Volume 33, numéro 2, summer 1997

EN :

The physical disruption of sulphide-bearing mctasedimentary 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.

FR :

La dislocation physique des roches metasedimentaires sulfuriferes de la Formation d'Halifax mene i une oxydation des miniraux renfermant du sulfure de fer ainsi qu'a la production d'exhaures de roches acide (ERA). Meme si on releve la presence de pyrrhotine en de nombreux endroits partout a l'interieur de la Formation d'Halifax, les etudes anterieures des ERA ne se sont pas attardles de facon approfondie sur la nature chimique minerale, la texture et la repartition de ce mineral ni sur la maniere dont ces facteurs peuvent eventuellemcnt influer sur l'apparition des ERA. Les chercheurs ont, aux fins de cette etude, preleve^ sur le terrain ainsi que sur des carottes de sondage a quatre emplacements dans le sud-ouest de la Nouvellc-Ecosse, des ichantillons de la Formation d'Halifax renfermant de la pyrrhotine. On a prelevd les 6chantillons de differents cadres glologiques stratigraphiques, comme des intrusions proximales et distalcs a granitiques et differentes positions stratigraphiques, afin d'obtenir toute une varied dissociations mineialogiques. Des travaux a la microsonde, de diffraction aux rayons X et petrographiques rivelent que la pyrrhotine de tous les ichantillons est essentiellement du F7Sg monoclinique et qu'elle est d'une composition relativement homogene, peu importe I'environnement glologique. Les inclusions de chalcopyrite et de quantity detectablcs d'As, de Co et de Ni sont courantes. Dans les secteurs des facies des schistes verts rlgionalement metamorphises, la pyrrhotine est principalement aligned le long de plans de clivage et elle est ainsi facilement accessible aux fluides et a 1'air oxydants. Vu la presence regionale de la pyrrhotine, vu qu'elle renferme des elements traces pouvant 6tre toxiques et vu qu'elle sc trouve le long de plans de clivage, on considere qu'elle joue un rdle preponderant dans la production des ERA a l'interieur de la Formation d'Halifax. La pyrrhotine s'oxyde par ailleurs bcaucoup plus rapidement que de nombreux autres miniraux sulfurls et ce facteur peut 6tre particulierement determinant dans les premiers stades de la production des ERA.

[Traduit par la redaction]

EN :

Opaque mineralogy of a representative cross-section of deformed and metamorphosed turbiditic slate and metasandstone of the Meguma Group has been investigated optically and by electron microprobe. A strong strati-graphic control over the presence and abundance of certain opaque minerals is recognized, which may prove useful for environmental evaluation such as acid drainage potential. Abundant pyrite and pyrrhotite in the lower Halifax Formation reflect concentration of early diagenetic pyrite resulting from the reduction of seawater sulphate under anoxic conditions. Magnetite is restricted to the Goldenville Formation. Dmcnitc and rutile occur throughout the succession, and minor chalcopyrite, arsenopyrite, covellite, hematite and glaucodot were also noted.

Pyrrhotite and ilmenitc, as well as spcssartine, chlorite and chloritoid porphyroblasts, developed during pro-grade metamorphism before and/or during cleavage formation, which also resulted in removal of early diagenetic pyrite. Later pyrite formed by replacement or immobilization of pyrrhotite during retrograde metamorphism. Colloform pyrite, arsenopyrite and chalcopyrite are the youngest mineral phases.

FR :

On a £tudie la structure miniralogiquc opaque d'un echantillon reprisentatif dc mltagres et d'ardoisc turbiditique deTormis et melamorphisls du groupe de Meguma, optiquement ainsi qu'a l'aide d'une microsonde electronique. On a ainsi reconnu un contrdle stratigraphique prononce' sur la presence et 1'abondance de certains mineraux opaques, ce qui pourrait s'avirer utile pour une Evaluation environnementale, comme celle du potentiel de drainage acide. Les quantitts abondantes de pyrite et de pyrrhotine dans la partie inferieure de la Formation d'Halifax tlmoignent d'une concentration de pyrite diagcnitique pr6coce provenant de la reduction du sulfate d'eau salie dans dcs conditions anoxiques. La magnetite se limite a la Formation de Goldenville. On releve la presence d'ilminite ct de rutile partout dans la succession, en plus de petites quantitls de chalcopyrite, d'arsenopyrite, de covellite, d'hdmatitc et dc glaucodot.

