Characteristics of Mineralization at the Main Zone of the Clarence Stream Gold Deposit, Southwestern New Brunswick, Canada: Evidence for an Intrusion-Related Gold System in the Northern Appalachian Orogen

Exploration and Mining Geology, Vol. 17, No. 1-2, 2008

K.G. Thorne, D.R. Lentz, D. Hoy, L.R. Fyffe, and L.J. Cabri

Abstract Mineralization at the Main zone of the Clarence Stream gold deposit in southwestern New Brunswick occurs within a parallel series of quartz veins that occupy a NE-trending, steeply north-dipping, brittle–ductile shear zone related to the nearby terrane-bounding Sawyer Brook fault. This deformation zone cuts volcaniclastic sedimentary and volcanic rocks of the Silurian Waweig Formation, and is intruded by mantle-derived East Branch Brook gabbroic dikes and a number of felsic dikes. Intermittent shear-zone reactivation during local magmatic activity induced heterogeneous deformation and alteration of the country rocks and dikes. The terminal phase of shearing is associated with narrow pegmatite-aplite dikes that grade laterally into granophyric granite, and into an auriferous quartz vein. Gold, aurostibite, and gold-antimony intergrowths, predominantly with vein quartz, are associated with a low ƒO2 sulfide mineral assemblage (pyrrhotite, arsenopyrite, and berthierite) that has a sulfur isotopic signature consistent with a magmatic source. Gold saturation and deposition occurred episodically between 300° and 360°C at low activity of sulfur, predominantly in response to pressure reduction during brittle failure combined with the effects of decreasing temperature and sulfidation reactions during fluid–wall-rock interaction. Geochronological studies demonstrate that the timing of the emplacement of the pegmatite-aplite dikes and associated auriferous veins overlap with that of the Early Devonian Magaguadavic granite. Moreover, the composition of the dikes is consistent with their derivation from this granite as late fractionates. The Main zone of the Clarence Stream deposit is therefore interpreted to be intrusion-related, with the Magaguadavic granite being the ultimate source of the gold-bearing fluids.
Keywords: New Brunswick, Magaguadavic granite, Saint George batholith, intrusion-related gold deposit, alteration
Résumé La minéralisation de la zone principale du gisement aurifère de Clarence Stream dans le sud-ouest du Nouveau Brunswick occupe une série de veines de quartz parallèles dans une zone de cisaillement fragile-ductile de direction NE et à pendage abrupt vers le nord apparentée à la faille de Sawyer Brook avoisinante qui délimite deux terranes. Cette zone de déformation recoupe les roches volcaniclastiques et volcaniques de la Formation de Waweig d’âge Silurien et est recoupée par les dykes de gabbro d’East Branch Brook, d’origine mantellique, ainsi que par divers dykes felsiques. La réactivation intermittente de la zone de cisaillement durant l’activité magmatique locale a entraîné la déformation et l’altération hétérogènes des dykes et de l’encaissant. La phase finale du cisaillement est associée à de minces dykes d’aplite-pegmatite qui passent latéralement à des granites granophyriques, puis à des veines de quartz aurifères. L’or, l’aurostibite et les intercroissances d’or et d’antimoine principalement associées aux veines de quartz sont associés à un assemblage minéral de sulfures à faible ƒO2 (pyrrhotite, arsénopyrite et berthierite) présentant une signature isotopique du souffre compatible avec une source magmatique. La saturation en or et la précipitation a eu lieu épisodiquement entre 300° et 350°C dans des conditions de faible activité de souffre, principalement en réponse à la baisse de pression durant la rupture fragile ainsi qu’aux effets de la baisse de température et aux réactions de sulfuration durant l’interaction entre le fluide et l’encaissant. Les études géochronologiques indiquent que l’âge de la mise en place des dykes de pegmatite-aplite et des veines aurifères qui leur sont associées coïncide avec le granite de Magaguadavic, d’âge Dévonien Précoce. De plus, la composition des dykes est compatible avec une origine provenant de ce granite sous la forme de phases fractionnées tardives. Le gisement principale (Main zone) de Clarence Stream est ainsi considéré comme étant associé aux intrusions, le granite de Magaguadavic étant la source ultime des fluides aurifères.L’assemblage de sulfures de Ni-Cu présente des textures et des signatures géochimiques typiques d’une minéralisation en sulfures orthomagmatiques. Les minéraux sulfurés sont associés à des niveaux de cumulat de ferrochromite magnétique qui varient en épaisseur de quelques centimètres à plusieurs dizaines de centimètres. La minéralisation en Zn-Cu-Ag est liée à un événement plus tardif associé à des veines de quartz et à une altération en chlorite-grenat le long d’une faille de direction nord à pendage vertical qui recoupe tous les types de roche. Cette faille minéralisée est recoupée par la zone de cisaillement de Peterson Creek de direction NE. Là ou les zones minéralisée en Ni-Cu et en Zn-Cu-Ag se recoupent, on note des textures magmatiques à l’état reliqual au sein des veines de quartz ou localement de l’altération en chlorite. Les zones mixtes contiennent un assemblage polymétallique inhabituel de Ni, Cu, Zn, Ag et d’éléments du groupe du platine (EGP).