The application of electron microscopy and microanalysis in conjunction with organic petrology to further the understanding of organic-mineral association: examples from Mount Isa and McArthur Basins, Australia

Organic petrology supported by electron microscopical and micro-analytical techniques was applied to organic matter in Proterozoic sediments to better understand hydrothermal processes responsible for ore-grade mineralisation. It was shown that organic maturation was not only closely linked to the geological history of the sediments, but also highlighted heat transfer by convection as differentiated from conduction solely through sediment burial and step-wise subsidence. Water-rock ratios effect organic maturation in hydrothermal systems, and erratic reflectance profiles are indicators of convective heat transfer. Identification and characterisation of organic materials in terms of source rock and migrated hydrocarbons was shown to be a powerful tool in reconstructing the thermal history of sediments, identifying hydrothermal episodes, fluid pathways and heat source in the northern Australian Proterozoic basins. Higher reflectance of organic matter towards the central parts of the Mount Isa Basin and some of the most northerly parts point to proximity to higher heat flow at times, in contrast to relatively low temperatures prevailing in the western parts of the basin, next to the Murphy Inlier. A close correlation shown between peak organic reflectance values and super-sequence boundaries farther highlighted the valuable information to be gained from organic petrology, by allowing the separation of processes responsible for metal dissolution and transportation from those inducing precipitation. (C) 2001 Elsevier Science B.V All rights reserved.

Relations between coal petrology and gas content in the Upper Newlands Seam, central Queensland, Australia

The Upper Newlands Seam in the northern Bowen Basin, Queensland, Australia consists of six benches (A-F) that have different petrographic assemblages. Benches C and E contain relatively abundant inertodetrinite and mineral matter, as well as anomalously high reflectance values; these characteristics support a largely allochthonous, detrital origin for the C and E benches. Fractures and cleats in the seam show a consistent orientation of northeast- southwest for face cleats, and a wide range of orientations for fractures. Cleat systems are well developed in bright bands, with poor continuity in the dull coal. Both maceral content and cleat character are suggested to influence gas drainage in the Upper Newlands Seam. A pronounced positive correlation between vitrinite abundance and gas desorption data suggests more efficient drainage from benches with abundant vitrinite. Conversely, inertinite-rich benches are suggested to have less efficient drainage, and possibly retain gas within pore spaces, which could increase the outburst potential of the coal. (C) 2001 Elsevier Science BN. All rights reserved.

Petrology and geochemistry of the Bandas del Sur Formation, Las Canadas Edifice, Tenerife (Canary Islands)

The Bandas del Sur Formation preserves a Quaternary extra-caldera record of central phonolitic explosive volcanism of the Las Canadas volcano at Tenerife. Volcanic rocks are bimodal in composition, being predominantly phonolitic pyroclastic deposits, several eruptions of which resulted in summit caldera collapse, alkali basaltic lavas erupted from many fissures around the flanks. For the pyroclastic deposits, there is a broad range of pumice glass compositions from phonotephrite to phonolite. The phonolite pyroclastic deposits are also characterized by a diverse, 7-8-phase phenocryst assemblage (alkali feldspar + biotite + sodian diopside + titanomagnetite + ilmenite + nosean-hauyne + titanite + apatite) with alkali feldspar dominant, in contrast to interbedded phonolite lavas that typically have lower phenocryst contents and lack hydrous phases. Petrological and geochemical data are consistent with fractional crystallization (involving the observed phenocryst assemblages) as the dominant process in the development of phonolite magmas. New stratigraphically constrained data indicate that petrological and geochemical differences exist between pyroclastic deposits of the last two explosive cycles of phonolitic volcanism. Cycle 2 (0.85-0.57 Ma) pyroclastic fall deposits commonly show a cryptic compositional zonation indicating that several eruptions tapped chemically, and probably thermally stratified magma systems. Evidence for magma mixing is most widespread in the pyroclastic deposits of Cycle 3 (0.37-0.17 Ma), which includes the presence of reversely and normally zoned phenocrysts, quenched mafic glass blebs in pumice, banded pumice, and bimodal to polymodal phenocryst compositional populations. Syn-eruptive mixing events involved mostly phonolite and tephriphonolite magmas, whereas a pre-eruptive mixing event involving basaltic magma is recorded in several banded pumice-bearing ignimbrites of Cycle 3. The periodic addition and mixing of basaltic magma ultimately may have triggered several eruptions. Recharge and underplating by basaltic magma is interpreted to have elevated sulphur contents (occurring as an exsolved gas phase) in the capping phonolitic magma reservoir. This promoted nosean-hauyne crystallization over nepheline, elevated SO3 contents in apatite, and possibly resulted in large, climatologically important SO2 emissions.

