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Origine du grenat dans le microgranite du Montasset (massif du Velay, France)
C. R. Acad. Sci. Paris, Sciences 0 2000 Academic des sciences 51251805000001294/ART CeomatCriaux (PCtrologiel
de,la Terre et des plan&es / Earth / Editions scientifiques et mkdicales
and
Planetary Sciences 330 (2000) Elsevier SAS. Tous droits r&en&
241-244
/ Ceomaterials Petrology)
Origine du grenat dans le microgranite du Montasset (massif du Velay, France) Jacky
Bouloton*,
UMR
CNRS
Recu
le 4 octobre
Present6
6524,
Jean-Marc OPGC, 1999
par Zdenek
Montel,
universite
Cyrille
Blaise-Pascal,
; accept6
le 9 janvier
Pellier 5, rue Kessler,
63038
Clermont-Ferrand,
France
2000
johan
Abstract-The origin of garnet in the Montasset microgranite (Velay massif, France). Garnets from the Montasset microgranite (Velay, France) are the most magnesian garnets (up to 38.5 mol % pyrope) ever described in acidic rocks. Textural relations and chemical zoning profiles indicate that they grew with rising temperature in equilibrium with the siliceous melt. Chemical thermometry and the comparison with relevant experimental data suggest that such garnets can be produced at moderate pressure by the fluid-absent melting of a biotitic source (T 2 850 “C, P = 5 kbar). 0 2000 Academic des sciences / Editions scientifiques et medicales Elsevier SAS microgranite
/ garnet
/ cordierite
/ fluid-absent
melting
/ Variscan
/ Velay
/ France
R&.tmi? - Les grenats du microgranite du Montasset (Velay, France) sont les grenats les plus magnCsiens (jusqu’P 38,5 mol % de pyrope) dCcrits P ce jour dans des roches acides. Les donnCes texturales et les profils de zonation montrent qu’ils ont grandi 2 tempkrature croissante, en Cquilibre avec le magma. La thermomktrie chimique et la comparaison avec les donnCes expkrimentales pertinentes suggerent une origine par fusion2 pression mode&e (T> 850 “C, P= 5 kbar). dkshydratation d’un protolithe 1 biotite, 0 2000 AcadCmie des sciences / editions scienttiques et mkdicales Elsevier SAS microgranite
/ grenat
/ cordkite
/ fusion-dbhydratation
/ Hercynien
/ Velay
(jusqu’h
1. Introduction
/ France
38,5
%
de
pyrope)
jamais
dkcrits
dans
des
roches acides. Le but de cette note est : (1) de discuter I’origine de ces cristaux ; (2) de situer leur genese dans le cadre plus g&&al de l’anatexie vellave.
Le grenat est un mineral accessoire assez courant des granites et des roches volcaniques acides. II apparait en particulier dans les magmas peralumineux, oti sa stabilit6 depend de la sursaturation en Al, la teneur en Mn, T, P, qH,O), 40,) et AF) [I, 5, 6, 9, 11, 17, 231. Si I’on fait abstraction des cristaux tardifs m&asomatiques [I 01, le grenat peut correspondre a : (1) un corps &ranger (x6nocristal), traduisant une contamination du magma par assimilation de materiel pelitique ; (2) un produit normal de la cristallisation du liquide, avant ou apr&s separation de la phase fluide ; (3) un temoin de la source, directement h&it6 du protolithe ou engendr6 lors des reactions de fusion partielle. Le microgranite du Montasset, intrusif dans les formations de la bordure sud du d6me anatectique du Velay,
Le d6me du Velay, dans le Sud-Est du Massif central franGais, offre une section quasi-continue a travers un domaine anatectique, depuis des schistes faiblement m&amorphiques jusqu’aux migmatites et au granite du Velay lui-msme [7]. Trois episodes de production de liquide granitique sont bien document& [I51 : (1) un stade pr6coce BP-HT, au tours duquel se forment essentiellement des migmatites, en pr&ence d’eau et dans les conditions de stabilit6 de la biotite ; (2) un stade principal, marque par une baisse de pression et
contient
une
les
* Correspondance
cristaux
et tires
de
5 part
grenat
les
plus
magrksiens
2. Contexte
augmentation
gkologique
de
temperature
entrainant
la fusion-
: boulotonQopgc.univ-bpclermont.fr
241
J. Bouloton deshydratation
et al. / C. R. Acad. de
la
Sci. Paris, Sciences
biotite,
qui
donne
de la Terre et des
naissance
au
granite du Velay ; (3) un stade tardif, donnant naissance aux granites tardimigmatitiques. La chronologie U-Pb accessoires [16] fixe un sur minbraux Sge de 314 + 5 Ma pour I’kpisode pr@coce, et un dge de 301 f 5 Ma pour I’&&ement majeur. Le microgranite du Montasset appartient 2 un groupe de filons ((( porphyres ?t quartz )) des anciens auteurs), dont I’gge exact n’est pas connu, mais dont on admet classiquement qu’ils correspondent aux manifestations magmatiques ultimes [2]. L’usage est de regrouper ces faci&s hypovolcaniques avec les granites tardimigmatitiques [13]. Globalement se suit de faGon discontinue, versant sud du Sue de nord de Montpezat-sous-Bauzon. filons comparables, une depuis La Bastide de Cirgues-en-Montagne a
orient6 sur Montasset, zone Juvinas l’ouest.
