Chemistry and mineralogy of podiform chromitite deposits,southern NSW,Australia: a guide to their origin and evolution

Summary Many small podiform chromitite deposits occur within two alpine-type serpentinite belts (of uncertain age) in southern NSW. Most of these deposits are enclosed in massive serpentinised chromite-rich dunite which cross-cuts primary layering within the main harzburgite body. In the western belt, the chromitites are all Cr-rich, whereas in the eastern belt there is a spectrum from Cr-rich to highly Al-rich chromitites, all of which have a fairly Complex geographic distribution. All of the chromitites are ophiolitic in character and the chemistry of both the chromitites and discrete chromite grains is reasonably Constant within a deposit, but varies widely between deposits. The REE concentrations are very low and lack any systematic geographic distribution. Most of the hromitites have an opholitic PGE signature, although some exceptions do occur and this is ascribed to localised remobilisation during serpentinisation. PIXE proton probe results show that the chromite grains are enriched, relative to the. serpentine fracture-fill, in Mn, Ni, Zn and Ga and depleted in As and Cu. Inclusions Completely enclosed within the chromite grains include Al-rich chromite, PGE-bearing nickel sulphides, palladian gold, forsteritic olivine, pargasitic amphiboles and a member of the gedrite/anthophyllite group. PGE-bearing fracture-fill phases include millerite, heazlewoodite, polydymite, chalcopyrite, trevorite, native gold, ruthenium, palladium and Ni₃Pt(?). Other fracture-fill phases include awaruite, magnetite, pentlandite, lizardite 6T, chrysotile 2M, antigorite, talc, clinochlore IIb, uvarovite garnet, diopside and ferritchromit. The chromitites were derived from a different magma than the peridotite and the present distribution of low Al, intermediate Al and high Al Chromitites reflects the spatial distribution of a progressively fractionating parental magma rather than different magmatic sources. Both the trace element and REE Chemistries of the chromitites yield little insight into the genesis of the chromitite pods and their distribution Could reflect either an inhomogeneous distribution in the parental magma or localised remobilisation during serpentinisation. During serpentinisation, PGE within the chromities and hostrock dunites and harzburgites were released, and precipitated within the crack seal breccia environment of the chromitites. Provided that the inclusions enclosed within the chromite grains formed in the presence of the same fluid as the chromite, this magmatic chromite and olivine forming liquid must have had a minor concentrated volatile-rich component. Subsequent serpentinisation of the chromitites was responsbile for the localised remobilisation of metals, PGE, S and the REE.

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Chemismus und Mineralogie von podiformen Chromitlagerstätten, Süd-NSW, Australien: Ein Schlüssel zu ihrer Entstehung und Entwicklung

Zusammenfassung Zahlreiche kleinere podiforme Chromitlagerstätten treten in zwei alpinotypen Serpinitingürteln unsicherer Altersstellung im südlichen NSW auf. Die meisten dieser Lagerstätten sind an serpentinisierte chromitreiche Dunite, die den primären Lagenbau der Harzburgitkörper durchsetzen, gebunden. Im westlichen Gürtel sind die Chromite Cr-reich, im östlichen reicht das Spektrum von Cr- bis Al-reichen Chromititen mit komplexer geographischer Verbreitung. Alle Chromitite zeigen ophiolitischen Charakter und die Zusammensetzung der Chromitite aber auch einzelner Chromitkörner ist relativ konstant innerhalb einer Lagerstätte. Sie variiert allerdings von Lagerstätte zu Lagerstätte. Die SEE Gehalte sind sehr niedrig. Eine systematische geographische Verteilung ist nicht erkennbar. Die meisten Chromitite zeigen ophiolitische PGE Verteilungsmuster, obwohl es auch Ausnahmen, die lokaler Remobilisation im Zuge der Serpentinisierung zugeschrieben werden müssen, beobachtbar sind. Ergebnisse von PIXE Protonensondenanalysen zeigen, daß die Chromitkörner im Vegleich zu den Serpentinitrißfüllungen an Mn, Ni, Zn und Ga angereichert und an As und Cu angereichert sind. Al-reiche Chromite, PGE-führende Nickelsulfide, Gold mit Palladium, Forsterit und pargasitische Amphibole, sowie Gedrit/Antophyllit sind als Einschlüsse in Chromit nachgewiesen. In PGE-führenden Rissen kommen Millerit, Heazlewoodit, Polydymit, Kupferkies, Trevorit, gedigenes Gold, Ruthenium, Palladium und Ni₃Pt(?) vor. Andere Phasen in diesen Rißfüllungen sind Awaruit, Magnetit, Pentlandit, Lizardit 6T, Chrysotil 2M, Antigorit, Talk, Klinochlor IIb, Uvarovit, Diopsid und Ferritchromit.Die Chromitite sind von einem anderen Magma als die Peridotite abzuleiten und die nunmehrige Verteilung von Al-armen bis Al-reichen Chromititen spiegelt die räumliche Verteilung eines fraktionierenden Ausgangsmagmas eher wider als unterschiedliche Magmenquellen. Spuren- und REE-Geochemie erlauben kaum Einblicke in die Genese der Chromititkörper. Ihre unregelmäßige Verteilung könnte entweder auf Inhomogenitäten des Ausgangsmagmas oder auf lokale Remobilisation im Zuge der Serpentinisierung zurückzuführen sein. Während der Serpentinisierung wurden PGEs in den Chromititen und dunitischen und harzburgitischen Nebengesteinen freigesetzt und in den ehromititischen crack-seal Brekzien wiederausgefällt. Unter der Annahme, daß sich die Einschlüsse in den Chromitkörnen in Gegenwart desselben Fluids wie die Chromite selbst gebildet haben, müssen die magmatischen Chromit- und olivinführenden Schmelzen mit einer volatilreichen Komponente koexistiert haben. Nachträgliche Serpentinisierung der Chromitite war für die lokale Remobilisation der Metalle, der PGEs, S und der REE verantwortlich.

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With 4 Figures     

Platinum-group minerals in the chromitites from the Great Serpentinite Belt,NSW, Australia

Summary Occurrences of platinum-group minerals (PGM) from chromitites of the Great Serpentinite Belt of New South Wales are reported for the first time in this study. On the basis of their major components, these minerals are classified into various groups, including sulphides, sulpharsenides, arsenides, antimonides, amalgams, and alloys of Os-Ir-Ru-(Fe Ni), Pd Cu Sn, Ni-Fe-Pt-Pd, Pd-Pb-Cu, and Rh-Sn-Cu. They are present: (i) as inclusions within chromite, (ii) in interstitial silicates, (iii) in ferritchromite and (iv) along fractures in chromite. Ir-subgroup (Ir, Os, Ru) minerals (IPGM) dominate podiform chromitites hosted by upper mantle serpentinised harzburgite, whereas Pdsubgroup (Pd, Pt, Rh) minerals (PPGM) characterise banded chromitites in cumulates of the overlying magmatic series. A highly brecciated podiform chromitite, however, is distinguished by abundant disseminated PPGM containing Sb ± Cu. Primary magmatic PGM in podiform chromitite comprise IPGM sulphides, sulpharsenides, and alloys, whereas hydrothermal PGM are characterised by PPGM alloys with Hg, Sb, and Cu. Dominantly hydrothermal PGM in the banded chromitites formed by remobilisation of primary magmatic PGM during serpentinisation. The contrast in PGM association is related to the crystallisation of the host chromitites; IPGM crystallised early from the parental magma along with podiform chromitite, but PPGM formed later at lower temperatures during crystallisation of banded chromitite.[

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Platingruppen-Minerale in den Chromititen aus dem Great Serpentinite Belt, NSW, Australien

