• geochemistry
• iron oxides
• pyrite-barite-iron oxides deposits
• Apuan Alps

Le Alpi Apuane sono caratterizzate dalla diffusa presenza di mineralizzazioni ad ossidi di Fe
(magnetite ed ematite). Le più importanti da un punto di vista economico, in passato, e quelle
attualmente più rilevanti dal punto di vista scientifico sono certamente le mineralizzazioni ad ossidi
di Fe associate ai depositi a barite-pirite-ossidi di Fe delle Alpi Apuane meridionali. La scoperta di
un’eccezionale mineralizzazione a Tl in questi depositi ha dato il via ad una serie di studi e indagini geochimiche che per il momento hanno riguardato esclusivamente la pirite.
In questo lavoro vengo riportati per la prima volta i dati relativi a 10 elementi maggiori e 45 elementi in traccia all’interno degli ossidi di Fe dei depositi a pirite-barite-ossidi di Fe e di altre mineralizzazioni minori presenti sulle Alpi Apuane e all’estremità orientale della Liguria. Geochimica e mineralogia di 24 campioni di ore rock mineralizzati ad ossidi di Fe sono state investigate rispettivamente tramite ICP-MS e diffrattometria a raggi X di polveri. Inoltre, per 20 campioni sono state realizzate sezioni sottili e sezioni lucide scoperte per le osservazioni petrografiche al microscopio ottico.
Come per la pirite, le mineralizzazioni a magnetite ed ematite del distretto minerario delle Apuane
meridionali sono caratterizzate da una chimica estremamente complessa, con importanti anomalie
positive soprattutto in Tl, As, Sb, Mo, V, Be, W e Ge, mentre le altre mineralizzazioni ad ematite
hanno un’impronta geochimica completamente diversa. La presenza di minerali di ganga maschera
il contributo degli ossidi di Fe per alcuni elementi come Si, Al, Ca, Mg e Mn; tuttavia, per alcuni
campioni è verosimile supporre la presenza di alti tenori in Mn negli iron ores.
Per lo stesso motivo, diversi diagrammi basati sulla chimica degli ossidi di Fe, applicati anche nel
campo dell’esplorazione mineraria, non risultano efficaci nel discriminare la genesi, ancora
dibattuta, dei depositi. Solamente nei diagrammi costruiti sulla base del Ge i campioni di magnetite
plottano in un campo intermedio tra i depositi idrotermali e i depositi sedimentari a Fe. L’analisi dei comportamenti geochimici degli elementi più significativi suggerisce una genesi di tipo
sedimentario-idrotermale. L’interazione tra fluidi idrotermali e acqua di mare ossigenata avrebbe
portato all’adsorbimento e alla coprecipitazione di diversi elementi con ossi-idrossidi di Fe come la
ferridrite. La circolazione idrotermale potrebbe essere stata innescata dal magmatismo Permiano
rappresentato dalle Metarioliti di Fornovolasco e avrebbe portato alla lisciviazione dalle rocce del
basamento e all’arricchimento di Tl, As, Sb, Be, W e Ge all’interno dei fluidi idrotermali a bassa T (T< 300 °C).
Per elementi come Mo e V è più probabile un’origine marina. Le trasformazioni durante i processi
diagenetici e metamorfici della ferridrite in ematite e, successivamente, magnetite possono aver
portato all’incorporazione di questi elementi negli attuali ore minerals. In questo scenario la genesi
dei depositi a pirite-barite-ossidi di Fe puo’ essere collocata nel tardo Paleozoico, coeva con la genesi dei vicini depositi a Pb-Ag-Zn del Bottino e il magmatismo felsico. Le miniere di S. Barbara
rappresentano un trait d’union tra questi tipi di deposito, facendo pensare ad un’originale zonatura
di un deposito tipo basin hosted sulfide, con i depositi a barite-pirite-ossidi di Fe che rappresentano la porzione più distale dai vent idrotermali.
Alcune evidenze petrografiche, oltre alle relazioni geochimiche tra gli ossidi di Fe e la pirite degli
stessi depositi, permettono però di avanzare una nuova ipotesi, per cui gli ossi-idrossidi di Fe si
sarebbero originati per alterazione della parte sommitale dei corpi mineralizzati a pirite durante un
momento di emersione del bacino di sedimentazione, per poi essere successivamente convertiti,
tramite processi diagenetici e metamorfici, negli attuali corpi a magnetite.


Apuan Alps are characterized by the widespread presence of different Fe-oxides (magnetite and
hematite) mineralizations. The pyrite-barite-iron oxides deposits of southern Apuan Alps were
certainly the most economically important in the past and are now the most relevant under a
scientific point of view. The discovery of an exceptional Tl mineralization in these deposits led to a
series of geochemical studies and investigations which have focused exclusively on pyrite until this
moment.
This paper presents for the first time the data relative to 10 major and 45 minor elements of Fe oxides from pyrite-barite-iron oxides deposits and from some other minor mineralization of the
Apuan Alps and the eastern edge of Liguria. Geochemistry and mineralogy have been investigated
on 24 ore rock samples through inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and X-ray
powder diffraction respectively. Moreover, thin and uncovered polished sections of 20 samples
have been used for petrographic and mineralogical observation at the optical microscope.
As seen in previous studies for pyrite, magnetite and hematite ores from the south Apuan Alps
mining district are characterized by an extremely complex chemical composition, with significant
positive anomalies of Tl, As, Sb, Mo, V, Be, W and Ge, while the other hematite mineralizations have
a completely different geochemical fingerprint. The occurrence of gangue minerals hides the
contribution by Fe-oxides of some elements as Si, Al, Ca, Mg and Mn; however, for some samples,
a high content of Mn into iron ores is likely assumable.
For the same reason, many binary diagrams based on the geochemistry of iron oxides, applied in
the mining exploration field, are not reliable in discriminating the still debated genesis of these
deposits. Only into the Ge-based discriminant diagram, different magnetite samples plot in an
intermediate field between hydrothermal and sedimentary iron deposits. The analysis of
geochemical behavior of the most significant elements suggests a hydrothermal-sedimentary
genesis. The interaction between seawater and hydrothermal fluids may have caused the
adsorption and coprecipitation of many elements with iron oxyhydroxide such as ferrihydrite.
Hydrothermal circulation might have been triggered by Permian magmatism represented by
Fornovolasco Metarhyolite Fm. and could have led to the leaching from the basement rocks and the
enrichment of Tl, As, Sb, Be, W and Ge into low T (T< 300 °C) hydrothermal fluids. For elements such
as Mo and V a marine origin is more likely. Transformations of ferrihydrite to hematite, and later to
magnetite, during diagenetic and metamorphic processes can lead to the incorporation of these
element into the actual ore minerals. In this scenario, the genesis of pyrite-barite-Fe oxides deposits is set into late Paleozoic, coeval with the close Pb-Ag-Zn deposits of Bottino mine and felsic magmatism. Santa Barbara mine represents the joint between these two deposits, suggesting an
original zonation of a basin hosted sulfide deposit, where pyrite-barite-Fe deposits represent the
distal portion from hydrothermal vents.
Some petrographic evidences, combined with geochemical relations between pyrite and iron oxides
from the same deposits, allow to come up with a new hypothesis, according to which the Fe
oxyhydroxides may have formed during the alteration of the upper zone of pyrite orebodies, after
a momentaneous emergence of the sedimentary basin, to be subsequently converted into the
actual magnetite orebodies through diagenetic and metamorphic processes.