M. Tarkian

Platinum-group elements in porphyry copper deposits: a reconnaissance study

SummarySulphide and flotation concentrates from 33 porphyry copper deposits have been investigated for platinum-group elements (PGE), Au, Cu and platinum-group minerals (PGM). The major sulphides in the samples studied are chalcopyrite and pyrite. Bornite is less frequent and molybdenite occurs in traces only. PGM (merenskyite, sperrylite and an unidentified Pd-Sb telluride) have been found as inclusions in chalcopyrite.Pd and Pt are present in concentrations above the analytical detection limit (> 8 ppb) in 70% respectively 30% of the deposits studied. The contents of Os, Ir, Ru and Rh are below detection limits in all samples. The analytical results show that 7 deposits (six of island arc and one of continental margin setting) reveal relatively high Pd contents (130–1900 ppb) which are associated with high Au contents (1–28 ppm). In five of them discrete PGM can be identified in accordance with elevated levels of Pd. Correlations of Au, Pd and Pt point towards a common origin.Even though the data base is relatively small, a trend is obvious, suggesting that Au-rich island arc porphyry copper deposits might host more Pd and Pt than the continental margin type ones. Other aspects of intrusive rocks, such as geological age, chemical composition and magma type do not seem to influence PGE contents.ZusammenfassungEs wurden Sulfid- und Flotationskonzentrate aus 33 Porphyry Kupfer Lagerstätten: auf Platingruppenelemente (PGE), Au, Cu and Platingruppenminerale (PGM) untersucht. Die Hauptsulfide im untersuchten Probenmaterial sind Chalkopyrit und Pyrit. Bornit ist weniger häufig and Molybdänit tritt nur in Spuren auf. An PGM wurden Merenskyit (in den Lagerstätten: Elacite, Majdanpek and Skouries), Sperrylith und ein nicht näher identifizierbares Pd-Sb- Tellurid (in der Lagerstätte Mamut) als Einschlüsse in Chalkopyrit festgestellt.Pd ist in 70% and Pt in 30% der untersuchten Lagerstätten: nachweisbar (> 8 ppb), während die Gehalte von Os, Ir, Ru and Rh in allen Proben unterhalb der Nachweisgrenze liegen. In 7 Lagerstätten: (davon sechs vom Inselbogen- und eine vom Kontinentalrandtyp) wurden relativ hohe Pd-Konzentrationen (130–1900 ppb) festgestellt, die auch durch hohe Au-Gehalte (1–28 ppm) gekennzeichnet sind. In 5 Lagerstätten: sind entsprechend den hohen Pd-Gehalten PGM nachweisbar.Geochemische Korrelationen zwischen Au, Pd and Pt weisen auf eine gemeinsame Herkunft dieser Metalle hin. Obwohl der Datenbestand noch relativ klein ist, ist ein Trend bereits sichtbar, daß Au-reiche Inselbogenporphyries Where Pd- und Pt- Gehalte erwarten lassen als der Kontinentalrand-Typ. Andere Aspekte wie geologisches Alter, Magmentyp and Chemismus der betreffenden Intrusivgesteine spielen bei der PGEFührung offensichtlich keine Rolle.

Platinum-group minerals in chromitites from the Eastern Rhodope ultramafic complex, Bulgaria

