Abstract

A study of the abundance, size, distribution and composition of platinum-group minerals in samples from a section of the Merensky Reef at Impala Platinum, on the farm Reinkoyalskraal, in the western Bushveld Complex, South Africa, has shown that melanorite, leuconorite and anorthosite contain a PGM assemblage that consists almost exclusively of Pt and Pd bismuthotellurides, predominantly moncheite and merenskyite. In the chromite-rich lithologies, this assemblage of Pt–Pd–Bi telluride PGM is joined by a Pt–Pd–Rh sulfide PGM assemblage of cooperite, braggite and an unnamed Cu–Pt–Rh sulfide, with laurite and rare Sn-bearing PGM. This additional assemblage tends to be Pd-poor. The PGM are rarely enclosed by chromite. All the PGM are predominantly associated with base-metal sulfides, either as euhedral PGM or laths forming an exsolution texture within the base-metal sulfides. Rhodium, present as the unnamed Cu–Pt–Rh sulfide, is associated with pyrrhotite and pentlandite. Throughout this section of the reef, the PGM are commonly located at the edge of base-metal sulfides adjacent to serpentine, chlorite and amphibole that form on the edges of silicate grains. In the chromite-poor samples, Pt–Pd–Bi tellurides and their associated base-metal sulfides are located commonly within silicates, including plagioclase and quartz. The chromite-bearing rocks in this section of the Merensky Reef are enriched in Os, Ir, Ru, Rh and Pt. We test three models for the formation of the PGM: coprecipitation of PGM and chromite, crystallization of PGM from a sulfide liquid, and redistribution of PGE and base metals by hydrous intercumulus fluid. The strong association of PGM with base-metal sulfides suggests that the PGE were collected by an immiscible base-metal sulfide liquid. This liquid crystallized as Mss, with Rh being concentrated in the Mss, and then as Iss. These exsolved to pyrrhotite, pentlandite and chalcopyite and PGM. In the chromite-rich layer, we note a lack of minerals containing Pd in the PGM assemblage. No one model satisfactorily explains the PGM distribution. Rather, the PGM observed are likely to result from late, low-temperature processes superimposed on the magmatic ones.

Abstract

Notre étude de l’abondance, la taille, la distribution et la composition des minéraux du groupe du platine (MGP) dans les échantillons prélevés d’une section du banc de Merensky à la mine Impala Platinum, sur la ferme Reinkoyalskraal, dans la partie occidentale du complexe de Bushveld, en Afrique du Sud, démontre que la mélanorite, la leuconorite et l’anorthosite contiennent un assemblage de MGP fait presqu’exclusivement de bismuthotellurures de Pt et Pd, surtout monchéite et merenskyite. Dans les roches riches en chromite, un assemblage de sulfures de Pt–Pd–Rh, soit cooperite, braggite et un sulfure à Cu–Pt–Rh sans nom, avec laurite et de rares MGP stannifères, viennent s’ajouter aux bismuthotellurures. Ce deuxième assemblage tend à contenir très peu de Pd. Les MGP sont rarement inclus dans la chromite. Tous les MGP sont surtout associés aux sulfures des métaux de base, soit sous forme de cristaux idiomorphes ou bien de lamelles d’exsolution dans ces sulfures. Le rhodium, par sa présence dans le sulfure à Cu–Pt–Rh sans nom, est associé à la pyrrhotite et la pentlandite. De part et d’autre de cette section du banc, les MGP sont généralement situés en bordure des sulfures des métaux de base, avoisinant la serpentine, la chlorite et l’amphibole qui forment les parties externes des grains de silicate. Dans les échantillons à faible teneur en chromite, les tellurures de Pt–Pd–Bi et les sulfures des métaux de base associés sont inclus dans les silicates, y inclus le plagioclase et le quartz. Les roches de cette section du banc de Merensky contenant la chromite sont enrichies en Os, Ir, Ru, Rh et Pt. Nous évaluons trois modèles de formation des MGP: coprécipitation des MGP avec la chromite, cristallisation des MGP à partir d’un liquide sulfuré, et redistribution des MGP et des métaux de base par l’intermédiaire d’une phase fluide intercumulus. L’association marquée des MGP avec les sulfures des métaux de base nous fait penser que les éléments du groupe du platine ont d’abord été concentrés dans un liquide sulfuré immiscible. Ce liquide a cristallisé sous forme de Mss, avec le Rh concentré dans la phase Mss, et ensuite sous forme de Iss. Ces minéraux ont par la suite exsolvé la pyrrhotite, la pentlandite, la chalcopyrite et les MGP. Dans le niveau enrichi en chromite, nous soulignons l’absence de minéraux contenant le Pd, parmi les MGP. Aucun des trois modèles explique avec satisfaction la distribution des MGP. A notre avis, les MGP résulteraient plutôt de processus tardifs, surimposés à basse température aux produits des processus magmatiques.

(Traduit par la Rédaction)

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