NW-SE, le filon &udik 1,5 km environ, sur le immkdiatement au II jalonne, avec des de fracture qui se suit 2 I’est jusqu’a SaintLes echantillons &udi&
proviennent des deblais de la cheminke d’kquilibre de la galerie hydroelectrique de Montpezat (x = 750,05, y= 3 270,45) et de la carriPre ouverte ?I I’occasion de ces travaux souterrains (x = 750,4, y = 3 270,25).
3. Pbtrographie du microgranite
et g6ochimie
Le filon, dont I’bpaisseur maximale ne depasse pas 50 m, est parsemb de miaroles milli?I centimbtriques, tapissees de quartz. Un faci&s de bordure, h grain trPs fin, souligne le contact avec I’encaissant (paragneiss migmatitiques). La texture est microgrenue porphyrique au cceur du filon, avec une tendance granophyrique souvent nette. En bordure, que, avec une ebauche fibroradibes. Ceci atteste et souligne
le caractgre
t&s
elle est d’organisation la brutalite
presque
superficiel
de
du
La paragenPse primaire est constituee taux habituels des microgranites (quartz feldspaths plus ou moins automorphes entiPrement chloriti&e), auxquels grenat
sphbrolitien structures refroidissement
D, ici se
joignent de faGon accidentelle. Cette dernigre, aussi rare que le grenat, est totalement transformbe et se reconnait uniquement B sa forme en tonnelet. Le plagioclase est toujours albitique (Ab 98-99), et le feldspath alcalin a une composition constante (Or 96 $I 98), quelle que soit la taille des cristaux. Les mineraux accessoires sont I’ilmenite, I’apatite, le contient des enclaves ?I contour flou, dont deux diffkrences pr&s, sont souvent enrichies pas &e identifike avec t&i&e par I’existence, de poches microgrenues strictement comparables II s’agit
242
done,
?I n’en
zircon et la monazite. La roche grenues de quelques centim&tres, la min&alogie est comparable, P a celle du microgranite : (I) elles en grenat ; (2) la cordikrite n’y a certitude. Leur texture est caracentre les cristaux millim&riques, a tendance granophyrique, ?I la m&ostase du microgranite.
gu&e
douter,
d’enclaves
cogenbti-
ques
/ Earth
formees
nocristaux La vite,
and par
ou paragengse de fluorine
Planetary
Sciences
agregation
de
cristaux
de
la source).
restites
h&itees
secondaire est et de carbonates.
330 (2000)
241-244
pr&oces
constituee La
(phe-
de muscomuscovite est
abondante et tbmoigne, avec la chloritisation de la biotite et I’albitisation du plagioclase, de I’importance des ph&omPnes deutkriques. La fluorine, rare mais systematique, remplace les feldspaths ou tapisse les diaclases ; quant aux carbonates, ils se concentrent prkfbrentiellement dans les fractures du grenat. Si la fluorine peut etre associee aux fluides carbonates impliquent a priori de percolation distinct. Les
don&es
chimiques
tardi-magmatiques, I’existence d’un sont
les episode
consignbes
dans
tableau 1. Le microgranite est tr&s proche de granites tardimigmatitiques, comme celui du Vios. La comparaison avec la moyenne des peralumineux [4] et celle des granites de type S ligne le caractPre hyperalumineux de la (A/0/K>
le
certains Quatregranites [3] souroche
1,30).
La teneur totale en alcalins est normale a 0,68), montrant par I?I que la peraluminosite est bien un trait primaire du magma. Le caractPre le plus remarquable de ce microgranite est sa richesse
(N/CIA = 0,62
en K,O tes S.
