2015 broken hill resources investment symposium - geological survey of new south wales - joel...

33
Broken Hill 1:250 000 metallogenic special & Refined metamorphic faciesisograd maps Joel Fitzherbert Peter Downes, Phil Blevin and David Forster

Upload: symposium

Post on 24-Jul-2015

137 views

Category:

Education


0 download

TRANSCRIPT

Broken  Hill  1:250  000  metallogenic  special  &  

Refined  metamorphic  facies-­‐isograd  maps  

Joel Fitzherbert Peter  Downes,  Phil  Blevin  and  David  Forster

This  talk  •  Current  series  of  GSNSW  metallogenic  maps  

•  Broken  Hill  1:250  000  –  Concept  and  components  

             

•  Refined  metamorphic  facies/isograd  maps  

•  ApplicaEon  of  isograd  maps  to  mineral  systems  

•  Current  and  future  GSNSW  work  in  the  Broken  Hill  

Current  metallogenic  map  series  

Each  map  to  highlight  key  aspects  of  the  geology  relevant  to  that  area.  e.g.  Bathurst  –  Ord  volcanism    Review  data  on  individual  deposits  to  beNer  classify  them.    New  data  acquired  and  integrated  into  the  deposit  datasets    Mineral  deposits  classified  according  to  the  mineral  systems  of  New  South  Wales    Updated  Eme  space  plot  that  includes  the  main  mineralising  events    Back  of  the  map  to  highlight  mining  history  and  geology  

Broken  Hill  1:250  000  Concept  and  components  

Broken  Hill  1:250  000  Concept  

Detailed  mapping,  but  lack  of  a  summary  map  

Recent  daEng/straEgraphic  relaEons  in  posters/papers  

Broken  Hill  1:250  000  Concept  

DiagrammaEc  representaEon  ReproducEon  of  Phillips  (1978)  

•  Complex  geology  at  1:250  000  –  Highlights  the  Purnamoota  Subgroup  

•  Hores  Gneiss  •  Silver  King  Metadolerites  •  Olarian  intrusive  phases  removed  

•  Simplified  version  of:    –  Broken  Hill  StraEgraphic.  Willis  (1989)  –  InterpretaEon  of  Broken  Hill  1:25  000  map  

series  Stevens  (2009)  –  1:100  000  scale  interpreEve  Proterozoic  

geology    GSNSW  (2009)  –  Includes  undercover  interpretaEon  –  Cover  sequences  GA  1  million  

•  Transparent,  sEppled  

Broken  Hill  1:250  000  components  

•  First  complete  Eme-­‐space  plot  

•  Updated  geology  and  daEng  –  Stevens  (2008)  –  Dutch  et  al  (2006)  –  GSNSW  (2009)  

•  AddiEon  of  mineral  deposits  against  Eme  

•  AddiEon  of  tectonic  interpretaEon  against  Eme  

Broken  Hill  1:250  000  components  

•  Two  1:500  000  scale  insets  for  Olarian  and  Delamerian  Isograd/facies  maps  

•  Commodity  plots  for  mineral  occurrences  interpreted  to  be  associated  with  each  orogenic  event  

•  Olarian  inset  includes  •  Olarian  intrusive  phases    

•  Delamerian  –  Post  Olarian  dykes  and  intrusions  –  Delamerian  structure  

Broken  Hill  1:250  000  components  

Broken  Hill  1:250  000  components  

Broken  Hill  1:250  000  SupporEng  info  

Metamorphic  facies/isograd  maps  

Olarian  c.  1600  Ma  

Delamerian  c.500  Ma  Isograds/facies  broadly  parallel  to  straEgraphy    

In  a  broad  sense  isograds  are  rotated  around  regional  F2  structures.  

Higher-­‐T  zones  broadly  reflect  higher-­‐T  zones  in  the  Olarian    Isograds  crosscut  straEgraphy    

Mineral  zones:  Staurolite    

Staurolite+chloritoid    

Chloritoid  

Facies  maps:  Upper-­‐greenschist  Amphibolite  Granulite    Isograds:  BioEte  Sillimanite  Sillimanite+Kspar  Othopyroxene  

Key  aspects  

Drill  Core  

Metamorphic  facies/isograd  maps  ConstrucEon  

Field  Traverses  

Petrographic  re-­‐evaluaEon  

Previous  work  

Petrographic  database  

Polymetamorphism/deformaIon  •  MulEply  deformed  terrane  

–  At  least  2  peak  and  2  retrograde  events  

•  MulEple  thermal  highs  –  Up  to  four  generaEons  of  aluminosilicate  

•  MulEple  retrograde  events  –  At  least  two  at  similar  P-­‐T  condiEons  

 Stratabound  nature  of  the  field  gradient  &  composiIonal  heterogeneity  •  Increased  grade  ocen  corresponds  with  

changing  mineralogy    •  Group-­‐scale  heterogeneity  

–  albite  rocks,  pelite,  psammite,  granite,  dolerite,    felsic  volcanic,  carbonaceous  

