Geologic, Geochemical, and Geochronological Constraints on the Genesis of Gold Mineralization at Poplar Mountain, Western New Brunswick, Canada

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

G. Chi, S. Watters, W.J. Davis, P. Ni, S. Castonguay, and D. Hoy

Abstract The Poplar Mountain gold occurrence in western New Brunswick is hosted in the Poplar Mountain volcanic complex (PMVC), which is located along the southern segment of the regional Woodstock fault zone. The PMVC consists of three principal units including, in ascending order, a porphyritic felsic volcanic unit, a volcaniclastic unit, and a mafic volcanic unit. U–Pb dating of zircon indicates that the age of the volcanic rocks is younger than 459 ± 3 Ma, and 40Ar/39Ar dating of mineralization-associated sericite indicates that the age of mineralization is 411 ± 3.7 Ma. Gold-mineralized zones occur in all the lithologic units but mainly in the porphyritic felsic volcanic unit. Gold zones are not controlled by individual faults but are characterized by high-density brittle fracturing, thin carbonate-quartz veining, and intensive ankerite–sericite alteration, superimposed on an earlier chlorite–calcite– quartz alteration. Gold is associated with arsenopyrite, which mostly occurs as disseminations in the host rocks, and to a lesser extent with quartz–carbonate–sericite veins and quartz-cemented breccias.

Geochemical data indicate that mineralization-associated alteration is characterized by enrichment of K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, As, Sb, W, C, and S. Fluid inclusion data indicate that the mineralizing fluids are composed of H2O, salts, and CO2 with variable amounts of N2 and CH4; salinities range from 2.3 to 10.6 eq. wt.% NaCl, but mainly from 2.3 to 5.6 eq. wt.% NaCl, and homogenization temperatures lie mainly between 220° and 270°C. Fluid pressures at the site of mineralization are estimated to have been 770 to 1200 bars, corresponding to a depth of 2.9 to 4.6 km at lithostatic pressure. The δ18OSMOW and δ13CPDB values of mineralization-related ankerite range from +14.5‰ to +16.5‰, and –6.8‰ to –8.3‰, respectively. The δ18O values of the ore-forming fluids are estimated to be 6.4‰ to 8.3‰ at a temperature of 250°C. These carbon and oxygen isotope data fall in the field of magmatic fluids and in part the field of metamorphic fluids.

Considering the geological setting of the region, abundant granitic intrusions, the similarity between the age of mineralization (411 ± 3.7 Ma) and the nearby Pokiok batholith (402–415 Ma), and the enrichment of granophile elements in mineralization-related alteration, the ore-forming fluids were probably derived from a granitic intrusion underneath the PMVC. These fluids were focused along structures related to the Woodstock fault. The Poplar Mountain gold occurrence might be compared to some granitic intrusion-related gold systems based on the geochemical data presented herein.
Keywords: Gold deposits, intrusion-related gold systems, Poplar Mountain, Ar–Ar dating, fluid inclusions, CO2, isocon
Résumé L’indice aurifère de Poplar Mountain dans l’ouest du Nouveau Brunswick est contenu dans le complexe volcanique de Poplar Mountain (CVPM), lequel est situé le long du segment sud de la zone de faille régionale de Woodstock. Les trois unités principales du CVPM sont, de la base au sommet, une unité volcanique felsique porphyrique, une unité volcaniclastique et une unité volcanique mafique. La datation U–Pb de zircons indique que les roches volcaniques sont plus jeunes que 459 ± 3 Ma, et la datation par la méthode 40Ar/39Ar de séricite associée à la minéralisation assigne à la minéralisation un age de 411 ± 3.7 Ma. Bien que les zones minéralisées en or soient présentes dans toutes les unités lithologiques, on les retrouve surtout dans l’unité felsique porphyrique. Les zones aurifères ne sont pas contrôlées par des failles individuelles mais sont caractérisées par une grande densité de fractures cassantes, de minces veines de quartz-carbonate, et par une altération en ankérite–séricite intense qui se superpose à une altération antérieure en chlorite–calcite–quartz. L’or est associé à l’arsénopyrite, laquelle est principalement présente à l’état de disséminations dans la roche hôte, et à un moindre degré avec des veines de quartz–carbonate–séricite et des brèches à ciment de quartz.

Les données de géochimie indiquent que l’altération associée à la minéralisation est caractérisée par un enrichissement en K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, As, Sb, W, C, et S. Les inclusions fluides indiquent que les fluides minéralisants, étaient composés de H2O, de sels, et de CO2 accompagnés de quantités variables de N2 et de CH4; les valeurs de salinité varient entre 2.3 et 10.6 équivalent poids % NaCl, mais se situent principalement entre 2.3 à 5.6 équivalent poids % NaCl, et les températures d’homogénéisation sont comprises entre 220° et 270° C. La pression des fluides au site de mise en place de la minéralisation est estimée entre 770 et 1200 bars, ce qui correspond à une profondeur comprise entre 2.9 et 4.6 km dans un contexte de pression lithostatique. Les valeurs de δ18OSMOW et de δ13CPDB de l’ankérite associées à la minéralisation sont respectivement comprises entre +14.5 ‰ et +16.5‰ et entre –6.8‰ et –8.3‰. La valeur du δ18O du fluide minéralisant est estimée entre 6.4 ‰ et 8.3‰ à une température de 250°C.

Étant donné le contexte géologique de la région, l’abondance des intrusions granitiques, la similitude entre l’âge de la minéralisation (411 ±3.7 Ma) et celui du batholite avoisinant de Pokiok (402–415 Ma), et l’enrichissement en éléments granophiles notées dans l’altération associée à la minéralisation, les fluides minéralisants sont probablement dérivés d’une intrusion granitique sous le CVPM. Ces fluides ont été concentrés le long des structures associées à la faille Woodstock. Les données géochimiques présentées ici permettent d’établir une comparaison entre l’indice aurifère de Poplar Mountain et certains systèmes aurifères associés aux intrusions granitiques.