Abstract

The color of red willemite (Zn2SiO4) from Franklin, New Jersey, has been attributed in the past to inclusions of franklinite. We have examined these inclusions, which are rod-shaped and 5–20 μm in diameter, and found them to contain multiple phases. Polarized-light microscopy shows the rods to be oriented uniformly parallel to the c axis of willemite, and to have hexagonal or pseudohexagonal cross-sections. Phases identified by standardless EDS analysis and electron back-scatter diffraction include franklinite, friedelite, zincian kutnohorite, serpentine and rhodonite, as well as a sparse, unidentified K-bearing phase. Possible explanations for the origin of the rods include exsolution, primary fluid inclusions, and epitactic growth contemporaneous with willemite crystallization. Although rod-like exsolution is known in some geological settings, and an original exsolved phase might have been altered to the present assemblage, some of the elements in that assemblage (e.g., H, C, Cl, K, and Ca) are incompatible with the willemite structure at any temperature. An origin as fluid inclusions is supported by the shapes of the rods (i.e., negative crystals with a hexagonal cross-sections), the presence of phases containing OH, Cl, Ca, K, and CO3, and void space visible around solid phases. The tapered shapes of the rods seems inconsistent with epitaxy. We suggest that willemite-generating metasomatic fluids were preserved as inclusions rich in elements incompatible with willemite, and that subsequent conditions led to their crystallization, possibly by reaction with the host. Reaction ceased with complete consumption of the fluid, resulting in relict fluid inclusions that impart color on the macro scale.

Abstract

On a attribué par le passé la couleur rouge de la willemite (Zn2SiO4) à Franklin, au New Jersey, aux inclusions de franklinite. Nous avons examiné ces inclusions, qui sont en forme de tige et d’un diamètre de 5–20 μm, et nous les avons trouvés polyminérales. En lumière polarisée, les tiges sont toutes orientées parallèles à l’axe c de la willemite, et elles possèdent une section hexagonale ou pseudohexagonale. Parmi les phases présentes, identifiées par analyse en dispersion d’énergie sans étalons et par diffraction des électrons rétrodiffusés, sont franklinite, friedelite, kutnohorite zincifère, serpentine et rhodonite, de même qu’une phase plus rare porteuse de K qui demeure non identifiée. Les tiges pourraient être des lamelles d’exsolution, des inclusions fluides primaires, et des produits de croissance épitactique contemporains de la cristallisation de la willemite. Quoique l’exsolution en forme de tiges est possible dans certains milieux, et une phase originale exsolvée pourrait avoir été altérée pour expliquer l’assemblage observé, certains des éléments présents (e.g., H, C, Cl, K, et Ca) sont incompatibles avec la structure de la willemite à n’importe quelle température. Une origine comme inclusions fluides expliquerait la forme des tiges (i.e., cristaux négatifs ayant une section transversale hexagonale), la présence de phases contenant OH, Cl, Ca, K, et CO3, et de l’espace vide visible autour des phases solides. Il ne semble pas possible d’obtenir les formes en fuseau des tiges par épitaxie. A notre avis, les fluides métasomatiques qui ont généré la willemite ont été préservés sous forme d’inclusions riches en éléments incompatibles avec la willemite; l’évolution du milieu a mené à leur cristallisation, peut-être par réaction avec le minéral hôte. La réaction a cessé quand la phase fluide n’était plus disponible, avec comme résultat des inclusions fluides reliques qui donnent au minéral sa couleur à l’échelle macroscopique.

(Traduit par la Rédaction)

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