Abstract

We have investigated the zircon from granites of the Spanish Central System (SCS) batholith. This batholith is composed of plutons of both I- and S-type granite, with different degrees of fractionation. The association provides a natural laboratory for the study of compositional evolution of zircon. We recognize two types of magmatic zircon. Type-1 zircon consists of euhedral and elongate crystals showing an oscillatory zoning, usually hosted in the early major minerals, being more abundant in granodiorite and monzogranite plutons. Type-2 zircon is characterized by smaller and more equant crystals, unzoned, or irregularly zoned, and usually interstitial to the rock-forming minerals, and forming clusters with other accessory minerals. This second type is more abundant in leucogranites, aplites and pegmatites. Type-2 zircon shows the highest concentrations of Hf (16.58 wt.% HfO2), U (4.83% UO2), Th (4.87% ThO2), Y (8.51% Y2O3), and HREE (3.78% HREE2O3), and the lowest analytical totals (down to 91.2%). The replacement of Zr by tetravalent cations (Th, U and Hf) is favored in the most evolved granites. Micro-areas of zircon with low analytical totals (91–98 wt.%) have a high level of cation substitution. Moreover, their high Th–U contents induce elevated levels of radiation damage. Disturbances in the original structure, combined with severe metamictization of U–Th-rich micro-areas, may have caused an enhanced susceptibility to secondary alteration. This process, in turn, is believed to have formed the observed strongly damaged and cation-deficient zircon. The range of Zr/Hf values in zircon crystals of the granites studied and those of related metamorphic rocks (as possible crustal sources) are similar. The composition of zircon from SCS granulite xenoliths overlaps with the compositional field of zircon from granite, supporting previous models of crustal recycling for the origin of the SCS batholith.

Abstract

Nous avons étudié le zircon provenant des granites du batholite du Système Central Espagnol. Ce batholite comprend des plutons de type I aussi bien que de type S, avec des degrés de fractionnement variables. L’association fournit un excellent laboratoire naturel pour l’étude de l’évolution compositionnel du zircon, qui peut avoir un de deux aspects. Le zircon de type 1 se présente en cristaux idiomorphes et allongés montrant une zonation oscillatoire, généralement englobés dans les minéraux majeurs précoces; il est donc plutôt abondant dans les plutons granodioritiques et monzonitiques. Le zircon de type 2 se présente en cristaux plus petits et plus équidimensionnels, non zonés ou bien zonés de façon irrégulière, et généralement tardifs, en position interstitielle parmi les minéraux majeurs de la roche, et regroupés avec d’autres minéraux accessoires. Le zircon de type 2 est plus abondant dans les leucogranites, aplites et pegmatites. Il montre les teneurs les plus élevées en Hf (16.58 wt.% HfO2), U (4.83% UO2), Th (4.87% ThO2), Y (8.51% Y2O3), et terres rares lourdes (3.78% des oxydes), et les totaux d’analyses les plus faibles (jusqu’à 91.2%, poids). Le remplacement du Zr par les cations tétravalents Th, U et Hf serait favorisé dans les granites les plus évolués. Les micro-régions du zircon ayant un faible total analytique (91–98%) possèdent un niveau élevé de remplacement par ces cations. De plus, leurs teneurs élevées en Th et U ont produit un niveau élevé de dommage dû à la radiation. Les distorsions causées à la structure du zircon, en plus de la métamictisation avancée des micro-régions les plus riches en U et Th, pourraient avoir causé la susceptibilité accrue du zircon de type 2 à l’altération secondaire, qui rendrait compte des compositions fortement déficitaires du zircon endommagé. Les valeurs du rapport Zr/Hf des cristaux de zircon dans les granites étudiés et dans les roches métamorphiques apparentées (comme sources possibles dans la croûte) sont semblables. La composition du zircon dans les enclaves granulitiques de ce batholite chevauche celle du zircon des granites, étayant les modèles d’un recyclage des roches de la croûte pour expliquer celles du batholite.

(Traduit par la Rédaction)

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