Petrology and chemistry of the Chalten Plutonic Complex and implications on the magmatic and tectonic evolution of the Southernmost Andes (Patagonia) during the Miocene

Résumé Scientific:Pétrologie et Géochimie du Complexe Plutonique de Chaltén et les conséquences pour l'évolution magmatique et tectonique du Andes du Sud (Patagonia) pendant le MiocèneLe sujet de cette thèse est le Complexe Plutonique de Chaltén (CHPC), situé à la frontière entre le Chili et l'Argentine, en Patagonie (49°15'S). Ce complexe s'est mis en place au début du Miocène, dans un contexte de changements tectoniques importants. La géométrie et la vitesse de migration des plaques en Patagonie a été modifiée suite l'ouverture de la plaque Farallon il y a 25Ma (Pardo-Casas and Molnar 1987) et la subduction de la ride active du Chili sous la plaque sud-américaine il y a 14Ma (Cande and Leslie 1986). Les effets de cette reconfiguration tectonique sur la morphologie et le magmatisme de la plaque supérieure sont encore sujets à discussion. Dans ce contexte, un groupe d'intrusions miocènes - telle que le CHPC - est particulièrement intriguant, car en position transitionnelle entre le batholithe patagonien et l'arc volcanique cénozoïque et récent à l'ouest, et les laves de plateau de Patagonie à l'est (Fig. 1). A cause de leur position tectonique transitoire, ces plutons isolés hors du batholithe représentent un endroit clé pour comprendre les interactions entre la tectonique à large échelle et le magmatisme en Patagonie. Ici, je présente de nouvelles données de terrain, petrologiques, géochimiques et géochronologiques dans le but de caractériser la nature du CHPC, qui était largement inconnu avant cette étude, dans le but de tester l'hypothèse de migration de l'arc et erosion par subduction.Les résultats de l'investigation géochimique (chapitre 2) montrent que le CHPC n'est qu'un exemple parmi les plutons isolés d'arrière arc ave une composition calco-alcaline caractéristique, c-à-d une signature d'arc. La plupart de ces plutons isolés ont une composition alcaline. Le CHPC, contrairement, a une signature calco-alcaline avec Κ intermédiaire, tel que le batholithe patagonien et la plupart des roches volcaniques quaternaires liées à l'arc le long des Andes.De nouvelles données géochronologiques U-Pb de haute précision sur des zircons, acquis par TIMS, sur le CHPC donnent des âges entre 17.0 et 16.4Ma. Les âges absolus sont en accord avec la séquence intrusive déduite des relations de terrain (chapitre 1). Ces données sont les premières contraintes d'âge U-Pb sur le CHPC. Elles montrent clairement que l'histoire magmatique du CHPC n'a pas de lien direct avec la subduction de la ride à cette latitude (Cande and Leslie 1986), car le complexe est au moins 6Ma plus ancien.Une comparaison en profondeur avec les autres intrusions d'âge Miocène en Patagonie révèlent - pour la première fois - une évolution temporelle intéressante. Il y a une tendance E-W distincte au magmatisme calco-alcalin entre 20-16Ma avec une diminution de l'âge vers l'est - le CHPC est l'expression la plus orientale de cette tendance. Je suggère que la relation espace-temps reflète une migration vers l'est (vers le continent) de l'arc magmatique. Je propose que le facteur principal contrôlant cette migration est la subduction rapide suite à la reconfiguration de la vitesse des plaques tectoniques après l'ouverture la plaque Farallon (à ~26Ma) qui résulterait en une déformation importante ainsi qu'à des taux élevés d'érosion dans la fosse de subduction.Les rapports d'isotopes radiogéniques (Pb, Sr, Nd) élevés, une signature 6018 basse et un rapport Th/La élevé sont des paramètres distinctifs pour les roches mafiques du CHPC. Le modèle isotopique présenté (chapitre 2) suggère que cette signature reflète une contamination de la source, dans le coin de manteau, plutôt qu'une contamination crustale. La signature des éléments en trace du CHPC indiquent que le coin de manteau a été contaminé par des composés terrigènes, le plus vraisemblablement par des sédiments paléozoïques.Les travaux de terrain, la pétrographie et la géothermobarométrie ont été utilisés dans le but de comprendre l'histoire interne du CHPC (chapitre 3). Ces données suggèrent deux niveaux distincts de cristallisation : l'un dans la croûte moyenne (6 à 4.5kbar) et l'autre à un niveau peu profond (3.5 à 2kbar). La modélisation isotopique AFC de la contamination crustale indique des taux variables d'assimilation, qui ne sont pas corrélés avec le degré de différenciation. Cela suggère que différents volumes de magma se sont différenciés en profondeur, de façon indépendante. Cela implique que le CHPC se serait formés en plusieurs puises de magmas provenant d'au moins