ISSN:
1438-1168
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Geosciences
Description / Table of Contents:
Zusammenfassung Systematische Veränderungen in den SEE-Verteilungen unterschiedlich gefärbter Fluorite der Zinnlagerstätte Ehrenfriedersdorf (Deutschland) können auf die Evolution des mineralbildenden Fluids innerhalb des Endo- und Exokontakts eines mit der Lagerstättenbildung in Verbindung stehenden Li-F-Granits zurückgeführt werden. Ein mögliches geochemisches Modell, das die SEE-Verteilungen der Fluorite erklären kann, geht davon aus, daß die Lanthanide aus zwei unterschiedlichen Stoffquellen stammen. Es wird angenommen, daß ein im Mantel oder in der unteren Kruste entstandenes Fluid (leichte SEE n 〈 schwere SEE n ) eine Stoffquelle während der Entstehung der Li-F granitischen Magmen und der Lagerstättenbildung darstellte. Die metamorphen Nebengesteine (leichte SEE n 〉 schwere SEE n ) wurden durch Assimilation und Fluid-Nebengestein-Wechselwirkung (unter Einschluß der Zumischung krustaler Fluide) als zweite Stoffquelle in diese Prozesse einbezogen. Minerale, die in dem relativ kühlen und oxidierenden Umfeld des Exokontakts aus dem erzbildenden Fluid kristallisierten, bauten die SEE ein und besitzen daher SEE-Verteilungen, die auf eine einfache Mischung der Lanthanidenverteilungen der beiden Stoffquellen zurückgeführt werden können. Der Mineralabsatz im Gangsystem des Exokontakts führte zu einer sukzessiven Abnahme der absoluten Lanthanidenkonzentrationen des migrierenden Fluids. Die SEE-Verteilungen der Fluorite weisen darüber hinaus darauf hin, daß das mineralbildende Fluid im Exokontakt an Eu relativ angereichert war, was mit der Fluidevolution im Endokontakt erklärbar ist. Der Einbau von Eu2+ in Minerale, die in diesem Umfeld unter hohen Temperaturen und/oder niedriger Sauerstoffugazität aus dem Fluid-Magma-System kristallisierten, wurde durch den großen Radius des Ions behindert. Dies führte zu einer Anreicherung von Eu im Fluid, das anschließend in den Exokontakt migrierte, und zu einer komplementären Verarmung im alterierten Granit. Die SEE-Verteilungen von drei unterschiedlich gefärbten Fluoritproben eines zonierten Fluoritaggregats, das aus einem Kassiterit-führenden Quarzgang des Exokontakts stammt, sind für mathematische Modellierungen geeignet, da sie innerhalb eines relativ homogenen Nebengesteins auftraten und ihre relativen Altersstellungen zueinander gut untersucht sind. Um zu testen, ob das geochemische Mischungsmodell tatsächlich die SEE-Verteilungen der drei Fluorite vollständig erklären kann, wurde ein entsprechendes mathematisches Modell aufgestellt. In Übereinstimmung mit dem vorgeschlagenen geochemischen Modell wird angenommen, daß sich zwei Endglieder mit unterschiedlichen SEE-Verteilungen mischten und daß ein Vorgang wie die Präzipitation von Mineralen den SEE-Gehalt der Mischung verringerte. Der Einbau der SEE aus dem Fluid in die Fluorite wird durch einen Fraktionierungskoeffizient beschrieben. Mit Hilfe des mathematischen Modells wurden Modellwerte abgeleitet, die in möglichst guter Übereinstimmung mit den gemessenen Lanthanidenkonzentrationen sind. Diese Übereinstimmung wurde durch Minimierung der mittleren quadratischen Abweichung zwischen den beiden Datensätzen erhalten. Es wird gezeigt, daß das globale Minimum durch die Anwendung der Gauß-Newton Methode und einer speziell entwickelten Evolutionsstrategie gefunden wurde. Ce und Eu wurden in eine erste Analyse nicht einbezogen, da positive Anomalien in den SEE-Verteilungen der Fluorite auf ein anomales Verhalten dieser beiden Elemente während der Lagerstättenbildung hinweisen. Die erhaltenen Abweichungen zwischen den Modellwerten und den gemessenen Lanthanidenkonzentrationen sind geringer als die analytischen Fehler der SEE-Bestimmungen. In einer zweiten Analyse wurden die Ce- und Eu-Konzentrationen der drei Fluorite berücksichtigt. Die Abweichungen der Modellwerte von den gemessenen Gehalten dieser zwei Elemente sind zu hoch, um lediglich auf analytische Fehler zurückgeführt werden zu können. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, daß das geochemische Mischungsmodell eine mögliche Erklärung der gemessenen SEE-Verteilungen der drei Fluorite darstellt, aber daß die Ce- und Eu-Gehalte nicht ausschließlich auf einen Mischungsprozeß zurückgeführt werden können.
