l`orcelite des peridotites de beni bousera (maroc)

Canadian Mineralogist
Yol,22, pp. 553-560(1984)
L'ORCELITE
(MAROC),RONDA(ESPAGNE),
DESPERIDOTITES
DE BENIBOUSERA
TABLEMOUNTAINET BLOW.ME-DOWN
MOUNTAIN(TERRE.NEUVE)
(GRECE)
ET DU PINDESEPTENTRIONAL
JEAN PIERRE LORAND ET MICHELE PINET
Loboratoirede mindrologie,MusdumNational d'Histoire Naturelle*,61, rue Buffon, 75005porisCedex,Fronce
SoMMAIRE
INTRODUCTIoN
Une vingtaine de plagesd'orcelite, mesurant entre l0 er
70 pm de diembtre, ont 6t6 observeesdans sept 6chantillons de pdridotite partiellement serpentinis6esqui proviennent de cinq associationsultramafiques d'origine mantellique. L'orcelite coexistedansles veinulesde serpentineavec
une paragenbseopaque cupro-nickelifbrepauvre en soufre qui comporte pentlandite - heazlewoodite - awaruite
- cuiwe natif - magldtite et, parfois, mauchdrite.L'6tude
des spectresde rdflectance maximale confirme I'identification de I'orcelte; les analyseschimiquesd la microsonde
6lectroniqueindiquent en revancheque la compositionde
I'orcelite s'6tend depuis Ma.2As2 d M5.5As2
(.ttr1=Ni + traces de Fe, Co, Cu) et ne peut strictement
r6pondre i la formule Ms_Aszg6ndralement retenue. Ce
mindral cristallise d bassetemp€rature (<400-450.C) pendant la serpentinisation;il remplaceune paragendsede plus
haute temp6rature d nickelite + mauchdrite, suite d un
apport probable de nickel dans les fluides de serpentinisation. La fr6quencede I'orcelite et des autres arsdniuresde
Ni dans les peridotites mantelliques fait penseri une forte
activitd locale de I'arsenic dans les fluides issusdu manteau sup6rieur.
Mots-clds: orcelite, pdridotite, manteausup6rieur, systeme
Fe-Ni-As-S, serpentinisation,arsenic,mdtallog€nie.
ABsrRAcr
Twenty discreteparticles of orcelite, ranging betweenl0
and 70 pm in diameter,havebeenfound in sevensamples
peridotitefrom five mantle-derived
of partly serpentinized
ultramafic bodies.The orceliteis associatedin serpentine
veins with a Cu-Ni-rich, sulfide-poor opaque assemblage
composedof pentlandite- headewoodite- awaruite- native copper - magnetite and, locally, maucherite. The reflectivity curves confirm the microscopic identification of
orcelite;on the other hand, microprobeanalysesindicate
a range in its composition, which extendsfrom M4.2As2
to M5.5As2(M: Ni and small amounts of Fe, Co, Cu),
implying a significant departure from the general formula
Ms-Asz. Its crystallization occurred at a low temperatue
( <450-4m'C) during serpentinization; orcelite substitutes
for a primary nickelite-maucheriteassemblageasthe result
of the releaseof Ni by the serpentinizingsolutions. The
disseminationof orcelite or other nickel arsenidesin many
mantle-derived peridotites suggestsa local high activity of
arsenic in some fluids from the uppennost mantle.
Keywords: orcelite, peridotite, upper mantle, systemFeNi-As-S, serpentinization, arsenic, metallogeny.
*Laboratoire associdau CNRS. n' 286.
Lnorcelitea 6t6 d6couvertepour la premibrefois
par Cailldre et al. (1959,1961),dans une harzburgite serpentinis6ede la mine de Tiebaghi (NouvelleCal6donie); elle a 6te d6finie commeun ars6niurede
type NirAs i partir d'une 6tude chimique par voie
humide effectu6esur une plage tri6e de sa gangue
(Caillbreet al. 196l). Ramdohr(1967)
serpentineuse
et Botto & Morrison (1976)ont cru reconnaltrece
min6ral dansles serpentinitesdu comt6 de Josephine
(Oregon);son identification ne reposetoutefois sur
aucune 6tude optique, cristallogxaphique ou chimique. En cons6quence,
i I'exceptionde celui de Tiebaghi, lesdeux seulsgisementsd'orcelite connusavec
certitude n'ont 6t6 d6crits que trds r6cemment.Le
premierl'a 6t6 par Oenet al. (1980),danslesmin6ralisationsi chromite-nickelitetrCsparticulibresde
la province de Nebral, Malaga @spagne);l'orcelite
y estassoci6ei de la mauch6riteet i dessulfuresde
Ni @entlandite,heazlewoodite,mill6rite et parkerite)
dans les dykes de chromitite et d'orthopyrox6nite
recoupantune zone serpentiniseedu massifharzburgitique de la Sierrade Alpujata. Rudashevskyel a/.
(1980)ont par ailleurssienal6la pr6senced'orcelite
dans le massif de serpentinitede Vozhnin, Cardlie
(URSS), oir elle coexiste avec mill6rite, breithauptite et magn6tite.Les compositionsd6termin6esi la
microsondepour I'orcelite de ces deux gisements
indiquent un intervalle de composition compris entre
Nin.rAs2et Ni4.erAsr.
