Reduction spheroids from the Upper Carboniferous Hopewell Group, Dorchester Cape, New Brunswick: notes on geochemistry, mineralogy and genesis

摘要

The bajada-playa sequence of terrestrial Upper Carboniferous redbeds of the Hopewell Group at Dorchester Cape, New Brunswick, hosts innumerable reduction spheroids in fine- to coarse-grained clastic sedimentary rocks, paleosols and caliche beds. The spheroids are grey-green, typically 2 to 3 cm in diameter, and may contain a dark, mineralized central core and less commonly one or more mineralized rings, concentric about the core. They decrease progressively in average diameter from 2.75 cm at the base to 0.85 cm at the top of an overall upward-fining 250 m thick measured stratigraphic section. Conditions controlling the genesis of the spheroids were established shortly after sedimentation. Development was subtly controlled by groundwater flow patterns and by various sedimentary structures. The enclosing redbeds provide an adequate source for the metals contained in the mineralized spheroids. Low-temperature chloride complexes originating from evaporative fluids concentrated during redbed formation are believed to have been responsible for transport of the metals to reduction sites. Precipitation probably occurred as a result of a change in redox potential governed by electrical self-potentials of various detrital and early diagenetic grains, particularly pyritc and/or Fe-Ti oxides. Electron microprobc analyses reveal Cu, Ag, Fe, Ti, U, V and REE enrichments in reduction spheroid cores. Mineralized rings arc less enriched in these elements but contain slightly greater concentrations of Ti-oxide minerals. Minerals observed other than bulk redbed constituents include: chatcocite, covellitc, cuprite, pyritc, il-menite, rutile, mottramite, roscoelite, xenotime, monazite, native copper, azurite and native silver with trace amounts of alloyed Hg. RÉSUMÉ La séquence de bajadas-playas des formations rouges terrestres du Carbonifere supérieur du groupe de Hopewell à Dorchester Cape, Nouveau-Brunswick, abrite d'innombrables sphéroides de réduction dans des couches de caliche, dc paléosol et de sédiments clastiques à grain fin à gros. Les sphéroides sont de couleur gris-vert, its ont généralement 2 à 3 cm de diamètre et ils peuvent renfermer un noyau central minéralisé de teinte foncée de même que, moins couramment, un ou plusieurs anneaux minéralisés concentriques au noyau. Leur diamètre moyen diminuc graduellement, passant de 2,75 cm à la base a 0,85 cm au sommet d'une section stratigraphique à affinement généralement ascendant d'une épaisseur mesurée de 250 m. Les conditions ay ant régi l'origine des sphéroldes ont été établies peu après la sédimentation. Leur développement a été subtilement gouverné par les configurations d'écoulement des eaux souterraines ct par diverses structures sédimentaires. Les formations rouges encaissantes constituent une source adéquate des métaux que ren ferment les sphéroldes minéraliseés. On croit que les complexes chlorurés de basse température provenant des fluides volatils concentrés pendant la constitution des formations rouges ont causé le transport des métaux à des points de réduction. Des précipitations sont probablement survenucs par suite d'un changement du potentiel d'oxydor&Juction gouverné par les polarisations spontanées éiectriques de divers grains diagénétiques détritiques ct anciens, en particulier de la pyrite ou des oxydes de fer-titane. Les analyses par microsonde éiectronique révèlent des enrichissements de Cu, d'Ag, de Fe, de Ti, d'U, de V et d'éléments des terres rares dans les noyaux des sphéroldes de réduction. Les anneaux minéralisés renferment des proportions moindres de certains de ces éléments, mais des concentrations légèrement plus fortes d'oxyde dc titane. Outre les composants bruts des couches rouges, les minéraux observes comprennent de la chalcocyte, de la covellite, de la cuprite, de la pyritc, de l'ilménite, du rutile, de la mottramite, de la roscoélite, du xénotime, du monazite, du cuivrc natif, de l’azurite et de l’argent natif avec des quantités infimes de mcrcure allie. [Traduit par la rédaction]