Rôle des liquides sulfurés dans la formation des minéralisations riches en éléments du groupe du platine : applications au complexe du Bushveld (Afrique du Sud) et au Complexe de Stillwater (États-Unis)
Rôle des liquides sulfurés dans la formation des minéralisations riches en éléments du groupe du platine : applications au complexe du Bushveld (Afrique du Sud) et au Complexe de Stillwater (États-Unis)
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应用程序 au Complexe du Bushveld (Afrique du Sud) 和 au Complexe de Stillwater (États-Unis)
DOI：
10.1522/030008509
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发表时间：
2007
影响因子：
--
通讯作者：
Bélinda Godel
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bélinda Godel
Les grandes intr岩体、litees mafques和ultramafiques分别来自le Complexe du Bushveld（非洲南部）和le Complexe de Stillwater（蒙大拿州，etatas - unis）。Le Merensky礁（Busveld杂岩）和Le J-M礁（Stillwater杂岩）提供了两个典型的矿物富集范例，它们在EGP组合中富集，在硫化物（磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿）中富集，并在侵入岩中局部富集（~ 1/3 de la base）。
Les grandes intrusions litees mafiques et ultramafiques comme le Complexe du Bushveld (Afrique du Sud) et le Complexe de Stillwater (Montana, Etats-Unis) peuvent contenir des niveaux mineralises riches en EGP appele «reef». Le Merensky Reef (Complexe du Busveld) et le J-M Reef (Stillwater complex) sont deux exemples de niveaux mineralises enrichis en EGP associes avec des sulfures dissemines (pyrrhotite, pentlandite et chalcopyrite) et localises dans la partie inferieure (~ 1/3 de la base) d'intrusions litees.
Plusieurs processus ont ete envisages pour tenter d'expliquer la presence de ces zones mineralisees enrichies en EGP et metaux communs. Deux modeles de formation pour ces types de mineralisation sont principalement proposes, mais restent sujet a de nombreux debats. Certains auteurs ont suggere que les EGP sont collectes par un liquide sulfure enrichis en metaux de base. Ce liquide sulfure segrege a partir du magma et percole vers le bas dans la pile de cumulât (silicates et/ou oxydes). D'autres auteurs ont proposes que les EGP sont plutot captes par des fluides aqueux d'origine magmatique enrichis en chlore qui percolent vers le haut dans la pile de cumulât lors de la compaction et precipitent les EGP, S, Ni, Cu lorsque le fluide se dissout dans le liquide silicate intercumulus.
Le but premier de cette these est de tester par une approche multidisciplinaire (microtomographique, microstructurale, et geochimique) le modele d'accumulation des EGP par un liquide sulfure d'origine magmatique et d'evaluer le role de la compaction sur la distribution des mineraux sulfures. Dans un deuxieme temps, la redistribution des EGP par des fluides sera consideree. Ces deux etudes devront permettre de mieux contraindre le mode de formation des mineralisations enrichies en EGP dans les intrusions litees. Cette etude sera realisee sur des echantillons du Merensky Reef et du J-M Reef.
Cette etude impliquera :
- la determination de la distribution en 3-D (par microtomographie) et en 2-D (en lame mince) des mineraux sulfures
- la determination du role de la compaction et/ou de la lithologie sur la distribution des sulfures (i.e. sur la migration des liquides sulfures)
-la determination des phases contenant les EGP (sulfures, mineraux du groupe du platine ou autres phases)
- la determination du role des liquides sulfures et de l'alteration sur l'enrichissement en EGP
- la synthese des differents resultats pour proposer un modele de formation pour ce type de mineralisation riche en EGP
L'etude microtomographique a permis de mettre en evidence que :
- les sulfures dans les roches silicatees du Merensky Reef et du J-M Reef sont localises dans des reseaux verticaux d'echelle millimetrique a centimetrique. Dans le Merensky Reef, ces reseaux de sulfures s'arretent au niveau de chromite sous-jacente ou les sulfures sont sous forme de gouttelettes
- dans le Merensky Reef, le contenu en sulfure diminue vers le haut de la section et est maximal juste au-dessus des niveaux de chromite
Les etudes microstructurales des echantillons du Merensky Reef et du J-M Reef montrent que :
- toutes les lithologies contiennent des indices de deformation des cristaux a hautes temperatures (contacts indentes, macles de deformations, extinction ondulantes, bandes de deformation, etc.)
- les sulfures sont distribues en reseaux verticaux et localises le long de la bordure entre les grains de pyroxene, olivine et/ou plagioclase
Toutes les observations sont en accord avec une direction de compression maximale (al) orientee selon la paleo-verticale et due a la compaction de la pile de mineraux cumulais. Pendant cette compaction, des zones de moindres contraintes (dilatences) se formeraient et faciliteraient la percolation vers le bas des liquides sulfures.
Les analyses geochimiques et mineralogiques ainsi que les resultats des modelisations indiquent que :
- dans les deux complexes, Pt et Au ne se concentrent pas dans les sulfures mais se trouvent sous forme de mineraux du groupe du platine (principalement des sulfures de Pt+/-Pd, des tellures de Pt+/-Pd, et des alliages de Pt-Fe) et de l'electrum
- dans les deux cas, la plupart des autres EGP se retrouve dans la pentlandite et la pyrrhotite et le restant des EGP se retrouve sous forme de mineraux du groupe du platine (principalement laurite et alliage de Pd-Cu pour le J-M Reef)
- tous les EGP presents dans les roches silicatees du Merensky Reef et du J-M Reef peuvent etre modelises par le processus de capture des EGP par un liquide sulfure d'origine magmatique
- les EGP observes dans les niveaux de chromite ont deux origines et deux processus se superposent : la cristallisation primaire a partir du magma silicate de mineraux du groupe du platine (avant la saturation en sulfure du magma) ; et par la suite la percolation d'un liquide sulfure immiscible et enrichis en EGP
- les alliages de platine (isoferroplatinum) observes dans les deux zones mineralisees seraient produits par la desulfurisation partielle des sulfures
- les autres mineraux de groupe du platine (tellures et sulfures) s'exsolveraient a partir des sulfures lors du refroidissement
- dans le J-M Reef, un evenement tardif (le. apres la capture des EGP par un liquide sulfure et apres la desulfurisation partielle des sulfures) aurait provoque un enrichissement de certains echantillons en Pd et Pt et aurait lessive partiellement les cumulais situes sous la zone mineralisee. Cela se serait produit a une temperature situee entre 250 et 465 °C (basee sur la composition des alliages de Pd-Cu)