Abstract

To more completely assess the origin of associated laurite (RuS2) and Ru–Os–Ir (IPGE) alloy which are found as inclusions in near-liquidus phenocrysts such as chromian spinel, we conducted experiments to evaluate the effects of T and f(S2) on phase relations in the system Ru–Os–Ir–Cu–S. Cu–S melt (added as a flux) + IPGE metals were held in silica crucibles, and experiments were done in both vertical-tube gas-mixing furnace apparatus [low f(S2)] and evacuated silica tubes [higher f(S2) buffered by Pt–PtS] at 1200–1250°C for 1–3 days. At constant f(S2) of 10−1 atm, the two-phase field of laurite + alloy is restricted to only the most Ru-rich bulk compositions (XRu > 0.85) at 1250°C, and slightly expands to encompass more Ru-poor compositions (XRu > 0.6) at 1200°C. At this f(S2), laurite remains very close to pure RuS2. An increase in sulfur fugacity to 10−0.39 atm at 1200°C and 10−0.07 atm at 1250°C resulted in a considerable expansion of the two-phase field, with both laurite and alloy dissolving more Os + Ir. For example, at 1250°C and f(S2) of 10−0.07, the Os and Ir content of laurite increases to ~20 and ~12 at.%, respectively. Coexisting alloys in both sets of high-f(S2) experiments contain less than 15 at.% Ru. The compositions of laurite and IPGE alloy defined by high-f(S2) experiments show remarkable similarity to coexisting PGM compositions preserved in natural chromitite from several localities. If such phases are the product of entrapment at the magmatic stage, then high-f(S2) conditions are inferred. Similarly, the bulk compositions of laurite from suites in which IPGE alloy is absent also suggest similarly high f(S2), if high-temperature entrapment is assumed. Limits on the f(O2) of magmas that may precipitate alloy–laurite pairs stem from the requirement that such magmas remain sulfide-liquid-undersaturated, at least until PGM are trapped in their phenocryst host. Calculations suggest that for this to occur at high f(S2), laurite + IPGE alloy precipitation requires the involvement of relatively oxidized, low-FeO magmas.

Abstract

Afin d’évaluer plus complètement l’origine de la laurite (RuS2) et de l’alliage Ru–Os–Ir (éléments du groupe du platine du sous-groupe de l’iridium, IPGE) associés en inclusions dans les phénocristaux formées près du liquidus, tel le spinelle chromifère, nous avons évalué expérimentalement les effets de la température et de la fugacité de soufre sur les relations de phase dans le système Ru–Os–Ir–Cu–S. Le bain fondu Cu–S (ajouté sous forme de fondant) + les métaux IPGE ont été chauffés dans un récipient en silice, et les expériences ont été faites soit dans un four vertical conçu pour mélange de gas [faible f(S2)], soit dans des tubes de silice évacués [f(S2) plus élevée, tamponnée par le couple Pt–PtS] à 1200–1250°C pour 1–3 jours. A f(S2) constante de 10−1 atmosphère, le champ à deux phases laurite + alliage est restreint aux seules compositions globales les plus riches en Ru (XRu > 0.85) à 1250°C; il augmente pour inclure des compositions à plus faible teneur en Ru (XRu > 0.6) à 1200°C. A cette valeur de f(S2), la laurite demeure très proche du pôle RuS2. Une augmentation de la fugacité de soufre jusqu’à 10−0.39 atmosphère à 1200°C et 10−0.07 atmosphère à 1250°C mène à une augmentation considérable du champ à deux phases, la laurite et l’alliage acceptant des quantités accrues de Os + Ir. A titre d’exemple, à 1250°C et f(S2) égale à 10−0.07, la teneur en Os et Ir de la laurite augmente à ~20 et ~12 at.%, respectivement. Les alliages coexistants dans les deux séries d’expériences à f(S2) élevée contiennent moins de 15 at.% Ru. Les compositions de laurite et d’alliage IPGE dans ces expériences à f(S2) élevée montrent des ressemblances remarquables avec celles des minéraux du groupe du platine coexistants dans la chromitite à plusieurs endroits. Si de telles phases sont piégées à un stade magmatique, une valeur élevée de f(S2) semble indiquée. De même, les compositions globales de la laurite provenant des suites dépourvues d’un alliage IPGE indiquent elles aussi des valeurs élevées de f(S2), si le piégeage s’est fait à température élevée. Les limites que nous pouvons placer sur la f(O2) des magmas aptes à précipiter des paires alliage–laurite découlent de l’exigeance que ces magmas doivent rester sous-saturés en liquide sulfuré, du moins jusqu’au stade où les minéraux du groupe du platine sont piégés dans leur hôte phénocristique. D’après nos calculs, et acceptant que ce phénomène se déroulerait à f(S2) élevée, la précipitation de laurite + alliage IPGE requiert l’implication d’un magma relativement oxydé, et à faible teneur en FeO.

(Traduit par la Rédaction)

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