Original paper

Nature and distribution of PGE mineralisation in gabbroic rocks of the Lusatian Block, Saxony, Germany

Sandmann, Dirk; Gutzmer, Jens

Abstract

We have employed quantitative automated mineralogy using a mineral liberation analyser to assess samples of gabbroic dykes of the Lusatian Block. These mafic dykes contain platinum-group elements – locally enriched with Cu and Ni sulphides – up to subeconomic concentrations of 0.4 ppm (4PGE+Au). In this study we analysed about 100 polished thin sections and polished blocks with both a mapping method and a search mode for bright phases in BSE images (sparse phase liberation analysis). The aim of the study was to obtain information regarding the occurrence of platinum-group minerals (PGM) and their relationship to base metal sulphides (BMS). Mineral groups found by sparse phase liberation analysis include several PGE-bearing and non-PGE-bearing tellurides, Pd bismuthides and antimonides, Pt arsenide as well as native gold and native bismuth. Mineral grain sizes of these trace minerals are in general below 10 μm. The results of the mineral association evaluation show that pyrrhotite is the main host for tellurides, native metals and platinum-group minerals. However, several other minerals show also a high degree of association with the PGM, most notably Ni-Co sulpharsenides, chalcopyrite, hydrothermal feldspar and chlorite. By using quantitative automated mineralogy we can clearly demonstrate that low-alteration, low-BMS gabbroic dyke samples contain no or only small amounts of PGM, whereas intense-alteration, high-BMS gabbroic dyke samples have elevated PGM contents. Furthermore, we show that for PGE concentrations <1 ppm MLA analyses of just one polished thin section per sample show limitations with respect to the representativity of results for calculated element concentration, due to a combination of different limiting factors. Mineral liberation analysis reveals that PGM are much more widespread and abundant in the studied area compared to the results of previous careful light microscopic investigations and single grain electron probe microanalysis that resulted only in very few and isolated PGM grains to be identified.

Kurzfassung

Für die vorliegende Studie wurde ein Mineral Liberation Analyser (MLA) genutzt, um mittels automatisierter quantitativer Mineralogie Proben von gabbroiden Gesteinsgängen des Lausitzer Blocks zu untersuchen. Diese Gesteinsgänge enthalten Platingruppenelemente – teilweise angereichert in Cu- und Ni-Sulfiden – in unwirtschaftlichen Konzentrationen von bis zu 0,4 ppm (4PGE+Au). Die quantitativen Analysen erfolgten sowohl mit einer Abrasterungsmethode als auch mit einem speziellen Suchmodus. Das Ziel der Studie war es, Informationen über das Auftreten von Platingruppenmineralen und die Beziehungen zwischen ihnen und den assoziierten Buntmetallsulfiden (BMS) sowie die Art der gabbroiden Wirtsgesteine zu erhalten. Mineralgruppen, welche durch den Suchmodus gefunden wurden, sind verschiedene PGE-führende und nicht-PGE-führende Telluride, Pd-Bismuthide und -Antimonide, Pt-Arsenide sowie gediegen Gold und gediegen Wismut. Die Mineralkorngrößen dieser Minerale liegen im Allgemeinen unter 10 μm. Die Ergebnisse der Untersuchung der Mineralassoziationen zeigen, dass Pyrrhotin das Hauptwirtsmineral für einige Telluride, gediegene Metalle und Platingruppenminerale (PGM) ist. Allerdings zeigen auch einige andere Minerale einen höheren Grad der Assoziation mit den PGM, vor allem Ni-Co-Sulfarsenide, Chalkopyrit, hydrothermaler Plagioklas und Chlorit. Durch den Einsatz der automatisierten quantitativen Mineralogie können wir eindeutig aufzeigen, dass gering alterierte, gering BMS-führende gabbroide Gangproben keine oder nur geringe Gehalte an PGM führen, während stark alterierte, stark BMS-führende gabbroide Gangproben höhere PGM-Gehalte aufweisen. Darüber hinaus zeigen wir, dass für PGE-Konzentrationen <1 ppm MLA-Analysen von nur einem polierten Dünnschnitt pro Probe Einschränkungen in Bezug auf die Repräsentativität der Ergebnisse für die berechneten Elementkonzentration zeigen, was in einer Kombination von verschiedenen limitierenden Faktoren begründet ist. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass die Platingruppenminerale im Arbeitsgebiet viel weiter verbreitet sind und häufiger vorkommen als im Vergleich zu früheren Ergebnissen sorgfältig ausgeführter lichtmikroskopischer Untersuchungen und Einzelkorn-Elektronenstrahl-Mikroanalysen, die nur sehr wenige und isolierte PGM-Körner identifizieren konnten.

Keywords

platinum-group mineralstelluridesautomated image analysisbase metal sulphidesmineral liberation analyserquantitative mineralogymla