Base Metal Sulfide Mineralization in Lower Carboniferous Strata, Northwest Ireland

Exploration and Mining Geology, Vol. 19, No. 1-2, 2010

C.J. Persellin, J.M. Gregg, K.L. Shelton, I.D. Somerville, and E.A. Atekwana

Abstract Zn-Pb sulfide mineralization at Abbeytown mine and Twigspark quarry comprise the only known carbonate-hosted base metal sulfide deposits in the Sligo syncline, northwest Ireland. Limestone sedimentation occurred uniformly throughout the region during the Early Carboniferous (Mississippian) as observed by field relationships and lithofacies; however, petrographic and stable isotope evidence indicate that host-rock dolomitization occurred under different conditions at localities to the west and east of the Ox Mountains inlier, suggesting significant uplift and geologic isolation of these areas prior to dolomitization. Localized fluid flow systems are thought to be responsible for sulfide mineralization and associated epigenetic carbonate cements. West of the Ox Mountains inlier at Abbeytown, evidence of three geochemically distinct fluids are observed: (1) a lower-temperature, lower-salinity fluid (70°–130°C, 4–9 wt.% equiv. NaCl); (2) a lower-temperature, higher-salinity fluid (70°–140°C, 15–24 wt.% equiv. NaCl); and (3) a higher-temperature, moderate-salinity fluid (165°–220°C, 8–14 wt.% equiv. NaCl). Similar fluid types were observed at the Twigspark deposit. The source of the higher-salinity fluid is likely seawater evaporated to near the point of halite precipitation. The higher-temperature fluid is thought to have been derived from deep circulation of basinal brines. It is speculated that mixing of the higher-salinity fluid with the high-temperature fluid was vital for ore formation at Abbeytown because fluid inclusions in sphalerite have homogenization temperatures and salinity values that fall along a mixing trajectory of these end member fluids. Also, areas where the high-salinity end member fluid is absent are barren of sulfides. Less complex fluid systems are indicated for sites east of the Ox Mountains inlier where no sulfide mineralization was observed. Data from base metal sulfide prospects in northwest Ireland indicate no connection with the regionally extensive flow system thought to be responsible for Zn-Pb deposits throughout the Irish Midlands.The returns to exploration ($174M per deposit) were measured by deducting the cost of exploration per deposit ($221M) from the returns to development per deposit ($395M). Overall, the copper business has provided positive returns to exploration. However, the variability in returns across deposits means that only 41 of the 100 new mines can carry the average cost of exploration. The long lead times and high costs associated with exploration result in only those deposits with large amounts of contained copper being able to cover the average finding cost of the industry.
The returns to development and exploration are shown to be highly sensitive to the cost of capital and metal price assumptions. With respect to deposit type, porphyry deposits are both larger (NPV) and exhibit lower profitability (IRR) than the nonporphyry deposits. On a geographic basis, returns to development and exploration are higher in Chile than elsewhere, reflecting the larger average deposit size and lower average exploration cost per deposit.
Keywords: Ireland, Abbeytown, Sulfide mineralization, Carbonate-hosted, Fluid inclusions
Résumé Les minéralisations en sulfures de Zn-Pb de la mine Abbeytown et de la carrière Twigspark sont les seules gîtes de métaux usuels à encaissant carbonaté connus dans le synclinal de Sligo, au nord-ouest de l’Irlande. Ces carbonates se sont déposés d’une manière uniforme dans la région au Carbonifère inférieur (Mississippien) tel que l’indiquent les relations de terrain et les lithofaçiès; les données pétrographiques et d’isotopes stables indiquent toutefois que la dolomitisation de l’encaissant s’est faite sous des conditions différentes aux localités situées à l’ouest ou à l’est de la boutonnière des Ox Mountains, ce qui suggère un soulèvement et une isolation géologique significative de ces secteurs avant la dolomitisation. L’action de systèmes de circulation locaux sont considérés être à l’origine de la minéralisation sulfurée et des ciments carbonatés épigénétiques qui leur sont associés. À Abbeytown, à l’ouest de la boutonnière des Ox Mountains, on note les effets de trois fluides géochimiquement distincts: (1) un fluide à basse température peu salin (70°–130°C, 4–9% poids équivalent NaCl); (2) un fluide à basse température fortement salin (70°–140°C, 15–24% poids équivalent NaCl); and (3) un fluide formé à plus haute température et salinité modérée (165°–220°C, 8–14% poids équivalent NaCl). Des fluides similaires ont été observés au gîte Twigspark. La source présumée du fluide le plus salin est de l’eau de mer amenée par évaporation près du point de précipitation de la halite. Le fluide à plus haute température est probablement dérivé de la circulation profonde de saumures dérivées d’un bassin sédimentaire. Il est possible que le mélange du fluide à haute salinité avec celui à haute température ait joué un rôle central dans la genèse de la minéralisation d’Abbeytown parce que les températures d’homogénéisation et les valeurs de salinité des inclusions fluides dans la sphalérite se distribuent sur une ligne de mélange reliant ces deux pôles. De plus, les secteurs ou l’on ne trouve pas trace du terme le plus salin sont stériles en sulfures. Les sites sans minéralisation sulfurée situés à l’est de la boutonnière des Ox Mountains présentent des systèmes fluides plus simples. Les données provenant des autres occurrences de sulfures de métaux usuels du nord-ouest de l’Irlande ne montrent pas de rattachement avec le système de circulation régional présumé être à l’origine des gîtes de Zn-Pb des Irish Midlands.
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