trois sources différentes. Les textures des granodiorites et des granites indiquent des teneurs élevées en cristaux avant la mise en place et, par conséquent, des températures d'emplacement faibles. Les observations de terrain montrent que les roches mafiques sont déformées, alors que ce n'est pas le cas pour les granodiorites et granites (plus jeunes). La déformation des roches mafiques est encore sujet de recherche, afin de savoir si elle est liée à la déformation régionale en régime compressif ou à l'emplacement lui-même. Cependant, la mise en place de grand volume de magma felsique riche en cristaux suggère un régime d'extension.Scientific Abstract:Petrology and chemistry of the Chaltén Plutonic Complex and implications on the magmatic and tectonic evolution of the Southernmost Andes (Patagonia) during the MioceneThe subject of this thesis is the Chaltén Plutonic Complex (CHPC) located at the frontier between Chile and Argentina in Patagonia (at 49° 15 'Southern latitude). This complex intruded during early Miocene in a context of major tectonics changes. The plate geometry of Patagonia has been modified by changes in the plate motions after the break up of the Farallôn plate at 25Ma (Pardo-Casas and Molnar 1987) and by the subduction of the Chile spreading Ridge beneath South-America at 14 Ma (Cande and Leslie 1986). The effects of this tectonic setting on the morphology and the magmatism of the overriding plate are a matter of on-going discussion. Particularly intriguing in this context is a group of isolated Miocene intrusions - like the CHPC - which are located in a transitional position between the Patagonian Batholith and the Cenozoic and Recent volcanic arc in the West, and the Patagonian plateau lavas in the East (Fig. 1). Due to their transient tectonic position these isolated plutons outside the batholith represent a key to understanding the interaction between global-scale tectonics and magmatism in Patagonia. Here, I present new field, penological, geochemical and geochronological data to characterize the nature of the CHPC, which was largely unknown before this study, in order to test the hypothesis of time- transgressive magmatism.The results of the geochemical investigation (Chapter 2) show that the CHPC is only one among these isolated back-arc plutons with a characteristic calc-alkaline composition, i.e. arc signature. Most of these isolated intrusives have an alkaline character. The CHPC, in contrast, has a medium Κ calc-alkaline signature, like the Patagonian batholith and most of the Quaternary arc-related volcanic rocks along the Andes.New high precision TIMS U-Pb zircon dating of the CHPC yield ages between 17.0 to 16.4 Ma. The absolute ages support the sequence of intrusion relations established in the field (Chapter 1). These data are the first U-Pb age constraints on the CHPC, and clearly show that the magmatic history of CHPC has no direct link to the subduction of the ridge, since this complex is at least 6 Ma older than the time of collision of the Chile ridge at this latitude (Cande and Leslie 1986).An in-depth comparison with other intrusion of Miocene age in Patagonia reveals - for the first time - an interesting temporal pattern. There is a distinct E-W trend of calc-alkaline magmatism between 20-16 Ma with the younging of ages in the East - the CHPC is the easternmost expression of this trend. I suggest that this time-space relation reflects an eastward (landward) migration of the magmatic arc. I propose that main factor controlling this migration is the fast rates of subduction after the major reconfigurations of the plate tectonic motions after the break up of the Farallôn Plate (at -26 ) resulting in strong deformation and high rates of subduction erosion.High radiogenic isotope ratios (Pb, Sr, Nd) ratios, low 5018 signature and high Th/La ratios in mafic rocks are distinctive features of the CHPC. The presented isotopic models (Chapter 2) suggest that this signature reflects source contamination of the mantle wedge rather than crustal contamination. The trace element signature of the CHPC indicates that the mantle wedge was contaminated with a terrigenous component, most likely from Paleozoic sediments.Fieldwork, petrography and geothermobarometry were used to further unravel the internal history of the CHPC (Chapter 3). These data suggest two main levels of crystallization: one a mid crustal levels (6 to 4.5 kbar) and other a shallow level (3.5 to 2 kbar). Isotopic AFC modeling of crustal contamination indicate variable rates of assimilation, which are not correlated with the degree of differentiation. This suggests that different batches of magma differentiate independently at depths. This implies that the CHPC