Abstract

We have investigated allanite phenocrysts and the apatite and zircon inclusions they contain from three localities: (1) SK100 ash beds, Niigata, Japan, (2) the youngest Toba Tuff (YTT), Sumatra, Indonesia, and (3) the Bishop Tuff (BST) in eastern California, to gather geochemical inferences about the magmas from which these phases crystallized using an electron microprobe. Back-scattered electron (BSE) images reveal the presence of euhedral crystals of apatite (5–30 μm) and zircon (5–20 μm) incorporated into euhedral phenocrysts of allanite. Textural evidence suggests that apatite, zircon and allanite crystallized in that order. Furthermore, the chondrite-normalized REE pattern of apatite inclusions in these allanite phenocrysts resembles that of apatite in syenites and unfractionated carbonatites. This characteristic suggests that apatite inclusions crystallized from relatively alkaline magmas rich in REE, CO32− and PO43−. Such a magmatic signature could perhaps represent that of a boundary-layer melt. In addition, the F/Cl and Mn/Fe values of the apatite inclusions imply that the relative SiO2 contents of such magmas increase in order SK100 → YTT → BST. Variations in Y and Hf contents and Zr/Hf value among the zircon inclusions also show that they crystallized from mafic (SK100), intermediate (YTT), and felsic (BST) magmas. The host rocks are similar to magnetiteseries granites from Japan, according to two characteristics of the allanite: (1) appreciable amounts of Mg (0.078–0.165 apfu) and Ti (0.057–0.137 apfu) and (2) chondrite-normalized REE pattern. The petrogenetic processes envisaged for crystallization of allanite phenocrysts and their apatite and zircon inclusions can explain differences in (1) the REE pattern between allanite and apatite, (2) variations in minor elements among allanite, apatite and zircon, and (3) occurrences of minerals associated with the allanite phenocrysts.

Abstract

Nous avons étudié les phénocristaux d’allanite et leurs inclusions d’apatite et de zircon dans des échantillons provenant de trois endroits: (1) les bancs de cendre SK100, Niigata, Japon, (2) le tuf le plus jeune au volcan Toba (YTT), Sumatra, en Indonésie, et (3) le tuf de Bishop (BST) dans l’est de la Californie, afin d’établir par microsonde électronique les caractéristiques des magmas à partir desquels ces phases ont cristallisé. Les images formées à partir des électrons rétrodiffusés révèlent la présence de cristaux idiomorphes d’apatite (5–30 μm) et de zircon (5–20 μm) incorporés dans des phénocristaux idiomorphes d’allanite. D’après les textures, l’apatite, le zircon et l’allanite ont cristallisé dans cette ordre. De plus, d’après les tracés de concentration des terres rares normalisés par rapport à une chondrite, l’apatite piégée ressemble à l’apatite typique des syénites et des carbonatites non fractionées. Cette caractérstique fait penser que les inclusions d’apatite ont cristallisé à partir d’un magma relativement alcalin riche en terres rares, CO32− et PO43−. Une telle signature pourrait peut-être représenter celle d’un liquide modifié dans une couche limite. De plus, les valeurs de F/Cl et Mn/Fe montrent que la teneur relative en SiO2 de telles compositions de magmas augmente dans l’ordre SK100 → YTT → BST. Les variations en Y et en Hf et la valeur de Zr/Hf des inclusions de zircon démontrent aussi que les milieux magmatiques sont mafique (SK100), intermediaire (YTT), et felsique (BST). Les roches hôtes sont semblables aux granites à magnétite du Japon, selon deux caractéristiques de l’allanite: (1) quantités appréciables de Mg (0.078–0.165 apfu) et Ti (0.057–0.137 apfu), et (2) l’abondance des terres rares normalisée par rapport à une chondrite. Les processus pétrogénétiques envisagés pour expliquer la cristallisation de phénocristaux d’allanite et leurs inclusions d’apatite et de zircon peuvent expliquer (1) les différences des tracés de terres rares entre l’allanite et l’apatite, (2) les variations en teneur des éléments mineurs parmi l’allanite, l’apatite et le zircon, et (3) la présence des minéraux associés aux phénocristaux d’allanite.

(Traduit par la Rédaction)

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