STUDIUL PETROGRAFIC AL CORPURILOR ECLOGITICE DIN UNITATEA PO.ppt

8/22/2019 STUDIUL PETROGRAFIC AL CORPURILOR ECLOGITICE DIN UNITATEA PO.ppt

1/81

Anca Luca

STUDIUL PETROGRAFIC AL CORPURILOR ECLOGITICE DIN

UNITATEA PORILE DE FIER, PENTRU ELUCIDAREA TIPURILOR DE

REACII MINERALE RETROGRADE

CARE AU NSOIT EXHUMAREA CORPURILOR


2/81

Scopul lucrriiObiective majore, iniiale:(1) descrierea, sub aspect petrografic, a eclogitelor din Unitatea Porile de Fier;(2) descrierea retro-reaciilor care au afectat fazele minerale primare ale eclogitelor.

Ulterior, studiindu-se n detaliu retro-reaciile, s-a conturat o problematic incomplet abordat n literatura de

specialitate. Este vorba de multitudinea cilor teoretice de abordare a unei reacii retromorfe. Dac,din analiza microstructurilor petrografice, putem decela calitativ termenii iniiali i finali ai unei reaciiminerale, deseori cu mare precizie, nu la fel de siguri putem fi asupra abordrii cantitative a reaciei.

nc de la nceputul petrologiei moderne se tie sigurc, prin retro-reacii, omfacitul din numeroasele eclogitetrece ntr-o asociaiesimplectitic piroxeno-plagioclazic sau c granatul este nlocuit adesea de asociaiaamfibol-plagioclaz (Escola, 1921). Nu timns aprioric dac, n timpul acestor procese, sistemul ctigsau, dimpotriv, pierde substan, nesiguran care deriv din necunoaterea coeficienilorstoichiometrici ai reaciilor. Rezolvarea problemei nu este deloc fr importan. Se tie sigur c, prinintermediul retro-reaciilor, fazele minerale dense, specifice eclogitelor, sunt nlocuite cu faze mai puin

dense i, deci, n final corpul eclogiticimicoreaz densitatea. Dac retromorfismul se realizeaz doarcu aport de mas (de exemplu doar cu aport de ap,aa cum cred numeroicercettori), atunci scdereadensitii este posibil doar prin creterea de volum a corpului. Avem ns dovezi asupra acestei creteri?Rspunsul poate fi afirmativ sau nu. Iardac expansiunea nu se realizeaz, atunci ar trebui s admitem csimultan cu aportul de substan,dac acesta este ntr-adevrreal, a avut loc o consistent pierdere de mas.

Am considerat cdeterminarea bilanului de mas al reaciilor retromorfe, din numeroase puncte de vedere,este celpuin la fel de important n petrogeneza eclogitelor ca multe alte probleme, depild, determinareacondiiilorfizice ale retromorfismului.

(3) bilanul de mas al reaciilor retromorfe a devenit unul din obiectivele centrale ale prezentului studiu.

Abordarea retro-reaciilordin acest punct de vedere este abia la nceput pe plan internaionali n mod inevitabilne-am confruntat cu numeroase dificulti, nu doar metodologice, dar i de concept. A trebuit sdepim o parte din aceste dificulti,mergnd pn la a modifica i chiar a inova metode de abordarea bilanului de mas.

Unbilan de mas, efectuat corect, poate servi ca punct de plecare n tratarea mai multor aspecte petrogenetice,geochimice i chiar tectonice. n ultimul capitol al lucrrii am sugerat doar cteva din numeroasele

concluzii care ar putea fi trase. Rmne ca, n viitor, pe msuraadunrii de noi analize de minerale i a noiimagini SEM, s revenim asupra problemei abordate, lrgind paleta de concluzii.


3/81

NOMENCLATURA UTILIZAT

n lucrarea prezent, am adoptat recomandarea Comisiei de sistematic n petrologie

(IUGS), subcomisia de nomenclatur a rocilor metamorfice (SCMR), definind

eclogitele ca roci fr plagioclaz, alctuite din > 75 % vol. omfacit i granat,

ambele reprezentnd componenii majori, frns caproporia unuia din cele douminerale sdepeasc 75 % vol. (Desmons et al, 2002). Dac granatul depete75 % vol, SCMR recomand ca roca s fie numitgranatit cu omfacit, iar dacomfacitul depete 75 % vol, omfacitit cu granat. Restul mineralelor carecoexist cu granatul i omfacitul a fost divizat de noi n trei generaii: (1) pre-eclogitice; (2) eclogitice; (3) retromorfe. Baza acestei separri a constituit-oraportul mineralelor din eclogit fa de granat i omfacit, dup cum urmeaz:

- fazele minerale care apar exclusiv ca relicte n cristalele de granat i / sau omfacit au

fost considerate pre-eclogitice.- fazele minerale care se includ reciproc (sau concresc) cu granatul i omfacitul au fost

numite de noi eclogitice sau primare. ntre acestea nu se remarc fenomenul desubstituiereciproc.

- fazele minerale care substituie granatul, omfacitul i oricare altul din mineraleleprimare, au fost numite retromorfe sau secundare.


4/81

Subdiviziuni petrografice adoptate n prezentul studiu

n eclogitele studiate, mineralele primare mai frecvente i mai importante care seasociaz cu granatul i omfacitul, sunt: distenul, fengitul, zoizitul icuarul. n

unele corpuri, eventual n unele domenii ale corpurilor eclogitice, proporia

volumic a acestor ultime minerale primare depete 25 % i, conform

recomandrilorSCMR, rocile ar trebui denumite eclogitoide. Avnd ns n vedere

c variabilitatea proporiei mineralelor primare este o regul, am preferat sdenumim toate aceste roci eclogite i s le descriem pe baza unui criteriu

mineralogic mixt: calitativ i cantitativ. n funcie de prezena sau absena

cuarului, am folosit doi termeni:

(a) eclogitefrcuar;

(b) eclogite cucuar;

(c) eclogitele foarte bogate n cuar(i anume peste 25 % vol) au fost numite de noi

eclogite leucocratecuarifere sau leucoeclogite, unul din motive fiind faptul c

aceast varietate este de obicei mai deschis la culoare dect restul eclogitelor.


5/81

Aria studiat

O miczon din Unitatea Getic a CarpailorMeridionali, respectiv Unitatea Porile de Fier (UPF)


6/81

De ce UPF?

Aici, pe o suprafa mic, se gsesc numeroase corpuri eclogitice;

Aceast zon a fost foarte bine cartat geologic de numeroi geologi anteriori

(Codarcea Al. (1940), Conovici N. i Conovici M. (1978), Conovici M. i Sabu G.

(1994), Iancu V. i Hrtopanu I. (1981), Hrtopanu I. Et al (1991), Iancu V. (1995),

Conovici M. (1999), eclman et al (2002).

Gradul de cunoatere al eclogitelor din zon este relativ mic fa de celelalte corpuri

din Carpaii Meridionali (ex. cele din Lotru, Iezer, Leaota); Aici gsim toate stadiile de transformare, prin retro-reacii, ale eclogitelor, de la

stri incipiente, la stri foarte avansate.


7/81

Datele cartografice existentenaintea acestui studiu

1. UPF const dintr-unfundament cristalini o cuvertur sedimentar(Mezozoic

i Neogen);

2. Fundamentul cristalin este format din

dou uniti:

(a) Unitatea de Jidotia (Codarcea Al.

(1940), Conovici N. (1978)

(b) Unitatea de Sebe-Lotru

3. Unitatea de Jidotia are poziie

geometric inferioar i este ariat deUnitatea de Sebe-Lotru;

4. Corpurile eclogitice se gsesc n Unitatea

de Sebe-Lotru i n corpurile granitice

de pe Valea Sltinic.


8/81

Rezultatul cartrii proprii n extremitatea sudic a UPF

Localizarea corpurilor eclogitice studiate n Unitatea Porilede Fier

Localizarea corpurilor eclogitice analizate nunitatea Porile de Fier

Anca Luca


9/81

Concluzii

Nu sunt dovezi pentru un raport tectonic ntre UJ i USL;

ntre cele dou uniti sunt deosebiri marcante de natur structural i nu mineralogic;

Pe baza observaiilor proprii, n fundamentul cristalin al UPF am separat:

1. Complexul gnaiselor plagioclazice fanerocristaline(CGP);

2. Complexul granitelor i gnaiselor granitice(CG);

3. Complexul micro-cristalin(CM),echivalent al seriei Luchia Jidotia (Codarcea

Al. 1940; Conovici N. i Conovici M. 1978);

Corpurile eclogiticesunt mai numeroase dect cele prezentate (att pe hrile

geologice anterioare, ct i pe harta proprie) i se gsesc exclusiv n CGP;

Corpurile eclogitice care fac obiectul studiului sunt indicate pe harta proprie, prin cifre.


