Abstract

The 395 Ma Brazil Lake granitic pegmatite, a rare occurrence of an LCT-type (Li–Cs–Ta) pegmatite in the Meguma Terrane of Nova Scotia, Canada, is hosted by metasedimentary and metavolcanic rocks of the Silurian White Rock Group. Previous mineralogical studies showed the pegmatite formed in two distinct stages, an early spodumene – K-feldspar – quartz ± muscovite stage that was followed by a pervasive metasomatic stage in which albite and secondary muscovite grew at the expense of earlier K-feldspar. The economically important oxide phases (Ta–Nb) are intimately associated with secondary albite. Determination of the stable isotopic (δ18O, D) values for silicate phases (quartz, K-feldspar, spodumene, albite, muscovite, garnet, tourmaline) provide insight into the origin of the pegmatite-forming melt and its subsequent internal evolution. A primary δ18O signature for the melt of +8‰ is calculated using the δ18Ovalues of quartz and Δquartz – whole-rock values from studies on other granitic suites. Interpreted in the context of the geological setting, the δ18O data preclude a dominantly metasedimentary source and suggest, instead, that the pegmatite-forming melt originated via partial melting of a mixed igneous (i.e., volcanic)- sedimentary source. The calculated δ18OH2O–δDH2O values, at 500°C, correspond to the field for magmatic waters, but some isotopic data, including δD for fluid-inclusion extracts, suggest late-stage incursion of metamorphic water that had equilibrated with the surrounding metasedimentary rocks. Mineral–mineral fractionation (e.g., ΔQtz–Ms) does not reflect equilibrium within the pegmatite, which may have resulted from several processes, including non-equilibrium crystallization, variable degrees of isotopic exchange during protracted cooling, or interaction with an external reservoir(s). The data for albite (δ18O = +9.1‰, n = 6) are consistent with a magmatic origin, albeit late in the evolution of the pegmatite, on the basis of textural arguments. A model is proposed for the origin of the extensive albite-enriched zones, which involves introduction of a sodic melt derived at depth after protracted fractionation of the same parental melt from which the Li-rich parts of the pegmatite originated.

Abstract

La pegmatite granitique de Brazil Lake (395 Ma), rare exemple d’une pegmatite de type LCT (Li–Cs–Ta) dans le socle de Meguma en Nouvelle-Écosse, Canada, a été mis en place dans les roches métasédimentaires et métavolcaniques du Groupe de White Rock (Silurien). Les études minéralogiques antérieures ont montré que la pegmatite s’est formée en deux étapes distinctes, une cristallisation précoce de spodumène – feldspath potassique – quartz ± muscovite, suivie d’un épisode de métasomatose sodique impliquant le remplacement du feldspath potassique précoce par l’albite et la muscovite secondaires. Les oxydes de Ta–Nb, d’intérêt économique, sont intimement associés à l’albite secondaire. Les rapports isotopiques δ18O et δD des phases silicatées (quartz, feldspath potassique, spodumène, albite, muscovite, grenat, tourmaline) fournissent des indices à propos de l’origine du liquide silicaté à partir duquel la pegmatite a cristallisé, et de son évolution interne. Nous préconisons une valeur de δ18O de +8‰ pour ce magma, selon les valeurs observées de δ18O pour le quartz et les valeurs de Δquartz – roches totales résultant de travaux sur d’autres suites granitiques. Dans le contexte géologique actuel, les valeurs de δ18O ne concordent pas avec une source surtout métasédimentaire, mais résulteraient plutôt d’une fusion partielle d’une source mixte, volcano-sédimentaire. Les valeurs calculées de δ18OH2O–δDH2O, à 500°C, correspondent au champ de l’eau d’origine magmatique; par contre, certains résultats isotopiques, y inclus les données δD pour les extraits d’inclusions fluides, indiquent une incursion tardive d’eau d’origine métamorphique qui avait équilibré avec l’encaissant métasédimentaire. Le fractionnement entre minéraux (e.g., ΔQtz–Ms) n’indique pas l’équilibre au sein de la pegmatite, ce qui pourrait avoir plusieurs explications, par exemple cristallisation loin des conditions d’équilibre, degrés variables d’échange isotopique au cours du refroidissement, ou bien interaction avec un réservoir externe. Les données pour l’albite (δ18O = +9.1‰, n = 6) concordent avec une origine magmatique, quoique qu’elle est tardive dans l’évolution de la pegmatite, selon les indications texturales. Nous proposons un modèle pour expliquer l’origine des zones répandues d’enrichissement en albite qui implique l’introduction d’un magma sodique dérivé en profondeur suite au fractionnement poussé du magma responsable des zones riches en Li de la pegmatite.

(Traduit par la Rédaction)

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