Abstract

Compositionally zoned crystals of garnet, on average (Fe0.74Mg0.13Mn0.09Ca0.04)3Al2Si3O12, occur locally in the cordierite zone of an Archean thermal dome in the southern Slave Province of the Canadian Shield, Northwest Territories. In one sample, crystals range in diameter from 0.19 to 1.7 mm and are bound by six-sided trapezohedral {211} faces and by smaller four-sided dodecahedral {110} faces. The 110 faces advanced more rapidly than 211 by a factor of 1.1. Topographic features revealed by an SEM examination of forty crystals are 1) irregular steps on 211 and 110, 2) a ridge-and-valley topography on 211 with ridges parallel to [111], 3) conical hills on 211 and 110, ~0.4 μm high (determined by AFM), 4) rare ringed and simple mounds < 0.4 μm in diameter with long axes parallel to [111], and 5) circular and elongate depressions with diameters 1.0 to 0.1 μm. The ridge-and-valley topography on 211 is viewed as a high density of alternating {110} planes [e.g., (101) and (110)]; the hills could be points of emerging screw dislocations (as found on some synthetic crystals of garnet), and the depressions are interpreted as vacated fluid inclusions. As the chlorite → garnet reaction was in progress, a complex rearrangement of atoms occurred within a crystal-boundary phase, and for the given increase in temperature (to ~550°C), the rate of garnet growth was determined by the placing of atoms on garnet surfaces, which presumably occurred by the Frank mechanism of the spreading of layers anchored at emerging screw dislocations. This mechanism is expected to produce a rate of increase of crystal volume proportional to surface area, as deduced earlier from the nature of compositional zoning in the crystals.

Abstract

Des cristaux de grenat zonés en composition, en moyenne (Fe0.74Mg0.13Mn0.09Ca0.04)3Al2Si3O12, sont développés dans la zone à cordiérite d’un dôme thermique archéen dans le sud de la province de l’Esclave du Bouclier Canadien, dans les Territoires du Nord-Ouest. Dans un échantillon, les cristaux varient d’un diamètre de 0.19 à 1.7 mm et sont délimités par des faces trapézoédriques {211} à six côtés et des faces dodécaédriques {110} à quatre côtés, plus petites. Les faces 110 se sont avancées plus rapidement que les faces 211 selon un facteur de 1.1. Le relief topographique que révèle un examen au microscope électronique à balayage de quarante cristaux indique 1) des gradins irréguliers sur les faces 211 et 110, 2) une topographie en arêtes et vallées sur les faces 211, les arêtes étant parallèles à [111], 3) des amoncellements coniques sur 211 et 110, ~0.4 μm en hauteur (documentation AFM), 4) des amoncellements annulaires ou simples rares, <0.4 μm de diamètre, alignés parallèles à [111], et 5) des cavités circulaires ou allongées avec un diamètre allant de 1.0 à 0.1 μm. La topographie en arêtes et vallées sur les faces 211 seraient dues à une forte densité de plans {110} en alternance [e.g., (101) et (110)]; ces amoncellements pourraient bien être les points d’émergence de dislocations vis (comme ceux sur certains cristaux synthétiques de grenat), et les dépressions seraient des inclusions fluides vidées. A mesure que progressait la réaction chlorite → grenat, un réarrangement complexes des atomes avait lieu dans une couche-limite en bordure des cristaux; lors d’une augmentation en température (jusqu’à environ 550°C), le taux de croissance des cristaux de grenat était déterminé par le placement des atomes sur la surface des cristaux, probablement par le mécanisme de Frank impliquant l’accrétion de couches ancrées aux points d’émergence de dislocations vis. Ce mécanisme produirait une augmentation du volume du cristal proportionnel à la superficie, augmentation déduite antérieurement à partir des aspects de la zonation compositionnelle des cristaux.

(Traduit par la Rédaction)

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