Mineralogical and geochemichal investigation of Uranium conglomerate ores of the dominion reef group, Western Witswatersrand, South Africa
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Date
2009-02
Authors
Rantzsch, Ulrike
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
University of the Free State
Abstract
English: Throughout the thesis, the genesis of the Dominion Reefs as Au-U placer deposits with particular
focus of their paragenetic sequences whose detrital and/or hydrothermal origin was investigated.
Dominion conglomerate Reefs are composed of quartz pebbles and detrital heavy minerals supported
by an argillaceous matrix of illitic-chloritic composition. Geochemistry and mineralogy of two distinct
Reefs has been characterized using petrographic studies, various whole rock geochemical analyses,
and electron microprobe analyses.XRF analyses yield numerous results. Dominion conglomerates could be classified as sublitharenite,
litharenite, and Fe-sands by major element geochemistry. The heavy mineral paragenesis (garnet,
pyrite, monazite, zircon, chromite, magnetite, ilmenite, and phases containing uranium and thorium)
suggests that the source of sediments is most likely similar to Archean granite-greenstone terrains. For
tectonic setting of the sediments a passive margin and continental rift setting can be considered.
Provenance investigation based on REE analysis suggests sedimentary recycling of felsic- and upper
continental crust material as source rocks. Furthermore, the evaluation of geochemical data using the
Pearson correlation coefficient suggests relationships of identified minerals. Elements, hosted in
detrital minerals show a good correlation as well as elements hosted in hydrothermal- or
hydrothermally altered minerals.Petrographic and SEM observations provided the opportunity to discriminate different generations of
U-bearing minerals present in the Reefs. The chemical composition of U-bearing minerals can be
correlated with their origin. Preserved uraninite sub-rounded grains occur associated with the primary
detrital heavy mineral paragenesis. Moderate to high Th content (up to 9.30 wt% ThO2) of uraninite
grains provided by EMPA support their magmatic origin. All uraninite identified are of detrital origin.
Moreover, the chemical results allow distinguishing two individual groups and suggest that uraninite
grains have been extracted from at least two distinct granitic or pegmatitic sources. However, the
majority of U mineralization is represented by re-crystallized phases as secondary uranium bearing
phases (pitchblende without Th), coffinite, U-Ti and U-Th phases occurring with the uranium
redistribution by later hydrothermal processes.LA-ICP-MS analyses revealed a distinct age of 3100 ± 90 Ma for the primary mineralisation. The
initial stage involved the placer development with deposition of detrital uraninite and related minerals.
The younger age of 2700 ± 100 Ma as hydrothermal fluid event is recognised in the geochronological
data, which correspond in time to the extrusion of the Ventersdorp lavas at ~2720 Ma. In this stage
hydrothermally growth of mineral phases including secondary U bearing phases, galena and other
minerals occurred.
German: In dieser Studie wurde die Genese der Dominion Riffe als Au-U Seifenlagerstätten mit dem Schwerpunkt detritische und/oder hydrothermale Entstehung der Minerale erforscht. Die Konglomerate der Dominion Riffe bestehen aus Quarzkiesel mit detritischen Schwermineralen in einer Illit und Chlorit Tonmineral Matrix. Zahlreiche Petrographische Studien, Roentgenfluoreszensanalysen, sowie Elektronenmikrosondenanalysen wurden an zahlreichen Riffproben durchgeführt.Roentgenfluoreszenzanalysen ergaben zahlreiche Ergebnisse. Die Sedimente der Dominion Riffe wurden als Sublitharenite, Litharenite und Fe-Sand klassifiziert. Geochemische Daten liefern Informationen zu moeglichen Herkunftsgebieten fuer die eingetragenen Sedimente. Archaische Granit-Gruenstein Gebiete sind als moegliche Provenienz denkbar. Als tektonischer Rahmen wurde ein passiven Kontinentalrand und ein kontinentaler Graben bestimmt. Die SEE Untersuchungen ergaben, dass recycelte Sedimente von felsischen oberen Krustenmaterial als Liefergesteine für detritische Minerale denkbar sind.Des weiteren konnte mit Hilfe Geochemischer Daten, die Beziehungen der Minerale in den Dominion Sedimenten mit dem Pearson Korrelationskoeffizienten untersucht und bestimmt werden. Elemente in detritischen Mineralen zeigten einen hohen Korrelationsgrad, wie auch Elemente in hydrothermal gebildeten Mineralen.Mit Hilfe von petrographischen und REM Analysen wurden verschiedene Generationen von Urantragenden Phasen identifiziert. Die chemische Zusammensetzung der einzelnen Minerale kann mit deren Entstehung korreliert werden. Gut gerundete Uraninitkoerner bilden mit detritischen Schwermineralen Paragenesen. Mittlerer bis hoher Th Gehalt (bis zu 9.30 wt % ThO2) der Uraninite wurden mit Mikrosondenanalysen nachgewiesen und belegen eine magmatische Entstehung. Allen Uraniniten kann eine detritische Enstehung zugeordnet werden. Uraninitanalysen ergaben die Existenz von zwei Generationen, die wahrscheinlich von verschiedenen Muttergesteinen stammen, von pegmatitischen und granitischen Gesteinen. Die Mehrheit der Uran fuehrenden Minerale sind rekristallisierte sekundaere Urantragende Phasen (Pechblende ohne Th), Coffinit, U-Ti and U-Th Phasen.LA-ICP-MS Untersuchungen ergaben für die Erstmineralization ein Alter von 3100 ± 90 Millionen Jahre. Dises Alter entspricht der Seifenentstehung mit der Ablagerung von detritischen Uraninit und verwandten Mineralen. Das juengere Alter von 2700 ± 100 Millione Jahren wurde mit Hilfe von Geochronologischen Daten als hydrothermaler Fluid Prozess erfasst und korrespondiert mit der Extrusion der Ventersdorp Lavas vor ~2720 Millionen Jahren. In dieser Phase kam es zur Bildung von sekundaere U haltigen Phasen, Galenit und anderen sekundaeren Mineralen.
