Abstract

The structure and composition of metamict zircon from the Georgeville epizonal A-type granite in the Antigonish Highlands, Nova Scotia, were determined using EMPA, SXRF, LA–ICP–MS, Raman microspectroscopy and TEM data. Individual crystals of zircon are variably altered and consist of four domains distinguished on the basis of texture and composition. Domain A consists of zircon and zirconium oxide nanocrystals in an amorphous matrix and is trace-element-enriched. Replacement of domain A in proximity to microfractures produced a porous and relatively trace-element-poor zircon (domain B) with disseminated Th–U- and Y-enriched inclusions (domain C). Domain D consists of amorphous zirconium silicate that is depleted in trace elements but enriched in Hf. It is found in fractures, together with minor amounts of thorite and thorianite. It Domain D is anhydrous and free of inclusions and pore spaces and has a composition similar to highly crystalline zircon. Micro- and nanoscale element-distribution maps indicate that high-field-strength trace elements in metamict zircon were redistributed during alteration by diffusion and by dissolution-and-reprecipitation processes near microfractures and other fluid channelways. The anomalous chondrite-normalized rare-earth-element patterns and Nd isotopic signature of the granite is attributed largely to the preferential transport and deposition of rare-earth elements during subsolidus re-equilibration of metamict zircon. Hydrothermally deposited zirconium silicate (domain D) has a composition similar to that of highly crystalline Hf-rich zircon but is completely amorphous. This observation emphasizes the need to verify the structural integrity and aqueous durability of hydrothermally deposited zircon before it is used to reconstruct hydrothermal processes.

Abstract

Nous avons déterminé la structure et la composition du zircon métamicte prélevé du granite épizonal de type A de Georgeville, sur le plateau d’Antigonish, en Nouvelle-Ecosse, au moyen de données obtenues avec microsonde électronique, fluorescence X avec rayonnement synchrotron, un plasma à couplage inductif avec spectrométrie de masse et ablation au laser, microspectroscopie Raman, et microscopie électronique par transmission. Les cristaux individuels de zircon sont plus ou moins altérés et contiennent quatre domaines, distinguables selon leur texture et leur composition. Le domaine A contient des nanocristaux de zircon et d’oxyde de zirconium dans un matrice amorphe; ce domaine est enrichi en éléments traces. Le remplacement du domaine A près de microfissures produit un zircon poreux à teneur relativement faible en éléments traces (domaine B), avec des micro-inclusions disseminées enrichies en Th–U et en Y (domaine C). Le domaine D contient un silicate de zirconium amorphe et appauvri en éléments traces mais enrichi en Hf. Ce domaine est développé le long de fractures, avec des petites quantités de thorite et de thorianite. Ce matériau est anhydre et dépourvu d’inclusions et de pores; sa composition est semblable à celle du zircon sain. Des cartes de répartition des éléments à l’échelle micrométrique ou nanométrique montrent que les éléments dont le champ électrostatique est élevé ont été lessivés du zircon métamicte altéré, soit par diffusion, soit par dissolution suivie d’une reprécipitation près des microfissures et autres conduits de fluides. Le profil anomale des terres rares, les teneurs étant normalisées par rapport à une chondrite, et la signature isotopique du Nd du granite résulteraient surtout du transfert sélectif des terres rares et de la déposition de phases porteuses de terres rares au cours du ré-équilibrage subsolidus du zircon métamicte. Le silicate de Zr déposé par voie hydrothermale (domaine D) possède une composition semblable à celle du zircon cristallin enrichi en Hf, mais il est complètement amorphe. Sa présence souligne la nécessité de vérifier l’intégrité structurale et la durabilité en milieu aqueux du zircon d’origine hydrothermale avant de l’utiliser pour reconstruire les processus importants dans sa formation.

(Traduit par la Rédaction)

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