Abstract

Platinum-group minerals (PGM) are documented in alluvial sediments in rivers draining the Eastern Bushveld Complex, in South Africa. About 32% of a total of 790 PGM nuggets (50–1600 μm in size) studied show evidence of chemical and textural modifications. Pt–Fe alloys are most susceptible, and reveal a wide spectrum of textural types, among which a Ni- and a Cu-rich assemblage is most common. In the former, Pt–Fe alloy grains [Pt2.3–2.7Fe] are concentrically rimmed by layers of ferronickelplatinum [Pt2NiFe] and coated by an alloy approximating [Ni2PtFe]. In the Cu-rich assemblage, Pt–Fe alloy [Pt2.2–2.6Fe] is concentrically coated by [Pt(Fe,Cu)], i.e., solid solutions of tetraferroplatinum [PtFe] – tulameenite [Pt2CuFe]. A variety of Pd–Pt–Te–Sb–Sn phases, Au–Ag alloys, and base-metal sulfides are included, and small grains of zvyagintsevite [Pd3Pb] occur attached to the outer rim. Pt–Fe alloy may also be replaced by heterogeneous Pt–Fe(Cu,Pd) “oxides”, which may carry appreciable concentrations of SiO2 and MgO. Cooperite and braggite, and less commonly sperrylite, are coated by porous native platinum, which also penetrates the grains as root-like channels. Monomineralic grains of porous Pt-rich alloy are considered the end product of this alteration. In rare cases, laurite is replaced by two different types of Ru–Rh–Fe–(Ca–V–Mn) oxides of RuO2 and RuO stoichiometry; subsequently, the PGE oxide phases are transformed into native ruthenium and rhodium. Palladium-rich oxides are observed in some alteration-induced rims, and are associated with Pd-bearing Fe oxide–hydroxide and Pd-bearing Mn–Fe-rich silicate (e.g., smectite, chlorite). The modified grains are genetically attributed to three processes: (1) sulfidation reactions during magmatic–hydrothermal processes affect Pt–Fe alloy, braggite and Rh sulfides, (2) alteration of Pt–Fe alloy to Pt(Fe,Cu,Ni) alloys at moderate temperature in a reducing environment, and (3) oxidation of PGE sulfides in a low-temperature oxidizing environment. Modification and alteration are suggested to have taken place over an extended period of time, possibly under variable climatic and oxidation conditions during the postmagmatic stage, including serpentinization, during weathering of PGE-bearing bedrock, and after placer deposition.

Abstract

Les particules de minéraux du groupe du platine (MGP) sont présentes en grand nombre dans les alluvions des rivières drainant la partie orientale du complexe de Bushveld, en Afrique du Sud. Environ 32% d’un total de 790 pépites de MGP, mesurant entre 50 et 1600 μm, font preuve de modifications chimique ou texturale. Les alliages Pt–Fe sont les plus susceptibles, et révèlent une grande variété de types texturaux, parmi lesquels les assemblages à Ni et à Cu sont les plus répandus. Dans le premier groupe, les grains de l’alliage Pt–Fe [Pt2.3–2.7Fe] deviennent auréolés par des couches de ferronickelplatinum [Pt2NiFe] et recouverts d’un alliage de composition voisine de [Ni2PtFe]. Dans l’assemblage riche en Cu, l’alliage Pt–Fe [Pt2.2–2.6Fe] est recouvert de façon concentrique par [Pt(Fe,Cu)], i.e., une solution solide entre tétraferroplatinum [PtFe] et tulameenite [Pt2CuFe]. Une variété de phases Pd–Pt–Te–Sb–Sn, d’alliages à Au–Ag, et des sulfures de métaux de base sont présents en inclusions, et de petits grains de zvyagintsevite [Pd3Pb] sont rattachés à la bordure externe. L’alliage Pt–Fe peut aussi se voir remplacer par des “oxydes” hétérogènes de Pt–Fe(Cu,Pd) qui peuvent contenir des concentrations importantes de SiO2 et MgO. D’autres grains de l’alliage Pt–Fe sont recouverts d’un mince liseré de PtS. Cooperite et braggite, et à un degré moindre, sperrylite, sont recouverts d’une couche de platine natif poreux, qui pénètre les grains aussi en canaux ressemblant un réseau de racines. Des grains monominéraliques d’un alliage poreux riche en Pt représenteraient le terme de ce type d’altération. Dans de rares cas, la laurite est remplacée par deux différents types d’oxydes de Ru–Rh–Fe–(Ca–V–Mn), de stoechiométrie RuO2 et RuO, respectivement. Par la suite, les oxydes sont transformés en ruthenium et rhodium natifs. Des oxydes riches en Pd sont présents dans la bordure de certains grains ayant subi une altération, et sont associés aux oxydes–hydroxydes palladifères de Fe et aux phases silicatées palladifères riches en Mn et en Fe (e.g., smectite, chlorite). Les grains modifiés sont génétiquement attribuables à trois processus: (1) réactions de sulfuration au cours de processus magmatiques et hydrothermaux affectant l’alliage Pt–Fe, la braggite et les sulfures de Rh, (2) altération de l’alliage Pt–Fe pour donner des alliages Pt(Fe,Cu,Ni) à température moyenne dans un milieu réducteur, et (3) oxydation des sulfures des éléments du groupe du platine dans un milieu oxydant à faible température. Ces modifications et les phénomènes d’altération se seraient déroulés sur un grand laps de temps, possiblement sous conditions de climat et d’oxydation variables au cours de stades postmagmatiques, y inclus la serpentinisation, de stades de lessivage des roches du socle porteuses des éléments du groupe du platine, et suite à la déposition des placers.

(Traduit par la Rédaction)

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