Zusammenfassung In dieser Studie wird zum ersten Mal über das Vorkommen von PlatingruppenMineralen (PGM) in Chromititen der Great Serpentinite Belt berichtet. Die auftretenden Mineralphasen umfassen Sulfide, Sulfarsenide, Arsenide, Antimonide, Amalgam und Legierungen von Os-Ir-(Fe-Ni), Pd-Cu-Sn, Ni-Fe-Pt-Pd, Pd-Pb-Cu and Rh-Sn-Cu. Sie treten als i) Einschlüsse im Chromit, ii) in Silikaten der Grundmasse, iii) Im Ferritchromit und iv) in Frakturen des Chromit auf. Mineralphasen der Ir-Untergruppe (IPGM = Ir, Os, Ru) dominieren in podiformen Chromititen, die in serpentinisierten Harzburgiten des oberen Mantels auftreten. Minerale der Pd-Untergruppe (PPGM = Pd, Pt, Rh) charakterisieren gebänderte Chromitite, die innerhalb der über der Mantelsequenz liegenden Kumulatabfolge vorkommen. Ein deutlich brekzierter podiformer Chromitit unterscheidet sich von den übrigen podiformen Chromititen durch häufiges Auftreten von disseminierten PPGM, die auch Sb ± Cu führen. Primär magmatisch gebildete PGM in podiformen Chromititen umfassen IPGM in Form von Sulfide, Sulfarsenide und Legierungen, während PPGM als Legierungen mit Hg, Sb und Cu hydrothermale Phasen darstellen. Die hydrothermalen PGM in den gebänderten Chromititen wurden überwiegend durch Remobilisation aus primär magmatischen PGM während der Serpentinisierung gebildet. Der markante Unterschied in den während der Serpentinisierung gebildet. Der markante nterschied in den PGM-Assoziationen steht mit der Kristallisation des jeweiligen Chromitit in Verbindung: Während IPGM früh aus dem Magma zusammen mit den podiformen Chromititen kristallisierten, wurden PPGM später unter niedrigeren Temperaturen während der Kristallisation der gebänderten Chromitite gebildet.[

     

Platinum-group minerals in chromitites from the Eastern Rhodope ultramafic complex,Bulgaria

Summary The podiform chromitites investigated in the course of this study occur in intensely serpentinized dunites and peridotites of unknown age (paleozoic or older) within a metamorphic complex consisting of gneisses, amphibolites and marbles. Concentrations of platinum group elements (PGE) and the distribution of platinum group minerals (PGM) have been investigated in the chromitite occurrences of Dobromirci and Pletene.PGE concentrations in chromitites vary from 787 to 891 ppb (Dobromirci). The highest value was recorded in chromite ore from Pletene (1274 ppb). The enrichment is due to high contents of Os, Ir and Ru, whereas the contents of Rh, Pt and Pd are relatively low. The Ru-contents (480-600 ppb) are remarkable and correspond to the average content in chondrite Cl. Chondrite-normalized PGE distribution patterns of chromitites of both localities reveal a distinctly negative trend from Ru to Pd, which is typical for chromites from ophiolites.Irrespective of their chemical composition, most chromites carry numerous PGM inclusions which have formed during the magmatic stage at high sulphur fugacity (fs₂). In addition to laurite, the main mineral, there are sulpharsenides of Ru-Ir-Os (ruarsite, irarsite, osarsite).Textural aspects and the results of chemical analyses show that the concentration of PGE is not caused by substitution in the lattice of chromite, but by magmatic formation of discrete PGM before or contemporaneously with chromite. All PGM apparently remained unaltered. No evidence for remobilization or redistribution of PGE by serpentinization has been found.

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Minerale der Platinggruppe in Chromititen des Ultramafit-Komplexes des Ost-Rhodopen Massivs, Bulgarien

Zusammenfassung Die untersuchten podiformen Chromite tretey in stark serpentinisierten Duniten und Peridotiten unbekannten Alters (paläozoisch oder älter) innerhalb eines hochmetamorphen Komplexes auf, der aus Gneisen, Amphiboliten und Marmoren besteht. In den Chromitit-Vorkommen von Dobromirci und Pletene wurden Konzentrationen der Elemente der Platingruppe (PGE) und die Verteilung der Minerale der Platingruppe (PGM) untersucht.Die PGE-Konzentration der Chromitite variiert zwischen 787 und 891 ppb (Dobromirci). Die höchste Konzentration wurde im Chromiterz aus Pletene (1274 ppb) gefunden. Die Anreicherung geht auf hohe Beteiligung von Os, Ir und Ru zurück, da die Gehalte an Rh, Pt und Pd relativ niedrig sind. Auffallend hoch sind die Ru-Gehalte (480-600 ppb), die dem mittleren Gehalt im Chondrit Cl entsprechen. Chondritnormalisierte PGE-Verteilungsmuster von Chromititen beider Lokalitäten zeigen einen stark negativen Trend von Ru zu Pd, der für Ophiolith-Chromite typisch ist.Unabhängig von ihrem Chemismus führen die meisten Chromite zahlreiche PGME-Einschlüsse, die sich magmatisch bei hoher Schwefelfugazität (fS₂) gebildet haben. Neben dem Hauptmineral Laurit, wurden Sulfarsenide von Ru-Ir-Os (Ruarsit, Irarsit, Osarsit) festgestellt.Texturelle Merkmale der PGM und Ergebnisse der chemischen Analysen führen zu der Schlußfolgerung, daß die Konzentration der PGE nicht auf eine Substitution in Chromit, sondern auf die Frühbildung der selbständigen PGM vor oder gleichzeitig mit den Chromiten zurückzuführen ist. Die PGM zeigen keine Alterationserscheinungen. Es wurden keine Hinweise für eine Remobilisation oder Umsetzung der PGE durch Serpentinisierung gefunden.

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With 7 Figures     

Platinum-group minerals from the Troodos ophiolite,Cyprus

Summary Platinum-group minerals have been identified in chromitites from the Troodos ophiolitic complex of Cyprus. The host chromitites occur as podiform bodies within the basal harzburgite of the ophiolite, as occasional discontinuous layers in the dunites at the base of the overlying cumulate sequence and rarely as minor schlieren in clinopyroxene dunites at higher levels. Podiform chromitites are generally highly deformed and frequently brecciated while those from the cumulate sequence are well-preserved and display cumulate textures. Chromite grains from bodies at all levels host a broad and mineralogically complex assemblage of inclusions including silicates, platinum-group minerals, base metal sulphides and fluid inclusions, all of which have been studied in detail. The platinum-group minerals (PGM) and base metal sulphides (BMS), which are described here, are modally much less abundant than the silicate inclusions and generally small in size (< 50 µm). PGM comprise sulphides and alloys and are dominated by laurite (RuS₂). Other sulphides are Ru-poor. Alloys include iridosmine, osmian ruthenium and Ru-Fe alloys. Two generations of PGM are believed to be present, the first having been trapped during chromite formation, the second (including most of the alloys) having been formed during serpentinization. The base metal sulphides include common small Ni-Fe sulphides, sometimes associated with silicate inclusions, and larger Cu-rich inclusions, some of which are almost pure chalcopyrite. The origin of the latter is of genetic significance.

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Minerale der Platin-Gruppe aus denn Troodos-Ophiolith, Zypern

Zusammenfassung Minerale der Platin-Gruppe wurden in verschiedenen Chromititen des Troodos Ophiolithes, Zypern, nachgewiesen. Die Chromitite kommen als podiforme Körper in den basalen Harzburgiten, als gelegentlich unregelmäßige Lagen in den Duniten an der Basis der Kumulat-Abfolge, und selten als Schlieren in den Klinopyroxen-Duniten in höheren Bereichen vor. Podiforme Chromitite sind im allgemeinen intensiv deformiert und häufig brekziiert, während jene aus der Kumulat-Abfolge gut erhalten sind und Kumulat-Texturen zeigen. In Chromiten aus allen Niveaus des Ophiolithes kommt eine umfangreiche, und mineralogisch komplexe Assoziation von Einschlüssen vor; diese umfassen Silikate, Platingruppen-Minerale, Buntmetallsulfide und FlüssigkeitsEinschlüsse. Die Platingruppen-Minerale (PGM) und Buntmetallsulfide (BMS) die hier beschrieben werden, sind modal weniger verbreitet als die Silikateinschlüsse, und sind meist sehr feinkörnig ( < 50 µm). Die PGM umfassen Sulfide, einerseits dominiert von Laurit (RuS₂), aber auch Ruthenium-arme Sulfide, und Legierungen, bestehend aus Iridosmin, Osmium-führendes Ruthenium und Ruthenium-Eisenlegierungen. Die PGM können zwei Generationen zugeordnet werden. Die erste wurde während der Bildung der Chromite eingeschlossen, die zweite (und hierzu gehören die meisten Legierungen) wurden während der Serpentinisierung gebildet. Die Buntmetallsulfide unfassen die bekannten Nickel-Eisen-Sulfide, die manchmal mit Silikateinschlüssen vergesellschaftet sind, und größere Kupfer-reiche Einschlüsse, die zum Teil reiner Kupferkies sind. Die Entstehung dieser Einschlüsse ist von Bedeutung für die Genese.

