Étude du comportement des éléments hautement sidérophiles et chalcophiles dans les gouttelettes sulfurées de MORB

摘要

Les Eléments Hautement Sidérophiles (EHS) et les éléments chalcophiles sont des outils géochimiques essentiels pour la compréhension de processus géologiques tels que la différenciation terrestre et la formation de gisements magmatiques. Cependant, de nombreux aspects de leur comportement restent inconnus dans différents systèmes magmatiques. La distribution des éléments chalcophiles dans le manteau est mal déterminée à cause du manque de données pour les coefficients de partage entre le liquide sulfuré et le liquide silicate. Et le comportement des EHS pendant les premières étapes de la cristallisation du liquide sulfuré n'est pas bien compris, surtout en ce qui concerne le mode de formation de Minéraux du Groupe du Platine (MGP). Dans cette étude nous nous intéressons aux gouttelettes sulfurées trempées dans des verres frais de MORB. Ces gouttelettes représentent un liquide sulfuré qui a été trempé et qui a interagi avec le liquide silicate; ainsi elles sont adéquates pour calculer de nouveaux coefficients de partage et pour étudier la distribution des EHS et des éléments chalcophiles dans des sulfures représentatifs de sulfures magmatiques de hautes températures. Ces gouttelettes sulfurées présentent des textures variant de grains fins à zonées au sein d'un même échantillon ayant subi un refroidissement supposé homogène. Les textures à grains fins sont caractérisées par des intercroissances micrométriques de Solution Solide Monosulfurée (SSM) et d'une Solution Solide Intermédiaire (SSI) avec présence mineure de pentlandite et de magnetite. Les textures zonées sont caractérisées par une SSM massive et par un liquide sulfuré résiduel trempé riche en Cu avec présence d'exsolution de pentlandite et de magnetite automorphe. L'étude pétrographique et les analyses par Microsonde Électronique nous ont permis de déterminer que la taille des gouttelettes est un paramètre contrôlant les textures. Ainsi, les gouttelettes sulfurées de petites tailles (10- 30|im) présentent préférentiellement des textures à grains fins et les gouttelettes de grandes tailles (>50|um) présentent préférentiellement des textures zonées. Nous proposons que les petites gouttelettes sulfurées aient subi un sur-refroidissement plus brutal que les grosses gouttelettes sulfurées dû à une solubilité effective plus élevée. Au moment de l'éruption cette solubilité effective plus élevée retarde la cristallisation des petites gouttelettes sulfurées abaissant ainsi les taux de diffusion et augmentant les taux de nucléation ce qui aboutit à des textures à grains fins. À l'opposé, la cristallisation des grosses gouttelettes n'est pas retardée au moment de l'éruption ce qui permet la différenciation des phases sulfurées. Les analyses par Ablation Laser couplée à un Spectromètre de Masse (LA-ICP-MS) sur les gouttelettes à grains fins et le verre adjacent ont permis de calculer de nouveaux coefficients de partage pour le Co (45), Ni (776), Cu (133), Zn (3.5), Se (323), Ag (1138), Cd (107), Sn (10.8), Te (4791), Pb (57) et le Bi (487). Ces valeurs permettent de déterminer la contribution des sulfures au coefficient de partage général durant la fusion du manteau. Le Cu et le Te se comportent principalement comme des éléments compatibles pendant la fusion du manteau alors que les autres Iéléments chalcophiles sont modérément à fortement incompatibles. De plus, les rapports Cu/Pd des gouttelettes sulfurées suggèrent qu'elles se forment dans la chambre magmatique à Paplomb de la dorsale océanique et ont eu le temps de s'équilibrer avec le liquide silicate. Ni les profils de LA-ICP-MS ni les images de Microscope Electronique à Balayage ne montrent la présence d'inclusions indiquant qu'elles ne contiennent pas de Minéraux du Groupe du Platine (MGP). La répartition des EHS et des éléments chalcophiles dans les gouttelettes sulfurées montre que le Ni, Co, Re et une partie du Pt et du Pd sont intégrés en solution solide dans la SSM. Le Cu, Zn, Ag, Cd, Sn, Te, Bi, Pb et le Pt et le Pd restants sont concentrés dans le liquide sulfuré trempé riche en Cu. Comme pour les autres gouttelettes, les gouttelettes zonées ne contiennent pas de MGP. Le refroidissement subi par les gouttelettes implique que les taux de diffusion étaient trop faibles pour permettre la formation de MGP. Cela indique que l'exsolution est un processus majeur dans la formation des MGP dans les sulfures, qui est commun dans les systèmes refroidis plus lentement.