Pyroksenitt Pegmatitter i Reinfjord Ultramafiske Kompleks

Abstract

Genesen til pyroksenitt pegmatittene i Reinfjord Ultramafiske Kompleks (RUK) er undersøkt. RUK, som utgjør en del av Seiland Magmatiske Provins (SIP), er et sjeldent eksempel på utmerket eksponering av et magmatisk røranleggssystem hvor store mengder av ultramafiske til mafiske, karbonate og alkaliske smelter gjennomtrengte den midtre til nedre delen av jordskorpen. RUK og SIP utgjør en del av en stor magmatisk provins (LIP), som er en del av den sentrale Iapetus magmatiske provins (CIMP). I et forsøk på å forstå rollen til pyroksenitt pegmatittene i RUK, vil en detaljert undersøkelse bli gjennomført. Denne undersøkelsen assisteres av omfattende petrografisk og geokjemisk studie, med ytterligere assistanse av XRD og EPMA. Store orto- og klinopyroksen (>1 cm) med internvekst av pyroksen og olivin er kombinert med komprimert, fin-kornet, pyroksen og olivin grunnmasse. Karakteristiske poikilittiske strukturer og demikserende lamellaer finnes i alle pyroksenitt pegmatittene. Få pyroksen pegmatitter i ultramafisk til mafisk omgivelser er beskrevet. For å fremme forståelsen av pyroksenitt pegmatitter i disse omgivelser, har derfor en sammenligning med Merensky revet blitt inkludert. Klare sammenligninger, som pyroksenstørrelse og korngrenseforhold, er tydelige. Imidlertid er det tydelig forskjell med plagioklas innhold og krom strukturer. Videre er det to distinkte pyroksenitt pegmatitter i Merensky revet; normal pyroksenitt og pegmatitisk pyroksenitt. Denne studien identifiserer kun en type pyroksenitt pegmatitt. Til slutt spiller pluming (høy Rfaktor) en større rolle i Merensky revet i motsetning til fontenene (lav R-faktor) i RUK. Pyroksenitt pegmatittene har blitt dannet fra en rekke magmatiske injeksjonsbegivenheter. Det foreslås her at en innledende injeksjon av pikritisk smelte ble etterfulgt av en magmatisk injeksjon av pyroksenitt-dannede smelte, muligens kombinert med karbonatrik smelte av lamproittisk sammensetning. Dette ble fulgt av en ny injeksjon, som blandet seg med eksisterende smelter. Orto- og klinopyroksen vil ha vært i et stabilt system til å danne store krystaller, muligens etterfulgt av økende P/T forhold frem til neste injeksjon. En ny magmatisk injeksjon med varmere pyroksenittdannede smelter og relativ rask krystallvekst følger, som senere er blitt omkrystallisert, vist ved trippelkryss. Kromitt, etterfulgt av ortopyroksen, vil ha krystallisert på et uvisst tidspunkt etter dette. Pyroksener og olivin vokste muligens samtidig med forskjellige kjerneinnholdshastigheter, noe som forårsaket de poikilitiske strukturene, men på hvilke stadium i sekvensen er usikkert. Mangel på amfibol, biotitt og plagioklas antyder at vanninnholdet var lavt eller fraværende under dannelsen. I tillegg antyder mangel på karbonater at pyroksenittene var fattige på volatiler. Annealing av eksisterende pyroksen, olivin og spormineraler fulgte før den siste smelte injeksjonen. De siste smeltene ble opprinnelig mettet med olivin og reagerte med Upper Layered Series (ULS) kumulater som dannet erstattende dunitt og fullførte smeltesekvensen. Pyroksen klassifisering, sammenliknet med tidligere studier, foreslår at den pyroksendannede smelten var mer utviklet enn den foregående smelten som dannet ULS og CS. Til slutt finner studien at pyroksenitt pegmatittene spiller en mindre rolle i dannelsen av Ni-Cu-PGE rev, sammenliknet med rollen fra wehrlitt og dunitt. Den foreslåtte genetiske modellen er basert på pyroksenitt pegmatitter fra Upper Layered Series, og tar ikke hensyn til pyroksenitt pegmatittene ved gabbronoritt-wehrlitt grensene.

The genesis of the pyroxenite pegmatites in the Reinfjord Ultramafic Complex (RUC) is examined. The RUC, which forms part of the Seiland Igneous Province (SIP), is a rare example of a well exposed deep crustal ultramafic conduit system, where large volumes of ultramafic, mafic, silicic and alkaline melts have intruded the mid to lower crust. The RUC and SIP are part of a Large Igneous Province (LIP) within the Central Iapetus Magmatic Province (CIMP). In an endevour to understand the role of the pyroxenite pegmatites in the RUC, a detailed examination is conducted. This examination is assisted by comprehensive petrographical and geochemical study, with further assistance by XRD and EPMA. Large ortho- and clinopyroxene grains (>1 cm) with interstitial growth of pyroxene and olivine are combined with compacted, fine-grained, pyroxene and olivine groundmass. Characteristic poikilitic textures and demixing lamellaes are found in all pyroxenite pegmatite samples. Few pyroxenite pegmatites in ultramafic to mafic settings have been described. In order to furthering the understanding of pyroxenite pegmatites in such settings, a comparison with the Merensky Reef has therefore been included. Clear similarities, such as large pyroxene grain size (>1 cm) and grain boundary relationships, are present. However, there are distinct differences noted, such as plagioclase content and chromium appearance. Further, there are two distinct pyroxenite pegmatites recognised in the Merensky Reef; normal pyroxenite and pegmatitic pyroxenite. This study identifies only one pyroxenite pegmatite type. Lastly, pluming (high R-factor) plays a bigger role in the Merensky Reef as opposed to fountaining (low R-factor) in the RUC. The pyroxenite pegmatites have formed from a number of recharge events. It is proposed here that an initial injection of picritic melt was followed by a magmatic injection of pyroxenite-forming melt, possibly combined with carbonate-rich melt of lamproitic composition. This was followed by a recharge event, mixing with pre-existing melts. Ortho- and clinopyroxene would be stable and create large crystals, possibly ensued by increasing P/T conditions leading up to the next recharge event. New magmatic recharge by hotter pyroxenite-forming melt and relatively rapid crystal growth, which have later been recrystallised, is shown by triple junctions. Chromitite, followed by orthopyroxene, would have crystallised at some stage following this. Pyroxenes and olivine possibly grew simulatenously at different nucleation rates, causing the poikilitic textures, though at which stage in the sequence is uncertain. A lack of amphibole, biotite and plagioclase suggest water content was low to absent during the formation. Additionally, a lack of carbonates suggests pyroxenites were poor in volatiles. Annealing of pre-existing pyroxene, olivine and trace minerals ensued prior to the last melt injection. This was initially olivine saturated and reacted with Upper Layered Series (ULS) cumulates to form replacive dunite and completing the melt sequence. Pyroxene classification, compared with previous recordings, suggest that the pyroxeniteforming melts was more evolved than the pre-existing melts that formed ULS and CS. Lastly, this study finds that the pyroxenite pegmatites play a minor role in the formation of the Ni-Cu-PGE reefs, compared to role played by wehrlite and dunite. The proposed genetic model is based on the pyroxenite pegmatites from the Upper Layered Series and does not take into consideration the pyroxenite pegmatites at the gabbronorite-wehrlite boundaries.