Abstract

In the Livradois area of the French Massif Central, the Hercynian synorogenic porphyritic monzogranites and two-mica leucogranites intruded a migmatitic paragneiss sequence. Data on trace-element abundances and Rb/Sr and Sm/Nd isotopic values suggest a genetic link between the two-mica leucogranites and the migmatites. Numerical modeling of partial melting in the paragneiss can replicate the composition of the two-mica leucogranites in terms of trace elements if the accessory minerals zircon, monazite or xenotime remain in the residuum. The origin of the porphyritic monzogranite is more difficult to constrain; it belongs to a peculiar high-K, high-Mg suite that is rich both in compatible (e.g., Mg) and incompatible (e.g., K) elements. The porphyritic monzogranite is heterogeneous and contains microgranular mafic enclaves (MME) derived from a mafic magma. A model of mixing between a mafic magma with a composition similar to the MME, and a felsic magma similar to the two-mica leucogranite, accounts for the major- and trace-element characteristics and the Rb/Sr and Sm/Nd isotopic values of the porphyritic monzogranite. The MME are rich in incompatible elements, which implies an enriched source in the mantle. Considering the geological context of the Variscan belt in the French Massif Central, a possible origin for the enriched magmas is a subcontinental lithospheric mantle that was contaminated by crustal material during prior subduction, between 450 and 400 Ma. The results show that partial melting of a paragneiss generated the two-mica granite, and that the porphyritic monzogranite formed by mixing to various degrees of this melt with more mafic magmas generated by partial melting of an enriched mantle source. These magmas were formed and emplaced during the period 350 to 290 Ma when the orogen passed from the contractional (crustal thickening) stage to orogenic gravitational collapse after detachment of its eclogitic root.

Abstract

La zone du Livradois, située dans le Massif Central français, comporte des intrusions synorogéniques de monzogranite porphyrique et de leucogranite à deux micas, mis en place dans une séquence de paragneiss migmatitiques. Les éléments traces ainsi que les rapports isotopiques Rb/Sr et Sm/Nd indiquent un lien génétique entre le leucogranite à deux micas et les migmatites. Les modèles numériques de fusion partielle du paragneiss aboutissent à des compositions similaires aux compositions du leucogranite à deux micas en termes d’éléments traces si les minéraux accessoires zircon, monazite ou xénotime restent dans les résidus de fusion. L’origine du monzogranite porphyrique est plus difficile à contraindre car il appartient à une suite particulière magnésio-potassique riche en éléments compatibles (e.g., Mg) et incompatibles (e.g., K). Le monzogranite porphyrique est hétérogène et contient des enclaves microgrenues sombres dérivant d’un magma mafique. Un modèle de mélange entre un magma mafique de composition similaire aux enclaves microgrenues sombres et un magma felsique de composition similaire au granite à deux micas montre des valeurs proches de celles du monzogranite porphyrique pour les éléments majeurs, les éléments traces et les rapports isotopiques Rb/Sr et Sm/Nd. Les enclaves microgrenues sombres sont riches en éléments incompatibles, ce qui implique une source mantellique enrichie. En considérant le contexte géologique du Massif Central, une possibilité pour obtenir un tel magma enrichi est de contaminer un manteau sous-continental par un matériau crustal durant la période de subduction entre 450 et 400 Ma. Les résultats montrent que le leucogranite à deux micas provient de la fusion partielle du paragneiss, et que le monzogranite porphyrique s’est formé par le mélange de ce magma leucocratique avec un liquide issu de la fusion partielle d’un manteau enrichi. Ce magma s’est formé et s’est mis en place durant la période située entre 350 et 290 Ma, lorsque l’orogenèse passe du stade de contraction (épaississement crustal) au stade d’effondrement gravitaire après le détachement de sa racine éclogitique.

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