would have formed by several pulses of magmas from at least 3 different sources. Textures of granodiorites and granites indicate a high content of crystals previous to the emplacement and consequently low emplacement temperatures. Field observations show that the mafic rocks are deformed, whereas the (younger) granodiorites and granites are not. It is still subject of investigation whether the deformation of the mafic rocks is related to regional deformation during a compressional regime or to the emplacement it self. However, the emplacement of huge amount of crystal rich felsic magmas suggests an extensional regime.Résumé Grand PublicPétrologie et Géochimie du Complexe Plutonique de Chaltén et les conséquences pour l'évolution magmatique et tectonique du Andes du Sud (Patagonia) pendant le MiocèneLe Complexe Plutonique de Chaltén (CHPC) est un massif montagneux situé à 49°S à la frontière entre le Chili et l'Argentine, en Patagonie (région la plus au sud de l'Amérique du Sud). Il est composé de montagnes qui peuvent atteindre plus de 3000 mètres d'altitude, telles que le Cerro Fitz Roy (3400m) et le Cerro Torre (3100m). Ces montagnes sont composées de roches plutoniques, c.-à-d. des magmas qui se sont refroidis et ont cristallisés sous la surface terrestre.La composition chimique de ces roches montre que les magmas, qui ont formé ce complexe plutonique, font partie d'un volcanisme d'arc. Celui-ci se forme lorsqu'une plaque océanique plonge sous une plaque continentale. Les géologues appellent ce processus « subduction ». Dans un tel scénario, le manteau terrestre, qui se fait prendre entre ces deux plaques, fond pour former ainsi du magma. Ce magma remonte à travers la plaque continentale vers la surface. Si celui-ci atteint la surface, il forme les roches volcaniques, comme par exemple des laves. S'il n'atteint pas la surface, le magma se refroidit pour former finalement les roches plutoniques.Le long de la marge ouest d'Amérique du Sud, la plaque Nazca - qui se situe au sud-est de la plaque océanique pacifique - passe en dessous de la plaque d'Amérique du Sud. La bordure ouest du sud de la plaque sud-américaine a également été affectée par d'autres processus tectoniques, tels que des changements dramatiques dans les déplacements de plaques (il y a 25Ma) et la collision de la ride du Chili (depuis 15 Ma jusqu'à aujourd'hui). Ces caractéristiques tectoniques et magmatiques font de cette région un haut lieu pour les géologues. La plaque Nazca, s'est formée suite à l'ouverture d'une plaque océanique plus ancienne, il y a 25Ma. Cette ouverture est liée aux vitesses de subduction les plus rapides jamais connues. La ride du Chili est l'endroit où le sol de l'Océan Pacifique s'ouvre, formant deux plaques océaniques : les plaques Nazca et Antarctique. La ride du Chili subducte sous la plaque sud-américaine depuis 15Ma, en association avec la formation de grands volumes de magma ainsi que des changements morphologiques importants. La question de savoir lequel de ces changements tectoniques globaux affecte la géologie et la géographie de Patagonie a été, et est encore, discutée pendant de nombreuses années. De nombreux chercheurs suggèrent que la plupart des caractéristiques morphologiques et magmatiques en Patagonie sont liés à la subduction de la ride du Chili, mais cette suggestion est encore débattue comme le montre notre étude.Le batholithe de Patagonie du sud (SPB) est un énorme massif composé de roches plutoniques et il s'étend tout au long de la côte ouest de Patagonie (au sud de 47°S). Ces roches correspondent certainement aux racines d'un ancien arc volcanique, qui a été soulevé et érodé. Le CHPC, ainsi que d'autres petites intrusions dans la région, se situe dans une position exotique, à 100km à l'est du SPB. Certains chercheurs suggèrent que ces intrusions pourraient être liées à la subduction de la ride du Chili.Afin de débattre de cette problématique, nous avons utilisé différentes méthodes géochronologiques pour déterminer l'âge du CHPC et le comparer (a) à l'âge des roches intrusives similaires du SPB et (b) à l'âge de la collision de la ride du Chili. Dans ce travail, nous prouvons que le CHPC s'est formé au moins 7Ma avant la collision avec la ride du Chili. Sur la base des âges du CHPC et de la composition chimique de ses roches et minéraux, nous proposons que le CHPC fait partie d'un arc volcanique ancien. La migration de l'arc volcanique plus profondément dans le continent résulte de la grande vitesse de subduction entre 25 et lOMa. Des caractéristiques évidentes pour un tel processus - telles qu'une déformation importante et une vitesse d'érosion élevée - peuvent être rencontrées tout au long de la bordure ouest de l'Amérique du sud.