SummaryThe podiform chromitites investigated in the course of this study occur in intensely serpentinized dunites and peridotites of unknown age (paleozoic or older) within a metamorphic complex consisting of gneisses, amphibolites and marbles. Concentrations of platinum group elements (PGE) and the distribution of platinum group minerals (PGM) have been investigated in the chromitite occurrences of Dobromirci and Pletene.PGE concentrations in chromitites vary from 787 to 891 ppb (Dobromirci). The highest value was recorded in chromite ore from Pletene (1274 ppb). The enrichment is due to high contents of Os, Ir and Ru, whereas the contents of Rh, Pt and Pd are relatively low. The Ru-contents (480-600 ppb) are remarkable and correspond to the average content in chondrite Cl. Chondrite-normalized PGE distribution patterns of chromitites of both localities reveal a distinctly negative trend from Ru to Pd, which is typical for chromites from ophiolites.Irrespective of their chemical composition, most chromites carry numerous PGM inclusions which have formed during the magmatic stage at high sulphur fugacity (fs2). In addition to laurite, the main mineral, there are sulpharsenides of Ru-Ir-Os (ruarsite, irarsite, osarsite).Textural aspects and the results of chemical analyses show that the concentration of PGE is not caused by substitution in the lattice of chromite, but by magmatic formation of discrete PGM before or contemporaneously with chromite. All PGM apparently remained unaltered. No evidence for remobilization or redistribution of PGE by serpentinization has been found.ZusammenfassungDie untersuchten podiformen Chromite tretey in stark serpentinisierten Duniten und Peridotiten unbekannten Alters (paläozoisch oder älter) innerhalb eines hochmetamorphen Komplexes auf, der aus Gneisen, Amphiboliten und Marmoren besteht. In den Chromitit-Vorkommen von Dobromirci und Pletene wurden Konzentrationen der Elemente der Platingruppe (PGE) und die Verteilung der Minerale der Platingruppe (PGM) untersucht.Die PGE-Konzentration der Chromitite variiert zwischen 787 und 891 ppb (Dobromirci). Die höchste Konzentration wurde im Chromiterz aus Pletene (1274 ppb) gefunden. Die Anreicherung geht auf hohe Beteiligung von Os, Ir und Ru zurück, da die Gehalte an Rh, Pt und Pd relativ niedrig sind. Auffallend hoch sind die Ru-Gehalte (480-600 ppb), die dem mittleren Gehalt im Chondrit Cl entsprechen. Chondritnormalisierte PGE-Verteilungsmuster von Chromititen beider Lokalitäten zeigen einen stark negativen Trend von Ru zu Pd, der für Ophiolith-Chromite typisch ist.Unabhängig von ihrem Chemismus führen die meisten Chromite zahlreiche PGME-Einschlüsse, die sich magmatisch bei hoher Schwefelfugazität (fS2) gebildet haben. Neben dem Hauptmineral Laurit, wurden Sulfarsenide von Ru-Ir-Os (Ruarsit, Irarsit, Osarsit) festgestellt.Texturelle Merkmale der PGM und Ergebnisse der chemischen Analysen führen zu der Schlußfolgerung, daß die Konzentration der PGE nicht auf eine Substitution in Chromit, sondern auf die Frühbildung der selbständigen PGM vor oder gleichzeitig mit den Chromiten zurückzuführen ist. Die PGM zeigen keine Alterationserscheinungen. Es wurden keine Hinweise für eine Remobilisation oder Umsetzung der PGE durch Serpentinisierung gefunden.

Platinum-group minerals and tetraauricupride in ophiolitic rocks of Skyros island, Greece

SummaryIn the serpentinizedophiolitic rocks from Skyros island, two distinct assemblages of base metal sulphides (BMS) and platinum-group minerals (PGM) occur. The first (early) generation is associated with chromitites which are enriched in platinum-group elements (PGE). The highest values were recorded in samples from Achladones (Ru 1210, Ir 780, Os 630, Rh 228, Pt 208, Pd 22; all values in ppb). Mineral inclusions in chromite consist of Ni-Fe sulphides and Os-rich laurite, and crystallized at high sulphur fugacity (fS2) during chromite formation. The second (late) generation is closely associated with Au-rich, PGE-poor magnetite ores which host a complex assemblage of inclusions consisting mainly of graphite, Cu-Fe- and pure Cu sulphides, sperrylite and tetraauricupride. Their accompanying hydrous silicates are Cl-bearing. It is assumed that this mineral assemblage was deposited by hydrothermal processes during serpentinization.ZusammenfassungIn den serpentinisierten Ophiolithen der Insel Skyros wurden zwei unterschiedliche Bildungsgenerationen von Sulfiden (BMS) und Platinmineralen (PGM) festgestellt. Die erste (frühere) Generation ist an Chromitite gebunden, die hohe Gehalte an Elementen der Platingruppe (PGE) aufweisen. Die höchsten PGE-Kontzentrationen wurden in den Proben der Lokalität Achladones gefunden (Ru 1210, Ir 780, Os 630, Rh 228, Pt 208, Pd 22; alle Gehalte in ppb). Die Einschlüsse in Chromit bestehen aus Ni-Fe Sulfiden und Os-reichem Laurit. Diese Minerale kristallisierten bei hoher Schwefelfugazität (fS2) während der Bildung der Chromite. Die zweite (spätere) Generation ist eng assoziiert mit Au-reichen und PGE-armen Magnetiten. Sie führen eine komplexe Einschluß-Paragenese bestehend aus Graphit, Cu-Fe- und reinen Cu Sulfiden sowie Sperrylith und Tetraauricuprid. Die begleitenden Hydrosilikate sind Cl-haltig. Die Bildung dieser Mineralparagenese wird durch hydrothermale Prozesse während der Serpentinisierung erklärt.

