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UNITEU STATES OEPHHTMENT OF THE I t i T E K I O K

GEOLOGICAL SURVEY

A n a l y t i c d l r e s u l t s arld saraple l o c a l i t y rrlap

o f stream-sediment and heavy-mineral-concentrate

samples f r o m the Healy quadrangle, Alaska

BY

I?. M. O'Leary, J. 13. Hoffman,

S. J . S u t l e y , and H. U. K ing

Open-Fi 1 e Repor t 84- 104

T h i s report 1s p r el i l l11 r lary drld t lds n o t bee11 r e v l ewed f o r c o r ~ f o r i ~ i ~ t y WI t h U.2. L t ? ~ l o y l c d l Survey e d l t u r l d l ~ C d r l d d ~ d ~ at\Ct ~ t r a t l y ~ d p h l C l l ~ i i l ~ l l ~ l d ~ ~ l ~ .

Arly use o f trdde ndnles I s for drscr lptlve ; lur p s e s 0rll.y arld does no t llrlp1 y erlcior selllent by the U5GS.

CONTENTS

S L U ~ ~ ~ S reldtud t o APlR/\P .................................................. 1 I r~ t roauc t~or i .......................................................... 1 Methods uf s t u d y ....................................................... 2

.................................................... 56111~1~ C O ~ I ~ C ~ ~ O I ~ 2 S t r ear:,-sedilrlent sar;~ples.. ....................................... 2

............................. Iledvy-it11 r~er d l -cur~ceritr d ~ e S J I I I ~ ~ es . . 2 Sd111p1e preparation ................................................... 3

...................................................... Sa1111le drrdlysis 4 h , ~ t . c i r ( ; ~ r a p n l c l ~ ~ e t n u d . . . . . . . . . . ................................. 4 ................................................ Lhemicdl rrreti~ods b

R I i S S ...................................................................... 7 Kefe rences ci t?d . . ........................................................ 7

TABLES

T A B L E 1. L 7 r r r 7 t s of deterrrii n a t ~ o n fo r spect rograph~c analysl s of heavy-mi ner a1 concentrates based o n a 5-rng sarr~pl e, dnd strearn sediments based or1 a 10-~ng sar~rple ............. 5 ...................................... ThBLE 2. Chemical methods used b

TAHLE 3. Spectrograph1 c and che~mcal dnalyses of s t r earti-seallr~ent .............. sarrlples frorii the Healy quadranyle, Aldskd.. b TAELE 4. Spectr oyr a p h i c analyses of heavy-1i11 neral -concentr a t e

sdnlples from tllr Healy quddrdnyle, H l a s k d ................ 8i, I LLUSTRAT IONS -

PLATE 1. Map showiny s i tes a t which stream sedirrients dnd heavy-n~i ne r a1 -concentrate sarnpl es were col 1 ected from the Healy quadrangle, Alaska ................ I n pocket

STUUIES RELATED TO AMRAP

The U.S. Geoloylcal Survey, 1 s requlred by the Alaskdri Ndtlondl In teres t Lards Conserva tlon Act (AI\IILCH, Publrc Lakv 96-487) t o survey certalrl Federal ldrlds L O deterl~lir~e thel r 1111 ner d l resource p o t e n t ~ d l . Ke~ul t~ f r O I I I t h e ~ l a ~ k d f l 14111erdl Resource Apprdlsdl Program ( A M R A P ) ~ i ~ u s t be made available t o the public arld be sub~llitted t o ttie President and t h e Cur~gress. Thls report p r e s e t ~ t b ar~dlyt lcdl r t f s ~ l l t 5 of d yeochtlri~~cdl stir vey o f t h e Healy yuaardt~ylt., Alaska.

I NTRODUCTION

111 l9G11, 1931, d r ~ d 193: we C O ~ I ~ U C L ~ U a r ecorltldlssdrlce j e ~ c t i e i i ~ ~ c ~ j s u r v e j o f tne t iedly quddr dllyle, kl a s k d .

