Abstract

The formation of platinum-group-element (PGE) deposits in layered intrusions involves an interplay of sulfide saturation and modifications that might be caused by migrating silicate liquid and volatile fluid. The program PALLADIUM has been written to illustrate the chromatographic effects occurring in a pile of igneous crystals + liquid in a fractionating magmatic system, with a pile of cumulates that is both growing in thickness while also undergoing compaction, solidification and possible separation and migration of a volatile fluid phase. The program links compaction-driven mass transport with conductive cooling and compositional evolution controlled by equilibrium partitioning between phases. The elements S, Pd, Ir, Cu and Ni are assumed to follow simple partitioning behavior among the potential phases that include immiscible sulfide liquid, silicate liquid, volatile fluid, and Pd metal. All other precipitated solids are included in the solid matrix. The initial composition of the magma, compaction parameters and other variables can be set by the user. Two examples involving the crystallization of a “dry” and a “wet” magma are presented to illustrate the utility of the program. Both cases illustrate how chromatographic and reaction effects can lead to chromatographic separation of the elements and the formation of metal alloys and other PGE-rich, S-poor phases beneath sulfide zones, as are observed in many PGE deposits. The principal difference between the “dry” magmatic precipitation of sulfide as a cotectic phase and those sulfides arising from fluid migration in a crystallizing “wet” pile of crystals is that the former cannot exceed cotectic proportions of sulfide unless there is preferential settling of sulfide, and the Pd metal zone is ephemeral. In contrast, the latter mechanism can produce sulfide-enriched zones in which sulfide abundance exceeds expected cotectic levels of saturation.

Abstract

La formation de gisements d’éléments du groupe du platine au sein des massifs stratiformes implique le concours d’une saturation en sulfures et des modifications qui pourraient être dues à la migration d’un liquide silicaté et d’une phase fluide. Le logiciel PALLADIUM a été conçu pour illustrer les effets chromatographiques attendus dans un empilement de cristaux ignés avec liquide interstitiel dans un système magmatique en cours de fractionnement, les cumulats étant sujets à une compaction, solidification, séparation et migration d’une phase volatile fluide tout en devenant plus épaisse. Le logiciel établit un lien entre le transfert de masse dû à la compaction d’une part, et le refroidissement conductif et l’évolution de la composition, régie selon les coefficients de partage à l’équilibre parmi les phases présentes. On suppose que les éléments S, Pd, Ir, Cu et Ni suivent les règles d’une répartition simple parmi les phases attendues, par exemple liquide immiscible sulfuré, liquide silicaté, phase volatile, et Pd pur. Tous les autres solides sont compris dans la matrice solide. Le choix de la composition initiale du magma, les paramètres régissant la compaction, et certains autres paramètres peut être laissé à l’utilisateur. Deux exemples impliquant la cristallisation d’un magma avec et sans H2O servent à illustrer l’utilité du logiciel. Les deux cas illustrent la façon par laquelle les effets chromatographiques et réactionnels peuvent mener à une séparation des éléments et à la formation d’alliages et d’autres phases enrichies en éléments du groupe du platine et à faible teneur en soufre en dessous des zones à sulfures, comme c’est le cas dans plusieurs gisements. Dans un magma “sec”, la précipitation magmatique d’un sulfure ne pourrait dépasser la proportion cotectique, à moins qu’il y ait extraction de la phase sulfurée par accumulation vers la base due à la gravité; il en résulte que la zone contenant le Pd métallique est éphémère. En revanche, la précipitation de sulfures aux dépens d’un magma contenant un peu de H2O peut mener à des zones enrichies en sulfures en proportions qui dépassent les proportions cotectiques.

(Traduit par la Rédaction)

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