The Fundamental Relationship Between Sample Mass and Sampling Variance in Real Geological Samples and Corresponding Statistical Models

Exploration and Mining Geology, Vol. 16, No. 1-2, 2007

A.R. Foster, P.J. Williams, and C.G. Ryan

Abstract Petrographic studies, assay records, and laser ablation–inductively coupled plasma–mass spectrometer (LA-ICP-MS) analyses of major sulfides suggest nearly all of the gold at the Ernest Henry Cu-Au deposit occurs in the form of native gold or electrum (95–65 wt.% Au); sylvanite and dissolved gold in cobaltite, chalcopyrite, and pyrite make only minor contributions. LA-ICP-MS analyses of the gold contents of chalcopyrite gave from 8 to 139 ppb (mean = 56 ppb), more than an order of magnitude lower than those experimentally determined in chalcopyrite in equilibrium with native gold at the estimated mineralization temperatures (350°–450°C). Gold content is more variable in pyrite (1–400 ppb, mean = 77 ppb) and highest in narrow growth zones of a subordinate type of complexly zoned pyrite wherein it is associated with elevated As, Ag, Sn, Sb, Te, and Bi. Deposition of gold-electrum was closely associated with, but preceded some of the chalcopyrite deposition, as indicated by microtextures and lower bulk Au:Cu ratios in late-stage chalcopyrite-rich veins. Gold grains have maximum dimensions from <1 to 50 micrometers, and are heterogeneously distributed with most occurring in microscale clusters. Fifty-five out of 76 grains recorded in polished sections are in contact with both chalcopyrite and pyrite, and many of the rest are in sites where such a relationship could exist in the third dimension. The dominant textural sites are intergrowths with chalcopyrite in microveinlets cutting pyrite, and on faces of pyrite grains in contact with chalcopyrite. Scanning electron microscopy, electron microprobe analysis, and proton induced X-ray emission studies show that pyrite associated with gold includes complexly zoned, weakly zoned, arsenian, and arsenic-poor types. The textures are compatible with the possibility that most gold was deposited electrochemically as native metal on pyrite surfaces. The textural distribution of gold has important metallurgical implications given that the ore processing circuits at Ernest Henry and most other sulfide copper mines are designed to exclude pyrite (and arsenic) from concentrates.
Keywords: Ernest Henry, IOCG, gold, LA-ICP-MS, PIXE
Résumé La pétrographie, les certificats d’analyse et l’analyse par ablation laser et spectrométrie de masse au plasma (LA-ICP-MS) des principaux sulfures suggèrent conjointement que la quasi-totalité de l’or du gisement de Cu-Au Ernest Henry se présente sous forme d’or natif ou d’électrum (95–65 % poidsAu);; la sylvanite et l’or dissout dans la cobaltine, la chalcopyrite et la pyrite ne constituent qu’une part mineure de l’or présent. L’analyse par LA-ICP-MS de la teneur en or de la chalcopyrite a retourné des valeurs de 8 à 139 ppb (moyenne = 56 ppb), ces teneurs sont inférieures d’un ordre de grandeur que celles mesurées dans la chalcopyrite en équilibre avec l’or natif à la température estimée de formation de la minéralisation (350°–450°C). La teneur en or est plus variable dans la pyrite (1–400 ppb, moyenne = 77 ppb) et atteint son maximum dans d’étroites zones de croissance d’un type mineur de pyrite complexement zonée où l’or est associé à des teneurs élevées en As, Ag, Sn, Sb, Te, et Bi. Le dépôt d’or et/ou d’électrum est étroitement associé à, mais précédé par, une part de la déposition de la chalcopyrite, tel qu’indiqué par les microtextures et par le rapport Au:Cu en vrac plus faible dans les veines tardives riches en chalcopyrite. La taille maximale des grains d’or varie de <1 à 50 micromètres, et ces derniers présentent une distribution hétérogène avec la majeure partie des grains formant des amas à petite échelle. Cinquante-six des Soixante-seize grains notés en lame mince polie sont à la fois en contact avec la chalcopyrite et la pyrite, et plusieurs des grains restants sont localisés dans des sites où une telle relation pourrait exister dans la troisième dimension. Le principal contexte textural où l’on note la présence d’or est en intercroissance avec de la chalcopyrite dans des microveinules recoupant de la pyrite ainsi que sur les facettes de grains de pyrite en contact avec la chalcopyrite. Les études au microscope électronique à balayage, à la microsonde électronique et par émission X induite par proton montrent que la pyrite associée à l’or peut montrer une zonalité complexe ou faiblement marquée, et qu’elle peut être riche ou pauvre en arsenic. Les textures sont compatibles avec l’hypothèse que la plus grande partie de l’or ait été déposé électrochimiquement à l’état natif à la surface de la pyrite. La distribution texturale de l’or a des implications métallurgiques importantes étant donné que la méthode de traitement du minerai à Ernest Henry et à la plupart des autres mines de cuivre sulfuré est conçue pour exclure la pyrite et l’arsenic du concentré.