10/81

Prezentarea celor trei complexe petrografice din fundamentul cristalin

n CGP, roca dominant este gnaisul plagioclazic, aa cum este definit de eclmani Gunnesch (1975),respectiv plagiognaisul,aa cum este denumit de Iancu (1995). Subordonat aparmicaisturi (n sensuldefinit de eclman i Gunnesch, 1975), amfibolite, eclogite, ultramafite (numite metaperidotite deIancu, 1995), cuarite, pegmatite, complexe migmatice cu leucosompegmatitic. Cu totul excepionalapar roci carbonatice marmoreene, roci magmatice tonalitice i diorite.

n complexul CG, roca specific este granitul microclinic leucocrat, cu granulaie n general fin, doarlocalpegmatoid. Domeniile perfect izotrope, specifice granitelor, sunt rare. Mai frecvent, granitul este slabistos (granit gnaisic). Ocurenele mai importante ale acestui tip de complex sunt prezentate pe schia dehart, cu simbolul general de granite, cea mai important fiind ocurena de pe Valea Sltinicului Mare. Aici,n complexul CG, apar numeroase corpuri lentiliforme de roci melanocrate, interpretate de Conovici (1999)ca fiind ultramafite. n realitate sunt roci melanocrate feldspatice, n care asociaiamineralspecific este

biotit hornblend microclin i care corespunde petrografic unui melano-sienit alcali-feldspatic. De

asemenea, n CG apar i mici corpuri de biotitite i cuarolite. Pe harta geologicpublicat de Iancu(1995), n complexul granitic de pe Luchia Mare, sunt semnalate dou corpuri de eclogite i unul deamfibolit (sau gnais amfibolic). n urma unei verificriminuioase, am constatat c eclogitele nu se situeazn complexul CG, ci n complexul CGP vecin.

Complexul CM sau complexul de Jidotia are ca roc dominant un gnais microcristalin, alctuitesenial din plagioclaz acid, cuari biotit. Totui,exist numeroase intercalaii cu o mineralogie mult maicomplex: plagioclazbiotitcuarmuscovitgranatdistenfeldspat alcalin (ternar), ultimile treiminerale aprnd ca relicte, fapt care arat c acest complex a suferit un grad foarte avansat de

metamorfism. Cu totul excepional apar, prin evoluie retro, sillimanit, andaluzit, cordierit neoformate nraport cu granatul i distenul. Funcie deproporia celor trei minerale eseniale, se pot separa diferite tipuripetrografice, cu structur mai mult sau mai puin istoas, dar toate microblastice: gnaise biotitice,micaisturi biotitice, cuarite biotitice. n afara acestor tipuri nchise la culoare, datorit mai ales a biotitului,apari roci leucocrate, fr biotit, formate n esen din feldspat plagioclaz, muscovit icuar, la care seadaug, uneori, relicte de granat i chiar de disten. Deseori aceste roci leucocrate au o granulaie mult mailarg i sunt slab istoase sau chiar izotrope. Ele apar ca lentile sau benzi concordante n complexulmelanocrat al rocilor microcristaline, edificnd mpreun structuri migmatice, aa cum se poate observa pe

valea JidotiaMici n bazinul Luchia.


11/81

ESTIMAREA CONDIIILOR MAXIME DE METAMORFISM,nregistrate de complexele CGP i CM

Existena migmatitelor, att n complexul gnaiselor plagioclazice, ct i n complexul Jidotia, esteargumentul cel mai evident c ambele complexe feldspato-micacee au trecut prin stadiul de

topireparial.

n ambele complexe se pstreaz ca relicte asociaia de nalt temperaturKfs Grt Ky, care,

conform datelor experimentale recente (Vielzeufi Montel, 1994; Patino Douce i Beard, 1995;

Castro et al, 2000; Gardien et al, 2000; Pickering i Johnston, 1998), este posibil doar ncondiiile topiriipariale a sistemelor feldspato-micacee la Pmin = 12 kbar i Tmin = 750 C.

Contrastul de granulaie al celordou complexe este determinat de condiiacinematic a anatexiei

i de gradul de difereniere a topiturii de restit.Granulaiamic a complexului de Jidotia

este urmarea topirii pariale anhidre (topire prin deshidratare), n condiii accentuat

sincinematice. Prin contrast, topirea parial n complexul CGP s-a realizat n prezena

apei libere i ntr-un regim cinematic mai puin sever, condiie care a facilitat creterea

dimensiunilor cristalelor, generate att n timpul topirii, ct i ulterior, prin reacia dintre

topiturirestitulanatectic.


12/81

Petrografia corpurilor eclogitice din UPF

1. Eclogite frcuar

Exemplu: corpul eclogitic 64

Localizare: Izvoarele Sltinicului Mic, afluent stnga al Sltinicului

Ambianapetrografic a corpului eclogitic:fondul petrografic: gnaise plagioclazice fanerocristaline

Roci subordonate: ultramafite (serpentinizate sau amfibolizate) i amfibolite

Asociaiamineralprimar:

OmpGrtKyZoKfsRu

Minerale de retro-reacie: Cpx, Amp, Pl, Spn, Spr, Crn, Zo, Mrg, Chl, Ilm, zeolii


13/81

Omfacit

Ky

Omp

Ky

Zo


14/81

Diagramele de compoziie ale piroxenilor din corpul eclogitic 64

Jadeite Aegirine

Omphacite

Aegirine-Augite

Quad

Jd Ae

WEF

EN FS

WO

0 10 20 3 0

70

80

90

1 00

JD

WEF


15/81

Omfacitul i mineralele de retro-reacie rezultate pe omfacit

1. Amfibolizarea

AmpGrt

Omp

Amp

Grt

b

Cristal de omfacit inclus n granat, substituit pariali izocor de

amfibol. (a) Imagine la microscopul optic cu nicoli +; (b) Imagine

SEM. Ompomfacit. Ampamfibol, Grtgranat.

aOmp

AmpGrt

O f i


16/81

Omfacit

1. Amfibolizarea

Cristal de omfacit amfibolizat pariali izocor. (Imagine la microscopuloptic cu nicoli II). Aici culoarea

brun a amfibolului a fost obinutprin oxidarea artificial a acestuia. Relict de omfacit poikilitic rmas dup

amfibolizarea izocor. (Imagine lamicroscopul optic cu nicoli II). Aiciculoarea brun a amfibolului a fostobinut prin oxidarea artificial.Incluziunile de granat i disten din

paleosomul omfacitic sunt conservatenetransformate, pe cnd cele de zoizit sunt

n cea mai mare parte anortitizate.

Amp AmpOmp

OmpZoAn

Ky


17/81

64.A.1.123 64.A.2.148 64.A.2.151 64.A.3.155 64.A.3.157 J64.A.1.73 J64.A.1.74 64-1b.4

SiO2 55.921 54.222 55.677 54.485 57.523 54.53 56.23 39.042

Al2O3 4.663 6.099 5.466 5.525 2.048 4.43 2.78 19.455

TiO2 0.167 0.093 0.053 0.334 0.078 0.05 0.08 0.047

FeO 4.465 2.819 2.298 3.618 4.033 4.21 4.11 9.368

MgO 20.931 21.495 21.633 20.504 21.716 20.73 21.24 13.140

CaO 12.933 12.670 12.250 13.326 13.379 12.68 12.72 11.600

Na2O 0.805 1.177 1.251 1.084 0.408 0.79 0.51 3.362

Cr2O3 - - - 0.094 0.134 0.15 0.28 0.107

O 24 24 24 24 24 24 24 24

Si 7.550 7.223 7.408 7.298 7.709 7.512 7.699 5.663

T Al 0.45 0.777 0.592 0.702 0.291 0.488 0.301 2.337

M Al 0.292 0.181 0.265 0.170 0.033 0.23 0.147 0.987

Ti

0.017

0.009

0.005

0.033

0.008

0.005

0.008

-

Fe2+ 0.006 0.314 0.256 0.405 0.452 0.485 0.47 1.136

Mg 4.212 4.270 4.290 4.093 4.338 4.257 4.335 2.840

Ca 1.871 1.809 1.746 1.912 1.921 1.872 1.866 1.803

Na 0.210 0.304 0.323 0.281 0.106 0.128 0.134 0.748

Cr - - - 0.010 0.014 0.016 0.03 0.012

H 2 2 2 2 2 2 2 2

Analiza reprezentativ n oxizi / procente de greutate i formulele calculate ale amfibolilor dineclogitul 64.A i J-64.A. (formule normalizate la 23 atomi de oxigen). AmpHb pseudomorf pe Omp


18/81

Diagramele de compoziie ale amfibolilor din corpurile eclogitice 64

BNa CMg+CFe2

CAl

0 20

2

Fe-Mg-Mn

Calcic

Na-Ca

Alkali

BCa+BNa

BNa

8 .0 7 .5 7 .0 6 .5 6 .0 5 .50

1

Ferro-

Actinolite

Actinolite

Tr emoliteTr Hb

Act

Hbl

Fe-

Act

Hbl

Ferro-Hbl

Magnes io-Hbl

Fe-

Tsch

Hbl

Tsch

Hbl

Ferro-

Tschermakite

Tschermakite

TSi

Mg/(Mg+Fe2)


19/81

2. Simplectitizareaomfacitului i amfibolizarea clinopiroxenului din simplectit.

Omp Cristal de omfacit substituit de mai multe structurimirmekitoide care avanseaz spre centrul relictului, din

direcii diferite. Ompomfacit; Cpxclinopiroxen; Plplagioclaz; Ampamfibol. (Imagine SEM).

