w it h

r e sp e c t t o f Te2, t ha t w hi ch p re ci pi ta te d p ha se 2 g ol d

f ol l ow e d a n o b li q ue p a th p ro ba b ly s im il a r t o t h e o n e

i l l u s t r a t e d i n F i g . 6 . A l t h o u g h i t i s d i f f i c u l t t o d e f i n e t h i s

path accurately using the information available, it seems

c le ar t ha t t h e v a l ue o f f S2 w as h ig h er t ha n f or p ha se 1

g ol d , a l th o ug h i t i s d i ff ic u lt t o t ra n sl a te t h is v ar ia t io n

i nt o a d is ti n ct d i ff er en ce i n t em p er at u re o f d e po si t io n

using F i g . 3 .

F i g . 2 A s h o w s s e v e r a l g a l e n a i n c l u s i o n s m o s t h o s t e d

i n p ha se 2 a g ol d b ut a no th er m os tl y s ur ro un de d b y

phase 2b gold. The texture suggests that the galena

i n c lu s i on h a s i m p e d ed t h e p r o g r es s o f a d i ff u si o n f r on t

i n w hi ch t yp e 2 a g ol d w as r ep la ce d b y t yp e 2 b. I f t hi s

w er e t he c as e i t c ou ld b e e xp ec te d t ha t t he i nc lu si ons u i t e s o f g o l d t y p e s 2 a a n d 2 b w o u l d b e v e r y s i m i l a r

a s su m in g t h e i n cl u s io n s w e r e u n a l t er e d b y t h e c h an g e s

t o t he g ol d a ll oy, a nd F ig . 4 s h ow s t h at t h e i n cl u si o n

s u it es i n g o ld o f p h as es 2 a a nd 2 b a re i nd e ed i d en t ic al .

T h us i t i s p ro ba b le t h at t he f or ma ti o n o f t yp e 2 b g ol d

r ep re se n ts t he a lt e ra ti o n o f e x is ti n g g o ld g ra in s b y a n

i n c re a si n g ly H g -r i ch f l ui d n e ar t h e e n d o f t h e m i n e r al -

i z i ng e v en t .

O n e h o m o g e n o u s g r a i n o f p h a s e 2 b g o l d c o n t a i n s a n

i n c l u s i o n o f s p h a l e r i t e w i t h 1 . 5 m o l % F e S . O n t h e b a s i s

o f i nf or ma t io n p ro vi d ed b y E in au di e t a l . ( 20 03 ) thisv al ue i s i nd ic at iv e o f a v er y h ig h s ul ph id at io n s ta te .

H o w e v e r t h e g r a i n a l s o c o n t a i n s a n i n c l u s i o n o f c a l c i t e ,

w hi ch i s i nc om p at i bl e w it h f or m a ti on i n a h ig h

s u l ph i d at i o n e n vi r o nm e nt . S p ha l e ri t e i n c lu s io n s i n t w o

g ol d g ra in s f ro m sa mp le s c ol le ct ed 1 k m fu rt he r

d o wn st r ea m t h e B o rl a nd G le n c at c hm e nt s tu d ie d b y

C h a p m a n e t a l . ( 2 0 0 5 ) y i e ld ed m ol % F eS v a lu es o f 7 .5

a n d 9 . 2 w h i c h s u g g e s t a n i n t e r m e d i a t e h i g h s u l p h i d a t i o n

s t a t e , a l t h o u g h a l l o t h e r e v i d e n c e f r o m i n c l u s i o n s t u d i e s

s u g g e s t e d t h a t t h e g o l d w a s d e r i v e d f r o m l o w - s u l p h i d a -

t i on g o ld m in er al iz at i on . O ne p os si b le r ea so n f or t h e

a pp ar en t d is cr ep an cy i s t he r eq ui re me nt t ha t t hes p ha le ri t e s ho u ld b e i n e q ui l ib ri um w i th p yr it e, w hi ch

m ay n o t b e t h e c a se a t t he p o in t o f p re ci p it a ti on o f t h e

i n c l u s i o n s . F u r t h e r w o r k i s r e q u i r e d h e r e t o e s t a b l i s h t h e

v al id it y a nd l im it at io ns o f t hi s p ot en ti al ly u se fu l

approach.

T h e t r an s pa r en t i n c lu s i on a s se m bl a g e i n g o l d f r om

D is co ve ry B en ch i s d omi na te d b y q ua rt z, b ut F e

o xi de s a re a ls o c om mo nl y a tt ac he d t o t he o ut si de o f

g ol d g ra in s. M an y o th er m in er al s pe ci es h av e b ee n

i d en t if ie d , m ai n ly c om pr is in g c h lo ri t e, k ao l in it e a n d

c a rb o n at e s. T h e F eA l s il ic a te m in e ra l s p re se n t s ho wv ar ia bl e c om po si ti on a nd a re d if fi cu lt t o i de nt if y

f ro m t he E DS s pe ct ra a lo ne , h o we v er t he a ss em bl a ge

i s c o ns i st en t w it h t ha t o f p ro py li ti c h y po ge ne

alteration.