Une 6tude d6taill6e des paragendses cupronickelifdresdansplusieurscentainesd'6chantillons
de p6ridotite d'origine mantellique(Lorand 1983b)
nous a penni de retrouver ce min6ral dans cinq massifs diff6rents. Parmi eux, les massifsde Beni Bouseraet Ronda sont des complexesde type "alpin"
(Kornprobst 1969,Obata 1980);ils possddentla particularit6 d'etre tous deux spatialementassoci6si des
concentrationsen ars6niuresde Ni (e,g,,le gisement
de Nebral, situ6 e proximit6 du massif de Ronda
(Oen 1973,Oen& Kieft 1974,1977).Les trois autres
gisementssont dess6riesophiolitiques.Les massifs
de Table Mountain et de Blow-Me-DownMountain
constituent la rdgion de Bay of Islands (TerreNeuve); la s6riedu Pinde septentrionalappartient
d un vaste cortbgeophiolitique incluant notaurment
le Vourinos (Parrot 1967). Les ddcouvertesfaites
5s3
554
THE CANADIAN MINERALOGIST
dans cescinq massifsr6vdlentdonc une fr6quence
ellesont ainsiperde l'orcelite encoreinsoupgonn6e;
mis de pr€ciserI'intervallede composilionchimique
de ce min6ral et sesconditions de cristallisation dans
les rochesultramafiques.
ET RELATIONTEXTURALES
REpanTTTTON
DE L'ORCELITE
L'orcelite a 6tdmiseen 6videncedanssept6chantillons, sur un total de plus de 150 collect6set 6tudi6s dans les cinq massifs p6ridotitiques. Pour Beni
Bousera,Ronda, Table Mountain et blow-Me-Down
Mountain, il s'agit de p6ridotitesinitialement 6quilibr6esdansle domainede stabilitd deslherzolitesd
spinelledu manteausup6rieur.Dans les deux premiers de cesgisements,ies p6ridotitessont deslherzolitesi spinelle6quilibr6isentre 900oet 1100'C
pour une pressionde I'ordre de 12-20kbar (Kornprobst 1969,Obata 1980).Dans les deux autres,ce
iont des dunites plus ou moins riches en orthopyrox&ne,dont lestemp6ratureset pressionsd'6quilibre n'ont pas 6t6 pr6cisemmentt6termin6es. L'6chantillon du Pinde est un cumulat pr6coce i
olivine * plagioclase+ clinopyroxbne(Parrot 1967);
son origine, Crustaleou maniellique, estencoreincertaine. ious les6chantillonsrenfirmant de I'orcelite
sont partiellement serpentinisds.L'olivine et les
pyroxenesy sont remplac6sle long desplans de fraciure et dej timites intergranulairespai un m6lange
de serpentine(izardite),ie magn6titeet, localement,
de brucite. Lei caract6ristiqueJde cette transformation, qui atteint en moyenoe40 i 5090du volume
des6cliantillons,correspondenti la serpentinisation
r6trogradede bassetemp6rature,cornmunedansles
p6ridotites"alpines" (Moody 1976,Wicks & Whitiaker 1977'1.
Autotal,unevingtainedeplagesd'orceliteontete
observ$es;leur taille varie entre l0 et 70 pm de diamdtre. Leurs propri6t6soptiques,voisinesde celles
de la mauch6rite (Oen et al. 1980), sont analogues
i cellesde I'orcelite type de Tiebaghi, d6critespar
Caillbreet al. (1961).En lumidrer6fl6chienon polaris6e, les plagessont nettementroseset pl6ochroiques, notamment ir l'immersion dans I'huile. En
lumidre polarisde,desteintesd'anisotropievertesi
violettessont r6v6l6esen d6croisantl6gdrementles
nicols.
Les relationstexturalesde l'orcelite indiquent un
lien 6troit avec la serpentinisationdes pdridotites
encaissantes.Toutes les plagesreconnues.sont en
danslesveinulesde serpentine;dans
effet diss6min6es
celles-ci,ellescoexistenten outre avecune paragendse
opaquecupro-nickelifdrecompos6ede pentlandite'
heazlewoodite,awaruite, cuiwe natifo magn6titeet
de quelquessulfures et mdtaux natifs accessoires.
Cette paragendse,d6ficitaire en soufre, n'est stable
quedanslemilieutrdsrdducteurcr66parlaserpentinisation de l'olivine @ckstrand,1975); dans les
p6ridotitesde Beni Bouseraet Ronda, elle remplace
sulfurdeprimaire i pentlandite+ pyrune paragenese
a bornite, actuellementconchalcopyrite
rhotine +
serv6ecommeinclusionsdanslespyroxdneset l'olivine (Lorand 1983a,b). Quel que soit l'dchantillon,
on observe des plages d'orcelite isol6es; dans la
majorit6 descas, elle est cependantassoci6edansles
m€mesgrainsd une ou plusieursdesphasesopaques
de serpentinisation.Dans les 6chantillonsde Beni
Bousera,I'orcelite estg6n6ralemcntaccoleed la pentlandite (Fig. lA); cesplages,d'environ 100-150pm
de diamdtre, sont parfois travers6esde magn6titeou
frang6esde cuiwe natif. Dans la m€mesectionpolie,
quelquesgrains de mauch6rite sont diss6min6sd
proximit6 des plagescontenantI'orcelite, sansque
cesdeux arsdniuressoienten contact. Dans tous les
autres gisements,I'orcelite est pr6f6rentiellement
d la heazlewoodite(Fig' 1B)' La pentlan€lssoci6e
dite est souvent pr6senteau sein de ces grains;
awaruite, cuivre natif et magn6titesont plus rares.