La pyrrhotine et l'ilmenite, tout comme la spcssartine, la chlorite et les porphyroblastes chloritoldes, sont apparus au cours d'un mltamorphisme progradc avant ou pendant la formation du clivage, qui a provoque en plus un retrait de la pyrite diaginitique precocc. La pyrite ultlrieure s'est formic par remplacement ou remobilisation de la pyrrhotine au cours d'un ritromitamorphisme. La pyrite colloforme, l'ars6nopyrite et la chalcopyrite reprdsentent les phases minirales les plus r6centes.

[Traduit par la redaction]

EN :

An extensive magnetic susceptibility mapping program was undertaken in conjunction with re-processing and enhancement of aeromagnetic data over the Meguma Group of Nova Scotia. The ground follow-up consisted of several thousand in situ magnetic susceptibility measurements collected in conjunction with a detailed geological mapping program designed to identify the sources of newly resolved aeromagnetic anomalies. Analysis of the susceptibility data and magnetic mineralogy identified a strong correlation between general magnetic character and stratigraphy. This correlation can be confidently demonstrated at the member level (e.g., Glen Brook unit), however, more detailed relationship, correspond to lithological variations within a particular unit. For example, slate packages within the Steves Road, unit have a mean susceptibility of 0.41(±0.09) x 10"3 SI compared to 0.11(^0.09) x 10'3 SI, for the predominant meta-sandstone strata. Other examples include various lithologies in the Goldenville Halifax Transition zone Upper Beds unit, which consists of silty slate (kave~0.S8 x 10"3 SI), Mn-rich silt beds (kave~1.02 x 10° SI), and tightly folded sulphide rich sand beds (k,ve=1.68 x 10*3 SI). In situ susceptibility data is also an indicator of sulphide content in the slates of the Halifax Formation including pyrrho-tite and to a lesser degree, pyrite. The susceptibility readings also appeared to indicate anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) in the slates where pyrrhotite grains were oriented parallel to well developed cleavage. Within the Goldenville Formation, magnetic susceptibility measurements frequently provide the only indication of lithological variations and hence facilitate the mapping of the monotonous metasandstone packages. Marker horizons can also be traced in a similar fashion.

FR :

On a realise un vastc programme de cartographie de la susceptibility magnetique, conjointement avec un retraitement et un enrichissement des donnees aeromagnctiqucs, au-dessus du groupe de Meguma en Nouvelle-£cosse. Le suivi au sol a comporte plusieurs milliers de prelevements dc mesures de la susceptibility magnetique sur place, conjointement avec un programme de cartographie geologique detaille visant a deceler les sources des anomalies magnetiques ricemment resolues. L'analyse des donnees de susceptibility et des valeurs mincralogiques magnetiques a fait ressortir une correlation prononcee entre la stratigraphie et le caractere magnetique general des lieux. On peut facilement montrer cette correlation au niveau du membre (p. ex. 1'unite Glen Brook), mais les rapports plus dltaillls correspondent a des variations lithologiques a l'interieur d'une unite particuliere. Les ensembles d'ardoise a l'interieur de 1'unite du chemin Steve's, par exemple, affichent une susceptibilite moyenne de 0,41 (+0,09) x 10'3 SI comparativement a 0,11 (+0,09) x 10"3 SI dans le cas des strates predominantes de mitagres. On a d'autres exemples de cette correlation avec les diverses structures lithologiques a l'interieur de I'unite Upper Beds de la zone de transition entre Goldenville et Halifax, qui est constitute d'ardoise limoneuse (k^^ = 0,58 x 10"3 SI), ainsi qu'avec les couches de limon riches en Mn (kave = 1,02 x 10"3 SI) et les couches de sable riches en sulfures a plis fermes (kave= 1,68 x 10"3 SI). Les donnees de susceptibilite in situ constituent en outre un indicateur de la teneur en sulfure des ardoises de la Formation d'Halifax, notamment la pyrrhotine et, dans une mesure moindre, la pyrite. Les releves de susceptibilite semblent par ailleurs reveler une anisotropic de la susceptibilite magnetique (ASM) dans les ardoises ou les grains de pyrrhotine etaicnt orientcs dans une direction parallcle a une schistosite bien etablie. A l'interieur de la Formation de Goldenville, les mesures de la susceptibilite magnetique ne constituent frequemment que la seule indication dc variations lithologiques; el les facilitent par consequent la cartographie des ensembles de mctagres monotones. On peut igalcment delimiter les horizons reperes de la m£me facon.