The Hedly quadr angl? wnich caiipr 1 s r s about 6720 PiiZ (17,2011 killZ) 1 i e s about bU 1111 (90 kill) south of Fairbanks, Alaska, and i s transversed by the Hldska rdnge. Access t o the vicinity o f t h e study area i s provided on t h e north and south by the George Parks hiyhway, on the eas t by the Denall hlghway. Hccess in the Healy quadrangle was provided by helicopter with t h e e x c e p t i o n of a few s i t e s t h a t were accessible by road vehlcle from the Georye P d r k s and Llerlal i h i yhways.

The geology of the Healy quadrangle includes 13 tec tonost ra t igr d p h l c

te r ranes as o u ~ l i n e d and described by Jones and others (1Y81), each t e r rane hav ing di s t r i r i c t ~ v e s t r a t i y r d p h i c sequences or rock dssei;lblanyes. Cretaceous and/or Tert iary y ran i t l c rocks have intruded rocks o f the vdrious ter rdnes , exposures are chiefly in the eastern and southern th ree fourths of t h e quadrangle. Several IrlaJor f au l t s t ransect the quadrangle including t h e McKinley and Hines Creek strands of the Denali f a u l t , and t he Talkeetna th rus t fdul t . A yeoloyic [nap o f the Healy quadrangle a t 1:250,000 scale i s in preparation by Bela Cse j tey , J r . and others. The Healy quadrangle i s included i n a p r e l irninary geologic map o f the southeast q u a d r a n t o f Alaska a t 1:1,OUO,UUU (Beikman, 1974). Geology of p a r t s of the Healy quadrangle a r e contained i n a nu~riber of reports. A f e w selected references a re a s follows: Csejtey, J r . and others (1978); Hawley and Clark (1974) ; S m i t h (1981); Wahrhaftig (1970a, b , c , d ) .

The average topoyrdptilc r e l l e f 1r1 the s t u d y ared i s about 3 0 W fe (915 I I I ) , with a Iilaxlmuln elevatiori o f 12,540 f t (3825 n ~ ) .

METHOUS OF STUDY

Sample Collection

We collected sdiiiples d t l O b b s i t e s (p ldte 1 ) . /it rlearly a l l o f ttlust. s l t e s , we co1 lectrd both a stredrn-sedlrnent sarrrple and d tiedvy-nil nerd1 corice~itrdte. We dnalyzed 10b4 stred~il-sed~iiient san~ples arld 1045 [1cir1rled-curlcer1Lrdttl sdlrip~es, for a sd~rlpiincj density of about 1 sdrrlp1e 5 l t e per 6 1111 t o r the S t l C d i I l sedlr~~ent dnd heavy-rnl nerd1 CorlcenLr a t e . Tile d r d l ridge

bds l r i s sd:llpled r dnyed f r OIII 3 t o b 1111'.

S t r earn-sediment sarnpl es

Analyses of the s t r earn-sedl ~nerlt saii~pl es r epr esent the che1111 s t ry o f the rock rilater la1 eroded from the drainage bas1 n upstreant froiri each sarrrple site,

Suctl I n f o r ~ ~ ~ d t i u n I S useful i n identlfyl ny those basins which contaln c o r ~ e n t r a t ~ o n s of eleri~ents t ha t lilay be related t o rni ner a1 deposits.

The stream-sediment samples consisted o f active alluvium collected p r in~dr i ly froni f i r s t -or der (unbranched) and second-order (below the junction of two f l r s t - o rde r ) s t rean~s as showrl on USGS topoyraphlc riiaps ( sca le = 1 :63,36U).

