Abstract

Although it is a common observation that tantalum-bearing pegmatites intrude mafic volcanic rocks or gabbros, there have been few studies of the effects of these rocks on Ta mineralization. The Tanco granitic pegmatite, in southeastern Manitoba, not only is emplaced in metagabbros, but it also encloses rafts of the host metagabbro, and mine geologists have observed abnormally high Ta concentrations close to these rafts. We investigate the chemical role of the metagabbro rafts on Ta mineralization in a high-grade Ta part of the mine. The chosen area consists of cells that mimic the Tanco pegmatite, i.e., it is a smaller and simpler version of the whole body. The composition of columbite-group minerals (CGM) show an increase in Mn/(Mn + Fe) (Mn*) and Ta/(Ta + Nb) (Ta*) from the border to the center of each pegmatite cell, which conforms to normal fractionation in LCT pegmatites. Moreover, the increase in Mn* precedes the increase in Ta*. We compared this evolution in different locations with respect to the raft; the Mn* and Ta* evolution seems similar in all areas, even where no rafts are present. Consequently, we conclude that the rafts do not appear to have any chemical influence on the crystallization of CGM. However, the rafts did act as a physical barrier that separated distinct pegmatite cells that evolved independently from the whole body. The wide range of Mn* and Ta* values close to the metagabbro can be explained by boundary-layer effects. Because of the lower diffusivities of Ta and Nb in the melt compared to the rate of crystal growth, the boundary layer reaches a very high Ta* value that is not representative of that of the bulk melt. At the scale of a CGM crystal, the Ta* and Mn* values do not follow typical fractionation-induced trends. We conclude that the evolution of composition at the centimetric scale is controlled not only by fractionation, but also by changes in diffusivity and solubility of trace elements, which may have had important roles.

Abstract

Bien que les massifs de pegmatite granitique enrichis en tantale se trouvent presque toujours dans des roches volcaniques mafiques ou des gabbros, peu d’études ont porté sur les effets de ces roches sur la minéralisation en Ta. A Tanco, la pegmatite se trouve non seulement dans des métagabbros, mais elle renferme aussi des mégaxénolithes de ce métagabbro. Les géologues à Tanco ont observé des concentrations en Ta anormalement élevées près de ces mégaxénolithes. Notre étude a pour but d’examiner l’influence chimique des mégaxénolithes sur la minéralisation en Ta d’une partie de la mine fortement minéralisée en Ta. Nous avons choisi une partie de la mine formée de cellules pegmatitiques qui reflètent la pegmatite entière, et qui fournit une version miniaturisée et simplifiée de Tanco. La composition des minéraux du groupe de la columbite (CGM) montre une augmentation des rapports Mn/(Mn + Fe) (Mn*) et Ta/(Ta + Nb) (Ta*) de la bordure vers le centre de chaque cellule, ce qui correspond à l’évolution par cristallisation fractionnée des pegmatites du type LCT. De plus, l’enrichissement en Mn* précède l’enrichissement en Ta*. Quand on compare cette tendance en différents endroits par rapport au mégaxénolithe, on remarque que l’évolution de Mn* et Ta* reste la même partout, y compris dans les zones où il n’y a pas de métagabbro. Il semble donc que le mégaxénolithe n’exerce aucune influence chimique sur la cristallisation des CGM. Par contre, il a probablement agi comme barrière physique séparant des cellules pegmatitiques distinctes, qui ont évolué indépendamment du reste de la pegmatite. La grande dispersion des rapports Mn* et Ta* près du métagabbro peut être expliquée par le concept de couche limite. Les diffusivités de Ta et Nb dans le magma étant très basses par rapport au taux de croissance du cristal, la zone en bordure du cristal atteint des valeurs en Ta* très élevées, non représentatives du magma environnant. A l’échelle d’un grain de CGM, les rapports Mn* et Ta* n’obéissent pas aux tendances normales de fractionnement. L’évolution de la composition des CGM à l’échelle centimétrique ne serait pas uniquement régie par la cristallisation fractionnée, mais aussi par des changements dans la diffusivité et la solubilité des éléments en traces.

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