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With 13 Figures     

Contrasts between platinum group element contents and biotite compositions of Duluth Complex troctolitic and anorthositic series rocks

Summary This paper presents new data on sulfide assemblages, platinum group elements (PGE's) and halogen contents of biotites in anorthositic series rocks from the Duluth Complex. The data are contrasted with similar data from troctolitic series rocks. Sulfides occur in only trace amounts in anorthositic series rocks as interstitial grains, inclusions in plagioclase, and veinlets cutting olivine. These textures and the sulfide assemblage (pyrrhotite, pentlandite and chalcopyrite) are similar to the sulfide mineralization in troctolitic series rocks. However, the sulfide assemblage is dominated by chalcopyrite in anorthositic rocks. The highest concentration of PGE's in anorthositic series rocks found to date is 163 ppb Pt, with the bulk of the data at limits of detection. PGE contents of troctolitic series rocks range from 100=200 ppb Pt + Pd to an anomalously high 14 ppm Pt + Pd over a one meter interval. The variation of F/Cl ratios with Fe-Mg compositions of Duluth Complex magmatic biotites may be interpreted to imply equilibration with a fluid phase of constant composition. We have no definitive interpretation of the significance of the distinctly different biotite compositions reported from the Stillwater and Bushveld Complexes.

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Unterschiede der PGE-Gehalte und der Biotitzusammensetzung troktolitischer und anor thositischer Gesteinsserien des Duluth-Komplexes

Zusammenfassung Diese Arbeit stellt neue Ergebnisse über die Sulfidparagenesen, die Platingruppenelemente (PGE) und die Gehalte an Halogeniden in Biotit aus den anorthositischen Gesteinsserien des Duluth Komplexes vor. Sie werden mit Daten aus den Troktoliten verglichen. Sulfide treten nur im Spuren in den anorthositischen Gesteinen in Form von interstitialen Körnern, von Einschlüssen im Plagioklas und von Olivin durchsetzenden Rissen auf. Diese Texturen und die Sulfidparagenese (Magnetkies, Pentlandit und Kupferkies) sind mit Sulfidmineralisationen in den troktolitischen Gesteinen zu vergleichen. Kupferkies ist allerdings das dominierende Sulfid in den anorthositischen Gesteinen. Die höchsten bis jetzt bekannten PGE-Konzentrationen von 163 ppb Pt sind ebenfalls an diese Gesteine geknüpft. Der Grossteil der Proben zeigt Gehalte im Bereich der Nachweisgrenze. Die PGE-Gehalte der troktolitischen Gesteine schwanken im Bereich von 100–200 ppb Pt und Pd mit über ein Intervall von einem Meter abnormal hohen Gehalten von 14 ppm Pt und Pd.Die Schwankungen der F/Cl Verhältnisse mit den Fe-Mg Gehalten magmatischer Biotite des Duluth-Komplexes können als Hinweise auf Gleichgewichtsbedingungen mit einer fluiden Phase konstanter Zusammensetzung interpretiert werden.Die Bedeutung dieser im Vergleich zum Stillwater- und Bushveldkomplex eindeutig verschiedenen Biotitzusammensetzungen ist noch unklar.

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With 11 Figures     

Platinum-group minerals and tetraauricupride in ophiolitic rocks of Skyros island,Greece

Summary In the serpentinizedophiolitic rocks from Skyros island, two distinct assemblages of base metal sulphides (BMS) and platinum-group minerals (PGM) occur. The first (early) generation is associated with chromitites which are enriched in platinum-group elements (PGE). The highest values were recorded in samples from Achladones (Ru 1210, Ir 780, Os 630, Rh 228, Pt 208, Pd 22; all values in ppb). Mineral inclusions in chromite consist of Ni-Fe sulphides and Os-rich laurite, and crystallized at high sulphur fugacity (fS₂) during chromite formation. The second (late) generation is closely associated with Au-rich, PGE-poor magnetite ores which host a complex assemblage of inclusions consisting mainly of graphite, Cu-Fe- and pure Cu sulphides, sperrylite and tetraauricupride. Their accompanying hydrous silicates are Cl-bearing. It is assumed that this mineral assemblage was deposited by hydrothermal processes during serpentinization.

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Minerale der Platingruppe und Tetraauricuprid in Ophiolithen der Insel Skyros, Griechenland

Zusammenfassung In den serpentinisierten Ophiolithen der Insel Skyros wurden zwei unterschiedliche Bildungsgenerationen von Sulfiden (BMS) und Platinmineralen (PGM) festgestellt. Die erste (frühere) Generation ist an Chromitite gebunden, die hohe Gehalte an Elementen der Platingruppe (PGE) aufweisen. Die höchsten PGE-Kontzentrationen wurden in den Proben der Lokalität Achladones gefunden (Ru 1210, Ir 780, Os 630, Rh 228, Pt 208, Pd 22; alle Gehalte in ppb). Die Einschlüsse in Chromit bestehen aus Ni-Fe Sulfiden und Os-reichem Laurit. Diese Minerale kristallisierten bei hoher Schwefelfugazität (fS₂) während der Bildung der Chromite. Die zweite (spätere) Generation ist eng assoziiert mit Au-reichen und PGE-armen Magnetiten. Sie führen eine komplexe Einschluß-Paragenese bestehend aus Graphit, Cu-Fe- und reinen Cu Sulfiden sowie Sperrylith und Tetraauricuprid. Die begleitenden Hydrosilikate sind Cl-haltig. Die Bildung dieser Mineralparagenese wird durch hydrothermale Prozesse während der Serpentinisierung erklärt.

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With 8 Figures     

Distribution of platinum group elements in the Great Serpentinite Belt of New South Wales,Eastern Australia

Summary The distribution of platinum group elements (PGE) within individual lithological units of the dismembered ophiolite of the Great Serpentinite Belt in New South Wales displays distinctive patterns. Within the ophiolite the PGE are mainly magmatic in origin, although the whole sequence has been extensively metamorphosed and deformed. The PGE in this ophiolite demonstrate fractionation resulting from magmatic processes.Harzburgite is characterised by a flat normalised PGE pattern, with only a slight depletion in PPGE. The minor PGE differentiation in the residual mantle rocks is probably due to the control on the PGE distribution by residual alloys and sulfides. This implies that the primary magma, generated from partial melting, was S-saturated.Cumulates of the overlying magmatic sequence show a positively sloped PGE pattern, favouring PPGE enrichment. PGE distribution in the cumulate sequence was controlled by immiscible sulfides, resulting in a similar PGE pattern for individual members of the cumulates. The highest PGE content in the magmatic section is recorded in the banded chromitite where the PGE enrichment probably results from upward-migrating magmatic fluids.Podiform chromitite is the earliest fractionated product from ascending partial melts within narrow magma conduits that channeled melts from the mantle source up to the overlying magma chamber. Such a process operated at high temperatures, hence the high melting-point IPGE was preferentially crystallised along with the chromites so that podiform chromitite displays a negatively sloped PGE pattern. Normally, sulfide saturation in the ascending melt does not take place until the melt enters the crustal magma chamber. However, immiscible sulfide liquids might have been present temporarily in some high-level podiform chromitite to generate a Pt- and Pd-enriched pod. Chromite in this pod is less in both Cr/(Al + Cr) and Mg/(Mg + F²⁺) than in those of other podiform chromitites that are dominated by IPGE and, therefore, the composition of chromite is of significance in identifying the potential Pt- and Pd-rich chromitites in this ophiolite belt.

