Abstract:
Orogene Goldlagerstätten gehören weltweit zu den wirtschaftlich bedeutendsten Goldquellen und weisen in einigen Fällen ungewöhnliche Anreicherungen an Basismetallen wie Co und Cu auf. Diese sogenannten orogenen Goldlagerstätten mit atypischer Metallassoziation sind bislang nur unzureichend verstanden, insbesondere hinsichtlich ihrer Genese, Metallquellen sowie der Rolle struktureller und metamorpher Einflussfaktoren bei ihrer Entstehung. Diese Arbeit untersucht die tektonische Entwicklung, die metamorphen Bedingungen, die strukturelle Kontrolle und Mineralisationsprozesse, die zur Bildung von Co-Cu-haltigen, orogenen Goldlagerstätten im Pohjanmaa-Gürtel innerhalb der paläoproterozoischen svecofennischen Provinz im Westen Finnlands führten. ... mehr
Der Fokus der Studie liegt auf vier Lagerstätten im Pohjanmaa-Gürtel: den Laivakangas Au-, Huhta Au-, Jouhineva Au-Co-Cu-Ag-, sowie Kurula Au-Co-Lagerstätten. Ein integrierter Ansatz, der Petrographie, Strukturgeologie und in-situ U-Pb-Geochronologie (Zirkon, Titanit und Apatit) kombiniert, wird angewandt, um die tektonische und metamorphe Entwicklung der Region zu rekonstruieren sowie die zeitlichen Abläufe und Mechanismen der Mineralisation einzugrenzen. Der Pohjanmaa-Gürtel dokumentiert eine komplexe geologische Entwicklung mit mehreren Orogenesen (Lappland-Savo-, Fennian-, Svecobaltic- und Nordic-Orogenese), die zu mehreren Episoden von Metamorphose und Deformation (D1-4) führten. Diese Ereignisse kulminierten in zwei Hauptmineralisationsepisoden: einem frühen As-Au-(Co-Ag)-Event und einem späteren Cu-Au-Event. Ersterer ist mit auriferen (Co)-Fe-Arseniden (Löllingit und Clinosafflorit) sowie (Co)-Fe-Sulfarseniden (Arsenopyrit und Kobaltit) mit Silber- und Bismuttelluriden unter amphibolitfaziellen Bedingungen assoziiert, und letzteres ist durch Chalkopyrit und elementares Gold unter grünschieferfaziellen Bedingungen gekennzeichnet. Detaillierte strukturelle Kartierungen zeigen, dass die Mineralisation stark durch regionale und lokale Scherzonen kontrolliert wird, insbesondere durch die sinistrale, NW-SE bis NNW-SSE-streichende Sievi-Scherzone sowie die dextrale, N-S-strei
chende Polusjärvi-Scherzone. Die Mineralisation in den Laivakangas-, Huhta- und Jouhineva-Lagerstätten erfolgt entlang kleinerer, faltungsbedingter Scherzonen. Petrographische Untersuchungen und U-Pb-Geochronologie zeigen, dass die Mineralisation nach dem Metamorphosemaximum stattfand, wobei U-Pb-Titanit- und Zirkon-Datierungen Alter von ca. 1830 Ma für das As-Au-(Co-Ag)-Event bei Huhta und Jouhineva sowie ca. 1813 Ma für das Cu-Au-Event bei Laivakangas ergeben, was zeitlich gut mit den späten Svecofennischen Orogeneseereignissen (kollisionäre Svecobaltic- und Nordic-Orogenese) korreliert. Die Unterschiede in der Metallzusammensetzung zwischen diesen drei Lagerstätten lassen sich möglicherweise durch Unterschiede in der Fluidzusammensetzung und/oder den Wirtsgesteinen erklären, welche entscheidend für das Vorhandensein oder Fehlen von Co waren. Die Kobaltmineralisation in Jouhineva ist mit einem im Vergleich zu Huhta stärkeren pH-Anstieg oder einer geringfügigen Veränderung des fO₂ während der Fluid-Gesteins-Interaktion verbunden. Die hier vorgestellten Ergebnisse stützen die Auffassung, dass orogene Goldlagerstätten mit atypischer Metallassoziation keine eigenständigen Lagerstättentypen darstellen, sondern ein Spektrum innerhalb der breiteren Klasse orogener
Goldsysteme repräsentieren. Die enge räumliche und zeitliche Verknüpfung zwischen reinen Gold- und polymetallischen Lagerstätten, ihre gemeinsamen strukturellen und metamorphen Rahmenbedingungen sowie konsistente Alterationsmuster unterstreichen einen gemeinsamen genetischen Ursprung. Der Vergleich mit anderen Lagerstätten in Finnland, Australien, Südafrika und Mali zeigt ähnliche paragenetische Abfolgen, Mineralzusammensetzungen und Mineralisationszeiten, was darauf hindeutet, dass die im Pohjanmaa-Gürtel identifizierten metallogenen Prozesse Teil eines größeren, regional ausgedehnten Ereignisses sind, das mit den späten Phasen der Svecofennischen Orogenese (1830–1760 Ma) verbunden ist.