Omp

Amp

CpxPl

Stadii diferite de amfibolizare izocor a simplectitului clinopiroxenic.

Omp

Zona limit dintre cristalul de omfacitrelict i simplectitele mirmekitoidecare l substituie discordant. (ImagineSEM).

Omp

Omp

Amp

Simplectite mirmekitoide caresubstituie discordant cristalele deomfacit. (Imagini la microscopuloptic cu nicoli + i II). Omp


20/81

Sanidine

Anorthoclas e

Albite Oligoclas e Andesine L abradoriteBytownite Anorthite

Ab An

Or

Diagrama de compoziie a feldspailor dincorpurile eclogitice 64

Jadeite Aegir ine

Omphacite

Aegirine-Augite

Quad

Jd Ae

WEF

0 1 0 2 0 3 07 0

8 0

9 0

1 00

JD

WEF

Diagramele de compoziie alepiroxenilor din corpul eclogitic 64


21/81

Granat i minerale de retro-reacie formate pe granat

Gross+And Alm+Spess

Pyrope

64-1b.3a64-3a.8

64.A.GC2.36

64.A.GC3.1

64.A.GC3.7

64_18-6764_18-68

Diagramele de compoziie ale granailor dincorpurile eclogitice 64.

13a

grt

san

1a

2agrt

3

43a

grt

san

Detaliu. Cristal de granat substituit marginal desimplectitul chelifitic amfibolo-plagioclazic. 3

amfibol, 4 feldspat plagioclaz. (ImagineSEM)

Cristale anhedrale de granatsubstituite marginal de osemicoroan chelifitic amfibolo-

plagioclazic. 1 i 2 relict defeldspat potasic, 3 granat.(ImagineSEM)

Cristal anhedral de granatsubstituit marginal de ocoroan chelifitic amfibolo-

plagioclazic. A se remarcadiferena compoziional dintre

Amp (Al) format pe granat icel format pe spaiulomfacitului, diferen pus neviden prin nuanele deculoare obinute dup oxidareaartificial a amfibolului.(Imagine la microscopul opticcu nicoli II)

Grt

Omp

Amp


22/81

Sanidine

Anorthoclas e

Albite Oligoclase Andesine L abradoriteBytownite Anorthite

Ab An

Or

Diagrama de compoziie afeldspailor din corpurileeclogitice 64

0 20

2

Fe-Mg-Mn

Calcic

Na-Ca

Alkali

BCa+BNa

BNa

8 .0 7 .5 7 .0 6 .5 6 .0 5 .50

1

Ferro-

Actinolite

Actinolite

Tr emoliteTr Hb

Act

Hbl

Fe-

Act

Hbl

Ferro-Hbl

Magnes io-Hbl

Fe-

Tsch

Hbl

Tsch

Hbl

Ferro-

Tschermakite

Tschermakite

TSi

Mg/(Mg+F

e2)

BNa CMg+CFe2

CAl

Diagramele de compoziie aleamfibolilor din corpurile

eclogitice 64


23/81

Disten i minerale de retro-reacie formate pe disten

Grup de cristale de disten, provenite, cel maiprobabil, dintr-un megacristal, dup deformareai substituia parial a acestuia. (Imagine lamicroscopul optic cu nicoli II)

Structur coronitic complex,format pe disten, cu urmtoareasuccesiune a zonelor, de la centru

spre exterior: relict de distenzoncomplex cu microdomeniicorindon-anortitice i corindon-spinelicezon cu anortit i spinel.Ultima bordur, de plagioclaz aciddin jurul structurii coronitice s-aformat pe omfacit. Kydisten, Crn

corindon, Spnspinel, Sprsafirin, Ananortit, Plaplagioclazacid. (Imagine SEM).

Ky

Ky Ky

Ky

Megacristal de disten deformat casant i ductil. Fiecarefragment a fost transformat n structur coronitic prinreacii retromorfe. Ky disten. (Imagine la microscopuloptic cu nicoli II).

Ky

Crn+An

An+Spn

Pla

Spn+An


24/81

Plagioclaz, spinel. Detalii

An

Ky

Spn

Detaliu din microstructuracoronitic. Microdomeniuspinel-anortitic format pedisten. A se vedea formelecomplexe, scheletice alecristalelor de spinel.(Imagine SEM).

Mg Fe2

Cr

1 2.3 .2 1 55 0-7 4 s p l (r1 5Q -1 851 5Q -1 936 4A -1 226 4A -1 26

6 4_ 18 -3 8

Cr Fe2

Al

1 2.3 .2

1 55 0-7 4 s p l (r1 5Q -1 851 5Q -1 93

6 4A -1 226 4A -1 26

6 4_ 18 -3 8

Diagramele decompoziie alespinelului din

corpurile eclogiticestudiate.

Sanidine

Anorthoclas e

Albite Oligoclas e Andesine L abradoriteBytownite Anorthite

Ab An

Or Diagrama de compoziie afeldspailor din corpurileeclogitice 64


25/81

Zone cu safirin prismatic, n concretere cuanortitul, formate pe disten. Ky disten, Sprsafirin, An anortit, Crn corindon. (Imagine lamicroscopul optic cu nicoli II)

Detaliu. Microdomenii cu cristale prismatice desafirin, concrescute cu anortitul, formate pedisten. (Imagine SEM).

Ky

An+Crn

An+Spr

Ky

An+Spr

An+Spn

Al+Fe3+Cr Si

Mg+Fe2

Diagrama de compoziie asafirinului din corpurile

eclogitice studiate.

Safirin


26/81

O Si Al Fe Mg Ca Cr

64.A.1.120 10 0.571 4.837 0.177 1.347 0.035 0.005

64.A.1.125 10 0.507 4.831 0.163 1.444 0.111 0.005

64.A.2.144 10 0.717 4.649 0.100 1.478 0.018 0.005

J64.A.1.47 10 0.625 4.789 0.170 1.300 0.076 0.005

J64.A.1.48 10 0.662 4.733 0.158 1.260 0.113 0.021

Safirin

Formula standard

(Mg, Fe2+)2-n (Al, Fe3+, Cr)4+2n Si1-n O10

n = 0 n = 0.5Fe = 0 Fe = 0

Mg2Al4SiO10 Mg1.5Al5Si0.5O10

standard standardperaluminos


27/81

Corindon

Crn+An

Zone cu corindon ianortit formate pe spaiuldistenului. (Imagine lamicroscopul optic cunicoli II)

Cristale euhedrale de

corindon (Crn) n mediuanortitic. (Imagine la

microscopul optic cu nicoli II)

Cristale scheletice decorindon (Crn) concrescute cuanortit. (Imagine lamicroscopul optic cu nicoli II)

Crn

Crn


28/81

Zoizit

An

An

Pseudomorfoze de anortit policristalin,maclat polisintetic, pe cristale euhedrale dezoizit. Ananortit. (Imagine la microscopuloptic cu nicoli +).

5

Ky Zo

Disten cu incluziune de zoizit euhedral.Kydisten, Zozoizit.

(Imagine SEM).


29/81

Produi de reacie ntre mineralele primare

Pla

Ky

Crn+An

Crn+Spn

An+

Spn

Cpx

Feldspatizarea omfacitului la contactul cu distenul

Structur coronitic complex,format pe disten, cu urmtoareasuccesiune a zonelor, de la centruspre exterior: relict de distenzon

complex cu microdomeniicorindon-anortitice i corindon-spinelicezon cu anortit i spinel.Ultima bordur, de plagioclazacid, din jurul structuriicoronitice s-a format pe omfacit,prin substituia izocor a acestuia.

n aceast bordur se pstreazmici relicte sporadice declinopiroxen. Kydisten, Crncorindon, Spnspinel, Ananortit, Plaplagioclaz acid, Cpxclinopiroxen. (Imagine SEM).


30/81

Ky + Zo An + Crn

Reacia disten + zoizit cu formare de anortit icorindon. Kyrelict de disten, Zozoizit, An

anortit, Crncorindon.(Imagini la microscopul optic cu nicoli II i +).

Ky

An+Crn

An

Ky

Zo

Zo

Ky


31/81

2. Eclogite cu cuar

Contextul petrografic

Ecg

Amf

GP

GL

Aflorimentul corpuluieclogitic 12.

Ecgeclogit,Amfamfibolit,

GPgnais plagioclazic

(tonalitic),GLgranit leucocrat(cu structur aplitic).


