barnes 1985
TRANSCRIPT
-
8/2/2019 Barnes 1985
1/21
Chemical Geology, 5 3 ( 1 9 8 5 ) 0 0 0 - - 0 0 0 3 0 3E l s e v i e r S c i e n c e P u b l i s h e rs B . V ., A m s t e r d a m - - P r i n t e d i n T h e N e t h e r l a n d s
T H E O R I G IN O F T H E F R A C T IO N A T IO N O F P L A T I N U M - G R O U PE L E M E N T S IN T E R R E S T R IA L M A G M A S
S A R A H - J A N E B A R N E S * , A . J . N A L D R E T T a n d M . P . G O R T O NDepartment of Geology, University of Toronto, Toronto , Ont. M5S 1A 1 (Canada)
( R e c e i v e d J a n u a r y 1 0 , 1 9 8 5 ; a c c e p t e d f o r p u b l i c a t i o n J u n e 1 8 , 1 9 8 5 )
A b s t r a c tB a r n e s , S .- J ., N a l d r e t t , A . J . a n d G o r t o n , M . P ., 1 9 8 5 . T h e o r i g i n o f t h e f r a c t i o n a t i o n o f p l a t i n u m - g r o u pe l e m e n t s i n t e r r e s t r i a l m a g m a s . C h e m . G e o l . , 5 3 : 3 0 3 - - 3 2 3 .
T h e p l a t i n u m - g r o u p e l e m e n t s ( P G E ' s ) , w h e n c h o n d r i t e n o r m a l i z e d , h a v e b e e n f o u n d t o b e f r a c t i o n a t e di n o r d e r o f d e s c e n d i n g m e l t i n g p o i n t ( O s , I r, R u , R h , P t , P d a n d A u ) . M a n t l e - d e r i v e d m a t e r i a l ( g a r n e tl h e r z o l i t e a n d s p i n e l l h e r z o l i t e x e n o l i t h s a n d a l p i n e p e r i d o t i t e s ) ha v e e s s e n ti a l l y u n f r a c t i o n a t e d P G E p a t -t e r n s. P e r i o t i t i c k o m a t i i t e s h a v e m i l d l y f r a c t i o n a t e d p a t t e r n s ( P d / I r = 1 0 ) , p y r o x e n i t i c k o m a t i i t e s a r e s l i g h t lym o r e f r a c t i o n a t e d ( P d / I r = 3 0 ) . B o t h c o n t i n e n t a l a n d o c e a n - f l o o r b a s a l t s a r e hi g h l y f r a c t i o n a t e d ( P d / I r =1 0 0 ) . D a t a f r o m i n t r u si v e r o c k s s h o w a l a r ge ra n g e i n P G E f r a c t i o n a t i o n f r o m P d - d e p l e t e d c h r o m i t i t e s o fo p h i o l i t e s ( P d / I r = 0 . 1 ) t o t h e e x t r e m e P d e n r i c h m e n t i n t h e J M R e e f o f t h e S t i l l w a t e r C o m p l e x ( P d / I r =8 6 5 ) .S o m e p o s s i b l e m e c h a n i s m s f o r t h e o r i g in o f t h is f r a c t i o n a t i o n a r e : a l t e r a t i o n , p a r t i a l m e l t i n g a n d c r y s t a lf r a c t i o n a t i o n . C a r b o n a t e a l t e r a t i o n a f f e c t s A u a n d P t an d h y d r o t h e r m a l a l t e r a t i o n m o b i l i z e s P d . S o l i ds u b s t i t u t i o n o f I r (a n d a s s o c i a t e d O s a n d R u ) i n t o o l i v in e a n d c h r o m i t e , d u r i n g c r y s t a l f r a c t i o n a t i o n o rp a r t i a l m e l t i n g i s r e j e c t e d a s a m e c h a n i s m o f f r a c t i o n a t i n g t h e P G E ' s . I t is s u g g e s te d ; t h a t t h e m a j o r f a c t o ri n P G E f r a c t i o n a t i o n i s t h e d i f f e r e n c e s i n s o l u b i l i t y o f t h e P G E ' s i n a s i l ic a t e m a g m a , t h a t P d , P t a n d R ha r e m o r e s o l u b l e t h a n O s a n d I r, w h i c h f o r m a n a l l o y a n d R u w h i c h f o r m s l a u r i te . T h e s e d i f f e r e n c e s in P G Es o l u b i l i t y c o u l d f r a c t i o n a t e t h e P G E ' s d u r i n g p a r t i a l m e l t i n g o r c r y s t a l f r a c t i o n a t i o n . D u r i n g c r y s t a l f r a c -t i o n a t i o n p r i o r t o F e - - N i - - C u s u l p h u r s a t u r a t i o n t h e l o w s o l u b i l i t y o f O s, I r a n d R u l e a d s t o t h e f o r m a t i o no f O s - I r a l lo y s a n d R u S 2 i n th e m a g m a . T h e s e m a y t h e n b e s e t t l e d o u t o f t h e m a g m a b y w h a t e v e r p h a s ei s c r y s t a l l i z i n g a n d t h e r e m a i n i n g m a g m a b e c o m e s f r a c t i o n a t e d i n P G E ' s .
