Fluid migration and its role in the formation of platinum-group minerals: Evidence from the Imandrovsky and Lukkulaisvaara layered intrusions,Russia

Summary The Early Proterozoic Imandrovsky (Kola Peninsula) and Lukkulaisvaara (northern Karelia) layered intrusions host various platinum-group element (PGE) deposits. The PGE-bearing chromitite horizon is located in the Lower Zone of the Imandrovsky complex. Platinum-group minerals (PGM) are associated with rare base-metal sulfides and sulfarsenides, and predominantly present as minute (up to 25 ,um) grains enclosed by hydrosilicates and at chromite-silicate grain boundaries. The presence of Cl-bearing minerals in the vicinity of the chromitite layer is of genetic significance. Chlorapatite containing up to 100% of the chlorapatite end-member occurs in individual grains, small veinlets (25–30,m across) and rims around relatively Cl-poor apatite. Cl-bearing (0.5 wt.% Cl) allanite-(Ce) forms very small (up to 20m across) veinlets in Cl-poor apatite.The gabbroic sequence of the Lukkulaisvaara intrusion consists of sills and sill-like micro-gabbronorite bodies. A diverse PGM assemblage has been identified in the meta-anorthosite horizon located at the base of one sill. Most of PGM (>70% total PGM) are found enclosed by hydrosilicates. Chlorapatite (> 6.0 wt.% Cl) was recorded, as an intercumulus mineral only, in the lowermost Lukkulaisvaara cumulates, adjacent to a Cu-rich assemblage, which includes an unusual Cu-bearing (0.9–1.9 wt.% Cu) pyrrhotite (?), native copper, weissite and an unknown PtCu₅. Deposition of PtCu₅ alloy is interpreted as a result of interaction of a late reducing or low-oxidizing fluid with sufficiently oxidized environment.It is suggested that Cl-rich fluids affected the lower portions of both the Imandrovsky and Lukkulaisvaara intrusions similar to the Stillwater and Bushveld complexes. The PGE mineralogy of the Imandrovsky chromitite horizon was strongly influenced by Cl-rich fluids during a magmatic hydrothermal event. We suppose that the base-metal sulfide-PGM occurrences at the contacts of the sill within gabbronorite have been deposited by hydromagmatic H₂S-Cl-rich fluids migrating upwards from the lowermost cumulates in the Lukkulaisvaara intrusion. The input of a new magma, from which the micro-gabbronorite sill had crystallized, formed transport channels for fluid migration.

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Die Rolle der Fluid-Migration für die Bildung von Platingruppen-Mineralen: Neue Daten von den geschichteten Imandrovsky und Lukkulaisvaara Intrusionen, Rußland

Zusammenfassung Die frühproterozoischen geschichteten Intrusionen von Imandrovsky (Kola-Halbinsel) und Lukkulaisvaara (Nord-Karelien) führen eine Vielzahl von Lagerstätten der Platingruppenelemente (PGE). Der PGE-führende Chromitit-Horizont liegt in der unteren Zone des Imandrovsky-Komplexes. Hier sind Platingruppen-Minerale (PGM) mit seltenen Buntmetallsulphiden und Sulpharseniden assoziiert, und kommen vorzugsweise als kleine (max. 25 ,m) Körner in Hydrosilikaten und an Chromit- Silikatkorngrenzen vor. Das Vorkommen von Chlor-führenden Mineralen im Bereich der Chromitlagen ist von genetischer Bedeutung. Chlorapatit mit bis zu 100% des Chlorapatitendgliedes kommt in selbständigen Körnern, in kleinen Gängchen (25–30m Durchmesser) und Rändern um relativ Cl-armen Apatit vor. Chlor-führender (0.5 wt.% Cl) Allanit (Ce) bildet schmale (bis zu 20m Durchmesser) Gängchen in Cl-armen Apatit.Die gabbroische Abfolge der Lukkulaisvaara-Intrusion besteht aus Sills und Sill-artigen Mikrogabbronoritkörpern. Eine vielfältige PGM-Vergesellschaftung ist im Metaanorthosit-Horizont festgestellt worden, der an der Basis eines Sills liegt. Der Großteil der PGM (> 70%) kommen als Einschlüsse in Hydrosilikaten vor. Chlorapatit (> 6.0 wt.% CI) wurde nur als Intercumulus-Mineral in den tiefstgelegenen Kumulaten von Lukkulaisvaara; nachgewiesen und zwar in der Nähe einer Kupfer-reichen Mineralvergesellschaftung, welche auch seltenen Kupfer-führenden (0.9–1.9 w.t.% Cu) Magnetkies, gediegen Kupfer, Weissit und noch unbeschriebenes PtCu₅ enthält. Die Bildung der PtCu₅ Legierung wird als Ergebnis des Wechselwirkung eines späten reduzierenden oder nur im geringen Umfang oxidierenden Fluids mit einem hinreichend oxidierten Milieu interpretiert.Aus diesen Ergebnissen ist abzuleiten, daß Chlor-reiche Fluide die unteren Teile der Imandrovsky und Lukkulaisvaara-Intrusionen in ähnlicher Weise beeinflußt haben, wie dies im Stillwater und Bushveld-Komplex der Fall war. Die PGE-Mineralogie des Imandrovsky-Chromit-Horizontes war durch Cl-reiche Lösungen während eines magmatisch-hydrothermalen Ereignisses intensiv beeinflußt worden. Wir nehmen an, daß die Buntmetallsulphid-PGM-Vorkommen an den Kontakten des Sills innerhalb der Gabbronorite von hydromagmatischen H₂S-Cl-reichen Fluiden, die von den tiefstgelegenen Kumulaten in der Lukkulaisvaara-Intrusion aufgestiegen sind, abgelagert wurden. Die Zufuhr neuen Magmas aus dem der Mikrogabbronorit-Sill kristallisiert war, machte auch Zufuhrkanäle für Fluid-Migration verfügbar.

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With 3 Figures