Partition coefficients for Ni, Cu, Pd, Pt, Rh, and Ir between monosulfide solid solution and sulfide liquid and the formation of compositionally zoned Ni – Cu sulfide bodies by fractional crystallization of sulfide liquid

Plusieurs corps minéralisés de sulfures de nickel–cuivre contiennent des portions riches en Cu et riches en Fe. Le minerai riche en Fe renferme généralement une plus grande teneur en Os, Ir, Ru et Rh et une plus faible teneur en Pt, Pd et Au que le minerai enrichi en Cu. Dans les minerais associés à la komatiite hôte, le Ni tend à être plus concentré dans les zones enrichies en Cu, tandis que dans les minerais tholéiitiques, il est surtout concentré dans le minerai riche en Fe. L'origine de cette zonation pourrait refléter un processus de cristallisation fractionnée ayant produit une solution solide monosulfurée riche en Fe dérivée du liquide sulfuré. La cristallisation fractionnée a pu précipiter un cumulat riche en Fe et enrichi en Os, Ir, Ru et Rh, et un liquide résiduel enrichi en Cu, Pt, Pd et Au. La validité de ce modèle peut être testée sur des corps de minerais zonés en appliquant expérimentalement des coefficients de distribution déterminés pour les métaux dans la solution solide monosulfurée. Nous avons comparé nos résultats expérimentaux avec ceux obtenus par d'autres chercheurs afin de montrer que la teneur en soufre dans le système influence considérablement les coefficients de distribution. Il existe une corrélation positive, d'une part entre les coefficients de distribution et la teneur en soufre dans la solution solide monosulfurée, et d'autre part entre les coefficients de distribution et la teneur en soufre dans le liquide. Pour les systèmes expérimentaux saturés et sursaturés en soufre, le comportement des métaux correspond aux prédictions du modèle, c'est-à-dire que Os, Ir, Ru et Rh sont des éléments compatibles avec la solution solide monosulfurée, Cu, Pd et Pt sont des éléments incompatibles, et que le Ni a un coefficient de distribution proche de 1. L'utilité des coefficients de distribution est démontrée par la modélisation numérique du minerai zone dans la komatiite (Alexo, Ceinture des roches vertes d'Abitibi) et du minerai zone dans la tholéiite (Oktyabr'sky, région de Noril'sk, Sibérie). Dans ces deux exemples, les coefficients de distribution expérimentaux permettent de modéliser numériquement les zones de la composition des minerais actuels. Le modèle plaide en faveur d'un processus de cristallisation fractionnée d'une solution solide monosulfurée dérivée d'un liquide sulfuré pour former une structure zonée dans les corps de minerai. En plus, le modèle indique que les coefficients de distribution déterminés expérimentalement s