Abstract

Isochemical pressure–temperature phase-diagram sections portray the theoretical equilibrium distribution of mineral assemblages and mineral compositions for a given bulk-composition. To utilize such isochemical sections to derive the P–T conditions of garnet growth requires knowledge of the effective bulk-composition, defined as the rock composition available to the reacting assemblage of phases. Isochemical sections for a Canadian Cordillera garnet – muscovite – biotite – kyanite – plagioclase –quartz – rutile – ilmenite – graphite pelite from the kyanite zone at Mica Dam, British Columbia, were calculated in the system MnO–Na2O–CaO–K2O–FeO–MgO–Al2O3–SiO2–H2O–TiO2 using bulk compositions derived by X-ray-fluorescence (XRF) analysis and quantitative X-ray mapping with an electron-probe micro-analyzer (EPMA). Isopleths of measured compositions of the core of the garnet are plotted on isochemical sections to estimate P–T conditions of core growth. Comparison of measured compositions of the core with those predicted from the phase-diagram sections for the XRF-derived composition indicates that initial growth of garnet in this sample occurred at approximately 7.7 kilobars and 555°C, and multi-equilibrium garnet-rim thermobarometry yields 7.2 kilobars, 680°C. Therefore, there is no discernable difference in pressure of formation between core and rim. Recent literature suggests that XRF-derived compositions are not suitable for estimating effective bulk-compositions, but we stress that they may be appropriate in certain situations. Coarse-grained samples require X-ray mapping over prohibitively large areas to obtain effective bulk-compositions. In this study, we dealt with a medium- to coarse-grained pelite. XRF-derived compositions are likely to be suitable in this situation. The benefits of EPMA compositions include the ability to exclude specific phases from the composition, or even exclude portions of compositionally zoned phases to model the evolution of the effective bulk-composition during growth of zoned phases. Garnet is the only phase in this sample that exhibits significant chemical zonation. Quantitative X-ray maps were used to calculate an integrated composition of garnet that was subsequently subtracted from the XRF-derived bulk-composition to model the effect of bulk-rock fractionation during garnet growth. An isochemical section calculated with this fractionated composition predicts that garnet will react into the assemblage at P–T conditions similar to that calculated by garnet-rim thermobarometry, suggesting that the method used to model fractionation is appropriate.

Abstract

Nous utilisons des sections de pression–température isochimiques d’un diagramme de phases approprié pour obtenir la distribution à l’équilibre des assemblages de minéraux et leur composition pour une composition globale donnée. L’utilisation de telles sections isochimiques pour dériver les conditions P–T de croissance du grenat requiert une composition globale effective, que nous définissons comme la composition de la roche disponible à l’assemblage de phases lors de la réaction. Nous avons calculé de telles sections isochimiques pour une pélite contenant l’assemblage grenat – muscovite – biotite – kyanite – plagioclase –quartz – rutile – ilménite – graphite provenant de la zone à kyanite à Mica Dam, en Colombie-Britannique, Cordillères canadiennes, en termes du système MnO–Na2O–CaO–K2O–FeO–MgO–Al2O3–SiO2–H2O–TiO2 en utilisant des compositions globales dérivées par fluorescence X (XRF) et par répartition quantitative des éléments par cartographie des rayons X avec une microsonde électronique (EPMA). Les isoplèthes de compositions mesurées du coeur du grenat sont posées sur les sections isochimiques pour évaluer les conditions P–T de croissance du coeur. Une comparaison des compositions mesurées du coeur des cristaux avec celles qui sont prédites à partir des sections construites avec la composition globale XRF indique un début de croissance à environ 7.7 kilobars et 555°C, et une approche par thermobarométrie multi-équilibre utilisant la bordure des grains de grenat mène à 7.2 kilobars, 680°C. Il n’y a donc aucune différence discernable en pression entre le coeur et la bordure des grains de grenat. D’après la littérature récente, les compositions dérivées par fluorescence X ne seraient pas appropriées pour estimer la composition globale effective, mais nous croyons qu’elles peuvent l’être dans certaines situations. L’alternative pour des échantillons à grains grossiers serait de cartographier avec rayons X des superficies beaucoup trop grandes. Dans ce travail, les sections isochimiques sont utilisées pour délimiter les conditions P–T de croissance du coeur de grenat dans une pélite à grains moyens à grossiers. Les compositions dérivées d’une analyse XRF sont plus aptes à être appropriées dans ce cas. Parmi les bénéfices des compositions globales calculées à partie d’analyses ponctuelles des minéraux, il y a l’abilité d’exclure certaines phases de la composition globale calculée, ou bien des portions zonées de phases, afin d’évaluer l’évolution de la composition globale effective pendant la croissance des phases zonées. Seul le grenat montre une zonation importante dans cet échantillon. Des cartes quantitatives de répartition des rayons X ont été utilisées pour calculer la composition intégrée du grenat, laquelle a ensuite été soustraite de la composition XRF afin d’évaluer le fractionnement de la roche globale au cours de la croissance du grenat. Une section isochimique calculée avec cette composition fractionnée prédit que le grenat paraitra dans cet assemblage à des conditions P–T semblables à celles préconisées par thermobarométrie effectuée avec la bordure du grenat, ce qui fait penser que la méthode utilisée pour simuler le fractionnement est appropriée.

(Traduit par la Rédaction)

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