(MNK
La
temperature
= 0,65), de
bien la
superieure source
A celle
peut
@tre
des estimke
granipar
thermomktrie chimique 2 partir des teneurs en Zr et en terres rares [I 2, 221, si I’on fait I’hypoth&se d’une saturation initiale en zircon et en monazite. Les r&ultats ainsi obtenus sont coherents entre eux (838 2 848 “C pour le zircon, 836 2 880 “C pour la monazite) et comparables
Tableau I. Analyses chimiques representatives du microgranite du Montasset (1 ?I 3) et du granite tardimigmatitique du Quatre-Vios (4; 1131). La moyenne de 199 granites peralumineux (5 ; 141) et celle des granites de type S du Lachlan Fold Belt (6) sont don&es pour comparaison. Table I. Major (wt. %) element compositions of some Montasset microgranites (l-3) and of the Quatre-Vios post-anatectic granite
I’intrusion. des phknocris(( rhyolitique et biotite, et cordierite
pla&tes
(4; [13]). The average composition of peraluminous granites (5; (41) and of the S-type granites from Lachlan Fold Belt (6; [3]) are given for comparison. 1 2 3 4 5 6 SiO, AW, TiO
69,aa i4,84 0,45
Mn;) WA Fe0
0,03 2,68
M&J CaO Na,O
0,al
‘GO p.?o* PF
5,5 0,27 2,27 99,aa
Total AkINK NK/A I(/NK
12 1,95
1,31 0,62 0,65
70,18 14,85 0,44 0,02 2,68
74,69 13,65 0,20 tr 1,49
69,86 14,62 0,49 0,02 2,89
0,75 cl,95 2,13 5,75 0,28 l,a4 99,87
0,37 0,38 2,ll 5,37 0,ia 1,39 99,84
0,96 1,19 2,79 5,36 0,34 1,25 99,77
1,37 0,68 0,63
1,16 0,71 0,56
I,29 0,68 0.64
71,45 14,76 0,32
70,91 14,oo 0,44
0,13 2,49 0,78 2,Ol 3,72 3,52 0,14
0,06 0,52 2,59 1,24 1,aa 2,51 4,09 0,15
99,32 1,09 0,67 0,38
98,39 1,30 0,61 0,52
J.
Bouloton et al. / C. R. Acad. Sci. Paris, Sciences de la Terre et des planetes / Earth and Planetary Sciences 330 (2000) 241-244
aux temperatures calculees sur les granites tardimigmatitiques par la mgme mdthode (800 a 870 “C) [12] et par thermomktrie classique (800 ?I 850 “C) [I 51,
4. Le grenat II represente largement moins de 1 % en volume ; visible dans l’ensemble du filon, il est plus abondant toutefois au niveau des enclaves grenues, qui en contiennent souvent plusieurs grains. La taille de la plupart des cristaux est comprise entre 1 et 5 mm, les plus gros atteignant I,5 cm. II est fortement fracture et envahi par des carbonates qui soulignent, avec de la chlorite, le r&eau de cassures. Dans les cas extremes, il ne subsiste plus que des ilots r&iduels de grenat dans une plage de carbonates. La forme initiale des grains est souvent masquCe par une couronne secondaire (calcite f chlorite), mais le mineral parait globalement subautomorphe. II n’existe pas de crit&es evidents de destabilisation au stade magmatique (la cordierite, en particulier, n’apparait jamais en p&iph&ie) et le mineral est en hquilibre textural apparent avec la m6ostase. Le cort&ge d’inclusions comporte du quartz (en gros cristaux arrondis), de la biotite chloritisee, de rares aiguilles de sillimanite et de la monazite. Optiquement, aucune trace de zonation n’apparait, et les inclusions ne sont pas sp&ialement concentrees sur le cceur. Quelques analyses, illustrant I’kventail des compositions, sont donnees dans le tableau II. La composition du grenat varie peu d’un grain a l’autre ; les cristaux des enclaves grenues, en particulier, ne se distinguent pas des autres. Le grenat (( moyen )) correspond globalement ZI une solution binaire (Aim 58-63 %, Pyr 30-35 %), la teneur en pyrope s’elevant exceptionnellement a 38,5 %. Ceci en fait, ?I notre connaissance, le grenat le plus magnksien jamais d&rit dans des roches magmati-
II. Analyses chimiques representatives nats a la microsonde. Table II. Selected electron microprobe analyses Tableau
de quelques
ques acides. Les variations enregistrees sur les autres constituants sont ZI considerer avec prudence, en raison de la pr&.ence possible d’hkmatite dans les cassures et de I’augmentation de la teneur en CaO 3 I’approche des fractures ?I carbonates. Quant au grenat enrichi en spessartine (analyse 5), il provient d’une enclave grenue tr&s althree, et tire probablement son originalit de I&. Le profil pr&enti! (figure) concerne un grenat de grande taille (1 cm), et correspond 5 une coupe trPs prothe de la section diametrale. Les profils, t&s rbguliers, confirment les observations au microscope ; il n’existe pas de coeur bien individualis&, et I’hypoth&e d’une surcroissance magmatique autour d’un noyau h&it6 peut Gtre Ccartee. Les variations sont faibles mais significatives pour MnO, qui diminue du ceur 3 la p&iph&ie (1,7 a 0,6 %), et pour MgO, qui varie en sens inverse (7~ P 9,2 %). Cette zonation est incompatible avec I’hypoth&se d’un grenat magmatique, cristallisant .?I partir d’un liquide qui se refroidit. Le profil implique au contraire une cristallisation a temperature croissante, & la faveur d’une rkaction prograde qui consomme un autre mineral ferro-magn6ien. Les conditions T-P de formation du grenat ne peuvent &re estim@es directement, car I’alteration interdit tout calcul thermobaromGtrique. Si le grenat, toutefois, comme le laissent supposer les observations micrographiques, est effectivement en equilibre avec le liquide, alors des valeurs de T extr@mement 4evees, de I’ordre de 900 “C, sont a envisager. En effet, le XMs du grenat et celui de la roche totale (assimile 3 celui du liquide) sont tr&s proches, et l’on sait exp&imentalement que le K DGtiLiq est kgal 2 1 aux environs de 950 “C 18, 91. Par analogie avec les donnees exp&imentales pertinentes [91, les teneurs tres faibles en CaO conduisent ?I proposer pour la pression des valeurs relativement basses, de I’ordre de 5 kbar.