Geometry, petrology and growth of a shallow crustal laccolith : the Torres del Paine Mafic Complex (Patagonia)

1. ABSTRACTS - RÉSUMÉSSCIENTIFIC ABSTRACT - ENGLISH VERSIONGeometry, petrology and growth of a shallow crustal laccolith: the Torres del Paine Mafi c Complex (Patagonia)The Torres del Paine intrusive complex (TPIC) is a composite mafic-granitic intrusion, ~70km2, belonging to a chain of isolated Miocene plutons in southern Patagonia. Their position is intermediate between the Mesozoic-Cenozoic calc-alkaline subduction related Patagonian batholith in the West and the late Cenozoic alkaline basaltic back-arc related plateau lavas in the East. The Torres del Paine complex formed during an important reconfiguration of the Patagonian geodynamic setting, with a migration of magmatism from the arc to the back-arc, possibly related to the Chile ridge subductionThe complex intruded the flysch of the Cretaceous Cerro Toro and Punta Barrosa Formations during the Miocene, creating a well-defined narrow contact aureole of 200-400 m width.In its eastern part, the Torres del Paine intrusive complex is a laccolith, composed of a succession of hornblende-gabbro to diorite sills at its base, with a total thickness of ~250m, showing brittle contacts with the overlying granitic sills, that form spectacular cliffs of more than 1000m. This laccolith is connected, in the western part, to its feeding system, with vertical alternating sheets of layered gabbronorite and Hbl-gabbro, surrounded and percolated by diorites. ID-TIMS U-Pb on zircons on feeder zone (FZ) gab- bros yield 12.593±0.009Ma and 12.587±0.009Ma, which is identifcal within error to the oldest granite dated so far by Michel et al. (2008). In contrast, the laccolith mafic complex is younger than than the youngest granite (12.50±0.02Ma), and has been emplaced from 12.472±0.009Ma to 12.431 ±0.006Ma, by under-accretion beneath the youngest granite at the interface with previously emplaced mafic sills.The gabbronorite crystallization sequence in the feeder zone is dominated by olivine, plagioclase, clinopyroxene and orthopyroxene, while amphibole forms late interstitial crystals. The crystallization sequence is identical in Hornblende-gabbro from the feeder zone, with higher modal hornblende. Gabbronorite and Hornblende-gabbro both display distinct Eu and Sr positive anomalies. In the laccolith, a lower Hornblende-gabbro crystallized in sills and evolved to a high alkali shoshonitic series. The Al203, Ti02, Na20, K20, Ba and Sr composition of these gabbros is highly variable and increases up to ~50wt% Si02. The lower hornblende-gabbro is characterized by kaersutite anhedral cores with inclusions of olivine, clino- and orthopyroxene and rare apatite and An70 plagioclase. Trace element modelling indicates that hornblende and clinopyroxene are in equilibrium with a liquid whose composition is similar to late basaltic trachyandesitic dikes that cut the complex. The matrix in the lower hornblende gabbro is composed of normally zoned oligoclase, Magnesio-hornblende, biotite, ilmenite and rare quartz and potassium feldspar. This assemblage crystallized in-situ from a Ba and Sr-depleted melts. In contrast, the upper Hbl-gabbro is high-K calc-alkaline. Poikilitic pargasite cores have inclusions of euhedral An70 plagioclase inclusions, and contain occasionally clinopyroxene, olivine and orthopyroxene. The matrix composition is identical to the lower hornblende-gabbro and similar to the diorite. Diorite bulk rock compositions show the same mineralogy but different modal proportions relative to hornblende-gabbrosThe Torres del Paine Intrusive Complex isotopic composition is 87Sr/86Sr=0.704, 143Nd/144Nd=0.5127, 206Pb/204Pb=18.70 and 207Pb/204Pb=15.65. Differentiated dioritic and granitic units may be linked to the gabbroic cumulates series, with 20-50% trapped interstitial melt, through fractionation of olivine-bearing gabbronorite or hornblende-gabbro fractionation The relative homogeneity of the isotopic compositions indicate that only small amounts of assimilation