Origine de l'enrichissement en I-ÉGP des chromitites du Complexe de Stillwater, Montana, États-Unis

Abstract

Les chromitites sont présentes dans deux contextes géologiques: soit en contexte océanique (chromitites d’ophiolites) soit dans un contexte continental (chromitites d’intrusions litées). L’objectif de cette étude est d’étudier les chromitites d’intrusions litées. Dans ces intrusions litées, de fortes teneurs en ÉGP (Éléments du Groupe du Platine : Os, Ir, Ru, Rh, Pt et Pd) sont associées aux horizons de chromitites ce qui porte à croire que la chromite joue un rôle très important dans la concentration des ÉGP en général, et de l’Os, de l’Ir et du Ru en particulier (I-ÉGP = ÉGP du groupe de l’Ir). Ces I-ÉGP sont présents sous la forme de MGP (Minéraux du Groupe du Platine: principalement la laurite [Ru, Os] S2) généralement inclus dans les chromites.

Différents modèles ont été proposés pour expliquer l’enrichissement en I-ÉGP des chromitites: 1) les laurites co-cristallisent avec les chromites; 2) les laurites sont formées par la désulfurisation des sulfures et la remobilisation du Pd et du Pt par les liquides tardi à post-magmatiques et; 3) les laurites sont formées par diffusion des I-ÉGP des chromites vers les sulfures de métaux communs transformant ces derniers en laurites.

Afin d’étudier l’enrichissement en I-ÉGP des chromitites du Complexe de Stillwater, les sulfures interstitiels de 5 échantillons ont été caractérisés au MEB dans le but de vérifier la présence d’ÉGP dans la composition des sulfures de métaux communs ou bien sous forme de MGP associés à ces sulfures. Ces observations ont permis de mettre en évidence la présence de MGP composés principalement de Pd, Pt et Rh, en inclusion dans les sulfures. Les phases enrichies en I-ÉGP sont, quant à elles, principalement présentes en inclusion dans les chromites et, dans de rares cas, en inclusions dans les sulfures interstitiels aux chromites.

Les assemblages de sulfures interstitiels observés sont principalement composés de pentlandites (Pn) suivis en abondance par les heazlewoodites (Hz), puis par les millérites (Mill) et plus rarement par les chalcopyrites (Ccp). La présence d’exsolutions de Hz et de Mill ou de Ccp dans les Pn met en évidence l’altération subie par ces sulfures. De plus, l’étude des compositions chimiques des sulfures montre la perte de Fe et de S. Nous proposons que les ÉGP se sont enrichis dans les sulfures de métaux communs pendant la phase magmatique de la formation du Complexe de Stillwater tandis que les processus post-magmatiques, tels que le métamorphisme au faciès des schistes verts subi par le complexe, ont provoqué la désulfurisation des sulfures et la concentration des ÉGP sous la forme de MGP.

La présence d’I-ÉGP contenus dans les MGP en inclusions dans les chromites des chromitites des larges intrusions litées nous permettra d’utiliser le système isotopique Re-Os. En effet, la particularité de ce couple réside dans le comportement compatible de l’Os et incompatible du Re. Le rapport élémentaire Re/Os subira donc un fort fractionnement lors de la formation des magmas, d’où la production de rapports isotopiques radiogéniques par rapport au manteau selon la loi de désintégration radioactive. Ainsi le système isotopique Re-Os est un outil puissant pour le traçage de matériaux crustaux.

Un total de 150 laurites provenant de 30 échantillons ont été analysées pour les compositions isotopiques d’Os. Les γOs obtenus sont variables allant de sub-chondritique à supra-chondritique, et sont étonnamment variables à l’échelle de la lame mince (γOs = -2 à 7). Cette observation implique que malgré leur forme automorphe, les laurites ne sont plus à l’équilibre entre elles, ce qui soulève la question de la représentativité des γOs obtenus à partir des concentrés de chromites ou à partir des analyses sur roches totales. Les variations enregistrées lors des analyses in situ suggèrent le mélange de deux composants. Le premier est chondritique à sub-chondritique et implique une source dérivée du manteau. Le second est supra-chondritique et implique une composante crustale.

Afin d’expliquer les variations observées, nous proposons que les laurites sont les produits de la transformation des sulfures de métaux communs suite à la diffusion des IÉGP, initialement dans les chromites, vers les sulfures. Ainsi, les γOs sub-chondritiques reflètent une signature dérivée des chromites tandis que les γOs supra-chondritiques représentent la signature des sulfures.