•  Within-­‐group  heterogeneity  –  Example  of  basic  rocks  

•  EvoluEon  to  high  FeO-­‐type  •  Control  on  index  minerals  

Metamorphic  facies/isograd  maps  ConstrucEon  issues  

Orthopyroxene  isograd    (metabasite  composiEon)  

High  FeO  Broken  Hill  Group  

High  MgO+CaO  Thackaringa  Group  

VariaEon  between  two  main  composiEonal  types  

Metamorphic  facies/isograd  maps  

Metamorphic  facies/isograd  maps  (Sillimanite  +  K-­‐feldspar  isograd)  

Hardest  isograd  to  map  Phillips  (1978)  Sillimanite+K-­‐feldspar  Burton  (2001)  Sillimanite+parEal  melt  

Applying  facies/isograd  maps  to  mineral  systems  Commodity  Versus  Metamorphic  grade  

Commodity  over  metamorphic  grade  

AddiEon  of  Olarian  intrusive  phases            -­‐  PegmaEte  (D1)            -­‐  Mundi  Mundi  granite  

AssociaEon  with  metamorphic  facies    zones  and  isograds            -­‐  Amphibolite  facies            -­‐  Between  orthopyroxene                      and  sillimanite-­‐K-­‐feldspar                isograds  

Apparent  straEgraphic  control  on  pegmaEte            -­‐  Stevens  (1978)    

But….  

Applying  facies/isograd  maps  to  mineral  systems  An  example:  Hores-­‐type  W  and  Waukeroo-­‐type  Sn  

Yanco  Glen  (W)  Waukeroo  (Sn)    Euriowie  (Sn)  Kantappa  (Sn)  

PegmaEte/quartz  vein  hosted      

Stratabound    

W  Hores  Gneiss  Sn  Paragon  

Euriowie    1582  +/-­‐  16  Ma  (Cassiterite)  

Applying  facies/isograd  maps  to  mineral  systems  An  example:  Hores-­‐type  W  and  Waukeroo-­‐type  Sn  

Stevens  (2006)  

Sill/dyke  complex  in  amphibolite  facies    

Yanco  Glen  (W)  Waukeroo  (Sn)    Euriowie  (Sn)  Kantappa  (Sn)  

Upper  pegmaEte  field  (upper  greenschist  facies)    

Metamorphic  field  gradient  is  essenIally  stratabound  Intrusive  phases  are  essenIally  stratabound  

Pooled  at/close  to  the  wet  solidus  

Syn  to  post  D1  

Applying  facies/isograd  maps  to  mineral  systems  An  example:  Hores-­‐type  W  and  Waukeroo-­‐type  Sn  

Sawyer  (1998)  Fitzherbert  (1998)  

Pooling  small  volume  melt  batches  at  or  below  solidus.                    Level  of  the  Hores  Gneiss  

Small  fracEonated  melt  batches,  enriched  in  fluxing  elements  (F,  Li,  B)  Amblygonite  (Li,  F)  FlouroapaEte  (F)  Lepidolite  (Li)  Tourmaline  (B)    Depressed  solidus  rises  considerably  higher  levels  in  the  Paragon  Group    

Applying  facies/isograd  maps  to  mineral  systems  An  example:  Hores-­‐type  W  and  Waukeroo-­‐type  Sn  

Applying  facies/isograd  maps  to  mineral  systems  An  example:  Hores-­‐type  W  and  Waukeroo-­‐type  Sn  

Blevin  (1998)  

Applying  facies/isograd  maps  to  mineral  systems  Further  applicaEon  

Mundi  Mundi  Suite  (1590-­‐1580  Ma)  Equivalents  of  Bimbowrie    Supersuite  rocks  Iron  Duke  Type  breccias  Fe  +/-­‐  U  Amphibolite  facies  and  shallower  Larger  plutons  greenschist  facies    In  Broken  Hill,  just  see  the  eastern  edge  of  the  extensive  late  syn-­‐  to  post-­‐Olarian  magmaEc  event  (1590-­‐1580  Ma).  

