Calcite carbon and oxygen isotope evidence for ore formation at Laisvall, Sweden

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1984

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Mots-clés

sandstone ; calcite ; fluid inclusion ; 18O ; 13O ; lead-zinc deposits calcite ; grès ; gîte plomb-zinc ; O13 ; O18 ; inclusions fluides

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Sten Lindblom, « Calcite carbon and oxygen isotope evidence for ore formation at Laisvall, Sweden », Bulletin de Minéralogie, ID : 10.3406/bulmi.1984.7756


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Résumé En Fr

The Laisvall sandstone lead-zinc deposit located at the Caledonian border, Sweden, originally contained 80 million tons of ore in two thin Eocambrian sandstone horizons. The ore mineral assemblage consists of galena, sphalerite, calcite, barite, fluorite and quartz. Fluid inclusions and mineralogical textures particularly in sphalerite and calcite imply ore formation from mixing two solutions. This results in simple mineralogy but a complex paragenesis in several stages of deposition. Temperatures between 170 °C and 130 °C and a total salt content of 24 wt % eq. NaCl characterized the ore-forming environment. Initial calcite deposition occurred around 180 °C from a solution with 18 wt % eq. NaCl. The present study reports carbon and oxygen isotope measurements correlated to inclusion measured calcite samples in the ore. A narrow range (2 ‰) of carbon isotope ratios of — 14.5 ‰ indicates a stable environment of deposition for both ore-bearing strata. Calculation of water in equilibrium with calcite in the ore likewise shows a homogeneous environment. One sample gives higher isotope ratios (δ13O = —8 ‰ and δ18O = + 17 ‰) implying an early calcite formed at a higher temperature. Oxygen isotope ratios were generally heavier for the upper sandstone (+13.5 ‰) than for the lower sandstone (+11 ‰). This may indicate formation at a higher temperature or in more stages in the upper sandstone, compared to the lower sandstone. δ18O vary over a greater range than δ13O, illustrating the greater reactivity for oxygen than carbon, implying that several stages have taken place both in the upper and lower sandstone but within a fairly stable fluid environment. Hydrocarbons have been present at Laisvall during ore formation but appear to have played a minor role as indicated by the isotopic data presented in this study.

Le gîte du grès à plomb-zinc de Laisvall situé aux limites de l'orogène calédonien en Suède contenait originalement 80 millions tonnes de minerai dans deux minces couches de grès éocambrien. Ces couches sont composées de galène, blende, calcite, barytine, fluorite et quartz. La nature des inclusions fluides et les textures minéralogiques observées, particulièrement dans la blende et la calcite, prouvent que le minerai a été formé par mélange de deux solutions. Ces résultats conduisent à une minéralogie simple mais à une paragenèse complexe avec plusieurs étapes de dépôts. L'environnement du minerai est caractérisé par des températures de formation entre 170 °C et 130 °C avec une salinité de 24 % poids eq. NaCl. Au dépôt de calcite initial correspondent une température d'environ 180 °C et une salinité de 18 % poids eq. NaCl. Cette étude présente des mesures isotopiques du carbone et d'oxygène corrélées avec les données des inclusions fluides dans les mêmes échantillons du minerai. Un domaine de variation étroit (2 ‰) des données isotopiques pour le carbone, aux environs de — 14,5 ‰ indique un milieu de dépôt stable pour les deux couches de minerai. Le calcul de l'eau en équilibre avec la calcite dans le minerai démontre également l'existence d'un milieu homogène. Un échantillon donne des données isotopiques plus hautes (δ13O = -8 ‰ et δ18O = + 17 ‰ ce qui implique une phase de calcite antérieure formée à température élevée. Les rapports isotopiques pour l'oxygène étaient généralement plus élevés dans le grès supérieur (+13 ‰) que dans le grès inférieur (+11 ‰). Ces résultats pourraient indiquer une formation de calcite à température plus élevée ou dans une plus importante succession d'étapes de dépôt-dissolution-dépôt dans le grès supérieur en comparaison avec le grès inférieur. δ18O montre une variation plus grande que δ13O, ce qui illustre la plus forte réactivité de l'oxygène, comparé au carbone, ce qui implique qu'il y a eu plusieurs étapes de dépôt dans le grès supérieur comme dans le grès inférieur, mais dans un milieu fluide relativement homogène. Les hydrocarbures étaient présents au Laisvall lors de la formation du minerai mais probablement sans grande influence comme l'indiquent les données isotopiques présentées dans cette étude.

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