The Geological Setting, Mineralogy, and Paragenesis of Gold-Bearing Polymetallic (Cu+Co+Ag+Au+Bi±Pb±Ni±U) Veins of the Merico-Ethel Property, Elk Lake, Northeastern Ontario, Canada

Exploration & Mining Geology, Vol. 19, No. 3-4, 2010

E.G. Potter, R.P. Taylor, P.C. Jones, K. Rees, and I. Campbell

The Cobalt embayment is a large domain of Paleoproterozoic clastic sedimentary rocks that unconformably overlies the Archean Abitibi greenstone belt. Regionally extensive sills and dikes of Nipissing diabase, emplaced circa 2219 Ma, occur throughout the embayment and are the preferential host to gold-bearing polymetallic vein systems on the Merico-Ethel property, near the northeastern margin of the Cobalt embayment. These gold-bearing, polymetallic veins are predominantly east–west-trending, steeply dipping, discordant calcite- quartz vein systems that formed close to the time of crystallization (within ~15 m.y., based on Pb-Pb ages) of the Nipissing diabase. The ore mineralogy is complex in character, typically comprising sulfides, arsenides, native metals (gold and silver), and specular hematite, preferentially concentrated along the interface between silicate and calcite gangue. A simplified sequence of mineral deposition in the veins is: (1) “Early-stage” pyrite ± chalcopyrite hosted in quartz ± chlorite gangue; (2) “Main-stage” polymetallic (Cu + Co + As + Ag + Au + Bi ± Pb ± Ni ± U) sulfides, arsenides, and native metals hosted in calcite gangue; and (3) “Late-stage” calcite flooding ± galena. Wall-rock alteration in Nipissing diabase is restricted to narrow (<5 cm) haloes of calcite-chloriteepidote- bearing assemblages, whereas a weak alteration halo of specular hematite, calcite, and allanite-epidote has been observed in the surrounding sedimentary rocks. In terms of their age, geology, mineralogy, paragenesis, and morphology, the gold-bearing vein systems at Merico-Ethel closely resemble the silver-sulfarsenide vein deposits of the historic Cobalt and Gowganda mining camps. These observations indicate that the Au-bearing veins are variants of the Ag-vein systems and as such, have a common genesis belt.

Résumé: L’Échancrure de Cobalt est un large domaine de roches sédimentaires clastiques d’âge Paléoprotérozoïque qui reposent en discordance sur la ceinture de roches vertes d’Abitibi d’âge Archéen. La Diabase de Nipissing, mise en place vers 2219 Ma et qui constitue un réseau de sills et de dykes d’importance régionale, est présente dans l’ensemble de l’échancrure et constitue la roche-hôte principale des systèmes de veines aurifères-polymétalliques de la propriété Merico-Ethel, près de la bordure nord-est de l’Échancrure de Cobalt. Ces veines à minéralisation aurifère et polymétallique constituent un système de veines de calcite-quartz sécantes d’orientation principalement est-ouest et à pendage fort qui se sont formées peu de temps après la cristallisation de la Diabase de Nipissing (à ~15 Ma près, d’après les âges Pb-Pb). La minéralogie de la minéralisation est complexe; elle consiste typiquement en sulfures, en arséniures, en métaux natifs (or et argent) et en hématite spéculaire, préférentiellement concentrés à l’interface entre les silicates et la gangue de calcite. La séquence de déposition simplifiée des minéraux dans les veines est : (1) «Stade précoce» pyrite ± chalcopyrite encaissés dans une gangue de quartz ± chlorite; (2) “Stade principal” sulfures polymétalliques (Cu + Co + As + Ag + Au + Bi ± Pb ± Ni ± U), arséniures, et métaux natifs dans une gangue de calcite; et (3) “Stade tardif” calcite massive ± galène. L’altération pénétrative de la Diabase de Nipissing est confinée à des halos étroits (<5 cm) présentant des assemblages marquées par la présence de calcite-chlorite-épidote, tandis qu’un faible halo d’altération en hématite spéculaire, calcite et en allanite-épidote est noté dans les roches sédimentaires environnantes. De par leur âge, leur géologie, leur minéralogie leur paragenèse et leur morphologie, les systèmes de veines aurifères de Merico-Ethel ressemblent beaucoup aux gîtes filoniens d’argent-sulfoarséniures des camps miniers historiques de Cobalt et de Gowganda. Ces observations indiquent que ces veines aurifères constituent une variante des systèmes des veines argentifères et qu’elles partagent une genèse commune.

Keywords: Cobalt, copper, gold, polymetallic vein, Merico-Ethel, Nipissing, Huronian