Abstract

The Insizwa lobe of the Mount Ayliff Intrusion, South Africa, is part of an extensive intrusive body that reaches up to 1 km in thickness, and has a variably developed ultramafic basal facies, with minor Ni–Cu–PGE sulfide mineralization. An interpretation of gravity data indicated the existence of a deep graben structure in which was preserved a thick succession of ultramafic rocks. This hypothesis has been confirmed by the drilling of a borehole into the center of the Insizwa lobe that revealed an abnormally thick ultramafic section (400 m). Detailed geochemical data on whole rocks and olivine along this borehole suggest that the olivine-rich rocks formed from a magma with up to 14% MgO. The highest Fo content of olivine is 87%, and does not change systematically or markedly upward, indicating throughflow of large volumes of magma, rather than in situ differentiation. The initial 87Sr/86Sr (Ro) values at 183 Ma for the entire body show wide variations (0.705 to 0.711). Based on the combined isotopic, mineral and whole-rock chemical information, five periods of magma injection are identified. The first magma was a low-Mg basalt that was contaminated by crustal rocks at the base (but which did not cause sulfide separation). The second magma was a high-Mg liquid with an anomalously high initial Sr isotope ratio (Ro > 0.710). Subsequent magmas are harder to define chemically, but two further isotopically identifiable events are recognized in the ultramafic succession. Most of the upper half of the body is gabbronorite, derived from a low-Mg magma with an initial Sr isotope ratio of 0.705. No significant sulfide mineralization was intersected, but two intervals of Ni-depletion in the ultramafic section suggest that an immiscible sulfide liquid has formed. These intervals of Ni-depletion are not vertically extensive, suggesting that large volumes of magma have not experienced such sulfide segregation. In the gabbronorite are three olivine-rich layers, the lower two of which contain sulfides. A thin sill in the footwall contains quenched glass with over 10% MgO. Compositions of hopper and equant olivine grains range from Fo86 to Fo74. This sill has a low Ni content, indicating prior separation of sulfide.

Abstract

Le lobe d’Insizwa de la masse intrusive de Mont Ayliff, en Afrique du Sud, pait partie d’une masse intrusive plus vaste, qui atteint jusqu’à 1 km en épaisseur, et qui possède par endroits un faciès ultramafique à sa base, avec un développement mineur de minéralisation en sulfures de Ni, Cu et éléments du groupe du platine. D’après une interprétation de données de gravité, il semble exister une structure profonde en graben dans laquelle est préservée une succession épaisse de roches ultramafiques. Cette hypothèse a pû être confirmée par le forage d’un trou au centre de la lobe d’Insizwa, qui révèle la présence d’une section anormalement épaisse de roches ultramafiques (400 m). Des données détaillées portant sur les roches globales et sur l’olivine le long de ce trou de forage font penser que les roches riches en olivine se sont formées à partir d’un magma contenant jusqu’à 14% de MgO. La teneur en Fo de l’olivine la plus élevée est 87%, et elle ne change pas systématiquement vers le haut, ce qui indique qu’il y a eu transfert de gros volumes de magma, plutôt qu’une différenciation in situ. Les valeurs du rapport initial 87Sr/86Sr (Ro) à 183 Ma pour la masse intrusive en entier témoigne de variations importantes (de 0.705 à 0.711). A la lumière des données chimiques portant sur les isotopes, les minéraux et les roches, cinq périodes d’injection de magma auraient été identifiées. Le premier magma était un basalte à faible teneur en Mg qui fut contaminé par la croûte à la base, ce qui n’a cependant pas mené à une saturation en sulfures. La seconde venue de magma était riche en Mg, mais avec un rapport initial des isotopes de Sr anormalement élevé (Ro > 0.710). Les magmas subséquents sont plus difficiles à définir chimiquement, mais deux autres événements seraient identifiables dans la séquence ultramafique. La plupart de la séquence supérieure est faite de gabbronorite, dérivée à partir d’un magma à faible teneur en Mg, avec un rapport initial des isotopes de Sr de 0.705. Aucune minéralisation en sulfures a été intersectée, mais nous avons décelé un appauvrissement en Ni sur deux intervalles dans la section ultramafique, ce qui fait penser qu’un liquide sulfuré immiscible en serait la cause. Ces intervalles d’appauvrissement en Ni n’ont pas une grande étendue verticale, et la saturation en sulfures n’aurait donc pas impliqué de gros volumes de magma. Dans la gabbronorite se trouvent trois niveaux riches en olivine, et les deux niveaux inférieurs contiennent des sulfures. Un mince filon-couche dans les roches du socle contient un verre trempé avec plus de 10% de MgO. La composition de l’olivine en trémis et de l’olivine équidimensionnelle varie de Fo86 à Fo74. Ce filon-couche a aussi une faible teneur en Ni, indication de la séparation antérieure d’une fraction sulfurée.

(Traduit par la Rédaction)

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