Where stream sediments were no t available d u e t o g l a c l a l i c e cover I n Lne dralndye bas1 n , a glacial-debr i s sarnple was collected. T h e sample corrslsts of detr i t a l Illater la1 t h a t has been ~nechanical l y intruduced 1 n to a N o r d l ne fr ulii

t h e bedrock and col 1 u v i urn. Like t h e strea!n sediment, the g l a c ~ a l dear i s rzpreserlts the chemistry o f the rock material eroded from the dralnaye b a s i n

L

ti1 aci a1 -debris samples and heavy-~i~i ner a1 concerltr a t e s of gl aci a1 -debr i s sdrriples were col lected a t the f o l lowi ny s i t e s : 143-150, 156-157, 217-233, 488-490, 704-705, a n d 748-750.

We panned heavy-n~i nerd1 -concentrate sarnpl es frorn the same ac t 1 ve a1 l uvi U I ~ I

as t he strearrl-sediment samples. Each b u l k sarr~ple was passed through a 2,0-i111n (1~-riiesh) screrrl t o rerrlove t h e c o a r s e nldter i d ] . The sediment passing t h r o u g h the screen was panned u n t l l most of the quartz, fe ldspar , orgdrlic lrlatdrlal, drlu clay-slzeil material was rernoved. The sarnple was oven dried a t l b O L .

We sieved the stream-sed~rirent sdll~ples a t the col lectiorl s i t e t h r o u y h a IU-r~lestl screen and the ~nirlus-10-~i~esh rl~dterrdl w s r e t d l r l e d . The s3111gIes were over1 dried arid slrved d t 80-illt.sh ( . 1111 r n ~ ~ i ) u s l n y s t ~ l r ~ l e s s s tee l sleves. Ti l t . gurtlorl of the sed1111ent pdsslnq throuyh t n t . s levr was sdveu for arlalysls.

The hedvy-1111 r l t l r d l -concentrdte sd~111,les wer r prel 11111 rlar 1 l y p r epdred l r l the t lc l (1 by pdn r l l rly ttie 1111 flus-10-luesh fr dct lor1 o f the S t r tidill sedli~lerlt t o r ailove the b u l k o f the 1 l y h t rr~inerals. The panned sar~rplrs were s ~ e v e d ~ h r o u y t ~ d

3b-Lliesh ( U . ~ L - I I I ~ I I ) Scree11 111 the l d b o r d t o r y alld t h e rrclnus-3~-nrtlsh f r d c t l o n bias f u r t h e r s e p d r d t e d w l t n brOil1of0rlil ( spec l f l c c_lravi';y L .8b) t o r eiluve the r a I I 1 1 I 5 . rile ~ I ~ J V J 1111 rler a 15 , rere fidjidldtcd 1 : l t U L l l l lf

f rdct ions us lnc j d 1drLJe electroi~ldynet (111 t h 1 5 case j I I I O U I f led Frdrltz I sodynarnlc S e p a r a t o r ). The JIIOSL 111aynet I C r~ldter i a1 ( I d r y e l y a ~ a g n e ~ i t e ) was d l scar Ued. The second f r a c t i o n (I d r y e l y fer r o~i~aynesi a r ~ S I 1 I C ~ L ~ S and I r u n oxldes) wds Sdved fur drchivdl Storage. T h e t r l l r d f r ac t lon ( t h e l eas t nldynetlc cnaterlal ~ n c l u d ~ n y nonrllaynetlc ore 1111 nerals , z i r c o n , sphene, etc.) was aivided in to two s p l i t s usiny a Jones s p l i t t e r . One s p l i t was hand y r o u n d for spectrographic analys is ; the other s p l i t was saved for ~ n i neraloylcal dnalysls .

The magnetic separates discussed a r e the sdlne separates t h a t vrould be produced by renlovlny the n~aynetite with a harid rrlaynet and then us7ny a F r a n t z Isodynam~c Separdtor set a t a slope o f 15' and d t l l t uf 10" w l t h a current of U . l ampere t o rerilove t h e ilrnerllte, and d cu r r en t o f 0 .b ari~pere L O s p l i t the r ecildl ncter o f the sdri~pl e I r ~ t o r~lagrletlc and rlur\~i\dcjr\etlc f rac t ions .