German: In dieser Studie wurde die Genese der Dominion Riffe als Au-U Seifenlagerstätten mit dem Schwerpunkt detritische und/oder hydrothermale Entstehung der Minerale erforscht. Die Konglomerate der Dominion Riffe bestehen aus Quarzkiesel mit detritischen Schwermineralen in einer Illit und Chlorit Tonmineral Matrix. Zahlreiche Petrographische Studien, Roentgenfluoreszensanalysen, sowie Elektronenmikrosondenanalysen wurden an zahlreichen Riffproben durchgeführt.Roentgenfluoreszenzanalysen ergaben zahlreiche Ergebnisse. Die Sedimente der Dominion Riffe wurden als Sublitharenite, Litharenite und Fe-Sand klassifiziert. Geochemische Daten liefern Informationen zu moeglichen Herkunftsgebieten fuer die eingetragenen Sedimente. Archaische Granit-Gruenstein Gebiete sind als moegliche Provenienz denkbar. Als tektonischer Rahmen wurde ein passiven Kontinentalrand und ein kontinentaler Graben bestimmt. Die SEE Untersuchungen ergaben, dass recycelte Sedimente von felsischen oberen Krustenmaterial als Liefergesteine für detritische Minerale denkbar sind.Des weiteren konnte mit Hilfe Geochemischer Daten, die Beziehungen der Minerale in den Dominion Sedimenten mit dem Pearson Korrelationskoeffizienten untersucht und bestimmt werden. Elemente in detritischen Mineralen zeigten einen hohen Korrelationsgrad, wie auch Elemente in hydrothermal gebildeten Mineralen.Mit Hilfe von petrographischen und REM Analysen wurden verschiedene Generationen von Urantragenden Phasen identifiziert. Die chemische Zusammensetzung der einzelnen Minerale kann mit deren Entstehung korreliert werden. Gut gerundete Uraninitkoerner bilden mit detritischen Schwermineralen Paragenesen. Mittlerer bis hoher Th Gehalt (bis zu 9.30 wt % ThO2) der Uraninite wurden mit Mikrosondenanalysen nachgewiesen und belegen eine magmatische Entstehung. Allen Uraniniten kann eine detritische Enstehung zugeordnet werden. Uraninitanalysen ergaben die Existenz von zwei Generationen, die wahrscheinlich von verschiedenen Muttergesteinen stammen, von pegmatitischen und granitischen Gesteinen. Die Mehrheit der Uran fuehrenden Minerale sind rekristallisierte sekundaere Urantragende Phasen (Pechblende ohne Th), Coffinit, U-Ti and U-Th Phasen.LA-ICP-MS Untersuchungen ergaben für die Erstmineralization ein Alter von 3100 ± 90 Millionen Jahre. Dises Alter entspricht der Seifenentstehung mit der Ablagerung von detritischen Uraninit und verwandten Mineralen. Das juengere Alter von 2700 ± 100 Millione Jahren wurde mit Hilfe von Geochronologischen Daten als hydrothermaler Fluid Prozess erfasst und korrespondiert mit der Extrusion der Ventersdorp Lavas vor ~2720 Millionen Jahren. In dieser Phase kam es zur Bildung von sekundaere U haltigen Phasen, Galenit und anderen sekundaeren Mineralen.
Description
Keywords
Dissertation (M.Sc. (Geology))--University of the Free State, 2009, Uranium ores -- Geology -- South Africa -- Witwatersrand, Ore deposits, Sediments (Geology) -- South Africa, Conglomerate -- South Africa -- Witwatersrand Basin