Behaviour of gold in calc-alkaline magmas – Experimental and geochemical approach on adakitic magmatism in North Luzon (Philippines).
Comportement de l'or dans les magmas calco-alcalins – Approche expérimentale et géochimique sur le magmatisme adakitique de Nord-Luzon (Philippines).
Résumé
Au-Cu-Mo deposits represent major metal resources known to be spatio-temporally associated with intrusive arc magmatism, and especially adakitic magmatism whose petrogenesis is particular. Although the bulk of the ore metals seem to originate from the magmas, there is as yet no consensus on processes responsible for their concentration. The fact that primary ore minerals are predominantly sulfides has led to the suggestion that sulfur may play an important role in metal enrichment processes at the magmatic stage. Previous experimental studies have shown that sulfides can largely fractionate gold from the melt, and therefore concluded that oxidized magmas are more likely to be Au-enriched. Here, we conducted high-pressure temperature experiments on five natural magmas from the Philippines, over a range of fO2 going from reducing to strongly oxidizing conditions. The experiments were carried out in gold capsules, in the presence of variable amounts of H2O, and with or without addition of sulphur. Our data show that gold solubility in S-free charges is low but globally increases with fO2. Gold solubility in S-bearing charges appears much higher in reduced and moderately oxidizing conditions. In very oxidizing conditions, Au solubility is low, nearly constant, and does not seem affected by the presence of sulphur ; it only shows a dependence on fO2 by following the same trend than S-free charges. This study shows conclusively that Au transport and concentration in silicic melts can be dramatically enhanced by the presence of sulphur. Gold enrichment in porphyry- and epithermal-type deposits can be directly linked with sulphur incorporation and abundances in magmas.
Les gisements minéraux à Au-Cu-Mo constituent des ressources métalliques majeures connues pour être associées spatio-temporellement au magmatisme intrusif d'arc, et en particulier au magmatisme adakitique dont la pétrogenèse est singulière. Bien que la plus grande partie des métaux semble trouver son origine dans les magmas, il n'y a pas encore de consensus quant aux processus responsables de leur concentration. Le fait que les minéraux primaires contenant le minerai soient de façon prépondérante des sulfures a conduit à la suggestion que le soufre joue un rôle important dans l'enrichissement métallique au stade magmatique. Les études expérimentales précédentes ont montré que les sulfures peuvent largement fractionner Au à partir du liquide magmatique, concluant que les magmas oxydés sont potentiellement plus riches en or. Ici, nous avons effectué des expériences haute température-haute pression sur cinq roches naturelles des Philippines, sur une gamme de fO2 allant de conditions réductrices à très oxydantes. Les expériences ont été menées dans des capsules d'or pur en présence de quantités variables d'eau, et avec ou sans ajout de soufre. Nos données montrent que la solubilité d'or des charges sans soufre est basse mais augmente globalement avec la fO2. Dans les charges soufrées, elle apparaît beaucoup plus forte quand l'environnement est réducteur ou moyennement oxydant. Cette étude montre que le transport et la concentration de Au dans les liquides silicatés peut être augmentée de façon spectaculaire par la présence de soufre. L'enrichissement en or dans les gisements minéraux peut ainsi être directement lié à l'incorporation et à l'abondance de soufre dans les magmas.
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