Abstract

We have determined trace-element concentrations in fluorite mineral separates, host granites and residual melts trapped in quartz from a well-documented sequence of differentiated Li–F-rich granites in the Khangilay complex, Transbaikalia, Russia, which are associated with Ta (Orlovka) and W (Spokojnoje) mineralization. Fluorite is a common accessory mineral in most units of the granite sequence and in greisen veins from their hydrothermal aureoles. This allows us to monitor the behavior of REE and other fluorite-compatible trace elements during the magma evolution, and to compare magmatic and hydrothermal REE signatures directly. With increasing differentiation of the granites, REE abundances decrease, chondrite-normalized patterns become flat, and negative Eu anomalies more pronounced. Fluorite separates from the respective granites show similar REE patterns and 5–10 times higher concentrations (up to 4000 ppm total REE). First-order features of the whole-rock, fluorite and melt-inclusion REE characteristics are the presence of extreme negative Eu anomalies and the strong lanthanide tetrad effects in the more evolved units. Samples with the tetrad effect also show strong separation of geochemical twin elements (Y–Ho, Zr–Hf). Although melt-inclusion data prove that the lanthanide tetrad effect developed during the magmatic stage, the process cannot be explained by simple fractional crystallization. Partitioning of REE to a F-bearing hydrothermal solution also is unlikely because hydrothermal fluorite from associated veins and greisen does not show complementary W-tetrads. We suggest that the tetrad effect and deviations of element ratios observed in this and other highly evolved F-rich granites are caused by separation of a F-rich hydrosaline melt. This is consistent with results of experimental partitioning studies of immiscible silicate and hydrosaline melts.

Abstract

Nous avons établi la concentration d’éléments traces dans des concentrés de fluorite, le granite hôte, et des reliquats magmatiques piégés dans le quartz provenant de séquences bien différenciées de granites enrichis en Li–F du complexe de Khangilay, en Transbaïkalie, Russie, qui sont associées à une minéralisation en Ta (Orlovka) et W (Spokojnoje). La fluorite est un accessoire commun dans la plupart des unités intrusives et dans les greisen et les veines hydrothermales de leurs aureoles hydrothermales. C’est ce qui nous permet de contrôler le comportement des terres rares et autres éléments traces compatibles avec la fluorite au cours de l’évolution du magma, et de comparer les signatures magmatique et hydrothermale de ses comportements directement. A mesure que progresse la différenciation de ces granites, les teneurs en terres rares diminuent, les tracés de concentrations normalisés par rapport à une chondrite deviennent plats, et une anomalie négative en Eu devient plus prononcée. Les concentrés de fluorite des granites respectifs montrent des tracés de concentration de terres rares semblables et des concentrations de 5 à 10 fois plus fortes (jusqu’à un total de 4000 ppm). Les aspects de premier ordre des terres rares des roches totales, de la fluorite et des inclusions vitreuses sont la présence d’anomalies négatives extrêmes en Eu et de fortes expressions de l’effet de tétrades parmi les terres rares dans les unités les plus évoluées. Les échantillons montrant l’effet de tétrades aussi font preuve d’une forte séparation des éléments géochimiquement jumelés (Y–Ho, Zr–Hf). Quoique les données sur les inclusions vitreuses prouvent que l’effet tétrade parmi les terres rares s’est développé au cours du stade magmatique, on ne peut expliquer le processus simplement par cristallisation fractionnée. Une répartition des terres rares en faveur d’une solution hydrothermale fluorée aussi semble peu probable parce que la fluorite hydrothermale des veines et greisens associés ne montrent pas un développement complémentaire de tétrades en forme de W. Nous croyons que l’effet de tétrade et les déviations des rapports d’éléments observés, ici et dans d’autres granites riches en fluor et fortement évolués, résultent de la séparation d’un liquide riche en fluor et hydrosalin. Cette hypothèse concorderait avec les résultats expérimentaux portant sur la répartition d’éléments entre fractions liquides silicatée et hydrosaline immiscibles.

(Traduit par la Rédaction)

You do not currently have access to this article.