[Traduit par la redaction]

EN :

Lithogeochemical analyses of samples from the Beaverbank unit at North Beaverbank were used to characterize the stratigraphic interval representing the gradation from metasandstone of the Goldenville Formation to slate of the overlying Halifax Formation in central mainland Nova Scotia (central Meguma area). The unit can be divided into three subunits on the basis of lithology, chemistry, and mineralogy. Upper subunit A (the coticule horizon) consists principally of grey sulphide-rich metasiltstone with abundant spessartine garnet and Mn-rich carbonate concretions. Subunit B is similar to subunit A but has less garnet and more metasandstone interbeds. At the base, subunit C consists principally of medium to coarse grained metasandstone with grey metasiltstone interbeds, rare garnet, Mn-rich carbonate concretions which are less abundant than in subunits A and B, and only minor sulphides.

Sulphur analyses of samples from the Beaverbank unit indicate a potential acid generating hazard, based on Nova Scotia Department of the Environment guidelines which suggest that rocks containing greater than 0.40% sulphur should be treated as potentially acid generating. Rocks from the Beaverbank unit have sulphur contents as high as 3.4% and approximately 40% of the rocks analyzed from this unit exceed 0.40% S limit. Subunits A and B have average sulphur contents of 0.70% and 0.60% respectively, whereas the sulphur content of subunit C is only 0.06%.

FR :

On a eu recours a des analyses lithogeochimiques de P unite Beaverbank, a North Beaverbank, pour caracteriser l'intervalle stratigraphique represcntant la gradation du metagres de la Formation de Goldenville a I'ardoise de la Formation sus-jacente d'Halifax, dans le centre de la partie contincntale de la Nouvelle-Ecosse (sccteur central de Meguma). On peut diviser l'unite en trois sous-unites en fonction de ses caractcres lithologiques, chimiques et mineralogiques. La sous-unite supiricure A (horizon de coticule) est principalement constitute de metasiltstone riche en sulfures gris avec concretions de carbonate riches en Mn et grenats de spessartine abondants. La sous-unite B est semblable a la sous-unite A (l'horizon de coticule), mais elle renferme moins de grenats et plus de couches interstratifiees de metagres. A la base, la sous-unite C est principalement composee de metagr£s a grain allant de moyen a grossier avec couches interstratifiees de metasiltstone gris, rarcs grenats, concretions de carbonate riches en Mn moins abondantcs que dans les sous-unites A et B, et seulement quelques sulfures.

Les analyses du soufre des echantillons provenant de l'unite Beaverbank revelent, d'apr&s les lignes directrices du ministere de l'Environnement de la Nouvelle-Ecosse, un risque possible de production d'acides, qui laisse supposcr qu'il faudrait traiter les roches renfermant plus de 0,40 % de soufre comme des roches pouvant produire des acides. Les roches de l'unite Beaverbank ont une teneur en soufre pouvant atteindre 3,4 % et environ 40 % des roches de cette unite analysees ont dipassi la limite de 0,40 %. Les sous-unites A et B affichent des teneurs en soufre moyennes de 0,70 % et 0,60 % respectivemnt, tandis que la teneur en soufre de la sous-unite C n'atteint que 0,06 %.

