Abstract

Country-rock materials, either as intact xenoliths or as disaggregated xenocrysts, are inevitable contaminants in granitic magmas. Xenocrysts approach chemical equilibrium with the granitic magma in several ways. Two pre-assimilation reactions may change the nature of the material being assimilated: redox, involving ferromagnesian silicates, oxides, pyrobitumen, and sulfides in the country rocks, and thermal decomposition, such as the breakdown of calcite to lime and carbon dioxide if T exceeds 825°C. Three assimilation reactions then eliminate the foreign material as a physical entity: 1) melting, either nominal or system-dependent, and either congruent or incongruent, depending on the individual phase, 2) dissolution, if the magma temperature is lower than the system-dependent solidus of the xenocryst and if the foreign phase is either temporarily or permanently undersaturated in the silicate melt, and this dissolution may also be congruent, if the mineral dissolves directly in the granitic melt, or incongruent, if the mineral dissolves indirectly in the granitic melt, leaving an insoluble new mineral, or 3) ion exchange, if the magma’s temperature is lower than the system-dependent solidus of the xenocryst, and if the foreign phase is already present as a primary phase in the granitic magma, and also if the xenocryst is a more refractory member of the solid-solution series. Complete assimilation-type reactions leave chemical evidence of contamination, but no original physical evidence. Incomplete assimilation-type reactions leave partially reacted xenocrysts, with diagnostic sizes, shapes, reaction rims, inclusions, and compositions. As the partly reacted xenocrysts approach equilibrium with the granitic melt, their recognition as xenocrysts becomes difficult. Physical (modal abundances) and chemical (whole-rock major, trace, and isotopic composition) estimates of the amounts of contamination in granites are rarely in agreement. Glass-making and alloy-making are excellent industrial analogues for the contamination–assimilation process in granites.

Abstract

Des matériaux dérivés des roches encaissantes, soit sous forme d’enclaves intactes ou bien de xénocristaux désaggrégés, sont des contaminants inévitables des magmas granitiques. Les xénocristaux s’approchent d’un équilibre chimique avec le magma de plusieurs façons. Deux réactions peuvent avoir lieu avant l’assimilation pour changer la nature du matériau en voie d’assimilation: une réaction affecte le taux d’oxydation du fer, impliquant surtout les minéraux ferromagnésiens, les oxydes, le pyrobitumen, et les sulfures des roches encaissantes; une autre implique la décomposition thermique, par exemple la déstabilisation de la calcite pour former la chaux et le dioxyde de carbone si la température dépasse 825°C. Trois réactions d’assimilation peuvent ensuite agir pour éliminer les matériaux étrangers comme entité physique: 1) la fusion, soit intrinsèque ou bien déterminée selon le système, et soit congruente ou incongruente, dependant de la phase en question, 2) la dissolution, si la température du magma est plus faible que le solidus du xénocristal dans le contexte du système, et si la phase étrangère est temporairement ou en permanence sous-saturée dans le bain fondu silicaté; cette dissolution peut aussi être congruente si le minéral se dissout directement dans le magma granitique, ou bien incongruente si le minéral se dissout indirectement dans le magma granitique, laissant un minéral néoformé insoluble, et 3) un échange d’ions si la température du magma est plus faible que le solidus du xénocristal dans le contexte du système, et si le corps étranger fait déjà partie de l’assemblage primaire du bain fondu granitique, et aussi si le xénocristal est un membre réfractaire d’une solution solide. Les réactions d’assimilation complètes laissent des témoins chimiques d’une contamination, mais aucun signe physique. Les réactions incomplètes laissent des xénocristaux partiellement réagis, ayant des dimensions, des formes, des bordures en réaction, des inclusions et des compositions caractéristiques. A mesure que les xénocristaux partiellement réagis s’approchent de l’équilibre avec le bain fondu granitique, il devient de plus en plus difficile de les reconnaître comme xénocristaux. Les critères physiques (concentrations modales) et chimiques (composition en termes des éléments majeurs, traces, et des isotopes) pour évaluer la portée de la contamination dans un granite ne concordent que rarement. La confection de verres et d’alliages fournit d’excellents analogues industriels pour étudier le processus de contamination–assimilation dans les systèmes granitiques.

(Traduit par la Rédaction)

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