32/81

Corpurile eclogitice din ocurena 15

Ecg

Cc + Chlr

(a) Migmatit stromatitic cu melanosom eclogitic. Leucosoma este

predominant granodiorit-tonalitic. Ecg eclogit. (b) Corp lenticular deeclogit retromorfozat inclus n tonalit (T). (c) Corp lenticular de eclogitretromorfozat ntr-un migmatit cu leucosom granodioritic. (d) Corplenticular de diorit porfiric (DP) nconjurat de eclogit. (e) Detaliu aldioritului cu structur porfiric. (f) Corpuri eclogitice cutate, ntr-unmigmatit stromatitic cutat, cu leucosom granitic. (g) Corpuri eclogiticeneregulate, ntr-un migmatit, cu tranziie gradat spre leucosomagranitic. (h) Filon de pegmatit cuaro-feldspatic (Pg) care strbatediscordant un complex eclogito-migmatitic. (i) Filon carbonato-cloritic(Cc-Chl) discordant fa de complexul eclogito-migmatitic.

a

Ecgr

T

b

Ecg

c

DP

d

DPeEcgr

f Ecgr

g

Pgr

h

i

Cc + Chl


33/81

Concluzii privind contextul petrografic

Corpurile eclogitice se asociaz cu amfibolitele;

Aceste amfibolite rezult prin transformarea retromorf a

eclogitelor;

Corpurile eclogitice se asociaz cu roci magmatice (tonalitice,

dioritice, granitice) cu care formeaz complexe migmatitice

particulare.


34/81

Particulariti mineralogice

Toate conin fengit, nlocuit prin retro-reacii de simplectit biotit-plagioclazic;

Distenul reacioneaz cu cuarul adiacent, formnd o bordur albitic;

Omfacitul reacioneaz cu cuarul, rezultnd o bordur de reacie albit-diopsidic;

Amfibolizarea mineralelor mafice primare (omfacit i granat), dar i a

simplectitelor piroxenice este foarte accentuat, uneori total. Prin acest proces

foarte avansat, asociaia primar eclogitic trece n asociaie amfibolitic;

Apar tendine de dezvoltare a biotitului pe granat, mai rar pe disten;

Local distenul, mai rar granatul, sunt pseudomorfozate de clinozoizit.


35/81

PlBt

Detaliu din simplectitul biotit-plagioclazic format pe un cristalde fengit. (Imagine SEM).

Distenul reacioneaz cu cuaruladiacent, formnd o bordur

albitic.

Omfacitul reacioneaz cu cuarul,rezultnd o bordur de reaciealbit-diopsidic.


36/81


37/81

Amfibolizarea mineralelor mafice primare (omfacit i granat) i asimplectitelor piroxenice

GrtGrt

Pl

Omp

Cpx + Pl

AmpCpx

Pl

Omp


38/81

Spn

Asociaii spinelice cufeldspat ternar biotit,

formate prin reacia disten+ cuar. Asociai primar

disten + cuar a fost parialinclus ntr-un cristal de

granat. (Imagine lamicroscopul optic cu nicoli

II. Seciune grafitizat).

Tendine de dezvoltare a biotitului pe granat, mai rar pe disten

KyKy

Ky

SpnSpn Grt

Qtz

BtBt

Grt


39/81

Ky

Ky

Bt +

Chl

Bt +

Chl

Ky

Ky

Bt

+

Chl

Bt

+

Chl

Crn + Spn + FT

Bt

+

Chl Ky

Bt

+

Chl

Ky

Crn + Spn + FT

Structur coronitic cu compoziieparticular, format pe disten. Ky relict dedisten; Btbiotit microcristalin parialcloritizat; Crncorindon; Spnspinel; FT- feldspat ternar. (Imagine SEM i imaginila microscopul optic cu nicoli II i +).


40/81

3. Eclogite leucocrate cuarifere

Faza dominant este cuarul (30 60%);

Omfacitul este foarte puin (5 10%), totdeauna inclus n cuar, complet simplectitizat, cu

grad avansat de amfibolizare;

Granatul (< 25%) are compoziie foarte variabil cu Grs > Prp. La contactul cu cuarul se

formeaz o coroan dubl: Plaspre Grt i Amp spre Qtz. Prin retro-reacii trece preferenial nBt. Nu se chelifitizeaz.

Distenul este foarte frecvent de dimensiuni mari, cristalele depind uneori 5 cm. Prin retro-

reacii se formeaz frecvent faze alcaline (Ab, Kfs, feldspat ternar, Bt, Ms) i faze aluminoase

(Spn i Crn). Specific este reacia

Ky + Qtz Ab.

Fengitul este omniprezent, fiind doarparial simplectitizat.


41/81

Ky

Grt

Amp+Pl

Qtz

Ky

Crn

Smpl

Ky

Ky

Ky

Qtz

Qtz

Bt

CrnSpn

Amp + Pl

Grt

Crn

Smpl

Ky

Qtz

Spn

PlBt


42/81

Fengit


43/81

Coroane albiticerezultate prin reacia

dintre disten i cuar.(Imagine lamicroscopul optic cu

nicoli II i ncruciai).Ky

Qtz

Ab

Ab

Ky

AbQtz

Qtz

Ky

Ab

AbQtz

Biotit dezvoltatmetasomatic pecristalul de disten,dinspre margine spreinterior. Btbiotit, Ky

disten. (Imagine lamicroscopul optic cunicoli II).

Bt

BILANUL DE MAS AL RETRO REACIILOR DIN


44/81

BILANUL DE MAS AL RETRO-REACIILOR DINCORPURILE ECLOGITICE

Retromorfismul eclogitelor a condus sau nu la schimbarea

chimismului global? Retromorfismul s-a realizat printr-o succesiune de reacii, avnd ca

schem general:

A + |X| BA = paleosoma (mineralul primar);B = neosoma (mineralul neoformat);|X| = vectorul compoziional al reaciei,adicsubstanactigati / sau pierdut de

sistem n timpul reaciei.Daca |X| = 0, reacieizochimic.

|X| 0, reacieallochimic.Determinarea calitativ i cantitativ a vectorului |X| este esena bilanului de

mas. Acestbilanrezult automat din forma ecuaiei chimice pe care o concepem,dar, aa cum au artat mai muli cercettori, pentru aceeai pereche paleosom-neosom pot fi concepute numeroase ecuaii chimice (Riedge, 1949; Polderwart,1953; Gresens, 1967). Condiia obligatorie pentru a formula un model de ecuaieeste, evident, cunoaterea chimismului fazelor minerale solide implicate n reacia

de nlocuire (respectiv a paleosomului i a neosomului).


45/81

Numrul ecuaiilor pe care le putem concepe este dependent de numrul parametrilor teoreticvariabili n sistemul reactant: masa total, masa componenilordin faze, numrul de moli ivolumul implicat n transformare. Duprestriciile impuse, ecuaiile sunt urmtoarele:

Ecuaie care admite masa constant a paleosomului

100 g A + |X| 100 g B

Ecuaie care admite c unul din componeniipstreaz masa constant

100 g A + |X| 100 g B

Ecuaie care admite creacia se desfoar mol la mol

formula lui A + |X| formula lui B

Ecuaie care admite cnumrul de atomi ai unui element existent n formula lui A se pstreaz constant

A + |X| B

Ecuaie care admite volumul constant (ecuaieizocor)

A + |X| B

B

i

A

i

X

X

AV

100

B

i

A

i

N

N

BV

100

1

1001001

B

BA

AV

BXAV


46/81

Formal, am separat dou tipuri de transformri izocore:

Pseudomorfozri izocorebilanul de mas, normalizat la 100 cm3, are forma simpl:

100 cm3 A + |X| 100 cm3 B

Reacii izocore, la care a trebuit sdezvoltm o bazanalitic,finalizat printr-o diagramde bilan. Pentru o reacie de tipul A + |X| B1 + B2, existdouecuaii pe baza creia seconstruiete diagrama debilan:

1BA

1

1

1001001

B

BA

A V

BXA

V

2

2

1001002

B

BA

AV

BXAV

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

Si

Al

Ca

Na

Fe+Mg

Schia unei diagrame de bilan, pentru o reaciemetasomaticA B1 + B2. Aici sunt reprezentate valorile teoretic

posibile ale unui component Ci (de ex. Al), funcie de .La = 0.44 substituia se realizeaz la Al = constant. Lavalori > 0.44, sistemul primete Al, iar la < 0.44

pierde Al.

A B1 A B2A B1 + B2

Bilanul substituiei omfacitului


47/81

Bilanul substituiei omfacitului

1.Bilanul reaciilor de amfibolizare a omfacituluiForma general a reaciei, normalizat la 100 cm3, este:

100 cm3Omp + |X| 100 cm3 Amp.

Pentru omfacitul inclus n Grt, calculat la corpul eclogitic 64,

|X|V = 0

= 0.251 Mg + 0.053 Fe + 0.365 Al + 0.735 H(0.087 Na + 0.583 Ca + 0.522 Si + 0.42 O)

Pentru omfacit poikilitic,

|X| V = 0 = 0.0025 Ti + 0.119 Fe + 0.427 Mg + 0.734 H(0.260 Si + 0.176 Al + 0.522 Ca

+ 0.004 Cr + 0.265 Na + 0.432 O)

Deci:1. Reacia este metasomatic, cu intrare i ieire de substan;

2. Toate elementele existente n reeaua Amp, inclusiv Al, s-au comportat mobil.

Bilanul reaciilor de transformare izocor a omfacitului n simplectitul


48/81

Bilanul reaciilor de transformare izocor a omfacitului n simplectitulclinopiroxen - plagioclazic

Forma general a reaciei:

Omp + |X| V = 0 Cpx + Pl.

