Pyrrhotite and associated sulphides and their relationship to acid rock drainage in the Halifax Formation, Meguma Group, Nova Scotia

Don Fox, Clare Robinson, Marcos Zentilli

Abstract


The physical disruption of sulphide-bearing metasedimentary rocks of the Halifax Formation leads to oxidation of iron-sulphide minerals and the generation of acid rock drainage (ARD). Although pyrrhotite occurs in many places throughout the Halifax Formation, previous ARD studies have not considered in detail the mineral chemistry, texture, and distribution of this mineral nor how these factors may potentially influence the development of ARD. For this study, pyrrhotite-bearing samples of the Halifax Formation were collected in the field and from drill core at four locations in southwestern Nova Scotia. Samples were taken from different geological settings, such as proximal and distal to granitic intrusions and from different stratigraphic positions, to obtain a variety of mineral assemblages. Petrographic, microprobe and X-ray diffraction work indicate that the pyrrhotite in all samples is mainly monoclinic Fe7Sg, and its composition is relatively homogeneous regardless of geological environment. Inclusions of chalcopyrite and detectable quantities of As, Co and Ni are common. In regionally metamorphosed, grecnschist-facies areas, pyrrhotite is preferentially aligned along cleavage planes and thus is easily accessible to oxidizing air and fluids. Because pyrrhotite is regionally developed, contains potentially toxic trace elements, and occurs along cleavage planes, it is considered to play a significant role in ARD development in the Halifax Formation. Also, pyrrhotite oxidizes substantially faster than many other sulphide minerals and may be especially significant in the early stages of ARD.

RÉSUMÉ
La dislocation physique des roches métasédimentaires sulfuriféres de la Formation d'Halifax mène à une oxydation des minéraux renfermant du sulfure de fer ainsi qu'à la production d'exhaures de roches acide (ERA). Même si on relève la présence de pyrrhotine en de nombreux endroits partout à l'intérieur de la Formation d'Halifax, les études antérieures des ERA ne se sont pas attardées de fa÷on approfondie sur la nature chimique minérale, la texture et la répartition de ce minéral ni sur la manière dont ces facteurs peuvent éventuellemcnt influer sur l'apparition des ERA. Les chercheurs ont, aux fins de cette étude, prélevé sur le terrain ainsi que sur des carottes de sondage à quatre emplacements dans le sud-ouest de la Nouvelle-Écosse, des échantillons de la Formation d'Halifax renfermant de la pyrrhotine. On a prélevé les échantillons de différents cadres géologiques stratigraphiques, comme des intrusions proximales et distalcs à granitiques et différentes positions stratigraphiques, afin d'obtenir toute une variété d’associations minérialogiques. Des travaux à la microsonde, de diffraction aux rayons X et pétrographiques révèlent que la pyrrhotine de tous les échantillons est essentiellement du F7Sg monoclinique et qu'elle est d'une composition relativement homogene, peu importe I'environnement géologique. Les inclusions de chalcopyrite et de quantités détectablcs d'As, de Co et de Ni sont courantes. Dans les secteurs des faciès des schistes verts régionalement métamorphisés, la pyrrhotine est principalement alignée le long de plans de clivage et elle est ainsi facilement accessible aux fluides et à l'air oxydants. Vu la présence régionale de la pyrrhotine, vu qu'elle renferme des éléments traces pouvant être toxiques et vu qu'elle sc trouve le long de plans de clivage, on considère qu'elle joue un rôle prépondérant dans la production des ERA à l'intérieur de la Formation d'Halifax. La pyrrhotine s'oxyde par ailleurs bcaucoup plus rapidement que de nombreux autres minéraux sulfurls et ce facteur peut être particulièrement déterminant dans les premiers stades de la production des ERA.

[Traduit par la rédaction]

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DOI: https://doi.org/10.4138/2061