Isotopic composition of Sr and Pb in the Central Rhodopean ore fields: Inferences for the genesis of the base-metal deposits

Base-metal hydrothermal deposits from the Madan and Laki ore fields in southern Bulgaria are hosted within gneissses and marbles of high-grade metamorphic rocks of the Central Rhodopean metamorphic-core complex. The metamorphic rocks were intruded in the Late Oligocene by rare rhyolitic dykes and are locally overlain by Tertiary conglomerates and large rhyolitic sub-aerial ignimbrites. In this study, Pb isotope analyses for galena and pyrite and Sr isotope analyses for barite from several mines in the Madan and Laki ore fields have been compared to the Pb and Sr isotopes of the metamorphic and igneous rocks to reveal the nature and sources of the ore metals.
  Temporal relationships between the base-metal ore deposits and local magmatism clearly indicate that mineralization is related to the waning stage of igneous activity. However, despite the close spacial and temporal relationship between the ore deposits and the magmatism, the Pb isotope values of galena fall within the ratios for the underlying metamorphic basement rocks, indicating that most of the ore Pb was derived predominantly through leaching from the metamorphic rocks. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios of barite range between more radiogenic strontium isotope composition of the basement metamorphic rocks and the less radiogenic isotopic signatures of the local igneous rocks, supporting mixing between those two sources. Considerable variations of the Pb and Sr isotope ratios even within the individual base-metal veins support the view that most of Sr and Pb in the vein-forming fluid was leached from the host rocks.

П. Марчев, Р. Мориц. Изотопен състав на Sr и Pb в Централнородопските рудни полета: изводи за генезиса на полиметалните находища. Полиметалните хидротермални находища от Маданското и Лъкинското рудни полета в южна България са вместени в гнайси и мрамори на високо-метаморфните скали на Централнородопския метаморфен ядрен комплекс. В късния олигоцен метаморфните скали са интрудирани от редки олигоценски риолитови дайки и на места са покрити от терциерни конгломерати и големи субаерални риолитови игнимбрити. В настоящото изследване, Pb изотопни анализи на галенит и пирит и Sr изотопни анализи на барит от няколко рудника на Маданското и Лъкинското рудни полета са сравнени с Pb и Sr изотопи на метаморфните и магматични скали, с цел да разберем природата и източниците на метали за минерализацията. Темпоралните взаимоотношения между полиметалните рудни находища и местния магматизъм ясно показват, че минерализацията е свързана с финалния стадий на магматичната активност. Обаче, независимо от тесните пространствени и темпорални взаимоотношения на рудните находища с магматизма, стойностите на Pb изотопи на галенита попадат в полето на отношенията на постилащите метаморфни скали, показващи, че повечето от рудното Pb произлиза предимно от излужване от метаморфните скали. Отношенията ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr на барита попадат между по-радиогенните изотопни състави на постилащите метаморфни скали и по-слабо радиогенните изотопни състави на околните магматични скали, което е в подкрепа на смесването на тези два източника. Значителните вариации на изотопните отношения на Pb и Sr, в рамките на отделно рудно находище подкрепят извода, че повечето Pb и Sr във флуида са излужени от вместващите скали.