Abstract

The chemical and osmium-isotope composition of platinum-group minerals (PGM) [e.g., laurite–erlichmanite (RuS2–OsS2), ruarsite–osarsite (RuAsS–OsAsS) series and Os–Ir alloy (Os,Ir)] from variably altered podiform chromitites of the Kraubath and Hochgrössen dunite–harzburgite massifs are reported for the first time. These massifs, the largest dismembered mantle relics in the Eastern Alps of Austria, were interpreted as a strongly metamorphosed ophiolite sequence, which forms part of the Speik Complex. Unaltered podiform chromitites from both localities display negatively sloped chondrite-normalized platinum-group element (PGE) patterns. The highly altered podiform chromitite at Kraubath is dominated by less refractory PGE (PPGE: Pd, Pt, Rh) over refractory PGE (IPGE: Os, Ir and Ru). The chemical composition of chromite varies from a Cr# [100*Cr/(Cr + Al)] of 74 to 87 and a Mg# [100*Mg/(Mg + Fe2+)] of 44 to 61, values typical of podiform chromitites from the mantle section of an ophiolite. The PGM assemblage in the unaltered podiform ores is dominated by laurite (43% and 75% of all PGM at Kraubath and Hochgrössen, respectively). Sperrylite, PtAs2, is the most abundant PGM (61%) in the altered chromitite, whereas minerals of laurite–erlichnmanite series are subordinate (4%). At Kraubath, Os-bearing PGM (laurite, erlichmanite, ruarsite and Os–Ir alloy) occur as (a) single grains and (b) complex polyphase assemblages. At Hochgrössen, laurite and Os–Ir alloy are present as solitary grains only. In situ osmium-isotope measurements of 16 PGM grains from bedrock (e.g., laurite and ruarsite) by laser-ablation multiple-collector inductively coupled plasma – mass spectrometry (LA–MC–ICP–MS) revealed low 187Os/188Os and γOst=0 values, indicative of a subchondritic source of the PGE in the mantle. Combined with less radiogenic Os isotopic values measured by negative thermal ionization mass spectrometry (N–TIMS), 187Os/188Os ranges from 0.11580 to 0.12437, and γOst=0 values, from −9.97 to −3.31, respectively. The Os isotopic composition of PGM from altered chromitite at Kraubath is similar or even less radiogenic than that from typical podiform chromitite. The Re–Os system within PGM thus has not been disturbed during later metamorphic events. Furthermore, the wide range of 187Os/188Os values is similar to that in detrital Os-rich alloys derived from other dunite–harzburgite complexes worldwide (i.e., γOst=0 ranges from −14.95 to −2.12). On the basis of the osmium isotopic composition of laurite and ruarsite, ultramafic protoliths in the Speik ophiolite complex yield model ages in the range of 1758 to 584 Ma. The mineral-isotopic data are consistent with a prolonged melting history of the parent ultramafic rocks from the mantle section of an ophiolite and provide further evidence for the closed-system behavior of the Re–Os isotopic system within PGM.

Abstract

Nous avons déterminé pour la première fois la composition chimique et les rapports isotopiques d’osmium des minéraux du groupe du platine [e.g., des séries laurite–erlichmanite (RuS2–OsS2) et ruarsite–osarsite (RuAsS–OsAsS) et de l’alliage Os–Ir (Os,Ir)] provenant de chromitites podiformes variablement altérées des massifs à dunite–harzburgite de Kraubath et Hochgrössen. Ces massifs, les plus volumineux représentants du manteau démembré des Alpes orientales en Autriche, étaient attribués à une séquence ophiolitique fortement métamorphisée faisant partie du complexe de Speik. Les chromitites podiformes non altérées des deux endroits montrent une courbe à pente négative dans un diagramme illustrant les teneurs en éléments du groupe du platine (normalisées par rapport aux concentrations chondritiques). Les échantillons de chromitite fortement altérés à Kraubath montrent une dominance des éléments moins réfractaires (Pd, Pt, Rh) par rapport aux éléments réfractaires (Os, Ir, Ru). La composition du spinelle chromifère varie en Cr# [100*Cr/(Cr + Al)] de 74 à 87 et en Mg# [100*Mg/(Mg + Fe2+)] de 44 à 61, valeurs typiques pour les chromitites podiformes de la section mantellique d’une ophiolite. Le minerai podiforme non altéré contient surtout la laurite (43% et 75% de tous les grains de minéraux du groupe du platine à Kraubath et Hochgrössen, respectivement). La sperrylite, PtAs2, est davantage abondante (61%) dans la chromitite altérée, tandis que les membres de la série laurite–erlichmanite sont subordonnés (4%). A Kraubath, les minéraux porteurs d’osmium (laurite, erlichmanite, ruarsite at alliage Os–Ir) se présentent (a) en grains individuels et (b) en assemblages complexes polyphasés. A Hochgrössen, la laurite et l’alliage Os–Ir sont présents en grains isolés seulement. Nos analyses isotopiques in situ de seize grains de ces minéraux (e.g., laurite et ruarsite) par analyse sur plasma avec couplage inductif, spectrométrie de masse, ablation au laser et avec multicollecteurs révèle de faibles valeurs du rapport 187Os/188Os et de γOst=0, indications d’une source subchondritique des éléments du groupe du platine dans le manteau. Considérés à la lumière des valeurs isotopiques moins radiogéniques obtenues par spectrométrie de masse par ionisation thermique négative (N–TIMS), 187Os/188Os varie de 0.11580 à 0.12437, et γOst=0 varie de −9.97 à −3.31, respectivement. La composition isotopique de l’osmium des minéraux du groupe du platine provenant de la chromitite altérée à Kraubath est semblable, voire même moins radiogénique, que ce qui est typique d’une chromitite podiforme typique. Le système Re–Os n’a donc pas subi de modification au cours des événements ultérieurs. De plus, l’intervalle étendu de valeurs de 187Os/188Os ressemble à celle d’alliages riches en osmium d’origine détritique, dérivés d’autres complexes à dunite–harzburgite à l’échelle mondiale (i.e., γOst=0 dans l’intervalle de −14.95 à −2.12). Selon la composition isotopique de l’osmium dans la laurite et la ruarsite, les protolithes ultramafiques du complexe ophiolitique de Speik ont un âge modèle dans l’intervalle de 1758 à 584 Ma. Les données isotopiques déterminées étayent l’hypothèse d’un épisode prolongé de fusion partielle d’un socle ultramafique dans la section mantellique de l’ophiolite et du comportement en système isotopique fermé de Re–Os dans ces minéraux.

(Traduit par la Rédaction)

You do not currently have access to this article.