Notes:
Summary Systematic changes in REE patterns of fluorites with various colourations from the Ehrenfriedersdorf tin deposit, Germany, can be related to the evolution of the mineral forming hydrothermal fluid within the endo- and exocontact of a related Li-F granite. One possible geochemical model that may explain the fluorite REE patterns assumes that lanthanides derived from two distinct element sources. It is suggested that a mantle- or lower crust-derived fluid (LREEs n 〈 HREEs n ) participated as one source of elements in the formation of the Li-F granitic magmas and in ore deposition. The metamorphic wall rocks (LREEs n 〉 HREEs n ) were involved as a second source of elements due to assimilation and fluid-rock interaction (including admixing of crustal fluids). Minerals that crystallised in the relatively cool and/or oxidising environment of the exocontact incorporated the REEs from the ore-forming fluid and therefore exhibit REE patterns that result from simple mixing of the lanthanide distributions of the two element sources. Mineral precipitation in the exocontact vein system led to a successive decrease of the total lanthanide concentration of the migrating fluid. The fluorite REE patterns further suggest that the mineral-forming fluid in the exocontact showed a relative enrichment of Eu that can be attributed to fluid evolution within the endocontact. The large ionic radius of Eu2+ hampered the incorporation of Eu into minerals crystallising from the fluid-magma system in this high temperature and/or low oxygen fugacity environment. This process lead to an enrichment of Eu in the fluid that subsequently entered the exocontact and resulted in a corresponding Eu depletion of the altered granite. The lanthanide distributions of three differently coloured fluorite samples from a single zoned fluorite aggregate out of a cassiterite-bearing quartz vein of the exocontact are suitable for mathematical modelling because of their sample location in a sequence of homogeneous wall rocks and their well-constrained relative age relationships. Mathematical modelling has been carried out to test whether the geochemical mixing model can indeed explain the entire REE patterns of the three samples. In accordance with the proposed geochemical model, it is assumed that two endmembers with distinct REE patterns were mixed and that a process such as mineral precipitation reduced the total REE content of the mixture. The incorporation of REEs from the fluid into fluorite is described by a partition coefficient. Model values that are in closest possible agreement with the measured fluorite lanthanide concentrations were derived from the mathematical model by minimising the mean squared deviation between the two data sets. It is shown that the global minimum was found by application of the Gauss-Newton method and a specially designed evolutionary strategy. Ce and Eu were not considered in a first analysis because positive anomalies in the fluorite REE patterns indicate anomalous geochemical behaviour of these elements during the ore forming processes. The differences between the model values and the measured lanthanide concentrations were found to be smaller than the analytical errors of the REE measurements. In a second analysis the Ce and Eu concentrations of the three fluorites were taken into account and deviations between the model and measured values for these two elements were observed that could not be explained by analytical errors only. These findings suggest that the geochemical mixing model is a likely explanation for the measured fluorite REE patterns, while the observed Ce and Eu contents do not simply result from mixing processes.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/s007100070005
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