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Antithetic behaviour of gold in the volcanogenic massive sulphide deposits of the Iberian Pyrite Belt

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Mineralium Deposita Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Detailed mineralogical and geochemical studies of the volcanogenic sulphide mineralization in the Spanish part of the Iberian Pyrite Belt (IPB) define two geochemical, mineralogical and spatial gold associations: (1) the Tharsis-Sotiel-Migollas type in which the gold is enriched with (Co ± Bi) in the stockworks and interaction zones at the base of the massive sulphide mound; and (2) the Rio Tinto-Aznalcóllar-La Zarza type in which the gold is enriched in facies with a polymetallic (Zn + Ag ± As ± Tl ± Hg) signature in a distal position or blocked beneath the massive sulphides. The first type is localized within a domain covering the southern half of the belt which is characterized by an abundance of sedimentary facies. The paragenesis shows that the gold association formed at high temperature (>300 °C) during the initial phases of massive sulphide genesis; the gold, which occurs in patches of very auriferous electrum (Au > 75 wt.%), was transported by chloride complexes. The second type is found in the northern domain of the belt where volcanic facies are predominant. The paragenesis shows that the gold association formed at lower temperature (<280 °C) late in the massive sulphide genesis. This gold was transported by bisulphide complexes [Au(HS)2 ] and is contained in Ag- and Hg-rich electrum (up to 61.0 and 30.5 wt.% respectively) and/or auriferous arsenopyrite (mean of 280 ppm Au), two mineral expressions that are able to coexist. It would appear that sulphur activity and oxygen fugacity were important factors in controlling the distribution of gold between the two host minerals and also in determining the Ag content of the electrum. This antithetic behaviour of the gold in the IPB reflects differences in the gold mineralizing fluids that may be due to the geologic environment; i.e. either dominantly sedimentary and acting as a mechanical barrier for gold bearing fluids, or dominantly volcanic and more open to seawater circulation. The fact that possible complications can occur during massive sulphide genesis, in response to the source and evolution of the fluids, raises the question of whether one or two gold influxes are involved. For example, the two gold associations could derive from a single gold influx, with remobilization and redistribution of the gold from the early (Co ± Bi) facies giving rise to the later gold paragenesis of the (Zn + Ag ± As ± Tl ± Hg) facies; this would not have occurred or would have been limited at the Tharsis-Sotiel-Migollas type orebodies. Alternatively, the two gold associations could reflect two separate evolutionary processes distinguished by the gold appearing either early or late in the hydrothermal fluids. Knowing the gold association of a massive sulphide deposit is an advantage when exploring for potential host facies.

Resumen

(translated by E. Pascual) Estudios mineralógicos y geoquímicos detallados de las mineralizaciones vulcanogénicas de sulfuros de la parte española de la Faja Pirítica Ibérica definen dos asociaciones geoquímicas, mineralógicas y espaciales de oro: 1) el tipo Tharsis-Sotiel-Migollas, en el cual el oro se concentra con (Co + Bi) en zonas de stockwork e interacción en la base de las masas de sulfuros; 2) el tipo Ríotinto-Aznalcóllar-La Zarza, en el que el oro se concentra en facies con signatura polimetálica (Zn + Ag ± As ± Tl ± Hg), en posición distal o bloqueada bajo los sulfuros masivos. El primer tipo se localiza dentro de un dominio que cubre la mitad sur de la faja, caracterizada por la abundancia de facies sedimentarias. La paragénesis mineral indica que la asociación con oro se formó a alta temperatura (>300 °C) durante las fases iniciales de la génesis de los sulfuros masivos; el oro, que aparece como manchas de electrum muy aurífero (Au > 75%), fue transportado por complejos clorurados. El segundo tipo se encuentra en el dominio norte de la cuenca, en donde predominan las facies volcánicas. La paragénesis muestra que la asociación con oro se formó a menor temperatura (>280 °C), en estadios tardíos de la génesis de los sulfuros masivos. En este caso, el oro fue transportado en complejos bisulfurados [Au(HS2)] y aparece contenido en electrum rico en Ag y Hg (hasta 61,0 y 30,5% en peso respectivamente) y/o arsenopirita aurífera (media de 280  ppm de Au), dos formas minerales que pueden coexistir. Aparentemente la actividad de azufre y la fugacidad de oxígeno fueron factores importantes en el control de la distribución de oro entre los dos minerales, así como para fijar el contenido en Ag del electrum. Este comportamiento antitético del oro en la faja Pirítica Ibérica refleja diferencias en los fluidos mineralizantes de oro, que pueden ser debidas al entorno geológico, bien dominantemente sedimentario, actuando como una barrera para los fluidos auríferos, bien dominantemente volcánico y más abierto a la circulación de agua de mar. Debido a las complicaciones que pueden ocurrir durante la génesis de los sulfuros masivos como respuesta a la fuente y evolución de los fluidos, se plantea la cuestión de si es preciso implicar una o dos etapas de transporte de oro. Por ejemplo, las dos asociaciones pudieron derivar de una única etapa de aporte de oro, con removilización y redistribución del oro desde unas facies precoces con (Co ± Bi) hacia las paragénesis auríferas más tardías en las facies (Zn ± Ag ± As ± Tl ± Hg). Esto no habría ocurrido, o tan sólo de forma limitada, en las masas de tipo Tharsis-Sotiel-Migollas. Alternativamente, las dos asociaciones de oro podrían reflejar dos procesos evolutivos distintos, que se distinguirían por la aparición temprana o tardía del oro en los fluidos hidrotermales. El conocimiento de la asociación de oro en los sulfuros masivos es una ayuda en la exploración de sus posibles facies huéspedes.

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Received: 3 March 1996 / Accepted: 10 April 1997

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Leistel, J., Marcoux, E., Deschamps, Y. et al. Antithetic behaviour of gold in the volcanogenic massive sulphide deposits of the Iberian Pyrite Belt. Mineral. Deposita 33, 82–97 (1997). https://doi.org/10.1007/s001260050134

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