The metallogenesis of the Skorpion non-sulphide zinc deposit, Namibia

Abstract

Die supergene nicht-sulfidische Zink-Lagerstätte Skorpion befindet sich in der südlichen Namib-Wüste, Namibia, ungefähr 40 km nördlich des Orange Rivers. Die Lagerstätte umfasst bei einem Durchschnittsgehalt von 10,6 % Zink 24,6 Millionen Tonnen nicht-sulfidische Vererzung. Im Liegenden des nicht-sulfidischen Erzkörper treten hypogene Buntmetall-Sulfide aus. Die Oxidation des sulfidischen Buntmetall-Protors führte zur Entstehung des supergenen nicht-sulfidischen Erzkörpers durch Nebengesteinsverdrängung sowie in-situ Oxidation. Die nicht-sulfidischen zinkhaltigen Minerale bestehen hauptsächlich aus Saukonit (Zn-Smektit), Hemimorphit und Smithsonit. Darüberhinaus treten Hydrozinkit, Tarbuttit und Chalkophanit auf. Diese formen isomorphe und hypisomorphe Kristalle und füllen inter- und intragranulare Porenräume und Klüfte. Die Wirtsgesteine der Skorpion-Lagerstätte bestehen vorrangig aus spätproterozoischen Meta-arkosen und -subarkosen. Untergeordnet treten felsische Metavulkanite und deren vulkaniklastische Equivalente auf. Der supergene nicht-sulfidische Erzkörper ist unregelmäßig geformt und verhält sich transgressiv sowohl zur sedimentären Schichtung als auch zu tektonischen Strukturen. Er zeigt eine deutliche supergene laterale Metallzonierung, welche das Egebnis unterschiedlicher Löslichkeiten der Metalle Eisen, Kupfer und Zink ist. Die schwerlöslichen Metalle Eisen und Kupfer bilden supergene Zonen und repräsentieren gleichzeitig den oxidierten ausgelaugten Teil des sulfidischen hypogenen Erzkörpers. Im Gegenatz zu Eisen und Kupfer ist Zink leicht löslich. Während der Oxidation ging Zink in Lösung, wurde mit dem Grundwasser transportiert und entfernt von Kupfer und Eisen ausgefällt und bildet eine supergene Zink-Anreicherungszone. Auch wenn sich der supergene nicht-sulfidische Erzkörper und die damit assoziierte laterale Metallzonierung transgressiv zu einem mesozoischen Störungssystem verhalten, so sind sie doch zum Teil dadurch kontrolliert. Das Störungssystem ist durch zahlreiche dilationale Klüfte und damit durch eine hohe Permeabilität der Wirtsgesteine charakterisiert. Meteorische Fluide migrierten entlang dieses Störungssystems und führten zu einer bis zu einigen hundert Metern tiefreichenden Oxidation des hypogenen sulfidischen Erzes. Paläomorphologische Strukturen und paläoklimatische Indikatoren belegen, dass die Oxidation des hypogenen sulfidischen Erzkörpers und damit Bildung des supergenen nicht-sulfidischen Erzkörpers während der späten Kreide sowie frühen Tertiärs stattfand. Während des späten Tertiärs wurde der oberste Teil der Skorpion-Lagerstätte erodiert. Auf der entstandenen Erosionsoberfläche wurden Alluvialsedimente und nachfolgend Dünensande abgelagert.

The supergene Skorpion non-sulphide zinc deposit is located approximately 40 km north of the Orange River in the southernmost Namib Desert, Namibia. It comprises a non-sulphide ore body (24.6 Mt @ 10.6 % Zn) and subordinate amounts of primary hypogene base metal sulphide mineralisation, which underlies the non-sulphide ores at depth. The supergene non-sulphide ores have formed by oxidation of a base metal sulphide protore by wall rock replacement and in-situ oxidation. The non-sulphide ore minerals comprise predominantly sauconite (Zn-smectite), substantial amounts of hemimorphite and smithsonite, and subordinate amounts of hydrozincite, tarbuttite and chalcophanite. The supergene ore minerals form mainly euhedral and subhedral crystals and occur as open space fillings in inter- and intragranular voids and fractures. The supergene non-sulphide ore body is hosted mainly by Late Proterozoic meta-arkoses and -subarkoses, and subordinately by felsic metavolcanic rocks and their volcaniclastic equivalents. The non-sulphide ore body is irregularly shaped, transgressive to sedimentary layering and major tectonic features. It is laterally zoned displaying a pronounced supergene lateral metal zonation pattern, which has developed as a result of differences in solubilities of the metals iron, copper, and zinc. The immobile metals iron and copper form supergene zones that represent the leached gossaneous part of the sulphide protore. The more mobile zinc has been leached from the sulphide protore. It has been transported in meteoric fluids and has precipitated in a distance from the sulpide protore and thus in the distance from supergene copper and iron zones forming a markedly supergene zinc enrichment zone. Even if the supergene non-sulphide ore body and the associated lateral metal zonation pattern are transgressive to a major Mesozoic fault system, they are partly controlled by it. The fault system opened abundant dilatational joints and fractures, which increased the permeability of the Neoproterozoic host rocks. Thus, meteoric fluids were channeled and were able to percolate along the fault system and to oxidise the hypogene sulphide ores to several hundreds of meters depth. Palaeo-morphological features and palaeo-climatic conditions indicate that the oxidation of the hypogene sulphide ore body and thus the formation of the supergene non-sulphide ore body must have taken place from Late Cretaceous up to Early Tertiary. Subsequently, the uppermost part of the Skorpion ore body has been eroded and alluvial sediments have been deposited on top of the erosional palaeo-surface in Late Tertiary.