Alternate abstract:

You are viewing a machine translation of selected content from our databases. This functionality is provided solely for your convenience and is in no way intended to replace human translation. Show full disclaimer

Neither ProQuest nor its licensors make any representations or warranties with respect to the translations. The translations are automatically generated "AS IS" and "AS AVAILABLE" and are not retained in our systems. PROQUEST AND ITS LICENSORS SPECIFICALLY DISCLAIM ANY AND ALL EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING WITHOUT LIMITATION, ANY WARRANTIES FOR AVAILABILITY, ACCURACY, TIMELINESS, COMPLETENESS, NON-INFRINGMENT, MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. Your use of the translations is subject to all use restrictions contained in your Electronic Products License Agreement and by using the translation functionality you agree to forgo any and all claims against ProQuest or its licensors for your use of the translation functionality and any output derived there from. Hide full disclaimer

Chromitites are present in two geological contexts: either in an oceanic context (chromitites of ophiolites) or in a continental context (chromitites of layered intrusions). The objective of this study is to study the chromitites of layered intrusions. In these layered intrusions, high contents of PGEs (Platinum Group Elements: Os, Ir, Ru, Rh, Pt and Pd) are associated with chromitite horizons, which suggests that chromite plays a very important role in the concentration of PGE in general, and of Os, Ir and Ru in particular (PGE-I = Ir group PGE). These I-PGEs are present in the form of PGMs (Platinum Group Minerals: mainly laurite [Ru, Os] S2) generally included in chromites.

Different models have been proposed to explain the I-PGE enrichment of chromitites: 1) laurites co-crystallize with chromites; 2) laurites are formed by the desulfurization of sulphides and the remobilization of Pd and Pt by late to post-magmatic liquids and; 3) laurites are formed by diffusion of I-PGEs from chromites towards base metal sulphides transforming the latter into laurites.

In order to study the enrichment in I-PGE of the chromitites of the Stillwater Complex, the interstitial sulphides of 5 samples were characterized with the SEM in order to verify the presence of PGE in the composition of the sulphides of base metals or under form of PGMs associated with these sulphides. These observations made it possible to highlight the presence of PGMs composed mainly of Pd, Pt and Rh, included in the sulphides. The phases enriched in I-PGE are, for their part, mainly present as inclusions in chromites and, in rare cases, as inclusions in interstitial sulphides with chromites.

The interstitial sulphide assemblages observed are mainly composed of pentlandites (Pn) followed in abundance by heazlewoodites (Hz), then by millerites (Mill) and more rarely by chalcopyrites (Ccp). The presence of Hz and Mill or Ccp exsolutions in the Pn highlights the alteration undergone by these sulphides. In addition, the study of the chemical compositions of the sulphides shows the loss of Fe and S. We propose that the PGEs became enriched in the base metal sulphides during the magmatic phase of the formation of the Stillwater Complex while the processes post -magmatic, such as the greenschist facies metamorphism undergone by the complex, caused the desulfurization of sulphides and the concentration of PGEs in the form of PGMs.

The presence of I-PGEs contained in the PGMs as inclusions in the chromites of the chromitites of the large layered intrusions will allow us to use the Re-Os isotopic system. Indeed, the particularity of this couple resides in the compatible behavior of Os and incompatible of Re. relative to the mantle according to the law of radioactive decay. Thus the Re-Os isotopic system is a powerful tool for tracing crustal materials.

A total of 150 laurites from 30 samples were analyzed for Os isotopic compositions. The γOs obtained are variable ranging from sub-chondritic to supra-chondritic, and are surprisingly variable at the thin section scale (γOs = -2 to 7). This observation implies that despite their automorphic form, the laurites are no longer in equilibrium with each other, which raises the question of the representativeness of the γOs obtained from chromite concentrates or from analyzes on whole rocks. The variations recorded during the in situ analyzes suggest the mixing of two components. The first is chondritic to sub-chondritic and involves a source derived from the mantle. The second is supra-chondritic and involves a crustal component.

In order to explain the observed variations, we propose that laurites are the products of the transformation of base metal sulphides following the diffusion of PGEs, initially in chromites, towards sulphides. Thus, the sub-chondritic γOs reflect a signature derived from chromites while the supra-chondritic γOs represent the signature of sulphides.