Sample Analysis

Spectrographic method

We ar~dlyzed t h e s t r eain-sedlntent drid heavy-r111 r~er d l -concentr dte sa~lipl es f u r 31 el errier~ts us1 ny a seiiiiquanti t a t 1 ve, d l rect-cur rent a rc eruiss1on spect r 0yrdphlc n~ett~od (Gr iwes and harrdnzi 110, 1968). The elerr~erlts a n a l y z e d and thel r lowr l i r r ~ ~ t s of deteriinnation a re l l s t e d i n t ab le 1. Spectroyrdphlc r e su l i s were obtdined by visudl culrl+irison of spectrd derlved frvili t h e silrnple agdl nst spectra obtdl ned fror~l stdrldards il~adt? f r 0111 p u r e oxides drid

cdrborldtes. Standdrd concentratlons are yeordetr lcal l y spaced over any y l verl order o f ~iiagnitude of concentration d s follows: l U O , 5 0 , ZU, l U , drld so f u r t n . 1a111p lds wtlosd cutlcerlcraLlons a r e estlrildted C3 f d l l set wee:^ tilose values a re asslyned values of 70 , 30, 15, and so fo r th . The preclslon of the analyticdl method i s approxlrnately plus or rainus one reporting u r l l t a t t h e 83 percent conf Idence level and j lus or I I U nus t w u repor 11 n g units a t the 96 per cent confidence level (Motooka arld G r lrnes, 1976) . Values deterrill rled for the rrlajor elerrlents ( ~ r o n , nlaynesluin, cdlcl urn, and t l t a n l u l ~ ~ ) a re ylverl I n welyht percttnr;; a1 l others a r e given I n p d r t s per m1l l ion (rnicrograrns/yrarn). Analytical datd for samples froin the Healy quadrangle a r e l ~ s t e d i n

tables 3 and 4.

The spectroyraphlc analyses were done by D. A. Klsol i , J . A. Oomenico, G. W. Day, S. J . Sutley, andE. F. Cooley.

TABLE 1.--Limits o f determination for the spectrographic analysis o f heavy-mineral concentrates, based on a 5-mg sample; and stream sediments, based on a 10-mg sample

LThe s p e c t r o y r a p h l c l l l l r i t s o f deterr l l i n a t i o r ~ f o r heavy-111i r le ra l -cor icentr a t e sdrrlples a r e two r e p o r t i n y u n i t s h igher t h a n t h e l i i n i t s g i v e n below f o r r o c k s a r ~ d s t red i r~ sedi i i lents]

-~

E l e l ~ e r l t s Lower deterrni n a t i o n 1 i r ~ r i t Upper d e t e r l i ~ i n a t i o r l 1 i r i l i t

I r o n (Fe ) Playries 1 ulil (Ply) Cdlc i urr~ ( C d )

T I t an ium (TI )

P a r t s per m i l l i o n

Manganese (Pin) S i l v e r ( A y ) A r s e n i c ( A s ) Gold (HU) Bororl ( B ) tia r i urii ( Ba ) Beryl 1 i urn (Be) B i sniuth ( B i ) Cadmi urn (Cd) Coba 1 t (Co) Ctir orni urn (Cr ) Copper ( C U ) Lar i t hanunl (La) Molybderlurn (Mo) N I obi U I ~ I (Nb) N i c k e l ( N i ) Lead (Pb) Ant illlony ( S b ) Scandiuri~ (Sc) T i n (Sn)

-. ' ~ t r onr IUIII (Sr ) Vanadi U!II ( V ) Tuny s t e l l ( W ) Y t t r l u ~ n ( Y ) Zl l l C (211)

Z i r c u r i i u r ~ ~ ( Z r ) Thor iurr~ ( T h )

5,000 5, 00U

l U , UUU 500

2,000 &

5,000 1,000 1,000

500 2,UOO 5,000

20,OUU 1,000 2 ,OUO 2, U0U 5 ,U00

20,UUO 10 ,OOU

1 U0 1 ,000 5, UUU

10,UUU 10,00u '2,000

1U ,UUU 1 ,UOU 2, OUU

Chmi cal methods Other methods o f a r l a l y s i s used or) sd~l ip les frorrl the Healy quadrany le a r e

surrlrrlarized i r ~ t a b l e 2.

