Abstract

We investigated zircon from high-grade metagranites of the Serbo-Macedonian Massif, in Bulgaria, by cathodoluminescence (CL), back-scattered-electron imaging, electron-microprobe analysis, and Raman microspectroscopy. The structural state in various zones was assessed using: (i) the position and width of the Raman peak near 1008 cm−1, (ii) the relative Raman intensity of the symmetrical and anti-symmetrical SiO4 modes, (iii) the width of the peaks near 357 and 439 cm−1, and (iv) the occurrence of extra Raman scattering near 162, 509, 635 and 785 cm−1. The analyzed zones are divided into two main groups: (A) areas with a well-resolved Raman peak near 1008 cm−1, and (B) areas with a very weak Raman scattering near 1008 cm−1. Group B can be classified into two subgroups: (B-i) dark zones in CL images, with a high concentration of uranium (up to 7000 ppm), and (B-ii) outermost bright zones in CL images with a concentration of U lower than that in the inner areas and commonly below the detection limit. The samples from group A contain uranium at intermediate levels of concentration (~350–2000 ppm), and exhibit a linear correlation between the width and the position of the peak near 1008 cm−1. The relatively narrow width of this peak provides evidence of structural recovery due to annealing of accumulated radiation-induced damage. In zircon from equigranular metagranites, which are relatively less deformed and migmatized, three types of spatial regions are observed: the least-damaged regions with a structure altered mainly by point defects, moderately damaged regions characterized by faults with translational symmetry, and heavily damaged zircon with additional medium-range disorder involving changes in the mutual orientation of the cation–oxygen polyhedra and in their connectivity. The zircon separated from more deformed and strongly migmatized rocks is relatively homogeneous in its texture and chemical composition, and its structure consists of incipient grains of zircon.

Abstract

Nous avons étudié le zircon provenant de métagranites fortement recristallisés du massif Serbo-Macédonien, en Bulgarie, par cathodoluminescence (CL), analyses d’images avec électrons rétrodiffusés, analyses par microsonde électronique, et micro-spectroscopie de Raman. L’état structural des diverses zones a été évalué selon (i) la position et la largeur du pic de Raman près de 1008 cm−1, (ii) l’intensité relative des modes SiO4 symétrique et anti-symétrique du spectre de Raman, (iii) la largeur des pics près de 357 et 439 cm−1, et (iv) la présence de dispersion de Raman supplémentaire près de 162, 509, 635 et 785 cm−1. Les zones analysées sont divisées en deux groupes principaux: (A) régions ayant un pic Raman près de 1008 cm−1 bien résolu, et (B) régions montrant une très faible dispersion de Raman près du pic à 1008 cm−1. On peut diviser le groupe B en deux sous-groupes: (B-i) zones sombres dans les images CL, avec une forte concentration d’uranium (jusqu’à 7000 ppm), et (B-ii) zones externes claires dans les images CL, avec une concentration d’uranium plus faible que dans les zones internes et généralement en dessous du seuil de détection. Les échantillons du groupe A contiennent de l’uranium à des niveaux intermédiaires de concentration (~350–2000 ppm), et montrent une corrélation linéaire entre la largeur et la position du pic près de 1008 cm−1. L’étroitesse de ce pic semble indiquer qu’il y a eu restauration structurale par recuit du dommage accumulé à cause de la radiation. Dans le zircon des métagranites équigranulaires, qui sont relativement moins déformés et migmatisés, nous observons trois types de domaines: les régions faiblement endommagées, avec une structure surtout modifiée par défauts ponctuels, les régions modérément endommagées, dans lesquelles les failles ont une symétrie translationnelle, et les régions fortement endommagées, avec par surcroit un désordre à l’échelle moyenne impliquant des changements de l’orientation mutuelle des polyèdres à liaisons cation–oxygène et leur connectivité. Le zircon provenant des roches plus fortement déformées et migmatisées est relativement homogène dans sa texture et sa composition chimique, et sa structure contient des germes de zircon.

(Traduit par la Rédaction)

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