gre-
of garnets. 995 1
1 core
2 rim
3 core
4 core
5 core
W TiO Mn;)
37,84 21,94 28,56 8,05 2,03 0,03 0,Ol 0,03 1,45
38,18 22,ll 28,00 8,99 1,54 0,02 0 0,06 1‘42
38,43 21,96 29,34 8,59 1,15 0 0 0,05 0,66
38,44 22,41 27,90 10,20 1,40 0,02 0,02 0,os 0,59
37,85 21,55 31,28 6,08 1,41 0 0 0,05 2,Ol
Total
99,94
Aim And Gro Pyr We
60,l
SiO Al,& Fe0 t MgO
CaO Na,O
2,s 23 31,l 3,2
100,32
101,lS
101,03
100,23
58,3
62,4 I,3 1,g 33 1,4
56,4 4,l 0 38,5 1,3
67,8 1,3 2,7 23,8 4,5
2,g 1,3 34,4 3,l
9 8, E
0 8,
835 Lx-p”” 7,5 i 7
Figure. Figure.
L~--~
Profils de zonation caractkistiques du grenat. Characteristic zoning profiles across a garnet grain.
243
J. Bouloton
et al. / C. R. Acod.
5. Discussion
Sci. Paris, Sciences
de lo Terre
et conclusions
s’agit d’un composant pr&oce de la roche. II est done clair que les grains de grenat reprksentent, soit des ph& nocristaux, soit des cristaux h&it& de la source. La zonation du grenat en pyrope-spessartine permet d’ecarter la premiPre solution. La seule hypothPse compatible avec I’ensemble des don&es est celle d’une cristallisation du grenat par fusion-d&hydratation d’un protolithe 2 biotite. La thermometric chimique et la valeur apparente du KD GVLiq suggPrent que les temperatures minimales n6cessaires pour qu’une reaction de ce (825 depart
planetes ment laires
Rien ne permet de penser que le grenat corresponde 2 des x6nocristaux introduits dans le magma & partir des terrains traversbs. Les formations connues A I’affleurement contiennent peu de grenat, moins magn&ien qui plus est (< 20 %mol pyrope) 1151. Sa forme et I’absence de couronne r6actionnelle tendent A indiquer, d’ailleurs, que le grenat est en 6quilibre avec le liquide. Sa pr6sence au sein des agrkgats grenus montre, de plus, qu’il
type intervienne du materiau de
et des
a 880 “C A 10 kbar, en fonction 118, 20, 211) ont bien 6t6 attein-
/ Earth
and
Planetary
Sciences
par ailleurs toujours de de quartz ( [21], figure).
330 (2000)
grosses
241-244
inclusions
globu-
Dans le microgranite 6tudi6, le grenat representerait done un t6moin direct des conditions de production du liquide, par fusion-d&hydratation d’un protolithe A biotite. L’extrGme raret6 de la sillimanite indique que la source correspond A des metagrauwackes plut& qu’a des metap6lites. Les teneurs en CaO du grenat sugg&rent, pour la pression, des I’ordre de 5 kbar), comparables sur les granites tardimigmatitiques. I/instant, de pr6ciser I’origine
valeurs
plut6t basses (de aux estimations faites Rien ne permet, pour exacte de la cordikrite ;
elle peut se former en mGme temps que le m$me processus de fusion incongruente, ser au contraire un peu plus tard, A partir Concernant th&e la plus de tempkrature,
le grenat, selon ou cristallidu liquide.
I’origine de ces magmas tardifs, I’hyposimple est celle d’une augmentation locale entrainant la fusion partielle d’horizons
lithologiques particuliers ayant r&ist6 prGc6demment A I’anatexie vellave. La prCsence de fluorine, jointe ?I celle de topaze dans le granite tardimigmatitique voisin de Fabras [I 31, conduit A envisager une source enrichie en biotite fluorGe, plus refractaire 1191. Dans ce scknario, la
tes. Les zonations et les textures observbes sont @galement en accord avec les r&ultats expbrimentaux : h 8 kbar, les grenats s’enrichissent en Mg et s’appauvrissent en Mn entre 800 et 950 “C ( 1141, tableau I/), et renfer-
chaleur necessaire serait alors fournie par I’accretion sous-crustale de magmas basiques, dont on retrouve les temoins sous forme d’enclaves dans les granites tardimigmatitiques.
