Abstract

The Boston Creek ferropicrite (BCF), exposed near Kirkland Lake in the Abitibi Belt, Ontario, is a differentiated layered mafic–ultramafic unit of Archean age with a remarkably thick layer of spinifex-textured clinopyroxenite at its stratigraphic top, comprising about one-third of a total thickness of ~100 m. The spinifex layer was sampled at intervals of ~1 m. Relict spinifext-extured igneous clinopyroxene occurs in the basal two-thirds of the layer. Results of electron-microprobe analyses show that the clinopyroxene is Ca-rich augite with rim domains usually higher in Fe, Ca and Mn than the core. These variations are most prominent in the basal 10 m of the layer. An overgrowth- and embayment-textured clinopyroxene has much larger core-to-rim variations, with compositions plotting as diopside and hedenbergite. The compositional variations in the spinifex-textured clinopyroxene are attributed to reaction between clinopyroxene and trapped interstitial melt. A metamorphic origin is considered much less likely owing to the lack of evidence for mass transfer between wallrocks and the BCF, the probability that exchange reactions between pyroxene and trapped melt (now groundmass) are favored by magmatic temperatures, and the high Mn content in pyroxene, found in the basal 5 m of the spinifex layer. Whole-rock compositions exhibit prominent depletion trends for Mg, Ni, Co and Cr in the top 3 m of the layer, and weak but distinct enrichment trends for Ca, Al, K and Ti, features reflecting the degree of compatibility of these elements during clinopyroxene/melt fractionation. In the basal 10 m, distinct compositional reversals are evident in whole-rock profiles of Mg, Al, Cr and Mg#. These reversals are thought to reflect a significant change in magma composition, possibly due to magma recharge during the gabbro stage, whereby injection and mixing of relatively unfractionated magma with residual melt occurred. Local variations in PGE abundances, aspects of Re–Os isotope systematics, and detailed magnetic characteristics of the basal spinifex and the upper gabbro layers support this proposal.

Abstract

La ferropicrite de Boston Creek, affleurant près de Kirkland Lake dans la ceinture de l’Abitibi, en Ontario, est une unité différenciée à niveaux mafiques et ultramafiques d’âge archéen ayant une couche remarquablement épaisse de clinopyroxénite à texture spinifex à son contact supérieur, équivalant à environ un tiers de l’épaisseur totale d’environ 100 m. Nous avons échan-tillonné la section à spinifex à un intervalle d’environ 1 m. Des reliquats du clinopyroxène à spinifex sont présents dans les deux-tiers inférieurs de la couche. Les résultats des analyses avec une microsonde électronique montrent que le clinopyroxène est une augite calcique avec une bordure généralement enrichie en Fe, Ca et Mn par rapport au noyeau. Ces variations sont plus évidentes dans les 10 m à la base de la couche. Un second clinopyroxène en surcroissance et en invaginations montre des variations de coeur à la bordure encore plus marquées, avec des compositions atteingnant le domaine de la diopside et de l’hé-denbergite. Les variations en composition du clinopyroxène à texture de spinifex sont attribuées à la réaction entre clinopyroxène et liquide interstitiel piégé. Une origine métamorphique semble beaucoup moins probable, compte tenu du manque de signes de tranferts de masse entre les roches encaissantes et la ferropicrite, la probabilité que les réactions d’échange entre pyroxène et liquide piégé (présentement la matrice) seraient favorisées par une température magmatique, et la teneur élevée en Mn dans les premiers 5 m à la base du niveau à texture spinifex. Les compositions globales témoignent de diminutions marquées en Mg, Ni, Co et Cr dans les premiers 3 m au haut de la couche, et de faibles enrichissements en Ca, Al, K et Ti, signes de l’incompatibilité de ces éléments au cours du fractionnement du clinopyroxène. Dans les premiers 10 m à la base de la couche, des inversions distinctes en composition sont évidentes dans les profils de Mg, Al, Cr et Mg# des roches totales. Ces inversions refléteraient un changement important de la composition du magma, peut-être à cause d’une venue de magma frais au stade de cristallisation du gabbro, et d’un mélange conséquent entre magma non fractionné et magma résiduel. Des variations locales des teneurs en éléments du groupe du platine, certains aspects des relations isotopiques entre Re et Os, et les caractéristiques magnétiques à la base de la zone à spinifex et de la partie supérieure de la couche gabbroïque viennent étayer cette hypothèse.

(Traduit par la Rédaction)

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