Approche géochimique et physico-chimique de la différenciation des éléments du groupe du platine (pge) et de l'or dans le manteau supérieur bético-rifain et dans les xénolites de péridotites sous-continentales. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1996

Approche géochimique et physico-chimique de la différenciation des éléments du groupe du platine (pge) et de l'or dans le manteau supérieur bético-rifain et dans les xénolites de péridotites sous-continentales.

Résumé

The study of PGE (Ir, Ru, Rh, Pt, Pd) and gold distributions in peridotites from orogenie ultramafic massifs (Ronda (Spain) and Beni Bousera (Morocco)) shows the differential behaviour of the PPGE (Pt~Pd) and Cu with respect to the IPGE (Ir, Ru) and Ni during partial melting processes. The IPGE and the Cu are extracted and concentrated in silicate melts as a sulphide liquid. By contrast, the IPGE are retained in the residues, probably in intergranular phases. However, Rh seems ta adopt a different behaviour in the peridotites of each study massif. It behaves like a chalcophile element in the Beni Bousera peridotites (as do Pt and Pd). Whereas, in the Ronda peridotites, Rh tends ta concentrate in depleted residual solid. The oxygen fugacities (fO2) (determined by using a solid electrolyte cell) and analyzed spinel prevent any suggestion of incorporation of Rh in the spinel as assumed by experimental data. It is suggested that the different behaviour of Rh resulted from the lower sulphur fugacity in Ronda peridotites (than in Beni Bousera peridotites) which is not sufflcient to complex the Rh in sulphide phases. On the other hand, the PGE distribution of peridotite xenoliths in French and Spanish alkali basalts is characterized by nearly fiat nantle-normalized PGE abundance patterns and is not controlled by partial melting processes. This distribution may reflected either refertilization or retention of sulphur fraction, richer in Pt and Pd in a mantle more or less depleted after several basaltic extractions. nie fiat PGE abundance patterns observed in peridotite xenoliths do not represent necessarily a primitive upper mantle. The study of pyroxenites layers associated with peridotite massifs (Ronda, Beni Bousera) interest mainly garnet pyroxenites as a resuit of the discovery of an unusual garnet ± corundum clinopyroxenite facies in Ronda massif. The PGE and Au patterns variable Pd/Ir ratios (1< (Pd/Ir)nm < 195) coupied with major and trace elements data illustrate the geochemical heterogeneity of the pyroxenites. These rocks can be subdivided into two families. The first one (garnet pyroxenites s.s. and spinel pyroxenites s.l) is characterized by Fe-enrichment and by AI2O3FeOtot < 2.7. The iow IPGE and Rh contents suggest that these elements are crystallized early probably as a result of increase in oxygen fugacity while Pt, Pd and Au are retained in the liquid with sulphide phases. Some similarities between garnet pyroxenites s.s. and spinel pyroxenites s.l suggest a co-genetic link between these Itwo facies. Thee second family (garnet ± corundum clinopyroxenites) is characterized by high Al and iow Fe contents (AIP jFeOtot > 2.7) and shows contrasting PGE content /evels : pronounced PGE depletion (like MORB) and PPGE enrichment. These two trends can be related to segregation of smalt amounts of sulphides. The IPGE depletion in aluminollS pyroxenites can not be ascribed to this segregation but may be explained by the early fractionation of these elements before sulphur saturation. Several geochemical data suggest different petrological processes and probably distinct origin for the two pyroxenites families. The hypothesis of an originfrom plagioclase-rich protolith can be envisaged here for aluminous pyroxenites. On the other hand, platinum-group minerais (PGM) of Pt, Pd and Au in association with sulphides are observed under scanning electron microscope which confirm the high dependence of these elements for sulphur. However, the silicate minerais and spinel do not play a major role in PGE concentration; these results do not agree with the hypotheses which in volve the PGE affinity for these plwses. Differences between peridotites from orogenie ultramafic massifs or in xenoliths combined with pyroxenites geochemical diversity have an important consequence with regard to the mantle heterogeneity. This heterogeneity is acquired* by different petrogenetical, physico-chemical and geodynamical evolutions.