Refbrences
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2000
johan
Abstract-The origin of garnet in the Montasset microgranite (Velay massif, France). Garnets from the Montasset microgranite (Velay, France) are the most magnesian garnets (up to 38.5 mol % pyrope) ever described in acidic rocks. Textural relations and chemical zoning profiles indicate that they grew with rising temperature in equilibrium with the siliceous melt. Chemical thermometry and the comparison with relevant experimental data suggest that such garnets can be produced at moderate pressure by the fluid-absent melting of a biotitic source (T 2 850 “C, P = 5 kbar). 0 2000 Academic des sciences / Editions scientifiques et medicales Elsevier SAS microgranite
/ garnet
/ cordierite
/ fluid-absent
melting
/ Variscan
/ Velay
/ France
R&.tmi? - Les grenats du microgranite du Montasset (Velay, France) sont les grenats les plus magnCsiens (jusqu’P 38,5 mol % de pyrope) dCcrits P ce jour dans des roches acides. Les donnCes texturales et les profils de zonation montrent qu’ils ont grandi 2 tempkrature croissante, en Cquilibre avec le magma. La thermomktrie chimique et la comparaison avec les donnCes expkrimentales pertinentes suggerent une origine par fusion2 pression mode&e (T> 850 “C, P= 5 kbar). dkshydratation d’un protolithe 1 biotite, 0 2000 AcadCmie des sciences / editions scienttiques et mkdicales Elsevier SAS microgranite
/ grenat
/ cordkite
/ fusion-dbhydratation
/ Hercynien
/ Velay
(jusqu’h
1. Introduction
/ France
38,5
%
de
pyrope)
jamais
dkcrits
dans
des
roches acides. Le but de cette note est : (1) de discuter I’origine de ces cristaux ; (2) de situer leur genese dans le cadre plus g&&al de l’anatexie vellave.
Le grenat est un mineral accessoire assez courant des granites et des roches volcaniques acides. II apparait en particulier dans les magmas peralumineux, oti sa stabilit6 depend de la sursaturation en Al, la teneur en Mn, T, P, qH,O), 40,) et AF) [I, 5, 6, 9, 11, 17, 231. Si I’on fait abstraction des cristaux tardifs m&asomatiques [I 01, le grenat peut correspondre a : (1) un corps &ranger (x6nocristal), traduisant une contamination du magma par assimilation de materiel pelitique ; (2) un produit normal de la cristallisation du liquide, avant ou apr&s separation de la phase fluide ; (3) un temoin de la source, directement h&it6 du protolithe ou engendr6 lors des reactions de fusion partielle. Le microgranite du Montasset, intrusif dans les formations de la bordure sud du d6me anatectique du Velay,
Le d6me du Velay, dans le Sud-Est du Massif central franGais, offre une section quasi-continue a travers un domaine anatectique, depuis des schistes faiblement m&amorphiques jusqu’aux migmatites et au granite du Velay lui-msme [7]. Trois episodes de production de liquide granitique sont bien document& [I51 : (1) un stade pr6coce BP-HT, au tours duquel se forment essentiellement des migmatites, en pr&ence d’eau et dans les conditions de stabilit6 de la biotite ; (2) un stade principal, marque par une baisse de pression et
contient
une
les
* Correspondance
cristaux
et tires
de
5 part
grenat
les
plus
magrksiens
2. Contexte
augmentation
gkologique
de
temperature
entrainant
la fusion-
: boulotonQopgc.univ-bpclermont.fr
241
J. Bouloton deshydratation
et al. / C. R. Acad. de
la
Sci. Paris, Sciences
biotite,
qui
donne
de la Terre et des
naissance
au
granite du Velay ; (3) un stade tardif, donnant naissance aux granites tardimigmatitiques. La chronologie U-Pb accessoires [16] fixe un sur minbraux Sge de 314 + 5 Ma pour I’kpisode pr@coce, et un dge de 301 f 5 Ma pour I’&&ement majeur. Le microgranite du Montasset appartient 2 un groupe de filons ((( porphyres ?t quartz )) des anciens auteurs), dont I’gge exact n’est pas connu, mais dont on admet classiquement qu’ils correspondent aux manifestations magmatiques ultimes [2]. L’usage est de regrouper ces faci&s hypovolcaniques avec les granites tardimigmatitiques [13]. Globalement se suit de faGon discontinue, versant sud du Sue de nord de Montpezat-sous-Bauzon. filons comparables, une depuis La Bastide de Cirgues-en-Montagne a
orient6 sur Montasset, zone Juvinas l’ouest.