occurred. Two-pyroxenes thermometry, clinopyroxene barometry and amphibole-plagioclase thermometry was used to estimate pressure and temperature conditions. The early fractionation of ultramafic cumulates occurs at mid to lower crustal conditions, at temperatures exceeding 900°C. In contrast, the TPIC emplacement conditions have been estimated to ~0.7±0.5kbar and 790±60°C.Based on field and microtextural observations and geochemical modelling, fractionation of basaltic-trachyandesitic liquids at intermediate to lower crustal levels, has led to the formation of the Torres del Paine granites. Repetitive replenishment of basaltic trachy- andesitic liquid in crustal reservoirs led to mixed magmas that will ascend via the feeder zone, and crystallize into a laccolith, in the form of successive dioritic and gabbroic sills. Dynamic fractionation during emplacement concentrated hornblende rich cumulates in the center of individual sills. Variable degrees.of post-emplacement compaction led to the expulsion of felsic liquids that preferentially concentrated at the top of the sills. Incremental sills amalgamation of the entire Torres del Paine Intrusive Complex has lasted for ~160ka.RESUME SCIENTIFIQUE - VERSION FRANÇAISEGéométrie, pétrologie et croissance d'un laccolite peu profond : Le complexe ma- fique du Torres del Paine (Patagonie)Le Complexe Intrusif du Torres del Paine (CITP) est une intrusion bimodale, d'environ 70km2, appartenant à une chaîne de plutons Miocènes isolés, dans le sud de la Patago-nie. Leur position est intermédiaire entre le batholite patagonien calco-alcalin, à l'Ouest, mis en place au Mesozoïque-Cenozoïque dans un contexte de subduction, et les basal-tes andésitiques et trachybasaltes alcalins de plateau, plus jeune, à l'Est, lié à l'ouverture d'un arrière-arc.A son extrémité Est, le CITP est une succession de sills de gabbro à Hbl et de diorite, sur une épaisseur de ~250m, avec des évidences de mélange. Les contacts avec les sills de granite au-dessus, formant des parois de plus de 1000m, sont cassants. Ce laccolite est connecté, dans sa partie Ouest, à une zone d'alimentation, avec des intrusions sub-ver- ticales de gabbronorite litée et de gabbro à Hbl, en alternance. Celles-ci sont traversées et entourées par des diorites. Les zircons des gabbros de la zone d'alimentation, datés par ID-TIMS, ont cristallisés à 12.593±0.009Ma et 12.587±0.009Ma, ce qui correspond au plus vieux granite daté à ce jour par Michel et al. (2008). A l'inverse, les roches manques du laccolite se sont mises en place entre 12.472±0.009Ma et 12.431 ±0.006Ma, par sous-plaquage successifs à l'interface avec le granite le plus jeune daté à ce jour (12.50±0.02Ma).La séquence de cristallisation des gabbronorites est dominée par Ol, Plg, Cpx et Opx, alors que la Hbl est un cristal interstitiel. Elle est identique dans les gabbros à Hbl de la zone d'alimentation, avec ~30%vol de Hbl. Les gabbros de la zone d'alimentation montrent des anomalies positives en Eu et Sr distinctes. Dans le laccolite, le gabbro à Hbl inférieur évolue le long d'une série shoshonitique, riche en éléments incompatibles. Sa concentration en Al203, Ti02, Na20, K20, Ba et Sr est très variable et augmente rapide-ment jusqu'à ~50wt% Si02. Il est caractérisé par la présence de coeurs résorbés de kaer- sutite, entourés de Bt, et contenant des inclusions d'OI, Cpx et Opx, ou alors d'Ap et de rares Plg (An70). Hbl et Cpx ont cristallisés à partir d'un liquide de composition similaire aux dykes trachy-andesite basaltique du CITP. La matrice, cristallisée in-situ à partir d'un liquide pauvre en Ba et Sr, est composée d'oligoclase zoné de façon simple, de Mg-Hbl, Bt, llm ainsi que de rares Qtz et KF. Le gabbro à Hbl supérieur, quant à lui, appartient à une suite chimique calco-alcaline riche en K. Des coeurs poecilitiques de pargasite con-tiennent de nombreuses inclusions de Plg (An70) automorphe, ainsi que des Ol, Cpx et Opx. La composition de la matrice est identique à celle des gabbros à Hbl inférieurs et toutes deux sont similaires à la