Ore-forming processes in volcano-sedimentary hosted massive sulphide deposits in the Mofjell group, Nordland, Norway

Abstract

Mofjellgruppen i Rödningsfjäll skyvedekkekompleks er vert for flere malmforekomster, hvor noen av dem har vært utvunnet. I denne avhandlingen skal to av forekomstene som ikke har vært utvunnet før, Hesjelia sonen og Hellerfjellet sonen, bli studert i felt, kjemisk og mikroskopisk. Forekomstene er definert som en vulkansk massiv sulfid (VMS) forekomst med stort økonomisk potensiale for Zn, Cu, Pb, Co, Ag og Au (Bjerkgård et al., 2013a). Omfattende deformasjon og metamorfose har påvirket området etter avsetning og har gjort det vanskelig å finne ut og forutsi om og hvis forekomstene fortsetter under bakken. Vertsbergarten til forekomsten er muskovittgneis/ skifer som trolig er dannet fra alterering av grå gneis og amfibolitt av hydrotermale malmdannende fluider (Bjerkgård et al., 2013a). Målet med denne avhandlingen er å studere den geologiske settingen, soneringsmønstre assosiert med malmdannelsen og å sammenligne og avgjøre om de to forekomstene er sammenkoblet eller ikke. Resultatet fra denne avhandlingen og Gundersen (2020 in prep.) avhandling vil forhåpentligvis gjøre det lettere å avgjøre den beste plassen for boring. Feltarbeid med grundig kartlegging og prøvetaking har blitt gjort for å få et overblikk over områdene med deres variasjoner og likheter. En borekjerne (BH4508) fra Hellerfjellet har blitt logget og analysert med bærbar XRF for å se om soneringsmønstre kunne bli avslørt. Helbergarts litogeokjemi av feltprøvene har blitt tatt med forskjellige ICP (Inductively Couple Plasma) analyser for å kunne forstå opprinnelsen til vertsbergartene og mineraliseringen. Disse resultatene ble også brukt til å avsløre forskjellene og likhetene mellom Hellerfjellet og Hesjelia malmsoner. Tynnslip av feltprøver og fra borekjernen har blitt karakterisert med mikroskop og noen også med Scanning Electron Microscope (SEM) for å finne tekstuelle og kjemiske forskjeller i mineralene mellom de to sonene. Soneringsmønster i utvalgte mineraler ble analysert for i borekjerneprøver. Hovedkonklusjonen er at Hellerfjellet og Hesjelia sonene mest sannsynlig er dannet i to forskjellige malmdannende hendelser i det samme, øybue og assosierte bakbue basseng, systemet. Hellerfjellet sonen med mer sedimentært innhold, sammenlignet med Hesjelia sonen, er mest sannsynlig avsatt i eller nært bakbuebassenget, mens Hesjelia soner er avsatt i selve øybuen. Den massive malmen i Hellerfjellet sonen har et gjennomsnitt på 2.9% Zn, 1.4% Pb, 0.17% Cu og 41 g/t Ag, og i Hesjelia sonen er det i gjennomsnitt 5.5% Zn, 0.05% Pb, 0.4% Cu og 5 g/t Ag. Ingen klare soneringer ble funnet i borekjernen når man kommer nærmere malmen med den bærbare XRF’en, men biotitt og granat endre komposisjon når man nærmer seg malmen og kan muligens bli brukt som en ledetråd for at man er i nærigheten av malmsonen.

The Mofjell group in the Rödningsfjäll nappe complex host several ore deposits, and some of them have been mined. In this thesis two of the deposits that has not been mined, the Hesjelia zone and the Hellerfjellet zone, will be studied in the field, chemically, and microscopically. The deposits are defined as volcanic massive sulphide (VMS) deposits with large economical potential for Zn, Cu, Pb, Co, Ag and Au (Bjerkgård et al., 2013a). Extensive deformation and metamorphism have affected the area after deposition and has made it difficult to unravel and predict how and if the deposits continue below the surface. The host rock of the deposits is a muscovite gneiss/ schist that is thought to have formed from alteration of grey gneiss and amphibolite by hydrothermal ore-forming fluids (Bjerkgård et al., 2013a). The aim of this thesis is to study the geological setting, ore-genetic zonation patterns if present and to compare and decide if the two deposits are connected or not. The results from this thesis together with Gundersen (2020 in prep.) thesis will hopefully make it easier to decide the best drilling targets. Field work with extensive mapping and sampling has been done to get an overview of the areas with their variations and similarities. One drill core (BH4508) from Hellerfjellet has been logged and analysed with a portable XRF to see if any zonation patterns could be unravelled. Whole rock litogeochemistry of the field samples has been obtained with various ICP (Inductively Couple Plasma) analyses to be able to understand the origin of the host rock and the mineralisation. These results were also used to unravel the differences and similarities between the Hellerfjellet and Hesjelia ore-zones. Thin sections of field samples and from the drill core has been characterised microscopically and some with Scanning Electron Microscope (SEM) to find textural and chemical differences in the minerals between the two zones. Zonation patterns in selected minerals was also searched for in the drill core samples. The main conclusion is that the Hellerfjellet and the Hesjelia zone most likely are formed in two different ore-forming events in the same system of island arc and associated back-arc basin. Hellerfjellet zone with more sedimentary input compared to the Hesjelia zone is most likely deposited in or close to the back-arc basin, whereas Hesjelia zone is deposited closer to the volcanic arc. The massive ore in the Hellerfjellet zone has an average of 2.9% Zn, 1.4% Pb, 0.17% Cu and 41 g/t Ag, and in Hesjelia zone there is an average of 5.5% Zn, 0.05% Pb, 0.4% Cu and 5 g/t Ag. No clear zonation was found in the drill core when approaching the ore zone with the portable XRF, but the biotite and garnet changes compositions when approaching the ore and may be used as a guide for the proximity to the ore-zone.