NW-SE, le filon &udik 1,5 km environ, sur le immkdiatement au II jalonne, avec des de fracture qui se suit 2 I’est jusqu’a SaintLes echantillons &udi&
proviennent des deblais de la cheminke d’kquilibre de la galerie hydroelectrique de Montpezat (x = 750,05, y= 3 270,45) et de la carriPre ouverte ?I I’occasion de ces travaux souterrains (x = 750,4, y = 3 270,25).
3. Pbtrographie du microgranite
et g6ochimie
Le filon, dont I’bpaisseur maximale ne depasse pas 50 m, est parsemb de miaroles milli?I centimbtriques, tapissees de quartz. Un faci&s de bordure, h grain trPs fin, souligne le contact avec I’encaissant (paragneiss migmatitiques). La texture est microgrenue porphyrique au cceur du filon, avec une tendance granophyrique souvent nette. En bordure, que, avec une ebauche fibroradibes. Ceci atteste et souligne
le caractgre
t&s
elle est d’organisation la brutalite
presque
superficiel
de
du
La paragenPse primaire est constituee taux habituels des microgranites (quartz feldspaths plus ou moins automorphes entiPrement chloriti&e), auxquels grenat
sphbrolitien structures refroidissement
D, ici se
joignent de faGon accidentelle. Cette dernigre, aussi rare que le grenat, est totalement transformbe et se reconnait uniquement B sa forme en tonnelet. Le plagioclase est toujours albitique (Ab 98-99), et le feldspath alcalin a une composition constante (Or 96 $I 98), quelle que soit la taille des cristaux. Les mineraux accessoires sont I’ilmenite, I’apatite, le contient des enclaves ?I contour flou, dont deux diffkrences pr&s, sont souvent enrichies pas &e identifike avec t&i&e par I’existence, de poches microgrenues strictement comparables II s’agit
242
done,
?I n’en
zircon et la monazite. La roche grenues de quelques centim&tres, la min&alogie est comparable, P a celle du microgranite : (I) elles en grenat ; (2) la cordikrite n’y a certitude. Leur texture est caracentre les cristaux millim&riques, a tendance granophyrique, ?I la m&ostase du microgranite.
gu&e
douter,
d’enclaves
cogenbti-
ques
/ Earth
formees
nocristaux La vite,
and par
ou paragengse de fluorine
Planetary
Sciences
agregation
de
cristaux
de
la source).
restites
h&itees
secondaire est et de carbonates.
330 (2000)
241-244
pr&oces
constituee La
(phe-
de muscomuscovite est
abondante et tbmoigne, avec la chloritisation de la biotite et I’albitisation du plagioclase, de I’importance des ph&omPnes deutkriques. La fluorine, rare mais systematique, remplace les feldspaths ou tapisse les diaclases ; quant aux carbonates, ils se concentrent prkfbrentiellement dans les fractures du grenat. Si la fluorine peut etre associee aux fluides carbonates impliquent a priori de percolation distinct. Les
don&es
chimiques
tardi-magmatiques, I’existence d’un sont
les episode
consignbes
dans
tableau 1. Le microgranite est tr&s proche de granites tardimigmatitiques, comme celui du Vios. La comparaison avec la moyenne des peralumineux [4] et celle des granites de type S ligne le caractPre hyperalumineux de la (A/0/K>
le
certains Quatregranites [3] souroche
1,30).
La teneur totale en alcalins est normale a 0,68), montrant par I?I que la peraluminosite est bien un trait primaire du magma. Le caractPre le plus remarquable de ce microgranite est sa richesse
(N/CIA = 0,62
en K,O tes S.