Mineralogy and fluid inclusion study of polymetallic veins in the Madjarovo ore field, Eastern Rhodope, Bulgaria

SummaryThe formation of the Madjarovo polymetallic ore deposit is closely related to Paleogene magmatism of intermediate character represented by subvolcanic and volcanic rocks. Six stages of vein type mineralization were established: 1. quartz-pyrite-chalcopyrite with Bi-sulphosalts; 2. quartz-hematite-chlorite with gold; 3. quartz-galena-sphalerite; 4. quartz-barite-chalcedony with Sb-sulphosalts; 5. quartz-arsenic sulphosalts; 6. calcite-siderite. Ag-bearing galena and Fe-poor sphalerite are the main minerals. Galena of early formation is Bi-bearing, while in late stages it carries more Sb. Gold was found in two generations in different parageneses. The “early” gold is Ag-poor and related to hematite, while the “late” one is Ag-rich and closely associated with quartz and sulphosalts. Three groups of sulphosalts were established: Se-bearing Bi-sulphosalts; Sb-sulphosalts, a part of them Cl-bearing, and As-sulphosalts with more or less Ag. Fluid inclusion data obtained in quartz, amethyst, sphalerite and barite from several representative ore veins show formation temperatures in the range of 370° to 150°C for different stages of mineralization. Evidence of boiling fluids suggests pressures of 70 to 180 bars which correspond to an average depth of mineralization near 1.000 m. The low salinities of the fluids (a/v 3.5 eq. wt% NaCI) indicate influx of meteoric waters during mineralization. On the basis of mineralogical and fluid inclusion data physicochemical conditions and source of the ore forming fluids are discussed.ZusammenfassungDie Bildung der polymetallischen Lagerstätte Madjarovo war eng verknüpft mit einem Paläogenen Magmatismus von intermediärem Charakter, der durch Subvulkanite und Vulkanite repräsentiert wird. Es wurden sechs Bildungsstadien der Gangvererzung festgestellt: 1. Quarz-Pyrit-Chalcopyrit mit Bi-Sulfosalzen; 2. Quarz-Hämatit-Chlorit mit Gold; 3. Quarz-Galenit-Sphalerit; 4. Quarz-Baryt-Chalzedon mit Sb-Sulfosalzen; 5. Quarz-As-Sulfosalze; 6. Calcit-Siderit. Ag-führender Galenit und Fe-armer Sphalerit sind die Hauptminerale. Früh gebildeter Galenit is Bi-haltig, während Galenite der späteren Bildungsstadien mehr Sb führen. Gold wurde in zwei Generationen in unterschiedlichen Paragenesen gefunden. Das “Früh”-Gold (Ag-arm) ist verknüpft mit Hämatit, während das “Spät”-Gold (Ag-reich) mit Quarz und Sulfosalzen eng assoziiert ist. Es wurden drei Gruppen von Sulfosalzen festgestellt: Se-führende Bi-Sulfosalze; Sb-Sulfosalze, die z.T. Cl-führend sind, und As-Sulfosalze mit mehr oder weniger Ag-Gehalten. Flüssigkeitseinschlüsse in Quarz, Amethyst, Sphalerit und Baryt aus mehreren repräsentativen Erzgängen zeigen Bildungtemperaturen von 370°–150°C für unterschiedliche Mineralisationsstadien. Siedende Lösungen weisen auf einen Druckbereich von 70–180 Bar hin, der einer durchschnittlichen Bildungstiefe von 1.000 m entspricht. Die durchweg niedrige Salinität der Lösungen (durchschnittlich 3.5. Gew.% NaCl äq.) wird auf einen Zufluß von meteorischen Wässern während der Mineralisation zurückgeführt. Auf der Basis der mineralogischen Ergebnisse und der Daten fluider Einschlüse werden die physikochemischen Bedingungen und die Herkunft der Erzlösungen diskutiert.

Synthesis of Pt- and Pd-sulphides in low temperature (85°C) solutions buffered by clay minerals and graphite: Preliminary results