En bref, aucunefigure de remplacementn'est visi-
Frc. l. Relationstexturalesde I'orcelite. a. Ronda, b. Pinde. Lumibre r6fl6chienon polaris6e.Or orcelite,Pn pentlandite, Hz Headewoodite.
)))
L'ORCELITE DEs PERJDOTITES
ble entre I'orcelite et les autresphasesopaques;ce
min6rala donc probablementcristallis6en 6quilibre
avec les sulfures et m6taux natifs form6s durant la
serpentinisation.
*l1'/.
PnopnErEs Orrrques
Les courbes de r6flectancede I'orcelite ont 6td
6tudi6es pour les 6chantillons de Beni Bousera,
Ronda,TableMountain et Pinde, la taille desgrains
de Blow-Me-Down Mountain, inf6rieure d20 p,m,
excluantde tellesmesures.Pour cesquatregisements,
un objectif 45/0.15 a 6t6utilis€; lesmesuresont 6t6
faites successivement
avecle polariseur paralldlepuis
perpendiculaire, et la r6flectance maximale a 6t6
obtenue par la moyenne des deux mesures(Caye
1970).En compl6ment,les propri6t6s optiques de
l'6chantillon d'orcelite type de Tiebaghi, conserv6
dans la collection du laboratoire de Min6ralogie du
Mus6um, ont 6te r66tudi6esen d6lail; il en a 6t6 de
m6mepour un 6chantillon du N6bral, aimablement
fourni par le ProfesseurOen, de I'Universit6d,Amsterdam. [Les valeurssont disponiblesau laboratoire
de min6ralogie du Mus6um National d'Histoire
Naturelle, 6l rue Buffon, 75005Paris.l Pour plus
de clart6, seule la r6flectance maximale R.* a 6t6
retenuedansle trac6 descourbesde la Figure 2. Dans
l'intervalle 470 - 670 nrn, on observeune bonne
superpositionde toutesles courbes.Dans cet intervalle, lesvariationsde la r6flectancen'excddentpas
290, valeur proche de I'erreur de mesurestandard;
ellessont par ailleurs trh concordantesaveclesrfuultats publi6s par Oe,net al, (1980), Aux extr6mit6s
inf6rieureset sup6riburesdu spectre,on observetoutefois, par rapport aux autresgisements,un profond
d6calagedescourbesde Beni Bousera,Ronda et du
Pinde versdesvaleursplus faiblesde la r6flectance.
Ce d6calageest ind6pendantde la compositionchimique de chacunedes plages;il est imputable soit
d la faible taille des grains mesur6s, qui entraine
probablementune diffusion intensede la lumidre,
soit d la pr6sencedes sulfures accoldsd I'orcelite
(pentlanditeou heazlewoodite).Quelle que soit l,importance de ces variations, I'allure gdn6raledes
courbes est conserv6e;le faisceau obtenu distingue
nettement l'orcelite de la mauch6rite ou de
l'or6gonite Ni2FeAs2,dont les propri6t6s optiq'ues
sont fies voisines(Oen et al. 1980,Picot & Johan
1977).La mauchdriteest beaucoupplus r6fl6chissanteque l'orcelite dansle faibleglongueursd,onde,
et l'or6gonite montre un creux caract6ristiqueentre
500 et 600 nm (Fig. 2).
Les caract6ristiqueschromatiques desdiff6rentes
plagesd'orcelite ont 6t6calcul6esdansle systdmeCIE
suivant les proc6dures de Fleury & Mathieu (1970)
et de Frei & MacNeil (1975)Clableau,l)en inr6granr
tout le spectredescourbesdu pouvoir r6flecteur.Tres
prochesdesvaleurs publi6espar Rudashevskyet al.
*a
x*4.
Frc. 2. Courbes de rdflectancesmaximalesR de l'orcelite
dansI'air. Ti Tiebnghi, TM Table Mountain, N Nebral,
P Pinde, R Ronda, B Beni Bousera.Mesureseffectudes
au laboratoire de min6ralogie et cristallographie de
I'Universitd Pierre-et-Marie-Curie, Paris. Mat6riel utilis€: microscopeLeitz, photomultiplicateur d'dlectrons
lphotocathodeS2o,(Sb,K,C)1,voltmbtre A O I P (l
V - I kV)sourcestabilisde6V- 5A, monochromateur
Leitz (A\u 4 nm, 4)16 12 nm), etalon WC48 (Zeiss,
Oberkochen),objectifs4510.15ou 16,/0.40(voir texte).
Autres courbes: Oen et al, (1980)pour Nebral (enpointi1l6),Picot & Johan (1977)pour la mauch€riteM et
I'ordgonite O.
(1980), elles confirment de manidre quantitative la
couleur blanche l6gdrement rosatre pergue au microscope.
