Kari Kojonen

Determination of refractory gold distribution by microanalysis, diagnostic leaching and image analysis

SummarySamples of drill core, ore and concentrates from the Proterozoic Suurikuusikko Au deposit, Kittilä, Central Lapland were studied by optical microscopy, image analysis, Secondary Ion Mass Spectrometer (SIMS), trace gold analysis by electron microprobe, and diagnostic leaching techniques to characterize the mode of occurrence of the gold. The main ore minerals are pyrite, arsenopyrite and gersdorffite, and the minor ore minerals include chalcopyrite, sphalerite, tetrahedrite, galena, bournonite and rutile. Graphite is found in all samples as microcrystalline grains. Pyrite, arsenopyrite and occasionally gersdorffite occur as disseminated intimately intergrown grains and as large grain aggregates. Diagnostic leaching tests show that an average of only 4.1% of the gold is in cyanide leachable form i.e. free gold, whereas on average 57% of the gold is bound to pyrite and arsenopyrite as inclusions or as lattice gold. The weight percentage of arsenopyrite and pyrite in the concentrate determined with image analysis on backscattered electron images is 65.2 and 34.7, respectively. Trace Au analyses done with EPMA using the Australian CSIRO-TRACE program from the drill core samples and concentrates show that the average gold content in pyrite is 46 ppm (192 analyses) and in arsenopyrite 279 ppm (136 analyses). The CSIRO-TRACE microprobe analyses correspond favourably to SIMS analyses, e.g. 69 ppm for pyrite (16 analyses) and 217 ppm for arsenopyrite (22 analyses). The distribution of gold in concentrates was calculated as free gold 4.1%, gold in pyrite 22.7%, and gold in arsenopyrite 73.2%. Both arsenopyrite and pyrite show strong zoning when treated for 1–2 min with KMnO4 dissolved in sulphuric acid, and trace Au microprobe analyses show that the zonal bands reflect different concentrations of gold in the minerals. Free gold was not found by optical microscopy, but a rare mineral search technique using TURBO-SCAN runs on the drill core samples and concentrates located 111 gold grains. The grains have a large compositional variation from silver-bearing gold to electrum and Au-Ag-amalgam.ZusammenfassungProben von Bohrkernen, Erzen und Konzentraten aus der proterozoischen Goldlagerstätte Suurikuusikko, Kittilä, Zentrallappland, wurden mittels optischer Mikroskopie, Bildanalyse, Sakundär ionen messenspektrographie (SIMS), Gold-Spurenanalyse mit der Elektronen-Mikrosonde (EMS) und mit diagnostischen Lösungsverfahren untersucht, um die Art des Auftretens des Goldes zu charakterisieren. Die Haupterzminerale sind Pyrit, Arsenopyrit und Gersdorffit. Nebengemengteile sind Chalcopyrit, Zinkblende, Tetrahedrit, Bleiglanz, Bournonit sowie Rutil. Graphit kommt in allen Proben in Form mikrokristalliner Körner vor. Pyrit, Arsenkies und gelegentlich auch Gersdorffit treten als Imprägnation in engster Verwachsung und in Form größerer Kornaggregate auf. Diagnostische Lösungsversuche haben gezeigt, daß durchschnittlich nur 4.1% des Goldes von Cyanid gelöst wird, i.e. als Freigold vorliegt, während 57% des Goldes an Einschlüsse und in dem Gitter von Pyrit und Arsenkies gebunden ist. Mittels Bildanalyse an BSE- Bildern konnte der Anteil von Arsenkies in den Konzentraten mit 65.2, der Anteil von Pyrit mit 34.7 Gew.% ermittelt werden. Spurenanalyse auf Gold an Bohrkernproben und Konzentraten mit der EMS, unter Benützung des australischen CSIRO-TRACE Programmes, zeigen, daß der durchschnittliche Goldgehalt von Pyrit bei 46 ppm (192 Analysen), jener von Arsenkies bei 279 (136 Analysen) liegt. Die CSIRO-TRAGE Mikrosondenanalysen stimmen bevorzugt mit SIMS Analysen überein; z.B. Pyrit: 69 ppm (16 Analysen), Arsenkies: 217 ppm (22 Analysen). Die Berechnung der Goldverteilung in den Konzentraten ergibt 4.1% freies Gold, 22.7% Gold in Pyrit, und 73.2% Gold in Arsenkies. Sowohl Arsenkies als auch Pyrit zeigen starken Zonarbau, nachdem sie für 1–2 min mit in Schwefelsäure gelöstem KMnO4 behandelt wurden. Die Mikrosondenanalysen auf Gold belegen, daß die einzelnen Wachstumszonen mit unterschiedlichen Goldkonzentrationen korrelieren. Freies Gold konnte nicht mittels normaler optischer Mikroskopie gefunden werden, aber mit dem Programm TURBO-SCAN für das automatische Suchen nach seltenen Mineralen an Bohrkernproben und Konzentraten konnte man 111 Goldkörner lokalisieren. Die Körner zeigen eine große Variation in ihrer Zusammensetzung, die von silberführendem Gold über Elektrum bis hin zu Au-Ag-Amalgamreicht.

