Application of Radiation-Induced Defects in Quartz to Exploration for Uranium Deposits: A Case Study of the Maw Zone, Athabasca Basin, Saskatchewan

Exploration & Mining Geology, Vol. 21, No. 1, 2013
YUANMING PAN, GARY YEO,  BRETT ROGERS, CHRISTINE AUSTMAN, AND BAOQUAN HU
Abstract The nature and distribution of radiation-induced defects (RIDs) in quartz from the Maw Zone, a yttrium- and rare-earth-element-enriched sandstone breccia complex exhibiting intense hydrothermal alteration, have been investigated by electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. EPR spectra show that detrital quartz in sandstone, from five diamond drill holes intersecting the Maw Zone and one above the crest of the so-called Quartzite Ridge, contain only background-level RIDs, indicating that Ubearing fluids were absent in this area. However, close to the sandstone-basement unconformity, in hole WR-194 immediately west of the Quartzite Ridge, the concentration of RIDs in detrital quartz is significantly above background but at least an order of magnitude lower than those at the Key Lake and McArthur River deposits. Widespread drusy quartz at the Maw Zone, which signifies intense hydrothermal alteration, is associated with hematite-, sulfide- and carbonate-bearing mineral assemblages, which exhibit complex crosscutting relationships. EPR spectra of drusy quartz in all three types of mineral assemblages are low in RIDs as well, supporting the EPR evidence that fluids at the Maw Zone did not carry significant U. These EPR results suggest that, in spite of intense hydrothermal alteration and favorable structural geology, the Maw Zone is unlikely to host any significant U mineralization. Moreover, this study shows that the EPR technique is potentially a useful exploration tool, capable of determining whether individual alteration zones in the Athabasca Basin were associated with U-bearing fluids or not.
Keywords: quartz EPR, radiation-induced defects, hydrothermal alteration, uranium exploration, Athabasca Basin
Résumé La nature et la distribution des défauts induits par rayonnement (DIR) dans le quartz de la zone Maw, un complexe de brèche dans des grès enrichi en yttrium et en terres rares qui présente une altération hydrothermale intense, ont été étudiés par spectroscopie de résonance paramagnétique électronique (RPE). Les valeurs des spectres RPE montrent que le quartz détritique dans les grès provenant de cinq forages au diamant traversant la zone Maw et d’un forage situé au-dessus de la crête de Quartzite Ridge, se situent au niveau du bruit de fond en matière de DIR, ce qui indique que les fluides uranifères étaient absents dans ce secteur. Cependant, près de la discordance entre le grès et le socle, dans le trou WR-194 situé immédiatement à l'ouest de Quartzite Ridge, le concentration des RID dans le quartz détritique est nettement plus grand que le bruit de fond, tout en demeurant moindre à ce que l’on observe aux gisements de Key Lake et de McArthur River par un ordre de grandeur. On note une abondance de quartz drusique dans la zone Maw, ce qui indique une altération hydrothermale intense, en association avec des assemblages minéraux présentant de l’hématite, des sulfures et des carbonates et lesquels présentent des relations de recoupement complexes. Les spectres RPE du quartz drusique dans les trois assemblages minéraux sont faibles en DIR eux-aussi, ce qui va dans le même sens que les données de RPE qui suggèrent que les fluides dans la zone Maw ne transportaient pas de quantités significatives d’U. L’information fournie par la RPE suggère qu’en dépit d'une altération hydrothermale intense et de la présence de structures favorables, il est improbable que la zone Maw contienne des minéralisations significatives en U. De plus, cette étude montre que la RPE est un outil d'exploration potentiellement utile, capable de déterminer si des zones d'altération individuelles dans le bassin d'Athabasca ont été associées ou non avec des fluides uranifères
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