[Traduit par la redaction]

EN :

The mineralized transition between the Goldenville and Halifax formations of the Meguma Group was intruded by granodiorite and monzogranite of the Liscomb Complex near Eastville, Nova Scotia. Mineral and whole-rock chemical studies of samples from drillholes and surface exposures allow documentation of the chemical nature and a preliminary assessment of the magnitude of interaction between the granitoid bodies and their metasedimentary host rocks. Mg/(Mg+Fc) broadly increased, whereas Mn decreased in biotite and chlorite with increasing grades of metamorphism toward the contact with the Liscomb Complex in the eastern section of the map area. Fe and Mn, two transition elements with similar chemical behaviour, were mobilized and incorporated into Fe-rich contact metamorphic minerals such as almandine garnet and staurolite. Garnet in the granodiorite shows reversals in zoning, with Mg and Fe decreasing sharply and Mn increasing at the rim. Reversely zoned garnet crystallized with falling temperature and likely represents a highly modified xenocrystic type. Standard discriminant diagrams confirm that the Meguma metasedimentary rocks were deposited on a continental margin and that the granitoid intrusions formed as crustal melts during continental collision. Assimilation of Meguma country rock by the Liscomb granitoid intrusions is indicated by the detection of a characteristic trace element signature imparted by the transition between the Goldenville and Halifax formations near Eastville. Although not certain proof, the strong contrast between Pb/Zn ratios in the Meguma metasedimentary rocks and the Liscomb granodiorite (-0.45) and the rest of the South Mountain Batholith (1.19-2.26) suggests a variant petrogenetic process for the two granitoid bodies.

FR :

La transition min£ralisee entre les Formations de Goldenville et d'Halifax du groupe de Meguma a iXi piniXiic par de la granodiorite et du monzogranite du complexe de Liscomb, pres d'Eastville, Nouvelle-Ecosse. Des etudes chimiques des roches et des mineraux des Ichantillons provenant de trous de forage et d'afflcurcments de surface permettent une documentation de la nature chimique du sous-sol et une Evaluation preliminaire de I'ampleur de l'interaction entre les masses granitiqucs et leurs roches hdtes mltasldimentaires. La quantity de Mg(Mg+Fe) a generalement augments tandis que le Mn a diminul dans la biotite et la chlorite avec les nivcaux accrus de metamorphisme apparus vers la zone de contact avec le complexe de Liscomb, dans la partie orientate du secteur cartographique. Le Fe et le Mn, deux elements de transition ayant un comportement chimique semblable, ont iti mobilises et incorpores dans des mineraux mitamorphiqucs de contact riches en Fe comme les grenats d'almandine et la staurolite. Les grenats a I'intericur de la granodiorite affichent des inversions de zonation avec une diminution soudaine du Mg et du Fe et une augmentation du Mn le long de la frange du secteur. Les grenats de zonation inverse se sont cristallises lorsque la temperature a chute; ils reprEsentent vraisemblablement un type xlnocristique fortement modified Des schEmas discriminants standard confirment que les roches mitasEdimentaires de Meguma se sont diposics sur une marge continentale et que les intrusions granitiqucs se sont formica au moment de la fusion de la croute lors de la collision des continents. La detection d'une signature d'elimcnts traces caracteristiques due a la transition entre les formations de Goldenville et d'Halifax, pres d'Eastville, rEvele l'assimilation de roches encaissantes de Meguma par les intrusions granitiques de Liscomb. Mcme si cela ne constitue pas une preuve certaine, le contrastc marquE entre les rapports de Pb/Zn dans les roches metasedimentaires de Meguma et la granodiorite de Liscomb (— 0,45) ainsi que le reste du batholithe de South Mountain (1,19-2,26), permet de supposer que les deux masses granitiques ont iti soumises a un processus pdtrogEnltique different.

