Abstract

The Lukkulaisvaara intrusion (U–Pb age: 2442 ± 1.9 Ma), in northern Karelia, Russia, belongs to the Oulanka plutonic group. The intrusion cuts rocks of the Archean granite – migmatite – gneiss basement and is disconformably overlain by Proterozoic metavolcanic rocks. The layered body does not exceed 4600 m in thickness; data obtained on the structural profile of the intrusion suggest a complete section. Its weighted-mean composition is equivalent to a magma of the marianite–boninite series, but whether or not this composition corresponds to the parental magma is uncertain owing to possible multiphase features of the intrusion. It is quite possible that large and small lenticular bodies of fine-grained gabbronorite whose texture suggests rapid crystallization are associated with injections of fresh magma. Crystallization to fine-grained gabbronorite in the process of magma chilling is related, in turn, to decompression. Chilling would be equally feasible in the case of the injection of residual melts, squeezed from lower horizons and already carrying cumulus minerals in the process of compaction. Structures in which fine-grained rocks occur do not differ from “potholes” in morphology and structural setting. Two genetic types of sulfides are distinguished: (a) sulfides of magmatic stage are present in fresh rocks, commonly with magmatic quartz and biotite; (b) a metasomatic sulfide assemblage contains the richest sulfide and platinum mineralization and is related to potholes. Amounts of sulfide in the metasomatic rocks are very variable (1–30 vol.%). Forty platinum-group minerals have been documented in sulfide-bearing metasomatic rocks; the concentration of noble metals (Pt + Pd) covers a wide range (0.3–10 ppm Pt, 0.42–66 ppm Pd). Sulfides in the cumulates and iron-bearing magmatic minerals altered by metasomatism are considered to be the source of the ore-bearing metasomatic assemblages. These assemblages were formed under the action of a reducing hydrothermal fluid. A high content of chlorine was observed in biotite (up to 0.55 wt%), amphibole (up to 2.5 wt%), chlorite (up to 0.1 wt%), and scapolite (up to 2.3 wt%). Examination of the metasomatic quartz reveals the presence of different types of micro-inclusions. Some are filled with liquid only, others are gas–liquid, aqueous – salt inclusions with a gas bubble, and hydrocarbon inclusions with various amounts of liquid. The highest Th recorded is 370°C at a pressure of 1.5 kbar, as estimated using aqueous – salt inclusions. These data agree well with thermobarometric results calculated using estimated equilibration states. Nd and Sr isotopic data suggest that the metasomatic assemblages formed simultaneously with the layered intrusion (2442 Ma) during an autometasomatic process due to reworking of intrusive rocks by a mantle-derived fluid with an εNd of +2.1 and an initial 87Sr/86Sr value of 0.7028.

Abstract

Le complexe intrusif de Lukkulaisvaara (age U–Pb: 2442 ± 1.9 Ma), dans la partie nord de la Karélie, en Russie, fait partie du groupe plutonique de Oulanka. Ce massif recoupe les roches archéennes (granite – migmatite – gneiss) du socle; il est recouvert par une suite métavolcanique d’âge protérozoïque. Le complexe stratiforme ne dépasse pas 4600 m en épaisseur; les données accumulées pour établir le profil structural font penser que la section est complète. La composition globale ajustée équivaudrait à un magma de la série marianite–boninite, mais il n’est pas assuré que cette composition représente le magma parental à cause de la possibilité que la mise en place ait impliqué plus d’une épisode. Il est possible que la présence de lentilles de gabbronorite à grains fins et de taille variable soit due à une cristallisation rapide suite à l’injection de nouvelles venues de magma. La cristallisation d’un gabbronorite à grains fins est liée, à son tour, à une décompression. Une trempe serait également possible dans le cas d’injection d’un magma résiduel extrait d’un niveau inférieur par compression, et déjà porteur de minéraux cumulatifs en voie de compaction. Les structures dans lesquelles on trouve les roches à grains fins ne sont pas différentes des “nids de poule” en morphologie et contexte structural. Nous distinguons deux types génétiques de sulfures: (a) sulfures magmatiques, présents dans les roches saines, généralement avec quartz et biotite magmatiques, et (b) un assemblage de sulfures métasomatiques contenant les concentrations les plus élevées en sulfures et en platine, et lié à la formation des “nids de poule”. Les proportions de sulfures dans les roches sujettes à une métasomatose sont très variables (1–30% par volume). Quarante minéraux du groupe du platine ont été documentés dans les roches métasomatisées à sulfures. La concentration en métaux nobles (Pt + Pd) varie aussi largement (0.3–10 ppm Pt, 0.42–66 ppm Pd). Les sulfures des cumulats et les minéraux magmatiques altérés par métasomatose seraient à l’origine des assemblages de sulfures métasomatiques. Ces assemblages se seraient formés en présence d’une phase fluide réductrice. Nous observons une teneur élevée en chlore dans la biotite (jusqu’à 0.55% en poids), l’amphibole (jusqu’à 2.5%), la chlorite (jusqu’à 0.1%), et la scapolite (jusqu’à 2.3%). Une étude du quartz métasomatique révèle la présence de différents types de micro-inclusions. Elles contiennent un liquide seulement dans certains cas, tandis que d’autres contiennent gaz + liquide, solution aqueuse avec inclusions de sel, avec une bulle gazeuse, et des inclusions d’hydrocarbures avec une proportion variable de liquide. La température d’homogénéisation maximale est de 370°C à une pression de 1.5 kbar, tel qu’estimée à partir des inclusions fluides avec inclusions de sel. Ces données concordent bien avec les résultats thermodynamiques calculées selon les ated using estimated equilibration states. Nd and Sr isotopic data suggest that the metasomatic assemblages formed simultaneously with the layered intrusion (2442 Ma) during an autometasomatic process due to reworking of intrusive rocks by a mantle-derived fluid with an εNd of +2.1 and an initial 87Sr/86Sr value of 0.7028.

(Traduit par la Rédaction)

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