CouposrrroN Cnnrateus
L'orcelite et les min6raux opaques coexistants
(pentlandite, heazlewoodite et mauch6rite) ont 6t6
analys6si la microsonde6lectronique.Les r6sultats
TABLEAU
I. CAMCTERISTIQUES
DE
CHROMATIQUES
L'ORCELITE
DANSLE SYSTEME
CIE
Gisement
\ru,
Pe%
Table Mountain
50
Nebral
Tiebaghi
Beni-Bousera
Pinde
Ronda
Larette uR55
(Rudashevsky
et al.
50
50
48
49
49
581
579
579
580
575
575
12
10
t0
6
)U
590
T4
1980)
12
556
THE CANADIAN MINERALOGIST
Er ARSENIURESLes grains de Beni Bousera,Ronda, Table Moun2. coMPoslTloNlcHlMlly6*BEirilltu"t
TABLEAU
tain et Blow-Me-Down Mountain possddentle plus
fort rapport Ni/As (Fig. 3A). Les grains du Pinde
sont les plus richesen As @g. 3A); leur composition correspondd cellespublidespar Oen'et al. (1980)
et par Rudashevskye/ a/. (1980).En consdquence,
les donn6espr6c&entes indiquent une formule g6n6,n.u
rale M5*"As2pour l'orcelite. M estconstitueprinde Ni et d'un peu de fer, en proportions
cipalement
99.4 99.1
99.2 9 9 . 0
Tot 99.6 99.2 99.3
comparablesi cellesobtenuespar Oen et al. (1980)
b) fomules structurales
pr6sent,
i Nebral. Du soufre est syst6matiquement
0.27
0.03 0.07
Fe 4.59 4.54 4.86
et destracesde Cu et Co ont 6t6 ddcel6esmais non
2.79 rr.06
2"81 3.00
Ni 4.86 4.26 4.38
dos6es.
0 .06
Co 0.07 0.06 0.09
Jusqu'ir pr6sent les travaux exp6rimentaux
7.99 0.11
7.08 2.00
5
7"98 8.0U 8.00
(Heyding & Calvert 1957) et les observations de
0
.
0
1
7
.
8
9
0
.
0
2
As 0"02
Caillere et al. (1961), oen et sl. (1980) et
Rudashevskyet al. (1980) n'ont enregistr6 qu'une
* Pn pentlandlte, Hz heazlewoodlte,ltlanauchdrlte, Pnr Ronda
(myenne de deux plages), Pn2 Beni Bousera,Pn3 Table lilountainet
d6viation ndgativede la stoechiom6triedu compos6:
Mountaln(rcyennede deux plages), Hzq Ronda,Hz5
Blow-Me-Dom
Ms-Asz. L'6tude pr6sente met donc en 6vidence
Table lilountalnet Blow-lib-Doml.lountain(myenne de deux plages)'
Hz6 Plnde, tr{a7Beni Bousera. Rdsultats d'analyses a la micrcsonde une d6viation positive et negative. Le cas prdcis de
6lectrcnlque carebax (Mus6mde ParJs). Energle d'actlvatlon l5
kV, tempsde comptage8 s par 61€mnt, ehlons: t{.l, Co, As, FeSz. l'orcelite du Pinde suffit d montrer que cette d6viaTmis points par plage.
tion ne r6sulte probablement pas d'une sousestimation constante de la teneur en As de la part
DANSLESCINQ
DE L'ORCELITE
CHIMIQUE
3. COMPOSITION
de la microsondeutilis6e. Toutefois, pour v6rifier
TABLEAU
GISEI'IENTS*
NOUVEAUX
cetteconclusion,plusieurss6riesd'analysestest ont
a) teneurs (%)
6t6 r6alis€es.La premidre a concern6les plages
UC.
UG
0"5
0"4
0"3
O"?
0.1
d'orcelite de Beni Bouseraet de Ronda, qui ont 6t6
0.7 0.2
1.7
0.4
3.0
1.5(1.4)
Fe
0.9(0.6)
r6analys€esavec I'appareillage Camebax du
64.7
6 6 . 9 ( 6 7 . 5 ) 6 5 . 3 ( 6 5 . 5 ) 6 6 . 5 6 5 . 2 6 6 . 2 64.4
Nt
laboratoiremixte BRGM-CNRS d'Orl6ans.Dansla
0.2
0.1
0.2
0.4(0.2)
0.2(0.4)
s
les compositionsdu gtain d'orcelite type
3 2 . 5 ( 3 2 . 5 ) 3 2 . 3 ( 3 2 . 6 ) 3 2 . 5 3 1 . 7 3 1 . 6 3 5 . 4 3 4 . 8 seconde,
As
Tiebaghi
et de quelquesplagesd'orcelite de Nebral
de
T o t a l 1 0 0 . 6 0 0 0 1 . 29) 9 . 5 ( 9 9 . 7 ) 9 9 . 6 1 0 0 . 0 9 9 . 5 1 0 0 . 7 9 9 - j
(voir paragraphe pr6c6dent) ont 6t6 red6termin6es
b) fomules structurales calculees sur (As's) = 2 atores
avecla microsondeCamebaxdu Musdumde Paris.