[Traduit par la redaction]

EN :

Mining in Meguma gold districts has resulted in the development of hundreds and possibly thousands of underground stopes since gold was first discovered in 1861. These stopes are on the order of 1 to 2 m wide and extend up to hundreds of metres along strike and tens of metres in height. Many are open or partially filled and capped by surface crown pillars of quartz and phyllite that are as little as 2 m thick vertically. The majority of these stopes have been abandoned for more than fifty years and the long term stability of their surface crown pillars is uncertain.

Rock mass behaviour and surface subsidence have been monitored in part of the Goldenville mining district since 1991. Surface subsidence basins have increased in both number and depth during this period. Stope locations and the nature of crown pillars above the stopes are poorly defined due to lack of accurate mining records and the presence of overburden. Furthermore, some of the subsidence features in the area are obviously related to the failure of overburden plugs rather than bedrock caps. For these reasons, a causal relationship between surface crown pillar failure and the surface subsidence features currently existing in the Goldenville district cannot be established at this time. However, time domain reflectometry and structural data suggest that the near-surface rock mass between and above abandoned stopes is undergoing progressive degradation by gravity-induced failure of slab-like blocks along intersecting and closely-spaced bedding, cleavage and joint surfaces. Uncertainties in factors such as rock mass quality, crown pillar dimensions and water table fluctuations make it impossible to predict when and where crown pillars might fail. However, failure of the weaker crown pillars and consequent surface subsidence are inevitable if these rock mass movements continue indefinitely.

FR :

L'extraction miniere dans les districts aurifcres de Meguma a provoqul I'etablissement de centaines, et possiblement de milliers, de chambres souterraines depuis qu'on y a decouvert de l'or pour la premiere fois en 1861. Ces chambres ont d'un a deux metres de largeur et des dizaines de metres de hauteur, et ellcs longent des filons sur des centaines de metres. Beaucoup sont ouvertes ou partiellement remplies et coiffles de stots de surface de quartz et de phyllite pouvant n'avoir que deux metres d'ipaisseur verticalement. La majority de ces chambres sont abandonees depuis plus de SO ans et la stability a long terme de leurs stots de surface est incertaine.

On surveille le comportement des masses rocheuses et l'affaissement de surface dans une partic du district minier de Goldenville depuis 1991. Le nombre et la profondeur des bassins d'affaissement de surface se sont accrus au cours de cette periode. II est difficile de deTmir les emplacements des chambres et la nature des stots au-dessus des chambres en raison de l'absence de registres minicrs pricis et de la presence de morts-terrains. De plus, certaines des caractiristiques de l'affaissement dans le secteur sont nettement liecs a la deTaillance de l'obturation a I'aide de morts-terrains plutdt que des chapeaux de substrat rocheux. C'est pourquoi on ne pcut pas itablir pour le moment une relation de cause a effet entre la deTaillance des stots de surface et les caracteristiques de l'affaissement de surface existant prescntement dans le district de Goldenville. La reflectometrie a dimension temporelle et les donnecs structurales permettent toutefois de supposer que la masse rocheuse en sub-surface entre les chambres abandonees et au-dessus de celles-ci est en train de subir une degradation progressive en raison de la defaillance gravitaire des blocs en tranches longeant ('intersection et les surfaces rapprochees des fissures, du clivage et de la stratification. Les incertitudes par rapport aux facteurs, comme la qualite des masses rocheuses, les dimensions des stots de surface et les fluctuations du niveau phriatique, empechent les geologucs de predire quand et oil peuvent s'ecrouler les stots. II est cependant inevitable que les stots plus faibles cedent et que se produise l'affaissement de surface consicutif si ces masses rocheuses continuent a bouger indefiniment.

[Traduit par la redaction]