Abstract

Synkinematic porphyroblasts of garnet from Passo del Sole, Switzerland, display textural and chemical characteristics that record crystallization mechanisms governed by intergranular diffusion and influenced by compositional heterogeneity. Quantitative textural analysis yields evidence for size–isolation correlations, reflecting diffusional suppression of growth due to competition for nutrients among neighboring crystals. Compositional zoning, including extraordinary oscillatory zoning of Ca, reveals a previously undocumented relationship: a direct proportionality between the radii of crystals and their rates of radial growth. That relationship arises in diffusion-controlled growth from a heterogeneous precursor: slow intergranular diffusion preserves local heterogeneities in the distribution of nutrients, causing crystals to grow at a rate dependent upon the local supply of nutrients; thus faster-growing crystals are larger at all stages of the process. These results therefore provide no support for the hypothesis that deformation during metamorphism eliminates diffusional controls on porphyroblast growth by accelerating transportation of nutrients. Variable extents of chemical equilibration during growth are reflected in variable degrees of uniformity in chemical zoning among crystals of garnet. In concert with prior findings, Fe and Mg appear to have equilibrated rock-wide throughout the crystallization interval, whereas low Mn concentrations in garnet cores, for crystals in textural settings that would restrict diffusional supply, indicate disequilibrium for Mn during early, low-temperature growth. In contrast with prior findings, intricate yet identical patterns of oscillatory Ca zoning in all crystals indicate equilibration rock-wide for Ca during most, if not all, of the crystallization interval.

Abstract

Nous décrivons des porphyroblastes syncinématiques de grenat provenant de Passo del Sole, en Suisse, qui font preuve de caractéristiques texturales et chimiques typiques de mécanismes de cristallisation régis par une diffusion intergranulaire et influencés par une hétérogénéité compositionnelle. Une analyse texturale quantitative mène à une indication de corrélations entre dimension et degré d’isolation, qui témoignent de la suppression de la diffusion au cours de la croissance, due à la compétition pour les éléments nutritifs requis parmi les cristaux voisins. Une zonation en composition, en particulier une zonation oscillatoire exceptionelle en Ca, révèle une relation non documentée auparavant: il y a une proportionalité directe entre le rayon des cristaux et leur taux de croissance radiale. Cette relation découle d’une croissance régie par la diffusion à partir d’un précurseur hétérogène; une diffusion intergranulaire lente conserve les hétérogénéités locales dans la distribution des éléments nutritifs requis pour la croissance, ce qui a causé une croissance des cristaux à un taux dépendant de la disponibilité locale de ces éléments; les cristaux qui ont cru plus rapidement sont plus gros à tous les stades du processus. Ces résultats ne concordent donc pas avec l’hypothèse voulant que la déformation au cours du métamorphisme puisse éliminer les influences de la diffusion sur la croissance des porphyroblastes par tranfert accéléré des éléments nutritifs. Des taux variables de ré-équilibrage chimique au cours de la croissance mènent à des degrés variables d’uniformité en zonation chimique parmi les cristaux de grenat. Tout comme dans la documentation précédente, le Fe et le Mg semblent avoir pu s’équilibrer à l’échelle de la roche tout au long de l’intervalle de cristallisation, tandis que le manganèse, en faibles quantités dans le coeur des cristaux aptes à subir des restrictions en disponibilité de cet élément, indique un déséquilibre aux stades précoces de la croissance, à faible température. En revanche, et contrairement à ce que l’on pourrait s’attendre suite aux études précédentes, des tracés complexes mais identiques en zonation oscillatoire en Ca font penser que l’équilibrage était atteint à l’échelle de la roche pour le Ca pour la plupart, sinon toute, la durée de la cristallisation du grenat.

(Traduit par la Rédaction)

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