Applying  facies/isograd  maps  to  mineral  systems  Curnamona  wide  

Isograds  of  Webb  and  Crooks  (2005)  

Mundi  equivalent  Bimbowrie  Supersuite  

Located  in  the  amphibolite  facies  and  above.    Main  zone  straddles  the  andalusite  sillimanite  isograd  

IOCG  associaEon  

Applying  facies/isograd  maps  to  mineral  systems  What’s  lec?  Other  possibiliEes  

Melts  and  volaEle  phase  separaEon,  prograde  metamorphic  fluids,  retrograde  metamorphic  fluids  

ParEal  melEng  

DehydraEon  

Retrograde  H2O  addiEon  

Applying  facies/isograd  maps  to  mineral  systems  Retrograde  isograds  

•  ExhumaEon  of  Palaeoproterozoic  •  Weathering  •  Focused  hydraEon  along  pre-­‐exisEng  

faults/shears  OR  Neoproterozoic  basinal  faults  

•  ?Neoproterozoic  burial  metamorphism  –  Under  as  much  as  ?15  km  of  Neoproterozoic.  –  Isogads  developed  –  Dutch,  Hand,  Clark,  Raimondo  et  al…  –  Staurolite  isograd  ~500oC  

•  Delamerian  Orogeny  –  ReacEvaEon  of  hydrous  zones  as  schist  zones.  –  Further  shortening  

–  ExhumaEon?  

Dutch  et  al  (2006)  

Applying  facies/isograd  maps  to  mineral  systems  Example:  Moderate-­‐T  retrograde  fluids  

Retrograde  fluids?  Appear  to  be  replacement  of  a    granulite  facies  fabric  

Applying  facies/isograd  maps  to  mineral  systems  Low  –T  retrograde  (Thackaringa)   CommodiEes  over  

Delamerian  isograds.      Thackaringa  Type    siderite-­‐quartz  veins    Arcuate  zone  of  shear  zone  hosted  veins  centered  around  Broken  Hill    Broadly  parallel,  but  transgress  Delamerian  field  gradient  to  south    AlteraEon  and  fluid  inclusions  150-­‐200°C  (Dong  et  al  (1987)  Reid  et  al  (2009).    Not  stratabound  –    low  metamorphic  grade  

Aim:  -­‐  Characterise  the  thermal  response  of  

medium-­‐  to  high-­‐grade  regional  metamorphism.  

-­‐  BeNer  characterise  mineralisaEon  and  alteraEon  in  the  Broken  Hill  area.  

SelecIon  criteria:  -­‐  Cover  all  of  peak  Olarian  metamorphic    

zones  -­‐  Focus  on  short  holes  that  have  similar,  but  

variable  rock  types.    -­‐  Cover  the  straEgraphic  variaEon.  -­‐   Represent  or  sample  areas  of  known  

mineralisaEon  -­‐  Sample  the  Delamerian  retrograde  schist  

zones.  

Current  &  future  studies  in  Broken  Hill  GSNSW  Broken  Hill  core  hylogger  project  

Visible  and  near  infrared  (VNIR)  400  -­‐  1000  nm  Iron  oxides  e.g.  hemaEte,  goethite,  jarosite  REE  oxide  minerals    Shortwave  Infrared  (SWIR)  1000  -­‐  2500  nm  OH  bearing  minerals  Clays,  phyllosilicates,  amphiboles,  sulphates  Carbonates    Mid  or  Thermal  Infrared  (MIR  or  TIR)  8000  -­‐  12000  nm  Silicates  e.g.  quartz,  feldspar,  garnet,  pyroxene  

Spectral  regions  relevant  to  geology  (&  Hylogger)   Thermal (TIR)

Broken  Hill  required  addiEon  of  new  minerals  to  the  spectral  library  e.g.  kyanite,  sillimanite,  staurolite  

Current  &  future  studies  in  Broken  Hill  GSNSW  Broken  Hill  core  hylogger  project  

5000m  of  core  has  been  hylogged  and  will  be  complimented  by  a  petrographic  study  including  mineral  chemistry:    

         -­‐    Style  of  mineralisaEon/alteraEon    

         -­‐  Timing  of  mineralisaEon/alteraEon    

         -­‐  RelaEonship  to  metamorphism?  If  not                  can  we  see  through  the  effects  of                  metamorphism?  

Black  Prince  

Current  &  future  studies  in  Broken  Hill  GSNSW  Broken  Hill  hylogger  project  

Future  Work  

Pb/S  Isotopes  •  CollecEon  of  samples  from  

areas  peripheral  to  the  main  line  

•  Any  well  located  samples  would  be  appreciated  

DaEng  

•  DaEng  of  metamorphism/alteraEon/mineralisaEon  

•  Early  metamorphic  assemblages