Abstract

The Normal Reef Subfacies of the Swartklip facies of the Merensky Reef along the western limb of the Rustenburg Layered Suite, exposed on Northam Platinum mine, displays lateral and vertical variations in its inter-chromitite lithologies, content in platinum-group elements and grade, and the mode of sulfide occurrence. Reef greater than 300 cm in thickness consists of a footwall of mottled anorthosite, overlain by a granular orthocumulate chromitite layer (the lower chromitite of the reef), followed by a pegmatitic feldspathic dunite, a 5- to 10-cm-thick massive, plagioclase-poor dunite, a heterogeneous pegmatitic harzburgite, succeeded by a coarse-grained pegmatitic pyroxenite, collectively comprising a pre-Merensky cyclic unit. The upper pegmatitic pyroxenite is in turn overlain by the granular (upper) chromitite of the reef, occurring at the base of the Merensky Cyclic Unit, which is overlain by a homogeneous poikilitic orthopyroxenite. Disseminated and clustered pentlandite, pyrrhotite and chalcopyrite occur throughout the inter-chromitite pegmatite, but are not observed in the massive, plagioclase-poor dunite, which typically occurs approximately 100 cm above the lower chromitite. Thermal recrystallization and downward migration of a reconstitution front and mechanical erosion of the medium-grained heterogeneous pegmatitic harzburgite accompanied progressive thinning of the reef from an inter-chromitite reef greater than 300 cm in thickness. Breaching of the massive, relatively impermeable layer of massive dunite resulted in pronounced or accelerated thermomechanical erosion of the underlying pegmatitic dunite. Peaks in platinum-group-element content, situated just below the upper chromitite and just above the lower chromitite, merge with reef thinning, becoming indistinct in reef that is less than 160 cm thick. With further thinning, until the point where the two chromitites are juxtaposed or merged, the single peak in PGE content “migrates” into the poikilitic orthopyroxenite hanging-wall. A sulfide lag, consisting of up to 20% sulfide by volume, occurs in reef less than 160 cm in thickness. Its presence is especially evident near the point where the Regional Pothole subfacies becomes manifest, and the upper chromitite or base of the Merensky Cyclic Unit transgresses the lower chromitite. Spatial distributions and graphical correlations of sampling data, related to reef thickness, indicate that there is a strong positive correlation between ∑PGE grams in the total reef sampled and the inter-reef pegmatite. A strong inverse relationship, relative to thinning, is observed between ∑PGE reef grade and ∑PGE grams. The ∑PGE grams content of the upper or Merensky chromitite of the reef is remarkably consistent over the extent of Normal Reef of the Merensky cyclic unit exposed at Northam, indicating that it is a drape or post-erosional crystal cumulate over an eroded and recrystallized pre-Merensky cyclic unit.

Abstract

Le sous-faciès considéré “Banc normal” du faciès de Swartklip du banc de Merensky, le long de la séquence occidentale de la suite stratifiée de Rustenburg, telle qu’elle affleure à la mine Northam Platinum, fait preuve de variations latérales et verticales en types de roche intercalée entre le deux horizons de chromitite, en contenu et en teneurs en éléments du groupe du platine (EGP), et en aspects des sulfures présents. Où il est supérieur à 300 cm, le banc possède une base d’anorthosite mouchetée, que recouvre un niveau orthocumulatif de chromitite granulaire (la chromitite inférieure du banc) et, successivement, une dunite feldspathique pegmatitique, une dunite massive de 5 à 10 cm en épaisseur et à faible teneur en plagioclase, une harzburgite hétérogène pegmatitique, et ensuite une pyroxénite pegmatitique, le tout définissant une unité cyclique pre-Merensky. Vient ensuite la chromitite granulaire supérieure du banc, définissant la base de l’unité cyclique de Merensky, qui est recouverte d’une orthopyroxénite poecilitique homogène. Des grains de pentlandite, pyrrhotite et chalcopyrite sont disséminés ou regroupés partout dans les roches à texture pegmatitique inter-chromitites, mais ils semblent absents dans la dunite massive à faible teneur en plagioclase, typiquement rencontrée environ 100 cm par dessus la chromitite inférieure. Une recristallisation thermique et une migration vers le bas d’un front de reconstitution, ainsi qu’une érosion mécanique de la harzburgite hétérogène pegmatitique à grains moyens, ont accompagné l’atténuation de la séquence inter-chromitite supérieure à 300 cm en épaisseur. La percée de la couche massive et relativement imperméable de dunite massive a mené à une érosion thermomécanique prononcée ou accélérée de la dunite pegmatitique sous-jacente. Les anomalies positives en teneurs en éléments du groupe du platine, situées immédiatement sous la chromitite supérieure et par dessus la chromitite inférieure, s’unissent avec l’atténuation du banc, devenant méconnaissables là où l’épaisseur du banc est inférieure à 160 cm. A mesure que le banc s’amenuise, jusqu’au point où les deux niveaux de chromitite sont juxtaposés ou fusionnés, l’amplitude maximum en teneur des éléments du groupe du platine accuse une “migration” vers le toit, composé de l’orthopyroxénite poecilitique. Un dépôt décalé de sulfures, atteignant jusqu’à 20% par volume, apparait là où le banc est moins de 160 cm en épaisseur. Sa présence est particulièrement évidente près du point où le sous-faciès à “nid-de-poule” régional se manifeste, avec pour conséquence la trangression de la chromitite inférieure par la chromitite supérieure ou la base de l’unité cyclique de Merensky. Les distributions spatiales et les corrélations graphiques des données à propos des échantillons, en fonction de l’épaisseur du banc, indiquent une forte corrélation positive entre ∑EGP en grammes sur l’épaisseur totale du banc échantillonné et dans les roches pegmatitiques inter-chromitites. Une forte corrélation négative, par rapport à l’atténuation, caractérise la teneur ∑EGP du banc et ∑EGP exprimée en grammes. Le contenu ∑EGP en grammes de la chromitite supérieure (ou de Merensky) du banc est remarquablement constante sur l’étendue du faciès normal du banc de Merensky tel qu’il affleure à la mine Northam, indication qu’il s’agit d’un drapage de cristaux post-érosionnel par dessus l’unité cyclique pré-Merensky, érodée et recristallisée.

(Traduit par la Rédaction)

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