(MNK
La
temperature
= 0,65), de
bien la
superieure source
A celle
peut
@tre
des estimke
granipar
thermomktrie chimique 2 partir des teneurs en Zr et en terres rares [I 2, 221, si I’on fait I’hypoth&se d’une saturation initiale en zircon et en monazite. Les r&ultats ainsi obtenus sont coherents entre eux (838 2 848 “C pour le zircon, 836 2 880 “C pour la monazite) et comparables
Tableau I. Analyses chimiques representatives du microgranite du Montasset (1 ?I 3) et du granite tardimigmatitique du Quatre-Vios (4; 1131). La moyenne de 199 granites peralumineux (5 ; 141) et celle des granites de type S du Lachlan Fold Belt (6) sont don&es pour comparaison. Table I. Major (wt. %) element compositions of some Montasset microgranites (l-3) and of the Quatre-Vios post-anatectic granite
I’intrusion. des phknocris(( rhyolitique et biotite, et cordierite
pla&tes
(4; [13]). The average composition of peraluminous granites (5; (41) and of the S-type granites from Lachlan Fold Belt (6; [3]) are given for comparison. 1 2 3 4 5 6 SiO, AW, TiO
69,aa i4,84 0,45
Mn;) WA Fe0
0,03 2,68
M&J CaO Na,O
0,al
‘GO p.?o* PF
5,5 0,27 2,27 99,aa
Total AkINK NK/A I(/NK
12 1,95
1,31 0,62 0,65
70,18 14,85 0,44 0,02 2,68
74,69 13,65 0,20 tr 1,49
69,86 14,62 0,49 0,02 2,89
0,75 cl,95 2,13 5,75 0,28 l,a4 99,87
0,37 0,38 2,ll 5,37 0,ia 1,39 99,84
0,96 1,19 2,79 5,36 0,34 1,25 99,77
1,37 0,68 0,63
1,16 0,71 0,56
I,29 0,68 0.64
71,45 14,76 0,32
70,91 14,oo 0,44
0,13 2,49 0,78 2,Ol 3,72 3,52 0,14
0,06 0,52 2,59 1,24 1,aa 2,51 4,09 0,15
99,32 1,09 0,67 0,38
98,39 1,30 0,61 0,52
J.
Bouloton et al. / C. R. Acad. Sci. Paris, Sciences de la Terre et des planetes / Earth and Planetary Sciences 330 (2000) 241-244
aux temperatures calculees sur les granites tardimigmatitiques par la mgme mdthode (800 a 870 “C) [12] et par thermomktrie classique (800 ?I 850 “C) [I 51,
4. Le grenat II represente largement moins de 1 % en volume ; visible dans l’ensemble du filon, il est plus abondant toutefois au niveau des enclaves grenues, qui en contiennent souvent plusieurs grains. La taille de la plupart des cristaux est comprise entre 1 et 5 mm, les plus gros atteignant I,5 cm. II est fortement fracture et envahi par des carbonates qui soulignent, avec de la chlorite, le r&eau de cassures. Dans les cas extremes, il ne subsiste plus que des ilots r&iduels de grenat dans une plage de carbonates. La forme initiale des grains est souvent masquCe par une couronne secondaire (calcite f chlorite), mais le mineral parait globalement subautomorphe. II n’existe pas de crit&es evidents de destabilisation au stade magmatique (la cordierite, en particulier, n’apparait jamais en p&iph&ie) et le mineral est en hquilibre textural apparent avec la m6ostase. Le cort&ge d’inclusions comporte du quartz (en gros cristaux arrondis), de la biotite chloritisee, de rares aiguilles de sillimanite et de la monazite. Optiquement, aucune trace de zonation n’apparait, et les inclusions ne sont pas sp&ialement concentrees sur le cceur. Quelques analyses, illustrant I’kventail des compositions, sont donnees dans le tableau II. La composition du grenat varie peu d’un grain a l’autre ; les cristaux des enclaves grenues, en particulier, ne se distinguent pas des autres. Le grenat (( moyen )) correspond globalement ZI une solution binaire (Aim 58-63 %, Pyr 30-35 %), la teneur en pyrope s’elevant exceptionnellement a 38,5 %. Ceci en fait, ?I notre connaissance, le grenat le plus magnksien jamais d&rit dans des roches magmati-
II. Analyses chimiques representatives nats a la microsonde. Table II. Selected electron microprobe analyses Tableau
de quelques
ques acides. Les variations enregistrees sur les autres constituants sont ZI considerer avec prudence, en raison de la pr&.ence possible d’hkmatite dans les cassures et de I’augmentation de la teneur en CaO 3 I’approche des fractures ?I carbonates. Quant au grenat enrichi en spessartine (analyse 5), il provient d’une enclave grenue tr&s althree, et tire probablement son originalit de I&. Le profil pr&enti! (figure) concerne un grenat de grande taille (1 cm), et correspond 5 une coupe trPs prothe de la section diametrale. Les profils, t&s rbguliers, confirment les observations au microscope ; il n’existe pas de coeur bien individualis&, et I’hypoth&e d’une surcroissance magmatique autour d’un noyau h&it6 peut Gtre Ccartee. Les variations sont faibles mais significatives pour MnO, qui diminue du ceur 3 la p&iph&ie (1,7 a 0,6 %), et pour MgO, qui varie en sens inverse (7~ P 9,2 %). Cette zonation est incompatible avec I’hypoth&se d’un grenat magmatique, cristallisant .?I partir d’un liquide qui se refroidit. Le profil implique au contraire une cristallisation a temperature croissante, & la faveur d’une rkaction prograde qui consomme un autre mineral ferro-magn6ien. Les conditions T-P de formation du grenat ne peuvent &re estim@es directement, car I’alteration interdit tout calcul thermobaromGtrique. Si le grenat, toutefois, comme le laissent supposer les observations micrographiques, est effectivement en equilibre avec le liquide, alors des valeurs de T extr@mement 4evees, de I’ordre de 900 “C, sont a envisager. En effet, le XMs du grenat et celui de la roche totale (assimile 3 celui du liquide) sont tr&s proches, et l’on sait exp&imentalement que le K DGtiLiq est kgal 2 1 aux environs de 950 “C 18, 91. Par analogie avec les donnees exp&imentales pertinentes [91, les teneurs tres faibles en CaO conduisent ?I proposer pour la pression des valeurs relativement basses, de I’ordre de 5 kbar.