Fe
0 . 0 7 ( 0 . 0 5 ) 0 . 1 2 ( 0 . 1 1 )0 . 0 3 0 . 2 s 0 . 1 4 0 . 0 5 0 . 0 2
Dans lesdeux cas,lesconditions exp6rimentalesindi5 . 1 6 ( 5 . 1 5 )5 . 0 1 ( 5 . 0 6 )5 . 1 5 5 . 2 1 5 ' 3 5 4 . s 8 4 . ' t 5
Nl
qu6es au Tableau 3 ont 6t6 conserv€es.Enfin,
* O c r R o n d a 0, c " e t o c i B e n i B o u s e r a o
, c q T a b l e M o u n t a i n ,o c s
paralldlement,I'orcelite de Tiebaghi a 6t6 analysde
i l o i n t a l n , - O c 6e t 0 c 7 P l n d e . R € s u l t a t s . d ' a n a l y s ees
BlowlHe-Dom
par le Dr. C. Kieft d'Amsterdam sur microsonde
de Paris). Entre
la microsondedlectmnique carebax (Mus6um
(0r'llans). Pour conditlons
parenthases,d€termlnationsBRG!4-CNRS
Cambridge, dansles conditions exp6rimentalesdond ' a n a l y s e , v o l r l e T a b l e a u2 .
n6esau Tableau 4.
Pour Beni Bouseraet Ronda, cesnouvellesanasont pr6sent6sdans,lesTableaux2 et 3, qui donnent lyses ne r6vdlent aucune d6viation syst6matiquede
la composition moyennede ces diff6rentesphases la teneur en arsenic (Tableau 3). Dans le cas de
Nebral, I'intervalle de composition de I'orcelite
ainsi que les conditions d'analyse.
La pentlandite et I'headewoodite ont une compo- recoupe parfaitement celui publi6 par Oen et al.
sition trds constanted'un gisementi I'autre (Tableau (1980)Clableau4, Fig. 3A, B); lesseulesdiff6rences,
2). La pentlandite,faiblement cobaltifdre, possdde mineures,portent sur les teneursen S et Fe. Pour
un rapport atomique Ni,/Fe voisin de 1, en accord Tiebaghi, les analysesobtenues sur microsonde
avec la pr6senceen 6quilibre de la headewoodite Camebaxet microsondeCambridge(fableau 4) sont
(Misra & Fleet 1973).La headewooditeest pauvre en bon accord. Elles indiquent cependantun rapport
en fer. Quant d la mauch6rite,sa composition est Ni/As beaucoup plus faible que celui publi6 par
voisine de celle de la mauch6rite craquel6e d6crite Caillbreet al. (1961)(Fig. 3A, B); nos propresanadans le gisement de Nebral par Oen et ql. (1980). lysesr6vdlent dansle m€megrain une variation conLes r6sultatslesplus marquantsconcernentl'orcs- tinue du rapport Ni/As entre Nio.56As2et Ni5.aAs2
lite. Tous gisementsconsid6rds,ellesedistinguepar (Fig. 3A) sans qu'une variation paralldle des
une large variation du rapport Ni/As, compris entre propri6t6soptiques puisse€tre d6cel6e.
I'orcelite possddeun
Toutesdonn6esconsiddr6es,
Nio.uAs2et Ni5.aAs2(Tableau 3) et ind6pendantde
la parageniseopaqueassoci€e.Dans le d6tail, chaque large intervalle de _composition continu entre
plage analys6eest homogdne sur le plan chimique. Nio.rAs2et Ni5.rAs2.A l'origine de cette variation,
a) teneurs (U)
Hr6 Mu7
Ht5
Pn1 Pn2 Pn3
!.2
F€ 33.4 32.9 33.8(32.4-33.9)0 . 6 1 . 6 ( 0 . 3 - 2 . 8 )
5L.3
)
) 0 . 9 7 r . 4 0 0 . 8 - 7 2 . 071.4
Ni 31.8 32.5 32.0(31.7-32.37
0.3
0.1(o.o-0.2)
Co 0.9 0.5 0.6(0.3-1.0)
2 7. 8 0 . 3
25.9(26.1-26.8)
s
33.3 33.3 32.9
0.2 46.6
0.2
As 0.2
557
L'ORCELITE DES PERIDOTITES
As
As
+1
o2
n3
,4
.5
*.6
Ni
*7
%As (:)
I
E9
Frc. 3, Projectionsde la compositionde l'orcelite dansle systEmeFe-Ni-As. A. R6sultatsd'analysesi la microsonde
Camebax.B. Autres compositions:Oen et al. (1980)pour Nebral, CaillBreet al. (1961)et C. Kieft, Amsterdam,
pour Tiebaghi. I Beni Bousera,2 Ronda, 3 Table Mountain et Blow-Me-Down Mountain, 4 Pinde, 5 Tiebaghi'
6 Nebral (orcelite en intercroissanceavecmauch6te),7 Nebral (orcelite massive),8 dispersiondes valeurspour
Nebral, 9 Caillbre et ol. (1961) pour Tiebaghi.
plusieursraisonssont envisageables.