4 . 2 . 5 . U s e o f d i a g n o s t i c g o l d g r a i n t e x t u r e s t o e s t a b l i s h

t h e g e og r a p hi c a l r a n g e o f D i s co v e ry B e n ch

mineralization

T he s ig na tu re o f A g- po or g ol d c on ta in in g B i-

t el lu ri de i nc lu si on s i s u ni qu e t o p ha se 1 g ol d w it hi n

t h e a u r i f e r o u s d i s t r i c t o f t h e c e n t r a l O c h i l H i l l s , a n d h a s

e st ab li sh ed B or la nd G le n a s t he s it e o f a d is ti nc ti ve



17/26

m i ne r al i z in g e v en t . B i -t e ll u r id e s h a v e b e e n o b se r ve d i n

g ol d f ro m o th er l oc al it ie s w it hi n a 1 0 k m r ad iu s o f

B o r l a n d G l e n , b u t t h e s e a r e u s u a l l y h o s t e d b y g o l d o f a

h ig he r A g c on te nt t ha n p ha se 1 g ol d (C h a pm a n e t a l .,

2005 ) . A no th er d is ti nc ti ve t ex tu re f ou nd i n 5 o f t he

1 3 0 a n g ul a r g r a i n s f r om D i sc o v er y B e n ch i s i l l us t r at e din F ig . 2D . T hi s t ex tu re h as b ee n o bs er ve d o nl y i n

g ra in s f ro m t hi s s it e a nd c on si st s o f A g- ri ch g ol d

c on ta in in g m ul ti pl e i nc lu si on s o f w it ti ch en it e s ur -

ro un di ng a c or e o f r el at iv el y A g- po or g ol d. T he

d i st r ib u t io n o f g r ai n s e x hi b i ti n g t h i s t e x tu r e u p st r ea m

f ro m D i sc o ve ry B en c h p ro v id e s i n fo rm at i on o n t h e

l at er al e xt en t o f t he m os t a bu nd an t, a nd t he re fo re

pro bab ly mos t eco nom ica lly sig nif ica nt typ e of

m in er al i za t io n . A cc o rd i ng l y, a l a rg e n u mb e r o f g ol d

g ra in s h av e b ee n c ol le ct ed f ro m l od ge me nt t il l a nd

a ll uv iu m a nd e xa mi ne d b y S EM s pe ci fi ca ll y t oe st ab li sh w he th er t hi s t ex tu re w as p re se nt . Ta rg et

g ra in s w er e i de nt if ie d i n a ll s am pl es c ol le ct ed f ro m

l od g em e nt t il l , a nd f ro m b a sa l g ra ve l s u n de rl y in g t il l

u p t o 1 00 m u ps tr ea m o f D is co ve ry B en ch . F ur th er

u p s t r e a m t h e s i g n a t u r e o f t h e a l l u v i a l g o l d i s t h a t o f t h e

m ai n r eg io n al t y pe (C ha p ma n e t a l. , 2 0 05) , s o t h e a r e a

o f ab un da nt a llu vi al g ol d is c oi nc id en t w it h t he

d i s t i n ct i v e m i c r o ch e m i c a l s i g n a t u re .

4 .2 .6 . S um ma ry o f i nf or ma ti on g ai ne d f ro m m ic ro -

c h em i c al c h a ra c t er i z a ti o n o f D i s co v er y B e n ch G o ld

P la ce r g o ld f ro m t h e D is co v er y B en c h a t B or la ndG l en e x hi b i ts a m i cr o ch e m ic a l s i gn a t ur e d i s ti n ct f r om

t ha t o f g o ld f ro m l o ca li t ie s b ot h w it h in t h e O ch i l H i ll s

a nd f ro m D al ra d ia n r oc ks t o t he n o rt h . F ur th e rm or e,

t he o b se rv e d a b un d an c e o f p l ac er g ol d u ps t re am f ro m

D i sc o v er y B e nc h c o rr e l at e s e x a ct l y w i t h t h e i n c id e n ce

o f g ra in s e xh ib it in g t hi s d is ti nc t s ig na tu re . T hi s, i n

c o nj un c ti on w i th m or p ho l og i ca l a n d m in e ra l og i ca l

o bs er v at io n s o f t he g ol d g ra i ns t he ms el v es , i s s tr on g

e vi d en c e f or v er y l oc a l d e ri v at io n o f t he g ol d p l ac er.

W hi ls t t he s ig na tu re o f t he p la ce r g ol d i s a ty pi ca l o f

l ow -s ul p hi

application of microchemical characterization of placer gold grains to exploration for epithermal...

Documents