The formation of orogenic gold deposits with atypical metal associations: insight from the Pohjanmaa Belt, western Finland

Orogene Goldlagerstätten gehören weltweit zu den wirtschaftlich bedeutendsten Goldquellen und weisen in einigen Fällen ungewöhnliche Anreicherungen an Basismetallen wie Co und Cu auf. Diese sogenannten orogenen Goldlagerstätten mit atypischer Metallassoziation sind bislang nur unzureichend verstanden, insbesondere hinsichtlich ihrer Genese, Metallquellen sowie der Rolle struktureller und metamorpher Einflussfaktoren bei ihrer Entstehung. Diese Arbeit untersucht die tektonische Entwicklung, die metamorphen Bedingungen, die strukturelle Kontrolle und Mineralisationsprozesse, die zur Bildung von Co-Cu-haltigen, orogenen Goldlagerstätten im Pohjanmaa-Gürtel innerhalb der paläoproterozoischen svecofennischen Provinz im Westen Finnlands führten. Der Fokus der Studie liegt auf vier Lagerstätten im Pohjanmaa-Gürtel: den Laivakangas Au-, Huhta Au-, Jouhineva Au-Co-Cu-Ag-, sowie Kurula Au-Co-Lagerstätten. Ein integrierter Ansatz, der Petrographie, Strukturgeologie und in-situ U-Pb-Geochronologie (Zirkon, Titanit und Apatit) kombiniert, wird angewandt, um die tektonische und metamorphe Entwicklung der Region zu rekonstruieren sowie die zeitlichen Abläufe und Mechanismen der Mineralisation einzugrenzen. Der Pohjanmaa-Gürtel dokumentiert eine komplexe geologische Entwicklung mit mehreren Orogenesen (Lappland-Savo-, Fennian-, Svecobaltic- und Nordic-Orogenese), die zu mehreren Episoden von Metamorphose und Deformation (D1-4) führten. Diese Ereignisse kulminierten in zwei Hauptmineralisationsepisoden: einem frühen As-Au-(Co-Ag)-Event und einem späteren Cu-Au-Event. Ersterer ist mit auriferen (Co)-Fe-Arseniden (Löllingit und Clinosafflorit) sowie (Co)-Fe-Sulfarseniden (Arsenopyrit und Kobaltit) mit Silber- und Bismuttelluriden unter amphibolitfaziellen Bedingungen assoziiert, und letzteres ist durch Chalkopyrit und elementares Gold unter grünschieferfaziellen Bedingungen gekennzeichnet. Detaillierte strukturelle Kartierungen zeigen, dass die Mineralisation stark durch regionale und lokale Scherzonen kontrolliert wird, insbesondere durch die sinistrale, NW-SE bis NNW-SSE-streichende Sievi-Scherzone sowie die dextrale, N-S-strei chende Polusjärvi-Scherzone. Die Mineralisation in den Laivakangas-, Huhta- und Jouhineva-Lagerstätten erfolgt entlang kleinerer, faltungsbedingter Scherzonen. Petrographische Untersuchungen und U-Pb-Geochronologie zeigen, dass die Mineralisation nach dem Metamorphosemaximum stattfand, wobei U-Pb-Titanit- und Zirkon-Datierungen Alter von ca. 1830 Ma für das As-Au-(Co-Ag)-Event bei Huhta und Jouhineva sowie ca. 1813 Ma für das Cu-Au-Event bei Laivakangas ergeben, was zeitlich gut mit den späten Svecofennischen Orogeneseereignissen (kollisionäre Svecobaltic- und Nordic-Orogenese) korreliert. Die Unterschiede in der Metallzusammensetzung zwischen diesen drei Lagerstätten lassen sich möglicherweise durch Unterschiede in der Fluidzusammensetzung und/oder den Wirtsgesteinen erklären, welche entscheidend für das Vorhandensein oder Fehlen von Co waren. Die Kobaltmineralisation in Jouhineva ist mit einem im Vergleich zu Huhta stärkeren pH-Anstieg oder einer geringfügigen Veränderung des fO₂ während der Fluid-Gesteins-Interaktion verbunden. Die hier vorgestellten Ergebnisse stützen die Auffassung, dass orogene Goldlagerstätten mit atypischer Metallassoziation keine eigenständigen Lagerstättentypen darstellen, sondern ein Spektrum innerhalb der breiteren Klasse orogener Goldsysteme repräsentieren. Die enge räumliche und zeitliche Verknüpfung zwischen reinen Gold- und polymetallischen Lagerstätten, ihre gemeinsamen strukturellen und metamorphen Rahmenbedingungen sowie konsistente Alterationsmuster unterstreichen einen gemeinsamen genetischen Ursprung. Der Vergleich mit anderen Lagerstätten in Finnland, Australien, Südafrika und Mali zeigt ähnliche paragenetische Abfolgen, Mineralzusammensetzungen und Mineralisationszeiten, was darauf hindeutet, dass die im Pohjanmaa-Gürtel identifizierten metallogenen Prozesse Teil eines größeren, regional ausgedehnten Ereignisses sind, das mit den späten Phasen der Svecofennischen Orogenese (1830–1760 Ma) verbunden ist.