Pour lesvaleurs
les plus faibles du rapport Ni/As, publi6es par
Cailldreet al. (1961)et par Oen et a/. (1980),il faut
6voquerune contaminationdventuellelors de I'analyse: T.a composition du grain de Tiebaghi a 6t6
obtenuepar Cailldre et al. (196L)par I'intermddiaire
d'une analysepar voie humide sur une plage contenant environ 1090de serpentine,donc insuffisamment purifi6e; les diff6rences de composition que
donne la microsonde sur le meme grain sont donc
explicablespar l'impr6cision des analysespar voie
humide lorsqu'ellesconcernentde petitesplages(l
mm). Dans le gisementde Nebral, lesanalysesd'Oen
et al. (1980),ainsi que nos propres donn6es,montrent que lesvaleurslesplus faibles du rapport NTAs
correspondenti des plages d'orcelite intimement
associ6esi la maucherite sous forme de fines intercroissances; malgr6 une selection minutieuse des
points, une contamination pendant l'analyse de
l'orcelite par la mauchdritene peut donc 6tre 6cart6e. En revanche,toutes les plagesanalys6esdansles
cinq nouveaux gisementssont homogdnesaux plus
forts grossissements
du microscope;les valeurs les
plus 6levdes du rapport Ni/As ne peuvent donc
r&ulter d'une contaminationdesplages.L'hypothdse
d'une phasediffdrente de I'orcelite pour lesteneurs
en Nir**As2 est en contradiction totale avecl'exis-
tence,d Tiebaghi, d'une s6riede compo$itionsinterm6diaires entre Ni5-rAs2et Nir*rAs2 dans le m6me
grain. Les termesen Nir*rAs2 traduisent donc une
d6viation de stoechiom6trier6ellede I'orcelite qui ne
r6pond donc plus strictement i la formule N\-Asz
4.
TAELEAU
a)
DETIEBAGHI
ET OE
DEL'ORCELITE
CHIMIQUE
COMPOSITIOI'I
NEBRAL*
teneurs (%)
TB
\TATATATA
Fe
0.2
0.8
NA
NB
NA
NB
1.0
0.2
0.3
0.1
As
67.10 66.2 65.5 64.7 64.7 6 5 . 5 6 1 . 4 6 4 . 3 6 1 . 6 6 1 . r
0'3
3 2 . 3 03 3 , 1 03 3 . 9 3 4 . 6 3 5 . 4 3 4 . 5 3 5 . 4 3 5 . L 3 7. 6 3 7. 7
Tot
9 9 . 4 09 9 . 3 9 9 . 5 1 0 0 . 4 1 0 0 . 11 0 0 . 0 9 8 . 8 1 0 0 . 0 9 9 . 7 9 8 . 9
NI
q
b) fomules structurales calcul6es suf (As+S)= 2 atores
0.07 0.02 0.02 0'07
0.01 0.04 Fe
Ni
5.29 5.11 4.93 4.69 4.67 4.85 4.23 4.64 4.16 4.14
* T Tiebaghi, N Nebral, TA conpositions reprdsentatives du grain
MicrcsondeCarebax.TB myenne de 5 d€teminatlons
d'orcelite.
effectu€es dans le n€megrain par C. Kieft sur mlcrcsondeCambrldge
a Ambrdam. Na compositlonsmyennes de 1'orcelJte de l'lebral, oen
er al. (1980). NRcomposltlonsddteminees a la micrcsondecamebax.
Pour Nebral, les deux groupesde noyennescorrespondent,respectiver e n t , a t ' o r c e l i t e m s s l v e ( p a u v r ee n A s ) e t I I ' o r c e l i t e e n i n t e r crolssance avec mauch€rite (rlche en As). Dispers'londes valeurs
indiqu€es I la Fic. 3. f;€res condltions d'analyse qu'indlqudes aux
Tabldaux2 et 3 eiceptE pour les resures avec la microsondecambridge (6nergie d'activatlon 20 kv, tenps de comptage20 s par
616mnt).
558
THE CANADIAN MINERALOGIST
proposeepar Fleisher (1960), Oen et a/. (1980)et
Rudashevskyet al. (1980). Des ddviations semblablessont sonnuespour certainssulfuresdu systbme
Fe-Ni-S; notamment la pentlandite (Rajamani &
Prewitt 1973,Misra & Fleet 1973).Pour I'orcelite,
elle n6cessitetoutefois une sonfirmation par une
6tude diffractom6trique des termes Ni5*rAs2
homogdnes,6tude actuellementimpossibleen raison
de la taille infime des grains.
Omcn:.rsEr CoNurroNs os CRISTALLISATIoN
La formation de I'orcelite est contemporainede
la serpentinisationdansles cinq nouveauxgisements
de ce min6ral. Il en est de m€medansles gisements
de Vohmin, URSS (Rudashevskyet al. 1980),de
Nebral (Oen e/ al. 1980) et probablement de Tiebaghi, orl la roche h6te est profond6ment serpentinis6e. Oer^et ol. (1980)ont cependantmontr6 que
dans le gisementde Nebral, I'orcelite cristalliseen
remplacement d'une paragendse primaire stable
avant la serpentinisation, et constitu6e de nickelite
et de mauch6rite.Un processusidentiqueestplausible danslesnouveauxgisementsd6crits.Notamment,
dansles p6ridotitesde Beni Bousera,il existeoccasionnellementdesgrains de mauch6rite.De m6me,
les pyrox6nitesde ce massif, indemmesde serpentinisation, contiennentquelquesplagc de cemin6ral
associ€ed la nick6lite (Lorand 1983b); les deux
arsdniuressont 6troitement associ6sdans les m0mes
grains d la paragendse sulfur6e pentlandite +
pyrrhotine + chalcopyrite. Enfin, pour ce gisement,
commepour celui de Ronda, l'existenced'arsdniures
de nickel dans les pdridotites et les pyrox6nites
est d6finitivement li6€ aux min6ralisations en
nick6lite + mauch6rite + chromite de type Nebral.