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Verteilung der Platingruppen-Elemente im Great Serpentinite Belt von New South Wales, Ost-Australien

Zusammenfassung Die Verteilung der Platingruppen-Elemente (PGE) innerhalb der einzelnen lithologischen Einheiten des zerbrochenen Ophiolites des Great Serpentinite Belt in New South Wales zeigt charakteristische Verteilungsmuster. Die PGE sind überwiegend magmatischen Ursprungs, obwohl der gesamte Komplex intensiv metamorphosiert und deformiert worden ist. Innerhalb des Ophiolites zeigen die PGE Fraktionierung, die das Resultat magmatischer Prozesse ist.Der Harzburgit ist durch flache, normierte PGE Verteilungskurven charakterisiert, die lediglich eine schwache Verarmung an PPGE zeigen. Die geringe PGE Differenzierung in den residualen Mantelgesteinen wird durch die Steuerung der PGE Verteilung durch residuale Legierungen und Sulfide kontrolliert. Dies bedeutet, daß das durch Teilaufschmelzung entstandene Magma S-gesättigt gewesen ist.Die Kumulate der hangenden, magmatischen Abfolge zeigen positive PGE Verteilungskurven, die auf eine Anreicherung der PPGE hinweisen. Die PGE Verteilung in der Kumulat-Sequenz wurde durch entmischte Sulfide kontrolliert, weshalb die einzelnen Schichtglieder der Kumulat-Abfolge ähnliche PGE Verteilungsmuster aufweisen. Die gebänderten Chromitite zeigen die höchsten PGE Gehalte der magmatischen Abfolge, die Anreicherung der PGE ist vermutlich auf aufsteigende, magmatische Fluida zurückzuführen.Der podiforme Chromitit ist das früheste Fraktionierungsprodukt der vom Mantel durch enge Kanäle in die Magmakammer aufsteigenden Teilschmelzen. Ein derartiger Prozeß findet bei hohen Temperaturen statt, weshalb die IPGE, die hohe Schmelzpunkte aufweisen, zusammen mit dem Chromit zur Kristallisation gelangten, podiforme Chromitite zeigen daher negative PGE Verteilungskurven. Normalerweise findet eine Schwefel-Sättigung der aufsteigenden Schmelze nicht vor dem Eintritt in die krustale Magmenkammer statt. Temporär könnte jedoch eine entmischte Schwefel-Schmelze bereits in einigen high level podiformen Chromititen existiert haben, sodaß ein Pt- und Pd-angereicherter Pod entsteht. Der Chromit in diesem Pod zeigt niedere Cr/(Al + Cr) und Mg/(Mg + Fe²⁺) Verhältnisse als jene in anderen podiformen Chromititen, die von IPGE dominiert sind. Die Zusammensetzung des Chromites ist daher signifikant, um Pt-und Pd-reiche Chromitite innerhalb dieses Ophiolit-Gürtels zu identifizieren.

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With 9 Figures     

Some primary structures in the chromitites of Orissa,India

Some important primary structures have been studied and described from the chromities of Sukinda Valley in Orissa, India. The structures include primary layering, Ball and Pillow structures, and cross laminations. From the similarity of the structures and texture of the chromitites with the sedimentary rocks, it is presumed that the chromities were formed by magmatic sedimentation under the influence of gravity.

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Zusammenfassung Aus den Chromititen von Sukinda Valley in Orissa, Indien, werden einige wichtige, primäre Gefüge untersucht und beschrieben. Die Gefüge zeigen primäre Bänderung, Ball and Pillow-Lagen und Kreuzschichtung. Aus der Ähnlichkeit der Gefüge der Chromitite mit denen sedimentärer Gesteine wird geschlossen, daß die Chromitite durch gravitative, magmatische Saigerung sedimentiert worden sind.

     

Platinum-group minerals in chromitites from the ojen lherzolite massif (Serrania de Ronda,Betic Cordillera,Southern Spain)

Summary Chromitites (Cr ores) of the Ojen lherzolite massif (Serranía de Ronda, Betic Cordillera, Southern Spain) were found to contain platinum-group minerals (PGM) as discrete inclusions in the chromite and in the associated silicates. The PGM mineralogy consists of sulfides [laurite, erlichmanite, malanite, unnamed (Ni-Fe-Cu)₂ (Ir, Rh) S₃, unidentified Pd-S], sulfarsenides (irarsite, hollingworthite, ruarsite, and osarsite), arsenides [sperrylite, unidentified (Pd, Ni)-As], one unidentified Pd-Bi compound, and native platinum group elements (PGE) consisting of Ru and Pt-Fe alloys. Textural considerations suggest that the PGE chalcogenides with S and As were formed in the high-temperature magmatic stages, as part of the chromite precipitation event (primary PGM), in contrast with the native PGE, which originated during the low-temperature serpentinization of the ultramafic host of the chromitites (secondary PGM).The primary PGM inclusions in the Ojen chromite are unusual compared with PGM inclusions in chromitites from tectonitic upper-mantle of ophiolites and other alpine-type complexes in that i) they display a great variety of mineral species sulfides, sulfarsenides and arsenides, and ii) comprise specific phases of all six PGE. The singularity of the primary PGM mineralization probably reflects high activities of both S and As during chromite precipitation at Serrania de Ronda to be related with particular physico-chemical conditions during uplifting of sub-continental, astenospheric mantle.The nature, composition, and paragenetic association of secondary PGM at Ojen confirm the relatively-high mobility of the PGE at low temperature, and indicate that remobilization can be selective under appropriate redox conditions causing separation and redistribution of the PGE in the rocks as a result of the alteration process.

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Platingruppen-Minerale in chromititen aus dem ojen-lherzolithmassiv (Serranía de Ronda, Betische Kordillere, Süd-Spanien)

Zusammenfassung Platingruppen-Minerale in Chromititen aus dem Ojen-Lherzolithmassiv (Serranía de Ronda, Betische Kordillere, Süd-Spanien) In den Chromititen (Cr-Erzen) aus dem Ojen-Lherzolithmassiv (Serranía de Ronda, Betische Kordillere, Süd-Spanien) warden Platingruppen-Minerale (PGM) als einzelne Einschlüsse im Chromit and in den begleitenden Silikaten gefunden. Die Mineralogie der PGM setzt sich aus Sulfiden [Laurit, Erlichmanit, Malanit, einem unbenannten (Ni-Fe-Cu)₂ (Ir, Rh)S₃ und einem nicht identifizierten Pd-S], Sulfarseniden (Irarsit, Hollingworthit, Ruarsit und Osarsit), Arseniden [Sperrylit, einem nicht identifizierten (Pd, Ni)-As], einer nicht identifizierten Pd-Bi-Verbindung sowie gediegenen Platingruppen-Elementen (PGE) bestchend aus Ru and Pt-Fe-Legierungen, zusammen. Texturelle Untersuchungen haben ergeben, daß die PGE-Chalkogenide mit S und As im Zuge der Chromitfällung (primäre PGM) in den hochtemperierten, magmatischen Stadien gebildet warden, während die gediegenen PGE während der niedriggradigen Serpentini sierung des ultramafischen Nebengesteins der Chromitite (sekundäre PGM) gebildet warden.Die primären PGM-Einschlüsse in den Ojen-Chromiten sind im Vergleich zu PGM-Einschlüssen in Chromititen aus dem tektonisierten oberen Mantel in Ophiolithen und anderen alpinotypen Komplexen ungewöhnlich: i) Einerseits zeigen sie eine große Vielfalt an Mineralarten aus der Gruppe der Sulfide, Sulfarsenide und Arsenide. ii) Andererseits enthalten sie spezifische Phasen aller sechs PGE. Die Einzigartigkeit der primären PGM-Mineralisation könnte hohe Aktivitäten von S and As während der Chromit-Fällung in Serranía de Ronda widerspiegeln, die mit besonderen physiko-chemischen Bedingungen während der Hebung des subkontinentalen, asthenosphärischen Mantels zusammenhängen.Die Art, die Zusammensetzung and die paragenetische Vergesellschaftung von sekundären PGM in Ojen bestätigen die relativ hohe Mobilität der PGE bei niedriger Temperatur und zeigen, daß die Remobilisierung unter geeigneten Redox-Bedingungen selektiv wirken kann, wodurch eine Trennung und Neuverteilung der PGE in den Gesteinen als Ergebnis des Alterationsprozesses bewirkt wird.