Date necesare pentru determinarea lui |X|:

- compoziia Omp relict;

- compoziia Cpx i a Pl din simplectit;

-proporia volumic a celor dou minerale din simplectit.

Ex.: pentru Cpx (calculat pe imgini) = 0.82,simplectitizarea se face la Al i Ca ct.

n rest, emisie !!!!!!!

Problema:

Dac n timpul simplectitizrii nu se primete substan,

cum se formeaz feldspaii?

Explicaia clasic:

NaAlSi2O6 + SiO2 NaAl Si3O8 Ca Al2SiO6 + SiO2 CaAl2Si2O8.

reacii ce presupun aport de silice !!!!! i cretere de volum.

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10

0

% volum Cpx n simplectit

atom

gram

Na

Mg

Ca

Fe

SiAl

O

Omp CpxOmp Pl Omp Pl + Cpx

Omp

Cpx + Pl


49/81

innd cont de cele trei constrngeri:

1. V = ct, respectiv 100 cm3;

2. Al = ct;

3. lipsa aportului de substan,

constatmcreaciile care pot genera feldspat sunt delimitate de urmtoareledou extreme:

a. Reacia la Na = ct.

Jd + 0,6 Di + X 1 Ab

b. Reacia la Ca = ct.

1.31 Jd + 0.32 Di + X 2 0.68 Ab + 0.32 An,

unde X 1 =(0.6 Ca + 0.6 Mg + 0.2 Si + 1.6 O) iX 2 =(0.62 Na + 0.32 Mg + 0.76 Si + 1.72 O)

Conform acestorreacii, deduse teoretic, Pl din simplectit ar trebui saib un coninut maximd 32 % A f t fi t d l li t t C it l l II U i t d


50/81

Corelaia geometric dintre compoziia plagioclazuluiformat izocor pe omfacit, la Al = ct. isubstanaemisn timpul reaciei.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

44.5

5

0 10 20 30 40Compoziia plagioclazului (% An)

Raportulreactanilor(Jd/

D

de 32 % An, fapt confirmat de numeroasele analize, prezentate n Capitolul II. Un coninut deAn mai ridicat s-arobine doardacreacia de simplectitizare ar fi nsoit de un aport de Casau o emisie de Al, ceea ce intr n dezacord cu constrngerile impuse.

Corelaia geometric dintre compoziia Pl formatizocor pe Omp, la Al = ct. i raportul molar alcomponenilorreactani.

Aa cum se poate observa, cele dou reacii extreme

se deosebesc prin raportul componenilor reactani,adica Jd : Di (He), respectiv 1.6 la reacia (a) i 4.1 lareacia (b). Teoretic este posibil orice raport ntre celedou valori extreme i trebuie remarcat c, la unanumit raport Jd : Di, corespunde un anumit procentde An n Pl, aa cum se vede n figur.

Dac lum n considerare substana

eliminat din sistem, observmc emisia deNa i Si (respectiv Mg, Fe) crete cuconinutul n An al plagioclazului, pe cndemisia de Ca scade continuu, de la valoareateoretic maxim de 0.6 la zero, nmomentul cnd plagioclazul atinge 32 %An.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

-8 2 12 22 32

Compoziia plagioclazului (An %)

Substana

emis(atomigram/

10

cm3)

Na

Si

Mg, Fe

Ca

REACIA DE AMFIBOLIZARE A SIMPLECTITULUI PIROXENIC


51/81

REACIA DE AMFIBOLIZARE A SIMPLECTITULUI PIROXENIC

Concluzia bilanului

nlocuirea izocor a Cpx din simplectit cu Amppresupune aport de ap, Al, Mg, Na, dar ieliminare de Si, Ca, Fe i O. Cu alte cuvinte, ntimpul acestui proces, toate elementele majorepe care le regsim n formula amfibolului s-au

comportat mobil.

Omp

Amp

AmpCpx

Pl

1.Prin pseudomorfozare, conform reaciei de bilan:

100 cm3 Cpx + X 100 cm3 Amp

cu X mediu = 0.138 Al + 0.008 Ti + 0.004 Cr + 0.175 Mg + 0.017 Na + 0.734

H(0.277 Si+ 0.759 Ca + 0.019 Fe + 0.337 O)

2.Prin reacia izocor la Al = ct:

N cm3 Cpx + M cm3 An + X 100 cm3 Amp

91.1 cm3 Cpx + 8.9 cm3An + [X] 100 cm3 Amp

[X] = 0.26 Mg + 0.105 Fe + 0.734 H(0.811 Ca + 0.188 Si + 0.247 O)

ceea ce implic zonarea Pl (An puin pe margine) i a Amp.

Pl

Amp


52/81

BILANUL SUBSTITUIEI GRANATULUI

1. Reacia granat amfibol

Bilanul izocor, normalizat la 100 cm3

0.864 moli Grt + |X| V = 0 0.367 Amp,

|X| V = 0 = 0.17 Na + 0.064 K + 0.049 Mg + 0.064 Ca + 0.734 H (0.493 Fe + 0.025 Mn + 0.808 Al +

0.234 Si + 1.56 O).

Reacia izocor este cea mai probabil, dat fiind pseudomorfoza amfibolului pe granat.

Concluzia bilanului

Amfibolizarea izocor a Grt elimin din sistem Al, Fe, Si dar ctig ap i alcalii. Ca i Mg au o

tendin de inerie, aportul acestor elemente fiind destul de mic.


53/81

2. Reacia granat simplectit cu plagioclaz i amfibol ( Reacia de chelifitizare )

Datele necesare

Compoziia paleosomului: granat (tabel nr. II.1.1.2)

Compoziia neosomului: simplectitul plagioclazamfibol (tabel nr. II.1.1.12, respectiv

II.1.1.10)

Proporia fazelor din simplectit: = 0.588 0.1

Formulele mineralelor raportate la 100 cm3 sunt prezentate n tabelul nr. III.4.3.1.

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10

0

% volum de Amp n simplectit

atomgram

Na

Mg

Ca

Fe

Si

Al

O

H

Grt Pl + AmpGrt Pl Grt Amp

Concluziile bilanului

Indiferent de coeficientul ,

chelifitizarea granatului presupune

aport de Na, Ca i H2O i eliminare de

Si, Al, Fe, Mg.


54/81

BILANUL SUBSTITUIEI DISTENULUI

Cele dou constrngeri (V = ct. i Al = inert) ne conduc la dou ecuaii:

a) Reacia distenului la aportul de Ca,

2.28 Ky + |X| 0.57 An + 1.71 Crn,

unde |X| = 0.57 Ca(1.12 Si + 1.61 O).

b) Reacia distenului la aportul de Na,

2.28 Ky + |X| 0.47 Ab + 2 Crn,

unde |X| = 0.47 Na(0.85 Si + 1.54 O).

Concluzie:

Reacia este tipic metasomatic, cu aport de Ca / Na i eliminare de Si.

1. Reacia de formare pedisten a asociaiei plagioclaz + corindon


55/81

2. Reacii de formare a safirinului

Constrngeri: V = ct. i Al = inert.Pe spaiul distenului, singura reacieizocorde formare a asociaiei An + Spr este:

2.26 Ky + |X| 0.84 Al-Spr + 0.17An,

unde |X| = Ca + 1.2 Mg(3.3 O + 4.5 Si), ceea ce nseamn c reacia presupune aportde Ca, Mg, dar i eliminare de Si, O.

Singura reacie care explic formarea Al-Spr !!!!!!!!

Concluzii:

1. Ineria Al a determinat mecanismul metasomatic al reaciei;

2. Spr s-a format exclusiv pe spaiul Ky datorit comportrii inerte a Al;

3. Compoziia peraluminoas a Spr este cauzat de cele dou constrngeri alereaciei: conservarea volumului i ineria Al.


56/81

3. Reacia de formare pedisten a asociaiei plagioclaz + spinel

Produsul de reacie cel mai frecvent observat pe cristalele de disten este un simplectit deSpn i Pl.

Spn, practic o cristalosoluie binar fero-magnezian, are raportul MgO / (MgO + FeO)

deseori supraunitar, iar Pl asociat este de regul An (< 10 % Ab).

Proporia volumic a Spn, determinat pe mai multe imagini de microsond, oscileazntre aprox. 20 % i 40 %.

eclman et al (2002) a propus reacia de adiie:

2 Ky + CaO + (Mg, Fe)O An + Spn V = + 60 %

care nu este confirmat de observaii.


57/81

Observaiile:

0.59 Jd + 0.59 Di + 0.53 Ky + X 0.5 Ab + 0.29 An + 0.29 Spn,pe Omp pe Ky

X = (0.30 Ca + 0.30 Mg + 0.85 Si + 0.10 Na).