SelonOen (1973),les concentratiduqpr6citdes
r6sultent de la s6gr6gationi haute temp6r6ture( - 900'C)
d'un "magma" riche en As, Ni, Fe, Cr et S. Pour
nos 6chantillons, I'association 6troite de
nickelite + mauch6rite i la paragenbsesulfur6e fait
penserd un stade d'immiscibilit6 entre arsdniure et
sulfure i haute temperature. Ce stade se placerait
entre l200oC, temp6ratureminimale de s6gr6gation
des sulfures sous forme de liquide sulfur6 immiscible, et 9OoC, temp6raturede figement de ce liquide,
pour une pressionind6termin6eentre 15 et 20 kbar
(Lorand 1983b).Les condifions pr6cit6esainsi que
l'origine desrochesencaissantes
supposentune forte
activit6 de I'arsenic danscertainsfluides du manteau
sup6rieur.
Le remplacement de la paragenbsears6ni6e
primaire par l'orcelite estschdmatisable
par la suite
r6actionnelle
nick6lite NiAs * mauch6rite Ni,,As, * orcelite (1)
Par chauffage dans I'air, Cailldre et ql. (196L) orr:t
observ6la transformation de la nickdlite en mauch6rite entre 600o et 650oC, e1celle de la mauch6rite
en orceliteentre650oet 700"C. Pour Beni Bousera,
Ronda, Table Mountain, Blow-Me-Down Mountain
et pour le Pinde, la transformation de la mauch6rite en orcelite intervient i une temp€raturetrds inf6rieure aux estimationspr6c6dentes.Le r6gimede serpentinisation desp6ridotites encaissantes
indique des
temperaturesde I'ordre de 350'C dans les massifs
de Beni Bouseraet Ronda (Lorand 1983b);lesr6suitats de Coleman(1977)et de Laurent & H6bert (1979)
concernantla serpentinisationdess6riesophiolitiques
montrent que cesvaleurs sont applicablesaux massifs de Table Moutain, Blow-Me-Down Mountain et
du Pinde. Les conditions de stabilit6 des min6raux
coexistant avec I'orcelite indiquent des temp6ratures similaires, bien que moins pr6cises.Les travaux
exp6rimentaux de Kullerud (1963a, b) ont montr6
quela pentlanditeseforme au dessousde 6l0oC par
r6aclionentreune solutionsolidemonosulfur6eMss
et une phaseNi:*.Szi la heazlewooditestoechiom6trique est stable d une temp6rature inf6rieure i
524-550oC,et l'awaruite I'est au dessousde 503oC.
D'autre part, pentlandite, headewooditeet awaruite
ne coexistenten 6quilibre qu'i une temp6ratureinf6rieure ir 400-500'C (Kullerud 1963a,Shewman&
Clark 1970).Une temp6raturede 450oa 6galement
6t6 retenuepour la cristallisationde l'orcelite dans
le gisementde Nebral (Oen e/ a/. 1980).
La r6action I est provoqu6esoit par un d6part
d'arsenic,soit par un apport de nickel danslesfluides de serpentinisation.Dans nos 6chantillons,il
n'existe aucune preuve d'un d6part d'arsenic; en
revanche,un apport de nickel sembleplausible.Pour
Beni Bouseraet Ronda, les r6actionsqui affeclent
la paragendsesulfur6e pendant la serpentinisation
entralnent une lib6ration de soufre et de nickel, compens6epar un enrichissement
en fer (Lorand 1983a,
b). Une migration topochimique du nickel initialement contenudansla paragendsesulfur6eserait donc
i I'origine de la transformation de la mauch6riteen
orcelite. Le rapport Ni,/Fe de la pentlandite (Iableau
2) ainsi que la pr6sencelocale de la heazlewoodite
dansles grains contenant de l'orcelite traduisent une
forte activit6 de Ni; les teneursen fer trds faibles de
lnorcelite (Tableau 3), compar6esaux valeurs maximalesde 20t/oen poids d6termin6esi bassetemp6rature pour cette phase(Maes &de Strycker 1967),
t6moignent d'une faible activit6 du fer. Ces points
particuliers sont apparammenten contradiction avec
le bilan chimique global des remobilisations affectant lessulfurespendantla serpentinisation,pr€sent6
plus haut. Ce dCsaccordest explicablepar l'existence
de forts gradients d'activit6 de Ni et Fe sur de courtes distances.De tels gradientstraduisent le comportement de chaque grain de phase opaque
cupro-nickelifdre d'un m6me 6chantillon en
microsystbmechimiqueind6pendant(Barton 1970);
559
L'ORCELITE DES PERIDOTITES
ils permettent 6galementd'interpr6ter la persistence
de plagesde mauch6rite non transform6es au voisinage des plagesd'orcelite. Dans les p6ridotites de
Table Mountain, Blow-Me-Down Mountain et du
Pinde, tous les€chantillonsqui contiennentde l'orcelite secaractdrisentpar la fr6quencede la heazlewoodite, ce qui, d'aprbslestravaux d'Eckstrand (1975),
supposeune importante remobilisation du nickel initialement contenu dansl'olivine. On constatepar ailleurs que I'orcelite estd'autant moins riche en Ni que
la p6ridotite encaissanteest pauwe en olivine. Ces
r6sultatsconfirment I'hypothdsede la transformation de la mauch6riteen orcelite par apport du nickel
initialement concentr6 dans les silicates.
