Fluid Inclusion and Stable Isotope Study of the Buffalo Gold Deposit, Red Lake Greenstone Belt, Northwestern Ontario, Canada

Exploration and Mining Geology, Vol. 19, No. 3-4, 2010

G. Chi, J. Lai, and A. Solomon

Abstract The Buffalo gold deposit is a small deposit consisting of auriferous quartz-tourmaline veins within a granodiorite stock in the Red Lake greenstone belt. This study aims to characterize the mineralizing fluids through fluid inclusion and stable isotope analyses and to compare them with those of the world-class Campbell- Red Lake deposit. Four types of fluid inclusions were recognized, including carbonic, aqueous-carbonic, aqueous, and halite-bearing aqueous, with the carbonic type being the most abundant. Raman analyses indicate that the carbonic phase mainly consists of CO2, with minor amounts of N2 and CH4, and rarely detectable H2S. The homogenization temperatures of the carbonic inclusions range from –41.7° to 30.9°C. The homogenization temperatures and salinities of the aqueous, halite-bearing aqueous, and aqueous-carbonic inclusions are 130° to 276°C and 9.7 to 23.6 wt.% NaCl equiv., 155° to 207°C and 32.9 to 42.3 wt.% NaCl equiv., and 215° to 357°C and 8.3 to 19.7 wt.% NaCl equiv., respectively. The d18OVSMOW values of tourmaline range from 8.2‰ to 9.0‰, and those of quartz from 11.4‰ to 11.9‰, with estimated fluid temperatures from 323° to 399°C based on the quartz-tourmaline isotopic geothermometer. It is postulated that separate CO2-dominated and aqueous fluids intermittently invaded the fracture/vein system in response to fluid pressure fluctuations, with limited mixing. The CO2-dominated fluid, previously recognized in Campbell-Red Lake as the main mineralizing fluid, is inferred to have been derived from deeper parts of the crust. This deep CO2-dominated fluid reservoir might have been a common source for gold mineralization in the Red Lake greenstone belt.
Keywords: Buffalo gold deposit, Quartz-tourmaline veins, Red Lake, Fluid inclusions, Stable isotopes, Carbonic inclusions, CO2 inclusions, Gold mineralization
Résumé Le gîte aurifère Buffalo est un petit dépôt composée de veines de quartz-tourmaline à l’intérieur d’un stock de granodiorite dans la ceinture de roches vertes de Red Lake. Cette étude vise à caractériser les fluides impliqués dans la minéralisation par les inclusions fluides et par les isotopes stables ainsi que de les comparer avec ceux du gîte de classe mondiale de Campbell-Red Lake. Quatre types d’inclusions ont été notes, incluant des inclusions carboniques, aqueuses-carboniques, aqueuses et aqueuses avec halite, les inclusions carboniques étant la variété la plus abondante. Les analyses par spectroscopie Raman indiquent que la phase carbonique consiste principalement en CO2, avec des quantités mineures de N2 et de CH4, et rarement avec des quantités mesurables de H2S. Les températures d’homogénéisation des inclusions carboniques vont de -41.7° to 30.9°C. Les températures d’homogénéisation et les salinités des inclusions aqueuses, aqueuses avec halite et aqueuses-carboniques sont varient de 130° à 276°C et de 9.7 à 23.6 poids.% NaCl équiv., 155° à 207°C et 32.9 à 42.3 poids.% NaCl équiv., et de 215° à 357°C et 8.3 à 19.7 poids.% NaCl équiv., respectivement. Les valeurs de d18OVSMOW pour la tourmaline vont de 8.2 à 9.0‰, et celles du quartz de 11.4 à 11.9‰, avec une température estimée du fluide entre 323° et 399°C sur la base du géothermomètre isotopique quartz-tourmaline. Il est postulé qu’un fluide riche en CO2 et un fluide aqueux distinct ont envahi le système de fractures/veines par intermittence en réponse à des variations dans la pression des fluides, et qu’il y a eu peu de mélange. Le fluide riche en CO2 est également observé à Campbell-Red Lake ou il est le fluide minéralisant principal, il est présumé être dérivé de portions plus profondes de la croûte. Ce réservoir profond de fluides riches en CO2 pourrait être la source commune des minéralisations aurifères de la ceinture de roches vertes de Red Lake.