Rezult:1. asociaia Spn + Pl se formeaz prin reaciadintre Kyi Omp2. reacia este izocor

3. Al inert

KyKy

Omp simpl Cpx + Pl

Ky

Qtz Ky

Omp simpl Cpx + Pl

Spn

Ab


58/81

Succesiuneazonelor

Compoziiamineral a

zonei% An n Pl dinzon % Jd npiroxen Ca-Tsc npiroxen

Mg / (Mg + Fe)n mineralul

mafic

Disten relict Disten - - - -

Zoncorindonic

Crn + Pl 92 - 100 - - -

Zon safirinic Spr + Pl 97 - 100 - - 0.880.89

Zon spinelic Spn + Pl 90 - 97 - - 0.580.59

Zonanortitic

Pl 92 - 97 - - -

Zon

oligoclazic

Pl 22 - 32 - - -

Simplectitamfibolic

Amp + Pl 18 - 25 - - -

Simplectitpiroxenic

Cpx + Pl 21 - 32 1 - 3 2 - 3 0.920.99

Omfacit relict Omfacit - 18.7 - 31 0.51.5 0.950.96

Zonalitatea structurilor coronitice pe disten


59/81

Este o zonalitate de reacie ntre Omp i Ky cu2 restricii: V = ct. i Al inert.Conform schemei:

Starea iniial Stadiul 1 Stadiul 2 Stadiul 3Omp

Ky

KyKy

Ky

Spr + An

Spn + An Spn + An

An An An

OmpPl An 25 Di Pl An 25 Di Pl An 25 Di

Omp

Cpx + Pl An 25 Cpx + Pl An 25

Omp Cpx + Pl An 25

Evoluia n spaiu a zonelor de reacie la interfaa Ky Omp.

BILANUL SUBSTITUIEI FENGITULUI


60/81

BILANUL SUBSTITUIEI FENGITULUIReacia izocor:

Paleosom: fengitNeosom: simplectitul plagioclaz + biotit

Proporia fazelor din simplectit: = 0.20 0.1

Formulele mineralelor raportate la 100

cm3sunt prezentate n tabelul nr.III.6.1

ConcluziiSimplectitizarea fengitului

presupune aport de Na, Mg, Fei eliminare de K, Al, Si, H.

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% volum Albit n simplectit

a

tomg

ram

K

Na

Ca

Mg

Fe

Ti

Al

Si

O

OH

Phe + |X| simplectit (Bt + Pl)

|X| = 0.077 Ti + 0.649 Mg + 0.407 Fe + 0.035 Ca + 0.171 Na + 0.071 O(0.265 Si +

0.390 Al + 0.052 K + 0.306 H)

Ky Bt Ky PlKy Bt + Pl


61/81

BILANUL SUBSTITUIEI CUARULUI

Reacia izocor (V = 100cm3, Al = inert):

Qtz + Ky + |X| Ab

0.5 Ky + 3.43 Qtz + Na Alb + 0.93 Si + 1.36 O

|X| = Na0.93 Si1.36 O.

Ky

Qtz

Ab

Ky

AbQtz

Qtz

Qtz

Ky

Ab

Ab

BILANUL GLOBAL


62/81

BILANUL GLOBAL

Reaciile prezentate n paragrafele anterioare aratcsubstituiileizocore, suferite de mineralele specifice eclogitelor

studiate, s-au desfurat n microsisteme deschise. Pentru fiecare reacie individual Ri, substana intrat n sau

ieit din microsistem a fost exprimat calitativ i cantitativ prin vectorul de compoziie al acelei reacii, |X|Ri

.

Dac se urmrete comportarea aceluiai element chimic, observmc sunt cazuri cnd unele microsisteme expulzeaz

elementul, printr-o anumit retro-reacie Ri, pe cnd alte microsisteme vecine, l primesc, prin intermediul altei

retro-reacii. De aceea, se pune problema dac nu cumva, n ansamblu, retro-reaciile din eclogit s-au derulat, de

fapt, ntr-un sistem nchis.

Yang et al (2004)aratc n eclogitele retromorfozate din estul regiunii Sulu (China) omfacitul, granatul i distenul, n

procesul de retromorfism, s-au comportat ca trei microsisteme deschise. Granulele de omfacit , n timpul

simplectitizriineizocore, au emis Ca, MgiFe. De asemenea, granulele de granat, n timpulchelifitizrii, au

eliminat Fe, Mg, dar au pr imi t Si, Al , Ca, NaiOH. n sfrit,cristalele de disten, n procesul de coroni tizare,

au emis Aliau primit F e, Mg, Ca, pentru a forma spinelulianortitul.

Nakamura i Hirajima (2000), pentru aceleai eclogite, apoiNakamura (2002)aratc retromorfismul se realizeaz, de

fapt, n sistem nchis, printr-o reaciegeneral de forma:

40 Grt + 549 Omp + 110 Ky + 277 Qtz + 66 H2O 66 Amp + 420 Pl An 20Coeficienii stoikiometrici ai reaciei invocate mai sus sunt calculai de Nakamura (2002) pe baza compoziiei chimice

medii a mineralelor. n ansamblu, aceast retro-reacie duce la o expansiune de volum de circa 10 %, dar cu toate

acestea, exceptnd H2O, nici un component nu intri nici nuprsete sistemul.

Ideea uneiposibile retro-reacii n sistem nchis a fost exprimat cu civa ani mai nainte de Godard i Mabit (1998),

care, aa cum am artat n paragraful precedent, au conchis c reacia disten + omfacit, cu formare de structuri

simplectice pe ambii reactani, ar fi putut evolua ntr-un sistem nchis.

Ambele puncte de vedere sunt rodul unui bilan de mas, ns trebuie fcutobservaiac acestbilan ar putea fi eronat, din dou considerente. Mai nti, trebuie subliniat c retro-reaciilenu s au desfurat simultan n toate micro sistemele din eclogit Exist fr ndoial etape


63/81

nu s-au desfurat simultan n toate micro-sistemele din eclogit. Exist, fr ndoial, etapesuccesive de retro-reaciii,deci, pentru fiecare etap trebuie calculat un bilan propriu. Deaceea, nu putem invoca o unicreacie, cu participarea simultan a tuturor fazelor din eclogit,aa cum face Nakamura (2002). n al doilea rnd, deficiena modului de abordare de pnacum este ignorareabilanului de volum. Toate reaciile debilan propuse de autorii anteriorisunt nsoite de variaii pozitive de volum, fapt contrazis de retro-reaciile reale, evident

izocore. Observaiile critice:1. Reaciile acceptate n sistem nchis, au dus la cretere de volum;2. Retro-reaciile individuale pe Omp, Grt i Ky sunt acceptate c s-au desfurat simultan.

Starea de fapt:1. Toate reaciile individuale Ri s-au desfurat n sistem deschis;2. Toate au fost izocore;3. Toate au eliminat Si;4. Reaciile Ri s-au desfurat n etape succesive, trei fiind mai importante:

Etapa I.Amfibolizarea, prin pseudomorfozare, a Omp;

Etapa II (anhidr). Transformarea omfacitului n simplectitul clinopiroxen-plagioclazic(reacia R2). Local, reacia a fost cuplat cu transformarea distenului n anortit spinel,safirin(reacia R3), dari cu reaciadisten + cuar albit(reacia R11).

Etapa III: procesul retromorf este dominat de transformarea granatului n amfibol +plagioclaz (R7) i de amfibolizarea simplectitului piroxenic (R13). Simultan au loc nsireaciile R12 (anortitizarea zoizitului), R4 (formarea corindonului), R6 (formareamicelor pe disten), R8 (formarea biotitului pe granat), R9 (simplectitizarea fengitului),R14 (ilmenitizarea rutilului).

Codificarea retro-reaciilor specifice i valorile (t)Ri pentru trei tipuri de eclogite din UPF


64/81

Mineralul afectatde retro-

reacieReacia

Simbolulreaciei

(t)Ri

Eclogit tip64

Eclogit tip15.Q

Eclogitleucocratcuarifer

Omfacitomfacit amfibol R1 0.20 0.10 -

omfacit clinopiroxen +plagioclaz (simplectit)

R2 0.40 0.85 1.00

Disten

disten anortit spinel, safirin R3 0.20 0.80 0.50

disten anortit + corindon R4 0.10 0.10 0.10

disten biotit R5 - 0.05 0.20

disten muscovit R6 - - 0.10

Granat

granat amfibol + plagioclaz(simplectit)

R7 0.25 0.30 0.10

granat biotit R8 - - 0.15

Fengit fengit biotit + plagioclaz R9 - 0.10 0.80

Cuar cuar + omfacit albit + diopsid R10 - 0.01 0.01cuar + disten albit R11 - 0.03 0.10

Zoizit zoizit + disten anortit + corindon R12 0.6 - -

Clinopiroxen (dinsimplectitulpe omfacit)

clinopiroxen amfibol R13 0.50 0.85 1.00

Rutil rutil ilmenit R14 0.30 0.50 0.30


65/81

Formula de calcul a bilanului global

Contribuiafiecreireacii individuale Ri labilanul global a fost calculat prin formula:

|X|Ri (v) Ri (t) Ri

unde (v) Ri este exprimatfracia de volum a paleosomei afectat de Ri, fiind a suta parte din

procentul de volum al acesteia. Mrimea(t) Rieste gradul de transformare al paleosomei

prin reacia Ri - cantitatea relativ din volumul paleosomei afectat de reacia Ri - i secalculeaz prin raportul dintre volumul paleosomei consumat de reacia Ri i volumul

total al paleosomei respective, nainte ca eclogitul s fi intrat n procesul de

retromorfism.

n eventualitatea c simultan se desfoar mai multe reacii Ri, bilanul total este dat de

ecuaia:

|X|BG= |X| Ri (v) Ri (t) Ri

Datele necesare rezolvrii acestei ecuaii sunt prezentate n cele dou tabele.

