Geology, geochronology, and fluid inclusion studies of the Xiaorequanzi volcanogenic massive sulphide Cu–Zn deposit in the East Tianshan Terrane, China.

FLUID inclusions; SULFIDE minerals; GEOLOGICAL time scales; MINES & mineral resources; GEOLOGY; URANIUM-lead dating; SULFIDES

The Xiaorequanzi Cu–Zn deposit is in the westernmost part of East Tianshan Terrane in northwestern China. The deposit is unique in the region being a volcanogenic massive sulphide (VMS) deposit located near a zone (or belt) containing giant late Paleozoic porphyry Cu deposits. Aiming to better understand the genesis of the mineral deposits in the terrane and their tectonic setting, we report our findings of detailed studies on fluid inclusion microthermometry, Re–Os dating of chalcopyrite from the massive ore, and U–Pb dating of zircons from the host volcanic rocks. There are two sulphide stages with early pyrite succeeded by chalcopyrite–sphalerite, which are hydrothermally overprinted and supergene enriched. The hydrothermal overprinting is characterised by quartz–sulphide veins crossed by carbonate-rich quartz veins. Quartz from the chalcopyrite–sphalerite stage is characterised by primary fluid inclusions containing H2O–NaCl(–CO2) and homogenise at 228–392 °C with a salinity of 2.2–13.3 wt.% NaCl equiv. Secondary fluid inclusions related to the hydrothermal overprinting homogenise at 170–205 °C with a salinity of 2.7–12.1 wt.% NaCl equiv. Fluid inclusions in the quartz–sulphide stage of the hydrothermal overprinting contain H2O–NaCl with homogenisation temperatures of 164–281 °C and salinities in ranging from 2.9 to 12.4 wt.% NaCl equiv. Fluid inclusion in the quartz–calcite stage contain H2O–NaCl with homogenisation temperatures of 122–204 °C with salinities of 1.4–12.4 wt.% NaCl equiv. These characteristics are like those of the secondary fluid inclusions in the VMS mineralisation. Combining these findings with H–O isotopic data from previous studies, we propose that the primary mineralising fluid is magmatic in origin. Tuff hosting the mineralisation yields a SHRIMP U–Pb zircon age of 352 ± 5 Ma, which is interpreted as the age of the tuff, and a porphyritic felsite dyke intruding the tuff yields a SHRIMP U–Pb zircon date of 345 ± 6 Ma, interpreted as the emplacement age of the dyke. Chalcopyrite from the main orebody at Xiaorequanzi yields a Re–Os isochron age of 336 ± 13 Ma with an initial 187Os/188Os ratio of 0.25 ± 0.55 (MSWD = 12). Given that the VMS deposit is a syngenetic deposit, we regard the upper ca. 349 Ma limit of the Re–Os date as the approximate age of the chalcopyrite. The three dates are the same within error, and the upper limit of the Re–Os date of ca. 349 is taken as the age of the volcanic, dyke, and mineralisation. The volcanic rocks around the Xiaorequanzi deposit have been previously classified as calc–alkaline to high-K calc–alkaline enriched in large-ion lithophile elements and depleted in high-field-strength elements, which are characteristics indicative of a forearc setting. It is suggested that VMS mineralisation formed in a forearc setting related to the north-directed subduction of the Palaeo-Kangguer or North Tianshan oceanic plates. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Le gisement de Cu–Zn de Xiaorequanzi est situé à l'extrémité nord-ouest du terrane du Tianshan oriental, dans le nord-ouest de la Chine. Il s'agit d'un gisement de sulfures massifs volcanogéniques (SMV) singulier dans la région, à proximité d'une zone (ou ceinture) contenant des gisements de Cu porphyriques géants d'âge paléozoïque tardif. Afin de mieux comprendre la genèse des gisements minéraux dans le terrane et leur contexte tectonique, nous faisons état de résultats d'études détaillées de microthermométrie des inclusions fluides, de datation Re–Os sur de la chalcopyrite provenant de minerai massif et de datation U–Pb sur des zircons provenant de roches volcaniques encaissantes. Deux étapes distinctes de formation de sulfures ont produit d'abord de la pyrite, puis de la chalcopyrite et de la sphalérite, sur lesquelles sont surimposés une altération hydrothermale et un enrichissement supergène. L'altération hydrothermale est caractérisée par des filons de quartz–sulfures recoupés par des filons de quartz riche en carbonates. Le quartz du stade à chalcopyrite–sphalérite est caractérisé par des inclusions fluides primaires à H2O–NaCl(–CO2) donnant des températures d'homogénéisation de 228–392 °C et des salinités de 2,2–13,3 % équiv. NaCl en volume. Des inclusions fluides secondaires associées à l'altération hydrothermale surimposée donnent des températures d'homogénéisation de 170–205 °C et des salinités de 2,7–12,1 % équiv. NaCl en volume. Les inclusions fluides du stade à quartz–sulfures de l'altération hydrothermale surimposée contiennent du H2O et du NaCl et ont des températures d'homogénéisation de 164–281 °C et des salinités de 2,9 à 12,4 % équiv. NaCl en volume. Les inclusions fluides du stade à quartz–calcite sont à H2O–NaCl, avec des températures d'homogénéisation de 122–204 °C et des salinités de 1,4–12,4 % équiv. NaCl en volume. Ces caractéristiques sont semblables à celles des inclusions fluides secondaires dans la minéralisation à SMV. En combinant ces résultats à des données sur les isotopes de H et O d'études antérieures, nous proposons que le fluide associé à la minéralisation primaire était d'origine magmatique. Du tuf encaissant la minéralisation donne un âge U–Pb sur zircons par SHRIMP de 352 ± 5 Ma, interprété comme étant l'âge du tuf, et un dyke porphyrique felsique recoupant le tuf donne un âge U–Pb sur zircons par SHRIMP de 345 ± 6 Ma, interprété comme étant l'âge d'intrusion du dyke. De la chalcopyrite du corps minéralisé principal à Xiaorequanzi donne un âge d'isochrone Re–Os de 336 ± 13 Ma avec un rapport 187Os/188Os initial de 0,25 ± 0,55 (MSWD = 12). Étant donné que le gisement SMV est un gisement syngénétique, nous considérons que la limite d'âge supérieure d'environ 349 Ma par datation Re–Os représente l'âge approximatif de la chalcopyrite. Les trois âges sont identiques compte tenu de l'erreur, et la limite supérieure d'âge Re–Os d'environ 349 Ma est considérée comme étant l'âge des roches volcaniques, du dyke et de la minéralisation. Les roches volcaniques autour du gisement de Xiaorequanzi ont déjà été classées comme étant calcoalcalines à calcoalcalines riches en K, enrichies en LILE et appauvries en HFSE, des caractéristiques qui indiqueraient un milieu d'avant-arc. Il est proposé que la minéralisation à SMV s'est formée dans un milieu d'avant-arc associé à la subduction vers le nord des plaques océaniques paléo-Kangguer ou Tianshan nord. [Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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