A Fluid Inclusion and Stable Isotopic Investigation of the Boston Lode-Gold Deposit, Hope Bay Volcanic Belt, Nunavut

Exploration and Mining Geology, Vol. 15, No. 1-2, 2006

J.U. STEMLER, J.P. RICHARDS, and K. MUEHLENBACHS

Abstract The Burnt Timber gold deposit is located in the Paleoproterozoic Lynn Lake greenstone belt of the Trans-Hudson Orogen, Manitoba. The deposit occurs along the Johnson shear zone, and is hosted by enriched and depleted tholeiitic volcanic arc basalts cut by feldspar porphyry dikes. The Johnson shear zone is a regional, belt-parallel structure characterized by the intensification of the regional S2 foliation. At the Burnt Timber deposit, S2 is folded by centimeter- to meter-scale, Z-shaped, F3 chevron folds that have an axial planar S3 crenulation cleavage. Within the 20 to 30 m-wide core zone of the shear zone, S2 and F3 are transposed parallel to S3 and the volcanic rocks are strongly sheared parallel to S3. The presence of a steeply plunging stretching lineation, together with dextral shear sense indicators along both S2 and S3 on horizontal surfaces, suggest that the Johnson shear zone is a dextral transpression zone.

Gold was introduced in pyritic, biotitic, and carbonatized mafic volcanic rocks along the core of the shear zone. Mylonitic mafic volcanic rocks contain localized high-grade zones (≥10 g/t Au) that differ from wider carbonatized, low-grade zones (<3 g/t Au) by the presence of deformed gold-bearing quartzpyrite veins. High-grade zones are also associated with swarms of quartz-pyrite veins that cut across sericitized and carbonatized feldspar porphyry dikes, which acted as brittle, competent bodies during shearing. Gold deposition in the high-grade zones was controlled by the channeling of hydrothermal fluid along the core of the shear zone during shearing of the volcanic rocks, and brittle fracturing of the porphyry dikes.
Keywords: Fluid inclusions, Stable isotopes, Hope Bay volcanic belt, Nunavut, Lode-gold deposit
Résumé Le gîte Boston a été récemment découvert à environ 700 km au nord-est de Yellowknife dans la partie sud de la ceinture volcanique de Hope Bay, il s’agit d’un gîte d’or filonien d’âge Archéen. Les inclusions fluides primaires de H2O-CO2-NaCl associées à la minéralisation aurifère du gîte Boston présentent une faible salinité (4.6 ± 1.4 eq. pds.% NaCl, n = 182) et contiennent du CO2 pur. La température d’homogénéisation des inclusions à phase liquide est en moyenne de 270° ± 33°C (n = 141), mais certains assemblages d’inclusions contiennent des phases liquides et gazeuses coexistantes qui s’homogénéisent dans des conditions quasi critiques, suggérant qu’elles résultent d’une séparation de phase. Dans ces groupes, les inclusions de phase liquide s’homogénéisent à 299° ± 25°C (n = 24) et les inclusions de phase gazeuse s’homogénéisent à 338° ± 28°C (n = 18). Ces températures se recoupent à l’intérieur des limites de l'erreur de mesure, et nous considérons qu’une température médiane de ~320°C est représentative des conditions de piégeage dans ces veines. Les isochores permettent d’estimer une pression d’environ 2–3 kbar à cette température.

La composition des isotopes stables des carbonates dans les zones minéralisées s’étend de –4.7‰ to –3.1‰ pour δ13C et pour de 11.2‰ à 12.8‰ pour δ18O; les valeurs de δ18O pour le quartz varient de 12.8‰ à 14.9; et les valeurs de δ34S dans la pyrite vont de 2.1‰ à 3.5‰. Les valeurs de δ18OH2O, δ13CCO2, et δ34SH2S du fluide calculé à partir de ces minéraux à une température de 320°C est de 6–9‰, –2.4‰ ± 0.6‰, et 1.5‰ ± 0.5‰ respectivement, reflétant des conditions intermédiaires entre des compositions métamorphiques et magmatiques. Il n’est donc pas possible d’identifier une source unique pour ces fluides à partir de ces données.

Les données pétrographiques et géochimiques du gîte Boston sont similaires à celles d’autres gîtes d’or filoniens ailleurs dans le monde, ce qui implique que le gîte Boston s’est formé dans un environnement similaire à partir des mêmes types de fluides. Ces résultats suggèrent que la ceinture volcanique de Hope Bay pourrait être un important nouveau district d’or mésothermal dans cette partie du Nunavut.