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With 7 Figures     

Gold and platinum group elements in cobaltarsenide ores: Hydrothermal concentration from a serpentinite source-rock (Bou Azzer,Morocco)

Summary The cobalt-arsenide ores of Bou Azzer are located along the borders of serpentinite massifs (Upper Proterozoic ophiolite complex) in carbonate-quartz lenses resulting from hydrothermal carbonate alteration of serpentinite. The cobalt ores contain an average gold content of 5–20 ppm; gold is mainly located in skutterudite (120 ppm av.), whereas the Fe-arsenide (loellingite) contains < 1 ppm Au. Similarly the highest PGE contents are found in skutterudite (up to 2 ppm total PGE). All the arsenide ores of Bou Azzer exhibit the same chondrite normalized PGE pattern displaying positive Rh and negative Pt anomalies, and a slight positive slope (Pd/Ir = 1 to 2). This uncommon PGE pattern closely resembles to that of sulphides of komatiites.In serpentinite, the PGE patterns are typical of slightly depleted mantle rocks, and the associated podiform chromitites are within the range of ophiolitic chromitites, except for Pd and Au enrichment.Horizons of sulphide-bearing serpentinites show relatively high contents of noble metals and display PGE patterns which closely resemble those of the Co-arsenide ores, although an order of magnitude lower. These sulphides probably correspond to the remobilization during serpentinization of primary magmatic sulphides. The sulphiderich horizons are a possible source-rock for the noble metals of the Bou Azzer cobaltarsenide ores.

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Gold und Platingruppen-Elemente in Kobalt-Arsenid Erzen: Hydrothermale Anreicherung aus einem Serpentinit (Bou Azzer, Marokko)

Zusammenfassung Die Kobalt-Arsenid Erze von Bou Azzer kommen entlang den Grenzen eines Serpentinit-Massifs (Oberproterozoischer Ophiolit-Komplex) in Karbonat-Quarz-Linsen vor, die auf hydrothermale Umwandlung des Serpentinits zurückgehen.Die Kobalt-Erze enthalten 5–20 ppm Gold; dieses kommt hauptsächlich in Skutterudit (120 ppm) vor, während die Fe-Arsenide (Loellingit) weniger als 1 ppm Gold enthalten. Die höchsten PGE Gehalte kommen ebenso in Skutterudit vor (bis zu 2 ppm PGE). Alle Arsenid-Erze zeigen das gleiche Verteilungsbild mit positiven Rh und negativen Pt Anomalien, und eine leicht positive Neigung (Pd/Ir = 1 bis 2). Diese ungewöhnlichen PGE Verteilungsbilder erinnern an die von Sulfiden aus Komatiiten.Die PGE Verteilung in Serpentiniten ist typisch für leicht verarmte Mantelgesteine, und die assoziierten podiformen Chromitite liegen innerhalb des Bereiches für ophiolitische Chromitite, mit Ausnahme der Anreicherung in Pd und Au.Lagen von Sulfid-führenden Serpentiniten zeigen relativ hohe Gehalte an Edelmetallen, und PGE-Verteilungsmuster die denen von Co-Arseniderzen sehr ähnlich sind, obwohl sie um eine Größenordnung niedriger liegen. Diese Sulfide dürften Produkte der Remobilisierung primärer magmatischer Sulfide während der Serpentinisierung sein. Die Sulfid-reichen Lagen sind als ein mögliches Ursprungsgestein für die Edelmetalle der Kobalt-Arsenid-Erze von Bou Azzer zu sehen.

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With 8 Figures     

Rare minerals of the spinel group in ultrabasites from Bulgaria

Summary Chromite mineralization was found during a detailed geological mapping, carried out in 1962, in the region of the Seven Lakes, Northern Rila Mountain. Mineralogical studies showed that the ore minerals of this mineralization are of a great variety, and are members of the little known group of ferrospinels with varying chromium-, aluminium- and magnesium-content. Only three minerals are described in the present paper. They are well defined varieties, differing from one another by their chemical composition and physical properties.

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Seltene Vertreter der Spinell-Gruppe in Ultrabasiten von Bulgarien

Zusammenfassung Bei einer detaillierten geologischen Kartierung im Gebiet der Sieben Seen, nördliches Rila-Gebirge, wurden im Jahre 1962 Chromit-Mineralisationen gefunden. Die mineralogische Bearbeitung zeigte, daß die Erzminerale dieser Mineralisation stark variieren und daß sie zu der noch wenig bekannten Gruppe der Ferrospinelle mit wechselndem Chrom-, Aluminium- und Magnesiumgehalt gehören. In der vorliegenden Arbeit werden nur drei Glieder beschrieben. Es handelt sich um gut definierte Varietäten, die sich in der chemischen Zusammensetzung und in den physikalischen Eigenschaften unterscheiden.

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With 6 Figures     

PGE mineralization in the western sector of the eastern Bushveld Complex

Summary Unusual facies of the Merensky Reef, the UG-2 and the UG-1 chromitite layers are developed in the western sector of the eastern Bushveld Complex. Within the basal pyroxenite of the Merensky unit, mineralization can be developed at up to four levels. Some of these contain significant mineralization with an increase in the Pt/Pd ratio upward in the succession.The UG-2 chromitite layer consists of a lower, sulphide-rich layer and an upper, sulphide-poor layer. Although these two layers are separated by a pyroxenite parting in places, both contain high platinum-group element (PGE) values. Textural features such as inclusions of base metal sulphides in chromite grains, and the moulding of sintered chromite grains around sulphides, indicates that immiscible sulphide liquid separated prior to or simultaneously with chromite crystallization. The presence of platinum minerals within the sulphides of the inclusions and enclosed in all the base metal sulphides interstitial to chromite, indicates that the PGE were extracted from the magma by the sulphide liquid.Textural and compositional evidence suggests that the sulphide enrichment in the UG-1 chromitite layer is also of magmatic origin, but that these sulphides underwent remobilization at high temperatures.Magma mixing processes are considered to have produced the chromitite layers. The high sulphide content associated with the chromitite layers in the upper critical zone in this sector is ascribed to favourable compositions and proportions of the magmas involved in the mixing process.

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PGE-Vererzung im westlichen Sektor des östlichen Bushveld-Komplexes

Zusammenfassung Ungewöhnliche Fazies des Merensky-Reefes sowie der UG-2 und der UG-1 Chromitite kommen im westlichen Sektor des östlichen Bushveld Komplexes vor. In den basalen Pyroxeniten der Merensky-Einheit liegt Vererzung in bis zu vier verschiedenen Niveaus vor. Einige von diesen enthalten signifikante Metallgehalte, wobei das Pt/Pd Verhältnis gegen das Hangende hin zunimmt.Der UG-2 Chromitit besteht aus einer unteren, Sulfid-reichen, und einer oberen, Sulfid-armen Lage. Obwohl diese beiden Lagen stellenweise durch eine pyroxenitische Zwischenschicht getrennt sind, enthalten beide hohe Platin-Gruppen-Elementgehalte (PGE). Texturen wie z.B. Einschlüsse von Buntmetallsulfiden in Chromitkörnern, und die Anordnung von gesinterten Chromitkörnern um Sulfide herum weisen darauf hin, daß eine unmischbare Sulfidschmelze vor oder gleichzeitig mit der Chromitkristallisation abgetrennt wurde. Das Vorkommen von Platin-Mineralen in den Sulfiden der Einschlüsse, und in allen Buntmetallsulfiden die zwischen Chromitkörnern vorkommen, zeigen, daß die PGE durch eine Sulfidschmelze aus dem Magma entfernt worden sind.Texturelle und chemische Parameter zeigen, daß die Sulfidanreicherung in den UG-1 Chromititen auch einen magmatischen Ursprung hat, jedoch waren diese Sulfide später von einer Hochtemperatur-Mobilisation betroffen.Die Chromitit-Lagen werden durch Magmen-Mischung, der hohe Sulfid-Gehalt in den Chromitit-Lagen der oberen Kritischen Zone in diesem Sektor durch günstige Zusammensetzungen und Verhältnisse der Magmen, die an diesem Mischungsprozess teilgenommen haben erklärt.