Platinum-, palladium- and gold-rich arsenide ores from the Kylmäkoski Ni-Cu deposit

SummaryThe Kylmäkoski deposit consists of a disseminated primary Ni-Cu mineralization hosted by a differentiated ultramafic body. It also shows sulfide veins (tens of meters long and up to 20 cm thick) that evolve laterally to massive Ni-arsenide ores. In these sulfide/arsenide veins, three different ore assemblages can be distinguished: 1) sulfide ores (S ores) composed of pyrrhotite, pentlandite and chalcopyrite with minor amounts of cubanite, sphalerite and argentopentlandite which locally occurs intergrown with Ag-free pentlandite; 2) sulfide/arsenide ores (S/As ores) made up of the former S ores corroded and replaced by nickeline (locally with graphite), with gersdorffite filling discordant veins, abundant minute grains of sudburyite and accessory molybdenite, ullmanite, stibnite, galena and breithauptite; 3) arsenide ores (As ores) composed of nickeline, maucherite and disseminated, zoned cobaltite, with minor chalcopyrite, cubanite, sperrylite, sudburyite, electrum, galena, altaite and pilsenite. These veined ore assemblages were generated by the remobilization of primary, late magmatic arsenide-rich ores (well represented in the Vammala mine) by the intrusion of pegmatitic fluids derived from the partial melting of the metasedimentary country rocks.The early fractional crystallization of the monosulfide solid solution produced a residual As-rich melt that collected most noble metals (specially Pt, Pd and Au) leaving the primary Ni-Cu sulfide ores impoverished in these elements. In fact, late magmatic arsenide ores from Vammala contain up to 42.5 ppm Pd (in the form of extremely fine inclusions of sudburyite in nickeline and maucherite, and dissolved in trace amounts in the lattice of the latter Ni arsenides) and 9.6 ppm Au (concentrated in abundant minute inclusions of electrum in Ni arsenides). Later, during the remobilization of the primary arsenide ores of Kylmäkoski, Pd concentrated both in S/As and As ores in the form of sudburyite and in a rare PdBi compound. It also occurs in trace amounts in nickeline from S/As ores and in maucherite from As ores. Pt mainly concentrated in As ores as sperrylite and, in minor amounts in pilsenite and in cobaltite coronas around sperrylite. It occurs in trace amounts in the cores of zoned cobaltite. Gold is always present in the form of irregular grains of electrum in As ores.ZusammenfassungDie Lagerstätte Kilmäkoski ist eine disseminierte primäre Ni-Cu-Vererzung, die in einem differenzierten ultramafischen Körper aufsitzt. Hier treten auch Sulfid-Gänge, die bis zu Zehnern von Metern lang und bis zu 20 cm mächtig sein können, auf; aus diesen entwickeln sich lateral massive Nickel-Arsenid Erze. Drei Erzparagenesen können in diesen Sulfid-Arsenid-Gängen unterschieden werden: 1. Sulfidische Erze mit Pyrrhotin, Pentlandit, Kupferkies und geringen Mengen von Cubanit, Zinkblende und Argentopentlandit der örtlich mit Ag-freiem Pentlandit verwachsen ist 2. Sulfid-Arsenid Erze, die aus korrodierten und durch Rotnickelkies verdrängten Sulfid-Erzen bestehen. Diese führen örtlich Graphit, Gersdorffit kommt als Füllung diskordanter Gänge vor. Außerdem gibt es verbreitet kleine Körner von Sudburyit und akzessorischem Molybdänit, Ullmanit, Antimonglanz, Bleiglanz und Breithaup tit. 3. Arsenid-Erze, die aus Rotnickelkies, Maucherit und disseminiertem, zonarem Kobaltit, mit Kupferkies, Cubanit, Sperrylit, Sudburyit, Elektrum, Bleiglanz, Altait und Pilsenit als Nebengemengteile bestehen. Diese gangförmigen Erzparagenesen entstanden durch die Remobilisation von primären, spätmagmatischen Arsenidreichen Erzen, die in der Vammala-Mine sehr gut aufgeschlossen sind, und auf die Intrusion pegmatitischer Fluide zurückgehen, die durch teilweises Aufschmelzen der metasedimentären Nebengesteine entstanden sind.Die frühe fraktionierte Kristallisation der Monosulfid Solid Solution führte zu einer residualen As-reichen Schmelze, die den Großteil der Edelmetalle (besonders Pt, Pd und Au) aufgenommen und die primären Ni-Cu Sulfiderze an diesen Elementen verarmt zurückgelassen hat. Spätmagmatische Arseniderze aus Vammala enthalten bis zu 42,5 ppm Pd (in Form von extrem feinkörnigen Einschlüssen von Sudburyit in Rotnickelkies und Maucherit, und als Spurengehalte im Gitter der späten Nickel-Arsenide), sowie 9,6 ppm Au, das hauptsächlich in den verbreiteten winzigen Einschlüssen von Electrum in Nickelarseniden vorkommt. Während der späteren Remobilisierung der primären Arseniderze von Kylmäkoski wurde Pd sowohl in S/As und As-Erzen in der Form von Sudburyit und in einer seltenen Pd-Bi Verbindung konzentriert. Es kommt auch als Spurenelement im Rotnickelkies aus S/As-Erzen und im Maucherit aus As-Erzen vor. Pt is vorwiegend in As-Erzen konzentriert, und zwar als Sperrylit, sowie in geringen Mengen in Pilsenit und in Colbaltit-Rändern um Sperrylit. Es kommt in Spurenelementen in den Kernen von zonaren Kobaltiten vor. Gold liegt stets in Form unregelmäßiger Elektrum-Körner in As-Erzen vor.