Abstract

Several reaction-zones occur in the contact between impure calcite marble and corundum-bearing high-grade metapelite in the basement, Alborán Sea (site 976, ODP Leg 161, western Mediterranean). From the metapelite (corundum + biotite + anorthite + K-feldspar ± garnet ± sillimanite) to the marble (calcite + anorthite + biotite + amphibole + clinopyroxene), the sequence of mineral assemblages in these reaction zones is: corundum + hercynite + biotite + anorthite + K-feldspar (Zone I), hercynite + biotite + anorthite + K-feldspar (Zone II), biotite + garnet (Grs15–30) + anorthite (Zone III), amphibole + biotite + garnet (Grs25–33) + anorthite + K-feldspar (Zone IV), anorthite + clinopyroxene (Zone V), and clinopyroxene + garnet (Grs49–65) + anorthite (Zone VI). These reaction zones are interpreted as having developed by diffusion metasomatism of Al2O3, CaO, and SiO2 between the marble and metapelite at 705 < T < 730°C and 4.3 < P < 5.1 kbar. Corundum grew by a muscovite-breakdown reaction in the absence of quartz, at T > 650°C and P < 5 kbar. Phase-relation analysis with chemical potential projections (μAl2O3 –μSiO2–μCaO) is consistent with the observed sequence of reaction zones, the mineral assemblages, and the observed variation in the chemical composition of garnet, hercynite, and biotite among the different zones. The behavior of the three diffusing components is characterized by a slight mean variation in μSiO2 and a strong variation in μAl2O3 and μCaO between the metapelite and the calcite marble. In spite of this, strong gradients in chemical potential are deduced for SiO2 and Al2O3 through Zone III. In our opinion, this zone was formed under non-ideal conditions of diffusion owing to the heterogeneous character of the protolith, derived partly from a corundum metapelite and partly from a quartz-bearing metapelite.

Abstract

Plusieurs zones de réaction caractérisent le contact entre un marbre impur à calcite et une métapélite à corindon dans le socle de la mer Alborán (site de forage 976, campagne de forage ODP 161, mer Méditerranée occidentale). A partir de la métapélite (corindon + biotite + anorthite + feldspath potassique ± grenat ± sillimanite) jusqu’au marbre (calcite + anorthite + biotite + amphibole + clinopyroxène), voici la séquence d’assemblages de minéraux dans ces zones de réaction: corindon + hercynite + biotite + anorthite + feldspath potassique (Zone I), hercynite + biotite + anorthite + feldspath potassique (Zone II), biotite + grenat (Grs15–30) + anorthite (Zone III), amphibole + biotite + grenat (Grs25–33) + anorthite + feldspath potassique (Zone IV), anorthite + clinopyroxène (Zone V), and clinopyroxène + grenat (Grs49–65) + anorthite (Zone VI). Ces zones de réaction résulteraient d’une métasomatose par diffusion de Al2O3, CaO, et SiO2 entre le marbre et la métapélite à 705 < T < 730°C et 4.3 < P < 5.1 kbar. Le corindon serait le produit de la déstabilisation du corindon en l’absence du quartz à T > 650°C, P < 5 kbar. Les relations de phases, analysées par projections de potentiels chimiques (μAl2O3 –μSiO2 –μCaO), concordent avec la séquence observée de zones de réaction, les assemblages de minéraux, et la variation observée en composition chimique du grenat, de l’hercynite et de la biotite parmi les zones. Le comportement des trois composants mobiles indique une légère variation en μSiO2, en moyenne, et une forte variation en μAl2O3 et μCaO entre la métapélite et le marbre à calcite. En revanche, il y aurait eu des gradients plus marqués en potentiel chimique de SiO2 et Al2O3 à travers la Zone III. A notre avis, cette zone s’est formée sous conditions non-idéales de diffusion à cause de l’hétérogénéité du protolithe, dérivé aux dépens d’une métapélite à corindon et d’une métapélite quartzifère.

(Traduit par la Rédaction)

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