Abstract

Experiments were performed at 1.0 GPa and temperatures between 1225 and 1450°C to demonstrate the transport of sulfur and metals Cu, Ni and Pt into a basaltic melt via a sulfurous fluid phase. Experiments were performed inside graphite-lined Pt capsules by converting a mixture of FeS2 + NiS2 + CuS into sulfide melt + a sulfurous fluid, which was kept separate from a basaltic melt inside the same Pt capsule by a gas-permeable graphite membrane. The sulfurous fluid is rapidly transported, and the basaltic melt achieves S concentrations similar to saturation values (within 2σ) in times less than 1 hour, even though the two melts are not in physical contact. The sulfurous fluid is shown to transport significant quantities of Cu, Ni and Pt in 1 hour. Gold is transported out of the melt. A process similar to the one experimentally modeled could occur in nature as magmatic systems heat country rocks to temperatures at which pyrite converts to pyrrhotite + a sulfurous fluid, potentially containing significant quantities of ore metals. The volume change of this reaction could crack the country rocks and allow the fluid to enter the magma chamber. These fluids could then saturate the melt, causing the formation of immiscible sulfide droplets enriched in base and precious metals, eventually forming either the progenitor of an ore deposit or the ore deposit itself.

Abstract

Nous avons étudié le transfert du soufre et des métaux Cu, Ni et Pt, incorporés dans un bain fondu basaltique, par le biais d’une phase volatile sulfureuse à une pression de 1.0 GPa et des températures entre 1225 et 1450°C. Ces expériences, effectuées dans un récipient de platine avec gaine de graphite, ont donné un liquide sulfuré et une phase volatile sulfureuse à partir d’un mélange de FeS2 + NiS2 + CuS, maintenu séparé du liquide basaltique à l’intérieur de la même capsule en platine au moyen d’une membrane de graphite perméable au gaz. Le fluide sulfuré est rapidement transporté, et le liquide basaltique atteint une saturation en soufre, les teneurs étant semblables à celles prévues dans un cas de saturation (à 2σ près) en moins d’une heure, malgré le fait que les deux liquides n’étaient pas en contact. Le fluide sulfuré peut transporter des quantités importantes de Cu, Ni et Pt en une heure. En revanche, l’or a été extrait du liquide. Un processus semblable à celui que nous avons simulé par expériences pourrait être important dans les cas où un système magmatique réchauffe les roches encaissantes suffisamment pour déstabiliser la pyrite et produite la pyrrhotite + une phase fluide sulfurée qui pourrait contenir des quantités importantes de métaux d’intérêt économique. Le changement de volume associé à cette réaction de dégazage pourrait craquer les roches encaissantes et ainsi donner à la phase fluide libre accès à la chambre magmatique. Le magma pourrait par la suite devenir saturé en soufre, ce qui mènerait à la formation de goutelettes de liquide sulfuré immiscibles enrichies en métaux de base et métaux précieux. Ce proces-sus pourrait former un précurseur à un gîte minéral, ou bien le gisement lui-même.

(Traduit par la Rédaction)

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