Table 2.--Chcrsical methods used

Sdnlpl e C o n s t i t u e n t A n a l y t i c a l Deter 1111 n PL ' Or' hna l y s t 2 e f r r erlce

t y p e deterrrlirled !ile t hod 11 1111 t 1 1 1 i cr o y r aats/ graril or ppnl

cis

.05 K. 0' Ledry T ~ ~ ~ I I ~ ~ S O I I arld J . Hoffman o t h e r s , 1968.

A A 5 A. Gr uzensky Ward arid o ther s , A. h e i e r 1969.

AH 2 F. Takacs Moai f i c a t i on o f D. Hopkins V i e t s , 1978.

A A 1 U A. Mantel hod1 f i cat 1 on o f W . M a r t l n V i e t s , 1978.

IYodlf ica t ion u f Viets, 1978.

he deterini n a t i o n l i m i t i s dependent upon sanlpl e weight. Given 111ni t s imply use o f sample w e l y h t r e q u i r e d by method. Higher l i a l i t s o f de te r i n l na t i on r e s u l t f rom us ing l e s s than r e q u i r e d san~ple weight.

ROCK ANALYSIS STMAGE SYSCEH

Upon comple t ion o f a1 1 a n a l y t i c a l work, t h e a n a l y t i c a l r e s u l t s were en te red i n t o a computer-based f i l e c a l l e d RASS (Rock A n a l y s i s Storage System). This RASS f i l e con ta i ns b o t h d e s c r i p t i v e geo log ica l i n f o rma t i on and a n a l y t i c a l data . Any o r a1 1 o f t h i s i n f o rma t i on may be r e t r i e v e d and conve r t ed t o a s tandard form (STATPAC) f o r computerized s t a t i s t i c a l ana l ys i s o r p u b l i c a t i o n (VanTrmp and Miesch, 1976).

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r; 3 o ~ s : 3 s w o o n u o a m n n o m o o 3 o n O o o o o a o m o o n o 3 o , r o a 3 3 3 ~ ~ 3 n bar.--, * ~ h n h m , u m w - - o k o o n a r c v l w \ \ n f i ~ m m r u r r m m m u .I--*?- 2 n - m -

- o a o o o O Q O O O O O ~ Q O o o o o a o a o o o w o o o n o o o o o a 0 0 0 0 3 = a 3 0 u m h o - 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ~ . . . . ~ . . . . . . ~ . . . . . . . . . . ~ . . m m m - m L ~ ~ O O m m h m m m * n r - a o f i m # o n n n c q m m m h h P--.-N avl I T C C - C C -

.- C

- o o o o o o o o o o q q q q q o o o o o o o o o o o o o o n o o o a o o o o o a 0 3 ~ 3 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . U a u m n n h m m r u m r . r . h h ~ b h m m m m m m m m m b h h m k b n m m - m m n w m m h m r - m

t 0 0 z 3 033zc2 P U N Y N h l r Y N v v V v v v V

O t O O O O O O O O N NNlU m m a C l t 3

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a 0 0 3 0 - o o a o o m 3 0 - 0 o m " - m u - O P Q " 7 0 3b-Lnao v.0300 0 3 0 " - 0 m0"-"-3 4 m m m N - ~ v % r w n m r m - - - r r - .+r m - r r - r u r w r r c ~ r n w w m - 0 % - w - - - - m

YI I YI

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