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With 7 Figures     

The geology,mineralogy and geochemistry of the broomstock gold deposit,Kwekwe Greenstone Belt,Zimbabwe; Some implications for gold mineralization in jaspilite iron formations

Summary At Broomstock Mine, three types of gold mineralization have been identified: (i) jaspilite-hosted ore, (ii) ore confined to shear zones within meta-basalts, and (iii) supergene ore. The present study, which is focused on the jaspilite-hosted ore, revealed that areas carrying economic gold grades are characterized by fracturing, brecciation and abundant arsenopyrite-pyrite mineralization. The mineralization was introduced by hydrothermal fluids which used dilatant fractures in the jaspilites as channelways. Deposition of gold and sulfides occurred in response to changing P-T conditions and through chemical reactions of the fluids with the iron-rich jaspilites. Gold and accompanying elements may either originate from processes of intraformational remobilization, or they were derived from external, distant sources.

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Geologie, Mineralogie und Geochemie der Goldlagerstätte Broomstock im Kwekwe Greenstone Belt, Zimbabwe: Bedeutung für Goldvererzung in jaspitischen Eisenformationen

Zusammenfassung In der Broomstock Mine treten drei Typen von Goldmineralisationen auf: (i) Vererzungen in Jaspiliten, (ii) Vererzungen in Scherzonen, die Metabasalte durchsetzen, und (iii) supergene Vererzungen.Die vorliegende Untersuchung befaßt sich vornehmlich mit den Vererzungen der Jaspilite. Kartierungen und Beprobungen zeigten, daß ökonomische Goldgehalte an Be-reiche der Jaspilite gebunden sind, die tektonisch zerbrochen und brekziiert sind. Zudem treten in diesen Bereichen Arsenkies und Pyrit in hohen Konzentrationen auf. Die Mineralisation stellt den Absatz hydrothermaler Lösungen dar, die dilatante Bruchzonen innerhalb der Jaspilite als Zufuhrkanäle benutzten. Der Absatz der Sulfide und des Goldes erfolgte aufgrund sich ändernder P-T-Bedingungen und durch chemische Reaktionen zwischen den Lösungen und den eisenreichen Jaspiliten. Als Modell zur Herkunft des Goldes und der begleitenden Elemente wird entweder eine intraformationale Umlagerung, oder eine Zufuhr aus externen, entfernteren Quellen angenommen.

     

Platinum group elements in mafic-ultramafic rocks of the Western Gneiss Terrain,Western Australia

Summary The New Norcia and the Yornup bodies are situated within the high-grade Western Gneiss Terrain of the Yilgarn Block. The New Norcia body consists of mafic and ultramafic rocks of gabbronoritic, olivine-gabbronoritic and harzburgitic composition respectively, metamorphosed to amphibolite, amphibolitic serpentinite and serpentinite.The upper part of the body is conformably intercalated with quartzites and minor psammites.The Yornup body consists of an ultramafic zone, mainly of lherzolitec and harzburgitic and minor dunitic composition and a mafic zone of olivine-gabbronorite, which has partly been differentiated.Chondrite-normalized PGE patterns of lherzolites and harzburgites from both localities show gentle, positive trends and abundances of approximately 0.01 times C 1. Patterns of sulphide-bearing rocks are about 0.1 times C 1, with Pd strongly enriched.The flat patterns suggest that the magma was derived from high degrees of partial melting and underwent only minor differentiation.Mobilization of sulphides fractionated the PGE and particularly enriched palladium.The patterns resemble those of komatiites and komatiite-related nickel sulphides. They are distinct from steep positively trending patterns characteristic of Archean tholeiites.It is assumed that prior to the main metamorphic event, magma compositionally similar to that of komatiites intruded at the contact of a protocontinental basement and overlying sediments forming sill-shaped bodies.

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Platingruppen-Elemente in mafisch-ultramafischen Gesteinen des Western Gneiss Terrain, West-Australien

Zusammenfassung Die Lokalitäten New Norcia and Yornup befinden sich im hochmetamorphen Teil des Yilgarn-Blockes, dem Western Gneiss Terrain.Die New Norcia Abfolge besteht aus Amphiboliten und amphibolitischen Sepentiniten mit gabbronoritischer und olivin-gabbronoritischer sowie aus Serpentiniten mit harzburgitischer Zusammensetzung. Im Hangenden sind die Amphibolite mit Quarziten und Psammiten verzahnt.Lherzolite, Harzburgite und untergeordnet auch Dunite bilden den ultramafischen Teil der Yornup-Abfolge, deren mafische Einheit aus Amphiboliten gabbronoritischer bis olivin-gabbronoritischer Zusammensetzung besteht und in einem Teil Differentiation zeigt.Chondrit-normalisierte PGE Verteilungsmuster von Lherzoliten und Harzburgiten beider Lokalitäten zeigen einen schwach positiven Trend von Iridium zu Gold; die PGE-Gehalte sind ca. 0.01 fach chondritisch. Die PGE-Gehalte sulfidhaltiger Gesteine sind ca. 0.1 fach chondritisch und zeigen starke Palladium-Anreicherungen.Aus dem flachen Verlauf der PGE-Kurven wird auf einen hohen Aufschmelzungsgrad und nur unbedeutende Differentiation geschlossen. In den mobilisierten Sulfiden fand eine Fraktionierung der PGE statt und führte insbesondere zu einer starken Anreicherung des Palladiums.Die PGE-Kurven sind denen von Komatiiten und den mit diesen assoziierten Nickelsulfiden ähnlich und unterscheiden sich deutlich von steilen Kurven archaischer Tholeiite.Es wird angenommen, daß vor der metamorphen Überprägung des WGT ein in der Zusammensetzung Komatiiten ähnelndes Magma zwischen einem protokontinentalen Basement und daraufliegenden Sedimenten intrudierte und sillförmige Körper bildete.

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With 8 Figures

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Contribution to the Ore Mineralogy Symposium (IMA/COM) at the 14th General Meeting of the International Mineralogical Association, at Stanford, California, in July, 1986.     

Metamorphism and PGE-Au content of chromitite from the Ipanema mafic/ultramafic Complex, Minas Gerais, Brazil

Summary The Santa Cruz massif, which forms part of the Ipanema mafic/ultramafic Complex, Minas Gerais, Brazil, has an exposed upward sequence of metadunite, metaharzburgite (including three separate chromitite layers), metapyroxenite, metagabbro, and meta-anorthosite. Primary igneous chromite grains in the main chromitite layer are poikiloblastic and tectonically fragmented, and have a narrow (10–20 μm) margin of chromian spinel. Cataclased chromite fragments are extensively replaced and mantled by chromian spinel; they have a composite margin comprised of an inner zone of more aluminous spinel and an euhedral outer zone of more Cr-rich spinel, representing granulite and amphibolite facies metamorphic events, respectively. The contents of platinum-group elements (PGE) and Au in chromite separates are relatively high (Os 45, Ir 23, Ru 136, Rh 19, Pt 98, Pd 63, and Au 83 ppb), and significantly enriched (∼ 4x) over whole rock values. Platinum-group minerals are not observed and micrometre-sized inclusions of sulfide minerals (chalcopyrite and pentlandite) in relict chromite are rare. However, comparison of mineral proportions in the separated chromite and whole rock shows that the precious metals are hosted predominantly in the relict igneous chromite grains, rather than the secondary chromian spinel and primary and secondary Mg-rich silicates. The major element composition and average chondrite-normalized PGE pattern of the separated chromite correspond to S-poor stratiform chromitite. We suggest that the precious metals accumulated with chromite during crystallization of a S-poor magma, and were not remobilized in the relict chromite during the subsequent high grade metamorphism.