gre-
of garnets. 995 1
1 core
2 rim
3 core
4 core
5 core
W TiO Mn;)
37,84 21,94 28,56 8,05 2,03 0,03 0,Ol 0,03 1,45
38,18 22,ll 28,00 8,99 1,54 0,02 0 0,06 1‘42
38,43 21,96 29,34 8,59 1,15 0 0 0,05 0,66
38,44 22,41 27,90 10,20 1,40 0,02 0,02 0,os 0,59
37,85 21,55 31,28 6,08 1,41 0 0 0,05 2,Ol
Total
99,94
Aim And Gro Pyr We
60,l
SiO Al,& Fe0 t MgO
CaO Na,O
2,s 23 31,l 3,2
100,32
101,lS
101,03
100,23
58,3
62,4 I,3 1,g 33 1,4
56,4 4,l 0 38,5 1,3
67,8 1,3 2,7 23,8 4,5
2,g 1,3 34,4 3,l
9 8, E
0 8,
835 Lx-p”” 7,5 i 7
Figure. Figure.
L~--~
Profils de zonation caractkistiques du grenat. Characteristic zoning profiles across a garnet grain.
243
J. Bouloton
et al. / C. R. Acod.
5. Discussion
Sci. Paris, Sciences
de lo Terre
et conclusions
s’agit d’un composant pr&oce de la roche. II est done clair que les grains de grenat reprksentent, soit des ph& nocristaux, soit des cristaux h&it& de la source. La zonation du grenat en pyrope-spessartine permet d’ecarter la premiPre solution. La seule hypothPse compatible avec I’ensemble des don&es est celle d’une cristallisation du grenat par fusion-d&hydratation d’un protolithe 2 biotite. La thermometric chimique et la valeur apparente du KD GVLiq suggPrent que les temperatures minimales n6cessaires pour qu’une reaction de ce (825 depart
planetes ment laires
Rien ne permet de penser que le grenat corresponde 2 des x6nocristaux introduits dans le magma & partir des terrains traversbs. Les formations connues A I’affleurement contiennent peu de grenat, moins magn&ien qui plus est (< 20 %mol pyrope) 1151. Sa forme et I’absence de couronne r6actionnelle tendent A indiquer, d’ailleurs, que le grenat est en 6quilibre avec le liquide. Sa pr6sence au sein des agrkgats grenus montre, de plus, qu’il
type intervienne du materiau de
et des
a 880 “C A 10 kbar, en fonction 118, 20, 211) ont bien 6t6 attein-
/ Earth
and
Planetary
Sciences
par ailleurs toujours de de quartz ( [21], figure).
330 (2000)
grosses
241-244
inclusions
globu-
Dans le microgranite 6tudi6, le grenat representerait done un t6moin direct des conditions de production du liquide, par fusion-d&hydratation d’un protolithe A biotite. L’extrGme raret6 de la sillimanite indique que la source correspond A des metagrauwackes plut& qu’a des metap6lites. Les teneurs en CaO du grenat sugg&rent, pour la pression, des I’ordre de 5 kbar), comparables sur les granites tardimigmatitiques. I/instant, de pr6ciser I’origine
valeurs
plut6t basses (de aux estimations faites Rien ne permet, pour exacte de la cordikrite ;
elle peut se former en mGme temps que le m$me processus de fusion incongruente, ser au contraire un peu plus tard, A partir Concernant th&e la plus de tempkrature,
le grenat, selon ou cristallidu liquide.
I’origine de ces magmas tardifs, I’hyposimple est celle d’une augmentation locale entrainant la fusion partielle d’horizons
lithologiques particuliers ayant r&ist6 prGc6demment A I’anatexie vellave. La prCsence de fluorine, jointe ?I celle de topaze dans le granite tardimigmatitique voisin de Fabras [I 31, conduit A envisager une source enrichie en biotite fluorGe, plus refractaire 1191. Dans ce scknario, la
tes. Les zonations et les textures observbes sont @galement en accord avec les r&ultats expbrimentaux : h 8 kbar, les grenats s’enrichissent en Mg et s’appauvrissent en Mn entre 800 et 950 “C ( 1141, tableau I/), et renfer-
chaleur necessaire serait alors fournie par I’accretion sous-crustale de magmas basiques, dont on retrouve les temoins sous forme d’enclaves dans les granites tardimigmatitiques.
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