Stable isotope study of base metal deposits from the Eastern High Atlas, Morocco

Abstract

Tertiary epigenetic lead ± zinc and copper mineralizations occur in the Mesozoic carbonate cover and stibnite, barite and copper mineralization in the Precambrian to Palaezoic basement in the Eastern High Atlas, Morocco. The carbon isotope data from host carbonates range from +3 to -1‰ PDB. The data are typical for marine carbon. There is no difference between surrounding dolomites and younger vein dolomites. The oxygen isotopic composition of the samples is enriched in ¹⁶O; the range is from -3 to -11‰ PDB with respect to that of carbonates in equilibrium with marine water. It is postulated that the isotopic composition was changed during dolomitization being caused by transition of connate formation waters diluted to some degree by meteoritic water. The bacteriogenically reduced sulphur from syngenetic sulphides and Mesozoic marine sulphate mobilized during Tertiary orogenesis are thought to be the source of H₂S and SO₄. Cambro-Ordovicien sulphate is also supposed to be the source of sulphur in the Jebel Zelmou barite deposit in the basement. Isotopic composition of lead from galenas in the Tertiary deposits from the Mesozoic cover are strikingly homogenous. Model ages vary between 230–180 Ma. It is suggested that important mobilization processes are responsible for Tertiary metallogeny in Morocco.

Résumé

Des minéralisations epigénétiques à plomb-zinc cuivre d'age tertiaire existent dans la couverture carbonatic mesozoïque du Haut-Atlas oriental (Maroc) tandis que les minéralisations à stibine, barytine et cuivre sont localisés dans le socle d'age précambrien à paleozoique. Les mesures du rapport isotopique du carbone dans les roches carbonatées encaissantes varie de +3‰ à -1‰ PDB. Les resultats sont caracteristiques d'un carbone d'origine marine. Il n'y a pas de differences entre les dolomies encaissantes et les veines dolomitiques plus récents. Dans les mêmes échantillons la composition isotopique de l'oxygène est enrichie en isotope O¹⁶ (variant de -3‰ à -11‰ PDB) par rapport à cette des carbonates en equilibre avec l'eau de mer. On suppose que la composition isotopique a changé au cours de la minéralisation ces phénomènes étant lié à la migration d'eaux connèes de la formation en partie diluis par des eaux météoriques. On estime que la soufre des sulfures syngénétiques reduits bacteriologiquement et des sulfates marins du Mesozoïque remobilisés durant l'orogénèse tertiaire sont les sources de H₂S et SO₄. On estime que des sulfates du Cambro-Ordovicien constituent la source pour les gîtes des Jebel Zelmou dans le socle. La composition isotopique du plomb des galènes dans les gîtes tertiaires de la couverture mesozoique est rigoureusement homogéne. Les ages varient de 230 à 180 Ma. On considére que des processus de remobilisation importants sont à l'origine de la metallogénèse tertiaire au Maroc.