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Zusammenfassung Metamorphose und PGE-Au-Gehalte von Chromitit aus dem mafischen/ultramafischen Ipanema Komplex, Minas Gerais, Brasilien Das Santa Cruz Massiv, das Teil des mafischen/ultramafischen Ipanema Komplexes, Minas Gerais, Brasilien, ist, beinhaltet eine (von unten nach oben) Abfolge von Metadunit, Metaharzburgit (mit drei Chromititlagen), Metapyroxenit, Metagabbro und Metaanorthosit. Prim?re magmatische Chromitk?rner in der Chromit-Hauptlage sind poikiloblastisch, tektonisch fragmentiert und werden von einem dünnen (10–20 m) Saum von Chromspinell umgeben. Kataklastische Chromitfragmente sind intensiv umgewandelt zu und werden ummantelt von Chromspinell. Dieser mehrphasige Saum beinhaltet eine innere Zone mit Al-reicherem Spinell und eine euhedrale Au?enzone mit Cr-richerem Spinell, die sich bei granulit- bzw. amphibolitfaziellen Metamorphoseereignissen gebildet haben. Die Gehalte an Platingruppen-Elementen (PGE) und Au in Chromit-Separaten sind relativ hoch (Os 45, Ir 23, Ru 136, Rh 19, Pt 98, Pd 63, Au 83 ppb) und signifikant angereichert (∼ 4-fach) im Vergleich zum Gesamtgestein. Platingruppen-Minerale sind nicht zu beobachten und Mikrometer gro?e Einschlüsse von Sulfiden (Chalcopyrit und Pentlandit) in den Chromitrelikten sind selten. Der Vergleich der Mineralverh?ltnisse in den separierten Chromiten und Gesamtgesteinen zeigt aber, dass die Edelmetalle haupts?chlich in den reliktischen Chromitk?rnern sitzen und nicht so sehr in den sekund?ren Chromspinellen und Mg-reichen Silikaten. Die Hauptelement-Zusammensetzung und die Chondrit-normierten PGE Muster der separierten Chromite stimmen mit denen S-armer stratiformer Chromite überein. Wir vermuten, dass die Edelmetalle sich mit Chromit bei der Kristallisation eines S-armen Magmas akkumulierten und w?hrend der anschlie?enden hochgradigen Metamorphose nicht remobilisiert wurden.

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Received April 3, 2000; revised version accepted October 12, 2000     

The geochemistry of the PGE Subzone in the Selukwe Subchamber, Great Dyke: an intraformational layer model for Platinum Group Element enrichment in layered intrusions

Summary ?The zone of enrichment of platinum group elements (PGE) in the pyroxenite hosted Main Sulphide Zone (MSZ) of the Great Dyke coincides with the stage at which the magma had become saturated in sulphide. No fundamental characteristics of the MSZ have previously been recognized other than the concentration of PGE at the base of the sulphide zone. This zone of enrichment, referred to here as the PGE Subzone, as well as the footwall and hangingwall sequences to the PGE Subzone, are recognized in this work as comprising a series of petrologically and chemically distinct rock layers. Characterization is on the basis of (a) distinct Pd:Pt ratios, (b) cyclicity in pyroxene compositions and, (c) cyclicity in the concentrations of incompatible elements in the whole rock. The incompatible element contents in whole rocks (eg. Zr) are closely linked with the TiO₂ contents of the orthopyroxene. The strong interdependence of these parameters indicates an integrated primary process for the PGE mineralization and does not support an origin by which late stage metasomatising fluids transported PGE into the mineralized zone. It also does not support previous models for the MSZ based on progressive fractional segregation of sulphide as a continuous process extracting PGE. An intraformational layer model is suggested by which liquid layers in a double diffusive convective system break down and become sequentially incorporated into the crystallizing zone resulting in offset chemical trends in silicate compositions together with extraction of PGE into sulphide of effectively constant values for Pd:Pt ratio. Reequilibration of pyroxene is recognized for each of the sublayers as well as minor redistribution of PGE across the boundaries of the sublayers.

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Zusammenfassung ?Die Geochemie der PGE – Subzone in der Selukwe Subchamber, Great Dyke: ein intraformationales Modell für Anreicherung von Platingruppenelementen in geschichteten Intrusionen Die Anreicherungszone von Platinelementen in der Main Sulphide Zone (MSZ) in den Pyroxeniten des Great Dyke entspricht dem Entwicklungsstadium, in dem das Magma an Sulfiden ges?ttigt wurde. Bisher wurden keine grunds?tzlichen Eigenschaften der MSZ erkannt, abgesehen von der Anreicherung der PGE an der Basis der Sulfidzone. Diese Anreicherungszone, die wir hier als PGE Subzone bezeichnen, wie auch die Abfolgen in ihrem Hangenden und im Liegenden enthalten eine Serie von petrologisch und chemisch eindeutig charakterisierten Gesteinsschichten. Diese Erkenntnis beruht auf (a) klaren Pd-Pt-Verh?ltnissen, (b) der Zyklizit?t der Pyroxenzusammensetzungen und (c) den Konzentrationen inkompatibler Elemente im Gesamtgestein. Letztere (z.B. Zr) sind eng mit den TiO₂-Gehalten der Orthopyroxene verbunden. Die deutliche gegenseitige Abh?ngigkeit dieser Parameter weist auf einen integrierten prim?ren Prozess für die PGE-Vererzung hin und liefert keine Unterstützung für eine Entstehung, bei der sp?te metasomatische Fluide PGE in die mineralisierte Zone transportiert haben. Es unterstützt auch nicht frühere Modelle für die MSZ, die auf einer progressiven fraktionalen Trennung von Sulfiden als einem kontinuierlichen Anreicherungsprozess für PGE beruhten. Ein intraformationales Schichtmodell wird hier vorgeschlagen, wobei flüssige Lagen in einem doppelt diffusiven Konvektionssystem aufbrechen und sequentiell in die kristallisierte Zone inkorporiert werden. Dies resultiert in abweichenden chemischen Trends für Silikat-Zusammensetzungen und ebenso auch in einer Extraktion der PGE in Sulfide mit konstanten Pd/Pt-Verh?ltniszahlen. Reequilibrierung von Pyroxenen wird für jede der Sublayers nachgewiesen, wie auch geringfügige Umverteilung der PGE über die Grenzen der einzelnen Sublayers hinaus.

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Received November 30, 1998;/revised version accepted July 12, 1999     

Nickel-copper mineralization at Talnotry,Newton Stewart,Scotland

Summary Nickel-copper mineralization occurs near the base of a diorite intrusion close to its contact with hornfelsed Ordovician and Silurian shales and greywackes. The principal ore minerals are nickeline, gersdorffite, pyrrhotine, pentlandite and chalcopyrite with minor amounts of molybdenite, tellurobismutite, gold, sphalerite and argentopentlandite. Pyrite, marcasite, violarite and goethite also occur but are interpreted as later alteration products. Much of the pyrrhotine-rich mineralization at the base of the intrusion is in the form of blebs and interstitial aggregates with amphiboles, plagioclase feldspar, biotite, chlorite and quartz. Chalcopyrite-rich and nickeline-gersdorffite-rich mineralization occurs above this and immediately below unmineralized diorite in the form of patches, lenticular masses and stringers along joints and fractures.Whole rock and ore analyses and electron microprobe data on the silicates, sulphides and sulpharsenides are presented.The unmineralized diorite has low SiO₂ and high MgO contents compared to typical diorites and relatively high Cr, Ni and Ti trace element values. In the mineralized diorite, platinum-group elements occur in very low concentrations in the pyrrhotineand chalcopyrite-rich assemblages but Pt, Pd and Au show significant enrichment in the nickeline-gersdorffite-rich mineralization.A magmatic origin for the mineralization is proposed rather than formation by hydrothermal solutions or metasomatism.