Fraciile ol mice ale mineralelor implicate n retro reacii n trei tip ri


66/81

Fraciile volumice ale mineralelor implicate n retro-reacii, n trei tipuri

fundamentale de eclogite studiate. (Deduse din compoziiile modale medii)

MineralulFracia volumic (v)

Eclogit tip 64 Eclogit tip 15.Q Eclogit leucocrat cuarifer

Omfacit 0.45 0.30 0.07

Granat 0.30 0.40 0.25

Disten 0.15 0.10 0.20

Zoizit 0.10 0.05 -

Rutil 0.02 0.01 0.01

Fengit - 0.06 0.12

Cuar - 0.08 0.35

Diopsid 0.142 0.201 0.055

Rezultatele calculului:


67/81

Rezultatele calculului:

Etapa I.Amfibolizarea, prin pseudomorfozare, a omfacitului

Element chimic |X|R1(media ponderat a

bilanului de mas)|X|I

(atom gram / 100 cm3)|X|I

(gram / 100 cm3)

Si -0.286 -0.026 -0.728

Ti 0.002 0.000 0.000

Al -0.121 -0.011 -0.297

Ca -0.528 -0.047 -1.880

Fe 0.112 0.010 0.56

Mg 0.409 0.037 0.888

Cr -0.003 0.000 0.000

Na -0.247 -0.022 -0.506

O -0.431 -0.039 -0.624

H 0.733 0.066 0.066

Etapa II


68/81

Omp simplectitul (Cpx + Pl)

Ky An Spn, Spr

Ky + Qtz Ab

Elem.ch.

|X|II

Tip 64 Tip 15.Q Tip leucocrat cuarifer

(atom gram / 100cm3)

(gram / 100cm3)


(gram / 100cm3)


(gram / 100cm3)

Si -0.054 -1.512 -0.103 -2.884 -0.125 -3.500

Al -0.047 -1.269 -0.137 -3.699 -0.168 -4.536

Cr -0.005 -0.26 - - - -

Ca 0.011 0.440 0.048 1.920 0.072 2.880

Fe 0.009 0.504 0.021 1.176 0.030 1.680

Mg -0.002 -0.048 0.009 0.216 0.035 0.840

Na -0.011 -0.253 -0.012 -0.276 0.032 0.736

O -0.147 -2.352 -0.317 -5.072 -0.345 -5.520

Etapa III Grt Amp + Pl Ky An + Crn

Cpx simplectit Ampsimplectit Ky Bt


69/81

p simplectit psimplectit yPhe Bt + Pl Ky Ms

Zo + Ky Ab Grt Bt Ru Ilm

Elem.ch.

|X|III

Tip 64 Tip 15.Q Tip leucocrat cuarifer

(atom gram /100 cm3)

(gram / 100cm3)


(gram / 100cm3)

(atom gram /100 cm3)

(gram / 100cm3)

Si -0.067 -1.876 -0.075 -2.100 -0.079 -2.212

Al 0.002 0.054 -0.028 -0.756 -0.093 -2.511

Ti -0.012 -0.576 -0.012 -0.576 -0.012 -0.576

Cr 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Ca -0.031 -1.240 -0.034 -1.360 -0.063 -2.520

Fe -0.039 -2.184 -0.083 -4.648 -0.001 -0.056

Mg -0.029 -0.696 -0.021 -0.504 -0.015 -0.360

Na 0.023 0.529 0.038 0.874 0.044 1.012

K 0.000 0.000 -0.002 -0.078 0.032 1.248

O -0.215 -3.440 -0.282 -4.512 -0.231 -3.696

H 0.083 0.083 0.058 0.058 0.123 0.123

Concluziile bilanului globalCorp tip 64


70/81

m =16.653 g / 100 cm3 =0.166 g / cm3

= 5 %

Corp tip 64

100 cm3Mg, H

0.257 g

Si, Al, Ti, Cr, Ca, Fe, Mg, Na, O

16.91 g

m =24.664 g / 100 cm3 =0.246 g / cm3

= 7.93 %

Corp tip 15 Q

100 cm3Mg, H, Na

0.816 g

Si, Al, Ti, Ca, Fe, K, O

25.48g

Corp tip leucocrat

100 cm3Mg, H, Ca, Fe, Na, K

5.583 g

Si, Al, Ti, O

22.551gm =16.968 g / 100 cm3 =0.17 g / cm3

= 5.6 %

DEDUCIA CHIMISMULUI GLOBAL AL


71/81

ECLOGITULUI PRE-RETROMORF

Este o certitudine faptul c,chimismul global al eclogitelor, rezultat direct din analize,

nu coincide cu cel iniial al acestora, datorit retro-reaciilorallochimice prin care s-a realizat evoluia retrograd. Chimismul global al strii pre-retromorfe poate fideterminat dac ne sunt cunoscute urmtoarele date:

a. Chimismul global actual (n stare retromorf) al eclogitului;

b. Densitatea eclogitului, n starea actual,retromorfozat;c. Bilanul global al retro-reaciilorcare au afectat eclogitul.

Formula de calcul pentru chimismul global iniial:

Chi = Chf+ |X|,

Chi = chimismul iniial,Chf= chimismul actual,

|X| = substanaadugat saupierdut,cunoscut dinbilanul global.

Chimismul global actual a trei probe de eclogit, corespunztoare celor trei varietipetrografice separate de noi, este redat n tabel:

Compoziia chimic global actual i densitile actuale a


72/81

Compoziia chimic global actual i densitile actuale atrei tipuri de eclogite retromorfozate, din UPF

OxiziProba

Procente de greutate (%) gr / 100 cm3

64.B 7.E 15.A 64.B 7.E 15.A

SiO2 46.79 50.33 62.16 149.73 156.02 186.50

TiO2 0.15 0.31 0.91 0.48 0.96 2.73

Al2O3 17.72 17.87 16.97 56.70 55.40 50.91

Fe2O3 5.43 5.54 8.42 17.36 17.17 25.26

MnO 0.10 0.10 0.15 0.32 0.31 0.45

MgO 13.99 8.45 2.22 44.77 26.20 6.66

CaO 13.27 12.31 4.40 42.46 38.16 13.92

Na2O 1.31 2.20 3.72 4.19 6.82 10.42

K2O 0.05 0.34 1.01 0.10 1.05 2.83

P2O5 0.07 0.11 0.23 0.22 0.34 0.64

LOI 0.44 1.32 1.34 1.41 4.10 3.75

Densitatea

(gr/cm3

)

3.20 3.10 3.00 - - -


73/81

Compoziiile chimice ale eclogitelor nainte de retromorfism(determinate prin calcul)

Oxizi Proba 64.B Proba 7.E Proba 15.A

SiO2 47.66 52.31 61.35

TiO2 0.14 0.30 0.85

Al2O3 17.85 18.80 19.86

Fe2O3 4.72 6.10 7.80

MnO 0.10 0.10 0.14

MgO 13.28 7.39 2.33

CaO 13.88 12.28 3.97

Na2O 1.35 2.10 2.75

K2O 0.02 0.36 0.48

P2O5 0.01 0.10 0.17

H2O 0.102 0.79 0.91

Concluziile calculului de bilan global


74/81

Concluziile calculului de bilan global

n decursul ntregului proces de retromorfism, care s-a desfurat peparcursul celor 3 etape, corpurile eclogitice au suferit o pierdere de

mas i o micorare corespunztoare a densitii, dup cum urmeaz:

1. Eclogitul fr cuar a pierdut 16.65 gr / 100 cm3, ceea ce corespundeunei micorri a densitii cu aprox. 5 %.

2. Eclogitul srac n cuar a pierdut 24.66 gr / 100 cm3, ceea ce corespunde

unei micorri a densitii cu 7.93 %.

3. Eclogitul bogat n cuar a pierdut 16.96 gr / 100 cm3, ceea ce corespunde

unei micorri a densitii cu 5.6 %.

Am ncercat s estimm condiiile T P paroxismale ale eclogitelor studiate utiliznd:


75/81

p g

calculul temperaturilor de echilibru pe baza reaciei de schimb cationic Fe Mg ntre Grt i Ompcoexistent;calculul presiunilor minime de echilibru pe baza coninutului de Jd din Omp.

Referine: Ellis i Green (1979), Powell (1985) i Ganguly et al. (1996).

Estimarea temperaturilor minime de echilibru GrtOmppe dou probe analizate, la presiunea dereferin 15 kbar

T (C) TEG79

(Fe+3stoech)

TP85

(Fe+3stoech)

TG96

Proba Fe+3stoech Fe+3 = 0

15-95 621 597 669 767

64.A 715 692 794 798

Utiliznd calibrarea lui Holland (1980), la temperatura de

referin TG96 = 794 C, presiunea minim de echilibru a

piroxenului din proba 64.A ar fi de circa 14.2 kbar. n cazul

probei 15-95, presiunea minim de echilibru a piroxenului ar fi de

cca. 15.5 kbar, la temperatura de referin TG96 = 670 C.

