Abstract

Integrated results of in situ major-element and rare-earth-element analyses of coexisting Ca amphibole, plagioclase, epidote and titanite have been made from a suite of metamafic rocks from the St. Anthony Complex, Newfoundland, across the epidote-out reaction isograd to examine the redistribution of the REE as a consequence of the breakdown of epidote. Important major-element variations include a decrease in XCum Amp and an increase in XAn Pl across the reaction isograd, and an increase in XCzo Ep within the epidote-amphibolite facies. These major-element changes correlate with variations in ∑REE and the LREE:HREE ratio in several of the phases, and also with systematic changes in D*REE partitioning across the epidote-out isograd. Onuma-type diagrams for the partitioning of the REE between coexisting minerals confirm that the REE substitute at single elastic sites in titanite, epidote and plagioclase, whereas in Ca amphibole they occupy two sites, M4 and M4′, with the size of the M4′ peak being positively correlated with XCum Amp in Ca amphibole. A REE mass balance across the epidote-out isograd yields very good matches between the measured and reconstructed REE abundances in all cases, indicating that metamorphism was essentially isochemical with respect to the rare-earth elements, and that all the hosts for these elements were analyzed. The following major-element mass-balanced reaction, determined by the method of singular value decomposition from mineral compositions in representative samples of epidote amphibolite and plagioclase amphibolite from this ophiolitic complex, provides a realistic representation of the epidote-out isograd in the study area: 2.94 CaAmp1 + 5.00 Pl1 + 1.00 Ep + 5.21Ttn1 = 3.14 CaAmp2+ 5.65 Pl2 + 5.29 Ttn2. Integration of the calculated stoichiometric coefficients of this reaction with the measured REE contents in each phase provides a good match for the MREE and HREE abundances, but a poorer match for the LREE, which show a deficiency on the product side. However, the results are compatible with the measured increases in LREE in Ca amphibole and plagioclase on the product side of the reaction, as a result of the breakdown of epidote and a reduction in LREE abundance in titanite. We highlight the role of epidote and titanite as the principal carriers of the REE in epidote amphibolite, and that of Ca amphibole as the dominant carrier in plagioclase amphibolite.

Abstract

Nous présentons les résultats intégrés d’analyses in situ pour les éléments majeurs et pour les terres rares des phases amphibole calcique, plagioclase, épidote and titanite d’une suite de roches métamafiques provenant du complexe de St. Anthony, à Terre-Neuve, de part et d’autre de la réaction isograde marquant la disparition de l’épidote, afin d’évaluer la redistribution des terres rares conséquente. Nous décelons des variation importantes, par exemple une diminution de XCum Amp et une augmentation de XAn Pl en traversant l’isograde, et une augmentation de XCzo Ep dans les roches ayant atteint le faciès amphibolite à épidote. Ces changements impliquant les éléments majeurs sont accompagnés de variations en ∑REE et du rapport LREE:HREE dans plusieurs des minéraux, et aussi de changements systématiques du coefficient de partage D*REE. Des diagrammes dits de type Onuma exprimant la répartition des terres rares entre minéraux coexistants confirme que les terres rares sont incorporées à un seul site élastique dans la titanite, l’épidote et le plagioclase, tandis que dans l’amphibole calcique, elles occupent deux sites, M4 et M4′, avec la dimension du pic pour M4′ en correlation positive avec XCum Amp. Un bilan de masses des terres rares en traversant l’isograde mène à une excellente correspondance entre les concentrations mesurées et reconstruites des terres rares dans tous les cas, indication que le métamorphisme était essentiellement isochimique par rapport aux terres rares, et que tous les minéraux hôtes de ces éléments ont été analysés. La réaction suivante, balancée par rapport aux masses des éléments majeurs et déterminée par la méthode de décomposition de valeurs singulières pour des compositions de minéraux dans des échantillons représentatifs d’amphibolite à épidote et d’amphibolite à plagioclase, représenterait de façon réaliste l’isograde marquant la disparition de l’épidote dans ce complexe ophiolitique: 2.94 CaAmp1 + 5.00 Pl1 + 1.00 Ep + 5.21Ttn1 = 3.14 CaAmp2+ 5.65 Pl2 + 5.29 Ttn2. L’intégration des coefficients stoechiométriques calculés de cette réaction avec les teneurs mesurées en terres rares dans chaque phase rend bien compte des abondances des terres rares moyennes et lourdes, mais nous trouvons une moins bonne correspondance pour les terres rares légères, qui sont déficitaires du côté des produits de la réaction. Toutefois, les résultats sont compatibles avec les augmentations mesurées des terres rares légères dans l’amphibole calcique et le plagioclase du côté des produits de réaction, comme conséquence de la déstabilisation de l’épidote et la réduction des abondances de terres rares légères dans la titanite. Nous soulignons le rôle de l’épidote et de la titanite comme hôtes principaux des terres rares dans l’amphibolite à épidote, et le rôle de l’amphibole calcique comme leur hôte principal dans l’amphibolite à plagioclase.

(Traduit par la Rédaction)

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