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Die nickel-kupfer vererzung von Talnotry, Newton Stewart, Schottland

Zusammenfassung Die Nickel-Kupfer Vererzung befindet sich im Kontaktbereich einer Dioritintrusion mit hornfelsdurchdrungenen silurischen und ordovizischen Grauwacken. Die am häufigsten auftretenden Erzmineralien sind Nickelin, Gersdorffit, Pyrrhotin, Pentlandit, und Chalcopyrit mit kleineren Mengen von Molybdenit, Tellurwismuth, Gold, Sphalerit und Argentopentlandit. Weiters treten als spätere Umwandlungsprodukte Pyrit, Markasit, Violarit und Goethit auf. Ein großer Teil der Pyrrhotin-reichen Vererzung am Fuße des eingedrungenen Diorits bildet fleckige, lückenfüllende Aggregate zwischen den Silikatphasen (Amphibol, Plagioklas, Biotit, Chlorit, Quarz). Die Chalcopyrit- und Nickelin-Gersdorffit-reiche Vererzung tritt zwischen dem unvererzten Diorit im Hangenden und der Pyrrhotin-reichen Vererzung im Liegenden als linsige, lappenartige Konzentration und entlang von Fugen und Brücken auf.Vollgesteins-Analysen sowie ausgewählte Erzanalysen und Mikrosondenergebnisse der Silikate, Sulfide und Sulfarsenide liegen vor.Im Unterschied zu den typischen Dioriten zeigt der unvererzte Diorit einen niedrigen SiO₂ und hohen MgO Gehalt und relativ hohe Cr, Ni und Ti Spurenelementwerte. Die Platingruppenelemente sind in den Pyrrhotin- und Chalcopyrit-reichen Vererzungen nur schwach vertreten, jedoch sind Pt, Pd und An in der Gersdorffit-reichen Vererzung stark angereichert.Ein magmatischer Ursprung dieser Vererzung, im Gegensatz zu einer metasomatischen Entstehung oder Bildung aus hydrothermalen Lösungen wird vermutet.

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With 3 Figures     

Mineralogy of PGE in the mafic-ultramafic massifs of the Kola region

Summary During the last few years nearly 50 minerals and unnamed platinum-group element (PGE) phases have been identified by the authors in nickel-bearing mafic-ultramafic massifs of the Kola region. About 20 established PGE minerals have been found whilst more than 20 previously undescribed and unnamed PGE phases can be reported. In addition high concentrations of these elements in sulfarsenides of the cobaltitegersdorffite series have been established. The PGE phases form tiny (5–70 µm, seldom larger) mono- and polymineral inclusions in the main sulfides of the nickel-copper mineralization; at the contacts with silicates and within the silicates themselves. The details of the composition of platinum mineralization in various massifs, its formation under magmatic and hydrothermal conditions and wide isomorphism in certain groups of minerals have been established. Specific features of PGE mineralization of the region as a whole are: the predominance of bismuth tellurides and arsenides of palladium and platinum, a highly subordinated role of their sulphides and higher concentrations of several PGE in sulfarsenides.

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Platingruppen-Minerale in den mafischen-ultramafischen Intrusionen der Kola Region

Zusammenfassung In den vergangenen Jahren wurden etwa 50 z.T. noch unbekannte Minerale von Platingruppen-Elementen (PGE) in Ni-führenden mafisch-ultramafischen Gesteinen der Kola Region bestimmt (ca. 20 bereits bakannte und mehr also 20 bisher nicht beschriebene bzw. noch unbenannte PGE-Minerale). Außerdem wurden hohe Konzentrationen dieser Elemente in Sulfarseniden der Cobaltit-Gersdorffit-Reihe nachgewiesen.Die PGE-Minerale kommen als mono- und polymineralische Einschlüsse in den Sulfiden der Ni-Cu-Mineralisation, am Kontakt der Sulfide zu den Silikaten und in den Silikaten selbst vor. Details über die PGE-Mineralisation in verschiedenen Gebieten, ihre Bildung unter magmatischen und hydrothermalen Bedingungen und die Isomorphiebeziehungen innerhalb bestimmter Mineralgruppen werden dargestellt.Spezifische Eigenheiten der PGE-Mineralisation dieser Region sind: Das Vorherrschen von wismutvtelluriden, sowie von Pd- und Pt-Arseniden, die untergeordnete Rolle von Pd- und Pt-Sulfiden und erhöhte Gehalte bestimmter PGE in den Sulfarseniden.

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Contribution to the Fifth International Platinum Symposium, Helsinki, August 1989.

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With 2 Figures     

Correlation between chromite composition and PGE mineralization in the Critical Zone of the western Bushveld Complex

Detailed mineralogical investigations of chromite in the Lower and Critical Zones in the northwestern sector of the Bushveld Complex have revealed significant compositional variations with regard to modal proportions, host-rock lithology, and stratigraphic height. Superimposed on these variations are long-range systematic trends in the composition of chromite in the massive layers. These long-range trends are closely linked with the evolution of the silicate cumulates. The massive chromitite layers are divided into two types. Type 1 comprises the chromitites hosted entirely within ultramafic cumulates, while Type 2 chromitites are within cyclic units in which plagioclase cumulates occur. The types are also distinguishable by their respective contents of platinum-group elements (PGEs) and distribution patterns thereof, viz. the ratios between Ru + Os + Ir and Pt + Pd + Rh, or relative element proportions, both of which display a systematic change with height in accordance with chromite composition. The relation between silicate geochemistry, chromite composition, and PGE tenor, leads to the development of a model explaining the formation of PGE-mineralized, sulphide-poor chromitite layers in the Critical Zone of the Bushveld Complex. Presented at the International Conference for Applied Mineralogy, Pretoria, September 1991     

Effect of mineralogy and texture in the TiO2 pigment production process of the Tellnes ilmenite concentrate

Summary The mineralogy and textural relationships of the Tellnes ilmenite concentrate were determined to evaluate the effect of mineralogical characteristics of the raw material on sulphate-route TiO₂ pigment production. It was found that the presence of hematite exsolutions and their grain size, twinning, the amount of ferric iron in the ilmenite, and the grain size distribution of the feed material affected the solubility of the ilmenite concentrate. Structural discontinuities, such as twinning, favoured the leaching of ilmenite grains. Depending on the size and distribution of exsolved hematite, there is a good correlation between the degree of dissolution of ilmenite and the amount of exsolved hematite from ilmenite. On the other hand, the coarser the ilmenite grain in the digestion step is the lesser the solubility. The quantity of trace elements, such as Cr and V, and their provenances in the mineral lattices normally affect the quality of the pigment. Their concentrations in the Tellnes ilmenite, however, are associated with the exsolved hematite which does not go into solution. Mg affects the precipitation process, and the MgO content of the concentrate is 4% which is mainly bound in ilmenite lattices. In contrast, MgO rises to 10% in unreacted solids due to the accumulation of insoluble Mg-bearing silicates.

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Der Effekt von Mineralogie und Textur auf den Produktionsprozeß von TiO₂ Pigmenten aus Ilmenit-Konzentraten von Tellnes

Zusammenfassung Die Mineralogie und die texturellen Beziehungen der Ilmenit-Konzentrate von Tellnes wurden untersucht, um den Effekt der mineralogischen Charakteristika des Rohmaterials auf die sulfatische TiO₂ Pigmetproduktion zu evaluieren. Es wurde herausgefunden, dass die Anwesenheit von Hämatit-Entmischungen und deren Korngröße, Verzwilligung, der Anteil an dreiwertigem Eisen im Ilmenit und die Korngrößenverteilung des aufgegeben Rohmaterials die Löslichkeit des Ilmenit-Konzentrates beeinflussen. Strukturelle Diskontinuitäten, wie etwa Zwillinge, begünstigen das Auslaugen der Ilmenitkörner. In Abhängigkeit von der Größe und Verteilung des entmischten Hämatits, gibt es eine gute Korrelation zwischen dem Grad der Auflösung von Ilmenit und der Menge an entmischtem Hämatit im Ilmenit. Andererseits sinkt die Löslichkeit von Ilmenit mit Zunahme der Korngröße. Die Gehalte an Spurenelementen, wie etwa Cr und V und ihre Provenienz in den Kristallgittern beeinflussen normalerweise die Qualität des Pigments. Im Tellnes Ilmenit sind sie allerdings an den entmischten Hämatit gebunden, der nicht in Lösung geht. Magnesium beeinträchtigt den Ausfällungsvorgang. Der MgO-Gehalt des Konzentrats ist 4% und ist überwiegend an das Ilmenitgitter geknüpft. Im Gegensatz dazu steigt, infolge der Akkumulation der unlöslichen Mg-führenden Silikate, der MgO-Gehalt auf 10% in den nicht reagierenden Festphasen au.