Abstract

In a high-grade metamorphic terrane north of Ottawa, in the southern Grenville Province of Quebec, numerous reaction-zones from 4 to 20 mm wide have formed at boundaries between amphibolite and marble. Rock compositions are used to identify elements that were added to or removed from two of these zones, and electron-microprobe data on minerals are used to construct reaction equations, which provide additional information on gains and losses. Near the village of Otter Lake, a K-feldspar-bearing amphibolite, composed of aluminous calcic amphibole [Mg/(Mg + Fe2+) = 0.66] and K-feldspar [Na/(Na + K) = 0.07] with minor titanite, reacted with calcite–quartz marble to produce a 6-mm zone of calcic pyroxene [Mg/(Mg + Fe2+) = 0.68] and scapolite [Ca/(Ca + Na + K) = 0.71; Cl:S:CO2 = 0.1:0.1:0.8]. Sodium, Cl, and S were introduced, and Fe, K, Rb, Ba, F, H2O and CO2 were removed. Near Gracefield, amphibolite composed of pargasitic amphibole [Mg/(Mg + Fe2+) = 0.50], plagioclase [Ca/(Na + Ca) = 0.20] and minor ilmenite reacted with calcite–dolomite marble to produce a 10-mm subzone of mainly amphibole [Mg/(Mg + Fe) = 0.83, increasing toward marble to 0.87] and scapolite [Ca/(Na + Ca) = 0.37], with minor plagioclase [Ca/(Na + Ca) = 0.27] and calcite, and a 7-mm subzone (adjacent to marble) composed almost entirely of biotite [Mg/(Mg + Fe) = 0.87, increasing toward marble, to 0.92]. Here, K, P, Zn, Rb, Ba, Cl, and H2O were introduced, and Na, Sr, and CO2 were removed. Estimates of gains and losses per cm3 of reaction zone (both occurrences) fall in the range of 9000 to 2000 μmol for H2O and CO2, 2000 to 600 μmol for Na, K, and Fe, and <200 μmol for trace elements. In the Otter Lake occurrence, approximately 3 μmol of each of Si, Al, Fe, and Mg passed through the reaction zone from amphibolite to marble, relative to 12 μmol of pyroxene produced, whereas 5 μmol of Ca moved in the opposite direction. In reactions of the kind here described, the rate of migration of atoms that were added to the reaction sites, and the rate of migration of atoms through the reaction zones, have possibly both determined the overall rate of crystallization.

Abstract

Dans un socle affecté par une recristallisation métamorphique de forte intensité au nord d’Ottawa, dans le secteur sud de la Province du Grenville du Québec, plusieurs zones de réaction allant de 4 à 20 mm de large ont été formées à l’interface entre amphibolite et marbre. La composition des roches sert à identifier quels éléments ont été ajoutés ou soustraits de deux de ces zones, et les données obtenues sur les minéraux avec la microsonde électronique servent à construire les équations pour représenter les réactions, ce qui permet d’évaluer davantage les ajouts et les pertes. Près du village de Otter Lake, une amphibolite à feldspath potassique, faite d’amphibole calcique alumineuse [Mg/(Mg + Fe2+) = 0.66] et de feldspath potassique [Na/(Na + K) = 0.07], avec titanite accessoire, a réagi avec le marbre à calcite–quartz pour produire une zone de 6 mm de pyroxène calcique [Mg/(Mg + Fe2+) = 0.68] et de scapolite [Ca/(Ca + Na + K) = 0.71; Cl:S:CO2 = 0.1:0.1:0.8]. Le Na, Cl et S ont été introduits, et le Fe, K, Rb, Ba, F, H2O et CO2 ont été perdus. Près de Gracefield, une amphibolite contenant une amphibole pargasitique [Mg/(Mg + Fe2+) = 0.50], plagioclase [Ca/(Na + Ca) = 0.20] et ilménite accessoire a réagi avec un marbre à calcite–dolomite pour produire un premier liseré de 10 mm d’un assemblage surtout composé d’amphibole [Mg/(Mg + Fe) = 0.83, augmentant vers le marbre jusqu’à 0.87] et scapolite [Ca/(Na + Ca) = 0.37], avec plagioclase [Ca/(Na + Ca) = 0.27] et calcite accessoires, et un autre de 7 mm adjacent au marbre composed presqu’entièrement de biotite [Mg/(Mg + Fe) = 0.87, augmentant vers le marbre, jusqu’à 0.92]. Dans ce cas, le K, P, Zn, Rb, Ba, Cl et H2O ont été introduits, et le Na, Sr et CO2 ont été perdus. Les bilans de gains et de pertes par cm3 dans les deux zones de réaction étudiées indiquent une mobilisation de 9000 à 2000 μmol de H2O et CO2, de 2000 à 600 μmol de Na, K et Fe, and <200 μmol des éléments traces. A Otter Lake, environ 3 μmol de Si, Al, Fe, et Mg ont traversé la zone de réaction de l’amphibolite au marble, par rapport à 12 μmol de pyroxène produit, tandis que 5 μmol de Ca ont migré dans la direction opposée. Dans de telles réactions, le taux de migration des atomes ajoutés aux sites de réaction, ainsi que des atomes traversant ces zones de réaction, auraient ensemble déterminé le taux global de cristallisation.

(Traduit par la Rédaction)

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