En r6sum6,dansles cinq nouveauxgisements,la
succession des paragenbses opaques cupronickelifdres contenant de I'orcelite serait la suivante.
Entre 1200 et 900oC, il y a immisibilit6 entre un
liquide sulfur6 et un liquide riche en arsenic. Le
refroidissement de ces deux liquides entre 900 et
800oCconduit d la cristallisationde la paragendse
Mss t Nir*rAs2 t nickelite t mauch6rite. La pr6sencede phasescuprifdres(chalcopyrite,cuiwe natif)
suppose6galementI'existenced'une solution solide
de type (Cu,Fe)2*,S (Cabri 1973)dans cet intervalle
de temp6rature.A 6l0oC, la phaseMss rtagtrtavec
le composdNir*.F, pour donner la pentlandite; la
chalcopyriteest ensuitestabledds 557'C @utrizac
r976).
A une temp6ratureinf6rieurei 4@-450oC,la serpentinisation des p6ridotites encaissantesconduit d
une remobilisation de S, Fe et Ni de la paragendse
opaque. La chalcopyrite est transformde en cuivre
natif, la pentlandite en awaruite ou en headewoodite et la mauch6riteen orcelite. La solubilit6 du sorifre est importante i haute temp6raturedans la mauch6rite,et la headewooditeaccepteplusieurspourcentsd'arsenicvers700oC(Yund 1962).Les faibles
teneursen soufre de la mauch6riteet de l'orcelite
(Tableaux2,3) eI I'absenced'arsenicdansla heazlewoodite montrent que la paragendse pentlandite + orcelite + mauchdrite+ heazlewoodite+ awaruite t cuiwe natif a 6t6 r66quilibr6e d trds basse
temp6rature. Cette conclusion est confirm6e par les
trds faibles teneursen fer de la heazlewooditeet par
Ia valeur constantedu rapport Ni/Fe de la pentlandite associde(Tableau 2); selon lestravaux de Misra
& Fleet Qnr,les valeurspr6c6dentesindiquent une
temp6raturede blocagedesrdactionstrds inf6rieure
e 200"c.
CoNcLUSIONS
L'orcelite estrelativementcourantedanslesroches
ultramafiques; elle setrouve probablement souvent
confondue avec la mauch6rite, compte tenu de la
similitude despropri6t6s optiques de cesdeux min6raux. Sa composition chimique s'6tend depuis
Mo.2As2et M5.5As2(M: Ni et traces de Fe, Co et
Cu); la formule g6n6raleMt*Asz s'avbredonc plus
adapt6eque la formule M5-,As2 accept6edans les
travaux ant6rieurs.
Dans tous lesgisementsof elle estmaintenantconnue, l'orcelite est le seulars6niurede Ni stablependant la serpentinisation;elle cristallisegdn6ralement
au dessousde 400-450'C aux d6pensd'une paragendseprimaire i nickelite I mauch6rite.Sa formation
refldte des conditions de forte activit6 de Ni et de
faible activit6 de Fe au seindesfluides impliqu& dans
la serpentinisation.
La frdquencerelative de ce min6ral dansles p6ridotites initialement 6quilibr6es au sein du manteau
sup6rieursouligneI'importancede I'arsenicdansles
fluides d'origine mantellique.Les valeursde I'activit6 de l'arsenicont pu 6tre localementaussi6lev6es
que celledu soufre pour former un liquide immiscirichesen
ble riche en As, i I'origine desparagendses
As de haute temp6rature.Pour lesgisementsde Beni
Bouseraet Ronda, cesr6sultatsrenforcent l'hypothbsed'un lien g6n6tiqueentre la mise en place de
cesdeux massifset la formation, i leur p6riph6rie,
de petitesconcentrationsrichesen ars6niuresde Ni,
telles que cellesde Nebral.
REMERcIEMEI.ITS
Ce travail a 6t6realis6gr0ceaux dons d'6chantillons faits par M. le ProfesseurJ. Kornprobst pour
Beni Bouseraet Ronda, par M. J. Girardeaupour
Table Mountain et Blow-Me-Down Mountain et par
M. J.F. Parrot pour le Pinde. Nous adressons6gai M. le ProfesseurS. Oen
lementnos remerciements
pour nous avoil communiqu6 un 6chantillon de
Nebral et e M. C. Kieft pour l'analyse d la microsonde de l'orcelite de Tiebaghi. Nous remercions
enfin les lecteurs pour les critiques constructives
apport6esau manuscrit.
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