1 . I n t r o d u c t i o nT h e p l a t i n u m - g r o u p e l e m e n t s ( P G E ' s ) c o n -
s i s t o f R u , R h , P d , O s , I r , P t a n d A u . A u i ss t r i c t l y s p e a k i n g n o t a p l a t i n u m - g r o u p e l -e m e n t b u t i t is a n o b l e m e t a l a n d w i l l b e in -c l u d e d w i t h t h e P G E ' s i n t h i s p a p e r . I nr e c e n t y e a r s t h e P G E ' s h a v e a t t r a c t e d a g r e a td e a l o f a t t e n t i o n . T h i s i s b e c a u s e :
( 1 ) D e v e l o p m e n t s i n t h e a n a l y t i c a l f i e ld*Present address: G e o l o g i c a l S u r v e y o f N o r w a y ,P . O . B o x 3 0 0 6 , N - 7 0 0 1 T r o n d h e i m , N o r w a y .
n o w a l l o w t h e a n a l y s i s o f t h e e n t i r e g r o u pa t t h e l e ve l s a t w h i c h t h e s e e l e m e n t s o c c u ri n c o m m o n c r u s t a l r o c k s ( C r o c k e t e t a l . ,1 9 6 8 ; G i j b e l s a n d H o s t e , 1 9 7 1 ; R o b e r t e ta l . , 1 9 7 1 ; G r o s e t a l ., 1 9 7 6 ; H a f f t y e t a l. ,1 9 7 7 ; H o f f m a n e t a l . , 1 9 7 8 ; R a m m e n s e ea n d P a l m e , 1 9 8 1 ) .
( 2 ) T h e P G E ' s r e p r e s e n t a c o h e r e n t g r o u po f s i d e r o p h i l e e l e m e n t s ( M a s o n , 1 9 6 5 , t a b l e3 . 1 0 ) f r o m w h i c h i t m i g h t b e p o s s i b l e to d e -d u c e a s p e c t s o f t h e h i s t o r y o f a r o c k , s u c h a sw h e t h e r s u l p h u r s a t u r a t io n h a s o c c u r r e d ,w h i c h a r e n o t i n d i c a t e d b y l i t h o p h i l e e l e m e n t s .
0 0 0 9 - 2 5 4 1 / 8 5 ] $ 0 3 . 3 0 1 9 8 5 E l s e v i e r S c i e n c e P u b l i s h e r s B .V .
-
8/2/2019 Barnes 1985
2/21
T
I
O
Panmgoeem
c
o(vuanp
ng
o
O
I
R
R
P
P
A
nR
ty
Sm
R
inFg1e
(MaeneFga
50
53
-
-
-
39
13
4gnh
e
A
1
32
36
-
-
-
44
09
1snh
e
B
1
00
00
-
-
-
00
03
1h
ge
C
1
-
-
29
-
-
-
41
04
6snh
e
D
2
-
-
7
-
-
-
51
18
4gnh
e
E
2
-
-
1
-
-
-
37
69
9gnh
e
F
3
40
41
-
-
67
44
07-emeome
G
4
(bPderomApnCmeaeoeromooeFgb
-
-
54
-
-
17
55
14
4lh
eR
A
5
-
-
45
-
-
49
20
03
4h
geR
B
5
-
72
-
-
91
52
13
8h
geJ
n
C
5
47
41
61
24
81
20
-
5deU
D
6
67
22
-
-
97
95
18
1h
geMtAba
E
7
-
32
-
-
1
38
15
7h
geTod
F
8
-
36
-
-
21
02
02
4deTod
G
8
39
50
-
-
-
76
13
3h
geTo
H
1
(ComeromooeFgc
-
-
3
8
72
95
27
-
2K
A
1
-
-
5
1
6
15
84
-
3O
B
1
-
-
1
2
1
2
5
-
2J
n
C
1
-
-
1
2
1
1
32
-
4NwCea
D
1
7
3
8
-