L'étude de la distribution des éléments du groupe. du platine (PGE : Ir, Ru, Rh, Pt et pd) et de l'or dans les péridotites orogéniques (Ronda, Beni Bousera) permet de mettre en évidence le comportement différentiel de Cu, Pt et Pd par rapport à Ni, Ir et Ru et d'aborder les mécanismes de leur différenciation au cours de la fusion partielle. Ce comportement résulte d'une extraction de Cu, Pt et Pd par les liquides silicatés sous forme d'une phase sulfurée. A l'inverse, Ir et Ru restent piégés dans les résidus de fusion probablement sous forme de grains réfractaires interstitiels. Alors que dans les péridotites des Beni Bousera le Rh montre un comportement sùnilaire à celui de Pt et Pd (chalcophile), dans les péridotites de Ronda, il est plutôt réfractaire tout comme Ir et Ru. Les mesures de la fugacité en oxygène et les analyses du spinelle écartent l'hypothèse d'une incorporation du Rh dans ce minéral comme le supposent les résul1ats expérimentaux de certains auteurs. Le comportement ambivalent du Rh peut être attribué plutôt à des fugacités en soufre plus faibles dans les péridotites de Ronda que dans celles des Beni Bousera. Par ailleurs, la distribution des PGE dans les xénolites de péridotite à spinelle des basaltes alcalins (France, Sud de l'Espagne) est caractérisée par des spectres des teneurs normalisées au manteau relativement plats et ne semble pas être influencée par le processus de fusion. Elle refléterait une refertilisation ou une rétention d'une fraction sulfurée riche en Pt et en Pd par un manteau plus ou moins déprimé, à la suite de multiples extractions basaltiques. Les profils sensiblement plats caractéristiques du manteau sous-continental ne traduisent pas obligatoirement un matériel mantellique primitif. L'étude des pyroxénites des massifd ultrabasiques de Ronda et des Beni Bousera s'est focalisée principalement sur les pyroxénites à grenat suite à la découverte d'un faciès de clinopyroxénites à grenat ± corindon inhabituel à Ronda. Les spectres des teneurs en PGE et en Au de pente Pd/Ir positive et variable, couplés aux compositions en éléments majeurs et en traces, illustrent l'hétérogénéité géochimique des pyroxénites. Ces dernières peuvent être regroupées dans deux lignées distinctes. Une première (pyroxénites à grenat s.s. et pyroxénites à spinelle s. L) est caractérisée par un rapport AlpJFeOtot < 2.7. Les basses teneurs en Ir, Ru et Rh notées dans ces roches peuvent être reliées à une précipitation précoce de ces éléments en réponse à une augmentation de JO 2 tandis que les teneurs en Pt, Pd et Au sont gouvernées par les sulfures. Certaines similitudes entre les pyroxénites à grenat s.s et les pyroxénites à spinelle s.L suggèrent un lien génétique entre ces deux faciès. La seconde lignée, correspondant à des clinopyroxénites à grenat ± corindon très alumineuses (A1PJFeOtot> 2.7), montre des niveaux de teneurs très faibles, ou au contraire, très riches en PGE. La variation des teneurs observée ne concerne que les PPGE et l'Au et peut être attribuée à une ségrégation d'une faible fraction de sulfures. Cette ségrégation n'est pas à l'origine de l'appauvrissement en Ir et en Ru. Un tel appauvrissement est la conséquence d'un fractionnement de ces éléments antérieurement à la saturation en soufre. Les différences entre les deux lignées précédentes permettent de leur suggérer une origine et une évolution géochimique distinctes. L 'hypothèse d'une origine à partir d'un proto lite riche en plagioclase paraît plausible pour la lignée alumineuse au regard de certaines de ses caractéristiques géochimiques (AlP> anomalie en Eu, PGE). Par ailleurs, les associations de Pt, Pd et Au avec les sulfures, observées au MEB, corifirment la grande dépendance de ces éléments pour le soufre. Toutefois, les minéraux silicatés et le spinelle ne jouent aucun rôle capital dans la concentration des PGE remettant ainsi en question les hypothèses Ù1lpliquant l'affinité des IPGE pour ces phases minérales. Ainsi, l'idée que l'on peut se faire sur le manteau, à travers les divergences* entre les péridotites orogéniques et les péridotites sous,continentale. et la diversité des pyroxénites, est celle d'un domaine très hétérogène. Cette hétérogénéité est acquise suite à des évolutions pétrogénétiques, physico-chimiques et géodynamiques distinctes.
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  • HAL Id : tel-00603230 , version 1

Citer

Khalid Gueddari. Approche géochimique et physico-chimique de la différenciation des éléments du groupe du platine (pge) et de l'or dans le manteau supérieur bético-rifain et dans les xénolites de péridotites sous-continentales.. Géochimie. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 1996. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00603230⟩

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