Abstract

Feldspar thermometry was applied to the leucosome fraction of the 4000 km2 Mollendo–Camana UHT migmatite complex, a part of the Grenvillian basement of the Peruvian Andes. The Mollendo–Camana stromatic migmatites consist of a quartz-bearing, K-feldspar-rich and plagioclase-poor anhydrous leucosome interlayered with a melanosome containing Al-rich orthopyroxene + sillimanite. In most domains of melanosome, the high Al content of orthopyroxene attests to UHT metamorphic conditions. The composition of the leucosome is far from the minimum melting of H2O-undersaturated granite at high temperature. Moreover, the absence of back reactions at the leucosome–melanosome interface shows that saturation in H2O was not attained during cooling. This indicates that the leucosome, although likely the locus of partial melting, is a K-rich cumulate left over after extraction of H2O-bearing, probably Na-bearing melts, most of which probably resulted from vapor-absent melting of micas. The thermal history of the leucosome fraction is better understood thanks to improved versions of the feldspar ternary solvus and correction routines for post-crystallization diffusion of elements: after re-integration of exsolved phases and correction for Na–K exchange between K-feldspar and plagioclase, equilibrium compositions (and hence temperatures) of feldspar pairs can be obtained. Temperatures for K-feldspar – plagioclase pairs (42 samples) range from 963° to 717°C, with a large population around 860°C. These temperatures are systematically lower and have a wider spread than those recorded by Al-orthopyroxene thermometry (ca. 1000°C) in adjacent bodies of melanosome. The highest two-feldspar temperatures straddle the liquidus of quasi-anhydrous haplogranites, suggesting the coexistence under UHT conditions of solid melanosome, largely consolidated leucosome and eventually minor amounts of highly viscous haplogranitic (and syenitic) melts. The lowest feldspar-based temperatures are from strained rocks that otherwise preserved Al-rich (high-T) orthopyroxene. This suggests deformation-induced redistribution of Al–Ca in the feldspar structure by dislocation creep and recrystallization of K-feldspar and plagioclase crystals. Consequently, inasmuch as they were involved in high-T to UHT deformation, ternary feldspars did not survive, and recrystallized as feldspar pairs that record an array of temperatures that can be more than 200°C lower than peak conditions.

Abstract

Le géothermomètre des feldspaths a été appliqué au complexe migmatitique de Mollendo–Camana (4000 km2) lequel fait partie du socle grenvillien des Andes péruviennes. Ce complexe de migmatites stromatiques contient un leucosome riche en feldspath potassique et pauvre en plagioclase, alternant avec un mélanosome à sillimanite et orthopyroxène alumineux. La teneur en aluminium de l’orthopyroxène indique des températures supérieures à 900°C, soit celles d’un métamorphisme UHT. Considérant la composition alumineuse et ferromagnésienne des migmatites, la production de liquides anatectiques est probablement liée à la fusion anhydre d’une métapélite à muscovite et biotite. L’absence de réaction rétrograde le long de l’interface leucosome–mélanosome témoigne de l’absence de H2O lors du refroidissement. Par conséquent, la fraction leucosome, même si elle a été à un moment un site de fusion partielle, n’a pas une composition granitique. Elle représente une accumulation restitique après extraction de liquides anatectiques plus ou moins hydratés. L’histoire thermique de la fraction leucosome peut être en partie retracée grâce aux versions actuelles du solvus des feldspaths et aux routines de correction concernant la diffusion intracristalline des éléments. Après réintégration des domaines d’exsolution et correction pour les échanges Na–K entre feldspath potassique et plagioclase, on peut obtenir des compositions, et donc des températures d’équilibre pour les feldspaths. La plupart des 42 échantillons ainsi traités se situent autour de 860°C, avec un éventail de valeurs allant de 963° à 717°C. Or, ces températures sont systématiquement plus basses et plus dispersées que celles obtenues par la thermométrie des pyroxènes dans le mélanosome adjacent. Comme les températures les plus élevées pour les feldspaths atteignent celles du liquidus du granite sous-saturé en eau, on peut concevoir la coexistence, pendant un certain temps, de leucosome en grande partie solide et de liquide granitique sous-saturé. Quant aux températures les plus basses enregistrées par les feldspaths, elles se trouvent dans des roches déformées qui ont par ailleurs préservé l’orthopyroxène alumineux indiquant des températures très élevées. Ceci peut s’expliquer par une redistribution de Al et Ca sous l’effet de la déformation des feldspaths de haute température, avec recristallisation de feldspath potassique et de plagioclase. Dans la mesure où ils ont été impliqués dans une déformation à haute température, les feldspaths ternaires n’auraient pas survécu et auraient recristallisé sous forme de deux feldspaths enregistrant des températures jusqu’à 200°C plus basses que celles du maximum.

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