Biotite-sillimanite-spinel assemblages in high-grade metamorphic rocks : occurrences, chemographic analysis and thermobarometric interest

Résumé En Fr

We present several new examples of biotite-sillimanite-hercynite-rich spinel assemblages in high grade, mostly pelitic metamorphic rocks. One group of assemblages is characterized by the presence of quartz and high Zn contents in the spinel while another group shows evidence of quartz-deficient conditions and lower Zn contents in the spinel. Textural evidence shows that the spinel is formed from the breakdown of biotite. Chemographic analysis carried out in the KFASH system indicates that the presence of large amounts of Zn is necessary to stabilize spinel in the presence of quartz (± melt), relatively to cordierite or garnet, at temperatures lower than required for hercynite + quartz in the FASH system. In the absence of quartz and with melt present, spinel may be a breakdown product of biotite-sillimanite assemblages, irrespective of the Zn content of the system. Calculations show that the quartz-spinel boundary is shifted towards lower temperatures with progressively higher Zn content in the spinel. Biotite-sillimanite-spinel equilibria occur in a P-T domain bounded towards high pressure, by garnet-spinel reactions and towards low pressure, by cordierite-spinel reaction. The occurrence of spinel near or below the onset of anatexis therefore indicates high Zn content. On the other hand, occurrence of Zn-poor spinel in high grade assemblages indicates advanced, quartz deficient conditions of partial melting.

On présente plusieurs nouveaux exemples d'associations à biotite-sillimanite-spinelle riche en hercynite dans des roches pour la plupart métapélitiques de haut degré métamorphique. Une famille d'associations se caractérise par la présence de quartz et par des quantités importantes de Zn dans le spinelle tandis qu'une autre se marque par des associations déficitaires en quartz et des quantités moindres de Zn dans le spinelle. Les arguments texturaux montrent que le spinelle se forme à partir de la déstabilisation d'une biotite. L'analyse des relations de phase dans le système KFASH indique que des quantités importantes de Zn sont nécessaires pour stabiliser le spinelle en présence de quartz (± bain silicaté), par rapport au grenat et à la cordiérite, à des températures inférieures à celles requises pour l'association hercynite + quartz dans le système FASH. En l'absence de quartz et avec un bain silicaté, le spinelle peut être un produit de déstabilisation d'associations biotite-sillimanite indépendamment de la présence de Zn. Les calculs montrent que le domaine à quartz-spinelle se déplace vers les basses températures avec des concentrations en Zn croissantes. Les équilibres biotite-sillimanite-spinelle interviennent dans un domaine P-T limité vers les hautes pressions par un domaine à grenat et vers les basses pressions par un domaine à cordiérite. L'apparition de spinelles en-dessous ou à proximité de l'isograde d'anatexie indique donc des teneurs importantes en Zn. En revanche, la présence de spinelles pauvres en Zn dans des associations de haut degré témoigne de conditions avancées de fusion partielle, en l'absence de quartz.