SummarySome recent investigations of black shales reveal platinum-group element (PGE) concentrations in the ppm range. The low temperature nature of these mineralized sediments and their composition stimulated this first attempt to synthesize Pt- and Pd-phases in solutions at temperatures below 100°C under reducing conditions with H2S flow through the solution. Experiments under controlled Eh-pH with montmorillonite presaturated in Pd and Pt in different chloride solutions resulted in the formation of Pt- and Pd-sulphides. PtS- and PdS-stability fields are very close to each other in Eh-pH values (∼400mV, 9). These data are in good agreement with those determined for some base metal sulphides synthesized at similar temperature by other researchers.The results may support the role of clay minerals as possible concentrators for PGE in the sedimentary environment.ZusammenfassungNeuere Untersuchungen der Schwarzschiefer ergeben Konzentrationen an Platingruppenelementen (PGE) in ppm-Bereich. Niedrigtemperatur-Bedingungen und die Zusammensetzung der mineralisierten Sedimente gaben den Anlaß zur erstmaligen Synthese von Pt- und Pd-Phasen in H2S-haltigen reduzierenden Lösungen bei Temperaturen unterhalb von 100°C. Bei Experimenten, die unter kontrollierten Eh-pH-Werten in unterschiedlichen Lösungen mit an Pd und Pt vorgesättigtem Montmorillonit durch-geführt wurden, konnte die Ausfällung von Pt- und Pd-Sulfiden nachgewiesen werden. Die Stabilitätsfelder der gebildeten PtS und PdS liegen nahe beieinander, bei Eh = ∼ 400 mV und pH = 9. Diese Bedingungen sind in Übereinstimmung mit den von anderen Autoren für einige Buntmetallsulfide bestimmten Daten unter ähnlichen Temperaturen.Die gewonnenen Ergebnisse bekräftigen die Rolle von Tonmineralen beim Absatz von PGE in sedimentärem Milieu.

Primary platinum-bearing copper from the Lesnaya Varaka ultramafic alkaline complex, Kola Peninsula, northwestern Russia

SummaryThe Lesnaya Varaka ultramafic alkaline complex in the northeastern Fennoscandian Shield (Kola Peninsula, NW Russia) is a concentrically-zoned intrusion with a dominantly dunitic core (Fo85-92) surrounded by clinopyroxenites. The complex resembles an Alaskan-type intrusion, but differs in its strong alkaline affinity. Native copper occurs as small (5 to 15 μm), subhedral to euhedral crystals, isolated within titanomagnetite, in a dunite containing abundant titanomagnetite-perovskite mineralization (up to ∼ 30 modal %). Nickel-rich (4.1–4.5 wt.% Ni) tetraferroplatinum is also present as minute (up to ∼ 5 gmm) subhedral crystals, enclosed by titanomagnetite. They are typically partially rimmed by rhodian pentlandite (∼ 6 wt.% Rh). The copper crystals contain 0.6 to 10.1 wt.% Pt, 2.1 to 3.0 wt.% Ni, and essential Fe (approximately 2 to 3 wt.%). There is a wide variation in the Pt content between individual crystals, but its distribution within single crystals is fairly constant. Compared with Cu-Pt alloys from other localities, solid solution of Cu with Pt in the Lesnaya Varaka native copper is low. Unlike most occurrences in ultramafic rocks, the crystalline copper at Lesnaya Varaka appears to be a primary phase, which formed under moderately oxidizing conditions and at very low sulphur activities.ZusammenfassungDer ultramafisch-alkalische Lesnaya Varaka Komplex im nordöstlichen Fennoskandischen Schild (Halbinsel Kola, NW Rufland) ist eine konzentrisch zonierte Intrusion mit einem Dunitkern (Fo85-92) umgeben von Klinopyroxeniten. Der Komplex ähnelt einer Alaskan-Typ Intrusion, unterscheidet sich aber durch seine stark alkalische Affinität. Gedigen Kupfer tritt in einem Dunit, der verbreitet eine TitanomagnetitPerovskit Mineralisation führt, in Form kleiner (5 bis 15 μm), sub- bis euhedraler Kristalle isoliert im Titanomagnetit auf. Nickel-reiches (4.l-4.5 Gew. % Ni Tetraferroplatin kommt ebenfalls in Form winziger (bis zu ca. 5 μm subhedraler Kristalle im Titanomagnetit vor. Typischerweise sind diese Kristalle zum Teil von Rhodium-führendem Pentlandit (ca. 6 Gew.% Rh) umgeben. Die Kupferkristalle führen 0.6 bis 10.1 Gew.% Pt, 2.1 bis 3.0 Gew.% Ni und beträchtliche Gehalte an Fe (ca. 2–3 Gew.%). Die Pt-Gehalte zwischen verschiedenen Kristallen streuen stark, während sie innerhalb einzelner Kristalle ziemlich konstant sind. Im Vergleich mit Cu-Pt Legierungen von anderen Lokalitäten ist die Mischbarkeit von Cu und Pt im Kupfer von Lesnaya Varaka gering. Im Unterschied zu den meisten anderen ultramafischen Gesteinen, scheint das kristalline Kupfer von Lesnaya Varaka eine primäre Phase zu sein, die sich unter mäßig oxidierenden Bedingungen und bei sehr niedrigen Schwefelaktivitäten gebildet hat.