ESTIMAREA CONDIIILOR FIZICE DE ECHILIBRARE AASOCIAIILORMINERALE SECUNDARE DIN ECLOGITELE STUDIATE


76/81

MINERALE SECUNDARE DIN ECLOGITELE STUDIATE

Proba 5 kbar 10 kbar Termometru

64.A (1)

454 400 BH90

501 459 HB94-A611 624 HB94-B

64.A (2)

425 373 BH90

471 430 HB94-A

597 607 HB94-B

64.A (3)

555 494 BH90

646 595 HB94-A

595 620 HB94-B

15.A

798 718 BH90

836 770 HB94-A

735 770 HB94-B

Estimarea temperaturilor minime deechilibru ale asociaiilor amfibolice(presupuse a fi echilibrate prin reacii

izochimice), n cteva probeanalizate.

Geotermometria bazat pe echilibrul amfibol-plagioclazs-a efectuat comparativ pe bazaperechii de reacii:

Ed + 4Qtz Tre + Ab;Prg + 4Qtz Hb + Ab(Blundy i Holland, 1990 BH90)

Ed + 4Qtz Tre + Ab;Ed + Ab Rich + An(Holland i Blundy, 1994 HB94).

b i l l l i f i


77/81

Pe baza mineralelor aluminoase formate pe Ky se poate aproxima vagdomeniul TP, n care s-a desfurat etapa a II-a de retro-reacii.Tmin = 600 C

Pmin = 6 kb.

Cauzele eecului determinriiprecise a condiiilor T P:

1. Sistemul eclogitic a evoluatn regim deschis;

2. Asociaiile din retro-reaciisunt, evident, dezechilibratechimic.

CONCLUZII FINALE


78/81

1. Corpurile eclogitice din UPF au avut o evoluiepetrogenetic destul de complex.

2. Eclogitele au repauzat n condiii pe care le considerm de paroxism, pe care nu le putem estima cu precizie,probabil au fost P > 25 kb i T > 750 C.

3. A urmat o evoluie retrograd, pe care noi am divizat-o n 3 etape majore. Toate aceste etape s-au desfuratizocor, n sistem deschis, care a presupus intrare iieire de substan,proces mijlocit, cel mai probabil,de ofazfluid. Mai multe considerente ne duc la concluzia c faza fluid a fost otopiturhidratat de silicai.

4. Etapa I: Omp + 1 Amp + 2unde 1i2reprezintstrileiniiali respectiv final a fluidului, cele doustri fiind deosebite compoziional.

Presupunem c, pe parcursul procesului, ntre Amp i faza a existat un echilibru chimic dependent de P iT. Cauza cea mai important a amfibolizrii trebuie s fi fost depresurizarea mai mult sau mai puinizotermi, n acest caz,amfibolul ar trebui saibcompoziii diferite, la presiuni diferite..

Semnificaii:zonalitile din Amp pseudomorf pe Omp sunt probabil cauzate de diferenele de P la care s-a produsreacia. Cunoscnd diferenele de P nregistrate de zoni grosimea acesteia am cutatsestimm viteza deascensiune dup formula:

VA =

Viteza de ascensiune, calculat, seplaseaz ntre aprox. 23 cm / an i 0.2 cm / an.5. Etapa a II-a: debutul feldspatizrii eclogitului. Abia acum se formeaz, pentru prima oar, Pl, pe patrusuporturi: omfacit, disten, zoizit, cuar. Compoziiaacestui feldspat este mult influenat de suportul

pe care se formeaz, cauza cea mai important fiind ineria Al. dezechilibru chimic, chiari la

scara unui mm3.

x

vhD

Relict deOmp

x

P

Pseudomorfoz de Amp

Asociaiile minerale anhidre formate n aceast etap ar putea fi considerate granulitice aa cum


79/81

Asociaiile minerale anhidre, formate n aceast etap, ar putea fi considerate granulitice , aa cumconsider mai muli petrologi. Noi credem ns c nu denumirea n sine a asociaiei are relevan, ctfaptul c aceste minerale att de particulare ar putea s semnifice existena unor temperaturi nalte.De pild, Ackermand et al. (1975), Liati i Seidel (1996) admit c safirinulnu se poate forma subcirca 750 C. S-ar putea deci, ca, n aceast a doua etap de retromorfism, eclogitele din UPF s fidepit limita termic de stabilitate a amfibolului, fiind cauza sistrii etapei de amfibolizare.

n aceast etap de retromorfism, n corpurile eclogitice din UPF s-au format microstructurispectaculoase: simplectitele Cpx-Plpespaiul cristalelor de Omp (care au supravieuitamfibolizrii)i structurile microcoronitice, simple sau multiple. Acestea din urm s-au format, de regul, n jurulcristalelor de Ky(dac distenul a fost inclus n mediul omfacitic, eventual n cuar). Mult mai rar,structurile coronitice s-au format n jurul cuarului inclus n disten (sau n omfacit) i cu totul

excepional, n jurul incluziunilor de omfacit din disten (sau din cuar).Una din cele mai importante cauze ale formrii structurilor coronitice i simplectitice este comportarea

relativ inerta Al.

i n etapa a II-a a existat aproape sigur un schimb de substan ntre fazele solide ale eclogitului i unfluid apos.

6. Etapa a III-a: destabilizare a Grt i a simplectitelor piroxenice, avnd drept consecin major

dezvoltarea asociaiei Amp-Pl n toate corpurile de eclogite. Tot acum s-a destabilizat Phe i s-auformat micele pe relictele de Ky i Grt. Unele domenii din corpurile eclogitice au fost att deprofund transformate, nct, din punct de vedere mineralogic, nu mai pot fi considerate eclogite.Doar microstructurile relicte, n spe, pseudomorfozele datorate substituiilor izocore, trdeazoriginea eclogitic a acestor roci. Multe dintre acesteproduse finale pot fi denumite amfibolite.

Bilanul de mas al acestei etape de evoluieevideniaz o vehiculareputernic de elemente, cu intrare i

ieire din masa solid a eclogitului.


80/81

7. Una din cele mai importante concluzii ale prezentului studiu este cretro-reaciile, n

final, au dus la pierderea de mas a scheletului solid din corpurile eclogitice i

micorareadensitii. Noutatea adus de acest studiu nu este evideniereamicorrii

densitii n sine, deoarece se tie bine c tendinageneral a reaciilorretromorfe

care afecteaz rocile de mare presiune este micorarea densitii. Noutatea

subliniat de noi , derivat din calculul efectuat, estec densitatea s-amicorat

nu princreterea de volum, ci prin pierderea demas. Pe tot traectul ridicrii lor

la suprafa, corpurile eclogitice au suferit o continu pierdere de masizocor. Amncercat s demonstrm c pierderea de substan poate fi calculat nu doar

calitativ, ci i cantitativ. Nu putem nc explica destinaia ultim a substanei

eliminate. Probabil c masa eliminat din corpurile eclogitice a ajuns ntr-o faz

fluid, amplasat n afara corpurilor. Dac acest fluid a fost o topitur silicatic,

atunci am putea emite o ipotez provizorie c, n final, fluidul nsui a disprut prin

cristalizare, mai mult sau mai puinizocor, simultan cu aportul de mas. Prezena

corpurilor magmatice din imediata vecintate a corpurilor eclogitice 15, 12, 7, 4, 3

ar putea fi o dovad n sprijinul acestei ipoteze.


81/81

MULUMIRI

Fondurile necesare cercetrilorde teren, efectuate n perioada 19992006, deplasrilor

n strintate (Italia, Belgia, Frana) pentru efectuarea analizelor la microsondaelectronic, a analizelor chimice globale (SUA i Canada) i echipamentuluielectronic (calculatoare, soft-uri etc.) utilizate n timpul studiului au fost asiguratede contractul CNCSIS (respectiv prin Banca Mondial, Contract 1 C), avnd cadirector de proiect pe prof. dr. Marin eclman.

Drumul lung, de la observaiile de teren i laborator, pn la elaborrile teoretice

implicate n lucrare, a fost parcurs cu ajutorul generos al colegilor Gelu Costin iPeter Luffi, ei fiind cei care mi-au sugerat soluii pentru multe probleme, mai alescele ridicate de retro-reacii, carepreau adesea de nedepit.

Conducerea Catedrei de Mineralogie a Facultii de Geologie i Geofizic,Universitatea Bucureti, a avut totalnelegerefa de mine n perioada de studiui elaborare a prezentei teze, asigurndu-mi timpul, aparatura catedrei i spaiulnecesar.

Conductorului meu de doctorat, prof. dr. Marin eclman, i mulumesc n modspecial pentru permanentul ajutor tiinific pe care mi l-a acordat, dar mai alespentru ncrederea c voi fi n stare s finalizez mulumitoracest demers intelectual.

STUDIUL PETROGRAFIC AL CORPURILOR ECLOGITICE DIN UNITATEA PO.ppt

Documents

Transcript of STUDIUL PETROGRAFIC AL CORPURILOR ECLOGITICE DIN UNITATEA PO.ppt