Abstract (englisch):
Orogenic gold deposits are among the most economically significant sources of gold worldwide and, in some cases, show unusual enrichment in base metals such as Co and Cu. These so-called orogenic gold deposits with atypical metal associations remain poorly understood, particularly regarding their genesis, metal sources, and the role of structural and metamorphic controls in their formation. This thesis investigates the tectonic evolution, metamorphic conditions, structural control, and mineralization processes that led to the formation of Co-Cu-bearing orogenic gold deposits in the Pohjanmaa belt, within the Paleoproterozoic Svecofennian province of western Finland. ... mehrThe study focuses on four deposits in the Pohjanmaa belt: the Laivakangas Au, Huhta Au, Jouhineva Au-Co-Cu-Ag, and the Kurula Au-Co deposits. An integrated approach combining petrography, structural geology, and in-situ U-Pb geochronology (zircon, titanite, and apatite) is employed to reconstruct the tectonic and metamorphic history of the region and to constrain the timing and mechanisms of mineralization events. The Pohjanmaa belt records the complex geological evolution of the multistage Svecofennian orogeny, resulting in several episodes of metamorphism and deformation. The mineralization in the Pohjanmaa belt is characterized by two events with distinct metal associations: 1) a As-Au-(Co-Ag) event at ~1830 Ma at Huhta and Jouhienva and between 1870 and 1820 Ma at Laivakangas. This event occurs under amphibolite facies conditions associated with Co-Fe arsenides and sulfarsenides where gold occur as inclusions; and 2) a Cu-Au event occurring at ~1805 Ma at Huhta and Jouhineva, and ~1813 Ma at Laivakangas under greenschist facies conditions with Cu-Fe sulfides and native gold.
The mineralization is strongly controlled by regional and local shear zones and occurs mostly along minor fold-related shear zones, whose formation is coeval with the late stages of the Svecofennian orogeny (i.e. Svecobaltic and
Nordic collisional orogens). The differences in metal endowment between the four deposits is explained by
differences in fluid composition and/or host rock lithologies that were critical in controlling the presence or absence of Co. Cobalt mineralization at Jouhineva is associated to pH-increase or a slight change in fO₂ during fluid–rock interaction, indicating different conditions from those at Huhta . The findings presented here support the idea that orogenic gold deposits with atypical metal associations are not distinct deposit types but represent a spectrum within the broader class of orogenic gold systems. The close spatial and temporal relationships between gold only and polymetallic deposits, their shared structural and metamorphic framework, and consistent alteration patterns underscore a common genetic origin. Comparative analysis with other deposits in Finland, Australia, South Africa, and Mali reveals similar paragenetic sequences, mineral assemblages, and timing of mineralization, suggesting that the metallogenic processes identified in the Pohjanmaa Belt are part of a broader, regionally extensive event linked to the late stages of Svecofennian orogeny (1830–1760 Ma).
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