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L'effet de la cristallisation de la chromite sur le fractionnement de l'osmium, de l'iridium, du ruthenium et du rhodium dans les magmas picritiques : exemple de la Grande Province ignée d'Emeishan, sud-ouest de la Chine

Arguin Jean-Philippe. (2015). L'effet de la cristallisation de la chromite sur le fractionnement de l'osmium, de l'iridium, du ruthenium et du rhodium dans les magmas picritiques : exemple de la Grande Province ignée d'Emeishan, sud-ouest de la Chine. Mémoire de maîtrise, Université du Québec à Chicoutimi.

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Résumé

La présence d’enrichissements en Os, Ir et Ru (collectivement nommés éléments de sous-groupe de l’Ir, ou IEGP) dans les roches plutoniques riches en chromites, ainsi que l’observation de corrélations positives entre les concentrations en IEGP et en Cr de nombreuses séquences mafiques à ultramafiques pauvres en sulfures, suggèrent fortement que la chromite exerce un rôle important sur le fractionnement des IEGP, et par extension du Rh, lors de la cristallisation fractionnée des magmas sous-saturés en sulfures. Cependant, il n’a toujours pas été établi si ce fractionnement est contrôlé par l’incorporation des IEGP et du Rh dans la chromite ou par la co-cristallisation de minéraux du groupe du platine (MGP) avec la chromite. De plus, puisque le contenu en MgO corrèle également avec les concentrations en IEGP, il semble que l’olivine pourrait également jouer un rôle en ce qui a trait au fractionnement de ces éléments. Afin d’étudier l’effet de la cristallisation de la chromite sur le fractionnement des IEGP et du Rh dans les magmas sous-saturés en sulfures, nous avons déterminé à partir d’analyses in situ par ablation laser couplée à un spectromètre de masse (LA-ICP-MS) l’abondance de ces éléments dans les chromites des picrites de la Grande Province Ignée d’Emeishan (ELIP) au sud-ouest de la Chine. Les signaux d’analyse pour les IEGP et le Rh sont généralement constants, indiquant que ces éléments sont distribués de manière homogène dans la structure de la chromite. Les concentrations médianes en Os, Ir, Ru et Rh sont de 30, 23, 248 et 21 ppb, respectivement. L’observation d’une corrélation positive entre les ratios Fe3+/(Cr + Al + Fe3+) et les concentrations en Rh des chromites d’Emeishan suggère que l’incorporation du Rh dans la chromite est contrôlée par le degré d’inversion de la structure du spinelle, et donc, que le Rh est sensible aux variations de la fugacité d’oxygène au sein des magmas picritiques de la ELIP. D’autre part, il semblerait que l’enrichissement en Os, Ir et Ru soit contrôlé par d’autres paramètres tels que la température élevée des magmas picritiques et/ou la présence de concentrations élevées en IEGP dans ces magmas. Basés sur des calculs empiriques, les coefficients de partage obtenus lors de cette étude suggèrent que l’ordre de compatibilité des IEGP et du Rh dans les chromites d’Emeishan est la suivante : Ru ( = 119) > Rh ( = 43) > Ir ( = 21) > Os ( = 17). Malgré la forte compatibilité des IEGP et du Rh dans la chromite, les calculs de bilan de masse démontrent que la chromite ne contrôle pas la totalité du budget roche totale en IEGP et en Rh avec un maximum de ~85% du budget en Ru, ~50% du budget en Rh, et moins de 25% des budgets en Os et en Ir. La présence de grains micrométriques de MGP, tels que de la laurite (RuS2), des alliages d’Os-Ir±Ru et des alliages de Pt-Fe (±IEGP et Rh), lesquels ont été observés à partir d’analyses in situ par LA-ICP-MS et par microscopie électronique à balayage, pourrait être à l’origine du budget roche totale en IEGP et en Rh qui n’est pas contrôlé par la chromite. Cependant, en supposant que les IEGP et le Rh peuvent être modérément compatibles avec l’olivine, celle-ci pourrait également contribuer au contrôle de ces éléments en raison d’une grande quantité de phénocristaux dans les picrites d’Emeishan (jusqu’à ~50% volumique). Basés sur une modélisation numérique, nous concluons que la chromite, l’olivine et les MGP jouent tous un rôle en ce qui a trait au fractionnement des IEGP et du Rh durant les premiers stades de la cristallisation fractionnée des magmas picritiques. De plus, nous avons établi que l’incorporation préférentielle du Ru dans la structure de la chromite est à l’origine des anomalies en Ru observées à partir des profils en Ni-Cu-EGP normalisés au manteau primitif des basaltes de la ELIP. D’autre part, l’importance relative de l’olivine et des MGP pour le contrôle des IEGP et du Rh demeure incertaine et pourrait s’avérer être un sujet clé pour de nouvelles investigations.

Type de document:Thèse ou mémoire de l'UQAC (Mémoire de maîtrise)
Date:Avril 2015
Lieu de publication:Chicoutimi
Programme d'étude:Maîtrise en sciences de la terre
Nombre de pages:179
ISBN:Non spécifié
Sujets:Sciences naturelles et génie > Sciences naturelles > Sciences de la terre (géologie, géographie)
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences appliquées > Unité d'enseignement en sciences de la Terre
Directeur(s), Co-directeur(s) et responsable(s):Barnes, Sarah-Jane
Pagé, Philippe
Mots-clés:basalte, chromite, éléments du groupe du platine, Emeishan, picrite, ruthénium, basaltes de plateau continental
Déposé le:01 mars 2016 08:17
Dernière modification:01 mars 2016 22:52
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