minéralogie des diorites. Les analyses sur roches totales de diorites montrent la même variabilité que celles de gabbros à Hbl, mais avec une ten-eur en Si02 plus élevée.La composition isotopique des liquides primitifs du CITP a été mesurée à 87Sr/86Sr=0.704, 143Nd/144Nd=0.5127, 206Pb/204Pb=18.70 et 207Pb/204Pb=15.65. Les granites et diorites différenciés peuvent être reliés à des cumulais gabbronoritiques (F=0.74 pour les granites et F=1-0.5 pour les diorites) et gabbroïques à Hbl (fractionnement supplémentaire pour les granites, avec F=0.3). La cristallisation de 20 à 50%vol de liquide interstitiel piégé dans les gabbros du CITP explique leur signature géochimique. Seules de faibles quantités de croûte continentale ont été assimilées. La température et la pression de fractionnement ont été estimées, sur la base des thermobaromètres Opx-Cpx, Hbl-Plg et Cpx, à plus de 900°C et une profondeur correspondant à la croûte inférieure-moyenne. A l'inverse, les conditions de cristallisation de la matrice des gabbros et diorites du laccolite ont été estimées à 790±60°C et ~0.7±0.5kbar.Je propose que les liquides felsiques du CITP se soient formés par cristallisation frac-tionnée en profondeur des assemblages minéralogiques observés dans les gabbros du CITP, à partir d'un liquide trachy-andesite basaltique. La percolation de magma dans les cristaux accumulés permet la remontée du mélange à travers la zone d'alimentation, vers le laccolite, où des sills se mettent en place successivement. L'amalgamation de sills dans le CITP a duré ~160ka.Le CITP s'est formé durant une reconfiguration importante du contexte géodynamique en Patagonie, avec un changement du magmatisme d'arc vers un volcanisme d'arrière- arc. Ce changement est certainement lié à la subduction de la ride du Chili.RESUME GRAND PUBLIC - VERSION FRANÇAISEGéométrie, pétrologie et croissance d'une chambre magmatique peu profonde : Le complexe mafique du Torres del Paine (Patagonie)Le pourtour de l'Océan Pacifique est caractérisé par une zone de convergence de plaques tectoniques, appelée zone de subduction, avec le plongement de croûte océa-nique sous les Andes dans le cas de la Patagonie. De nombreux volcans y sont associés, formant la ceinture de feu. Mais seuls quelques pourcents de tout le magma traversant la croûte terrestre parviennent à la surface et la majeure partie cristallise en profondeur, dans des chambres magmatiques. Quelles est leur forme, croissance, cristallisation et durée de vie ? Le complexe magmatique du Torres del Paine représente l'un des meilleurs endroits au monde pour répondre à ces questions. Il se situe au sud de la Patagonie, formant un massif de 70km2. Des réponses peuvent être trouvées à différentes échelles, variant de la montagne à des minéraux de quelques 1000ème de millimètres.Il est possible de distinguer trois types de roches : des gabbros et des diorites sur une épaisseur de 250m, surmontées par des parois de granite de plus de 1000m. Les contacts entre ces roches sont tous horizontaux. Entre granites et gabbro-diorite, le contact est net, indiquant que le second magma s'est mis en place au contact avec un magma plus ancien, totalement solidifié. Entre gabbros et diorites, les contacts sont diffus, souvent non-linéaires, indiquant à l'inverse la mise en contact de magmas encore partiellement liquides. Dans la partie Ouest de cette chambre magmatique, les contacts entre roches sont verticaux. Il s'agit certainement du lieu de remplissage de la chambre magmatique.Lors du refroidissement d'un magma, différents cristaux vont se former. Leur stabilité et leur composition varient en fonction de la pression, de la température ou de la chimie du magma. La séquence de cristallisation peut être définie sur la base d'observations microscopiques et de la composition chimique des minéraux. Différents gabbros sont ainsi distingués : le gabbro à la base est riche en hornblende, d'une taille de ~5mm, sans inclusion de plagioclase mais avec des cristaux d'olivine, clinopyroxene et orthopyroxene inclus ; le gabbro supérieur est lui-aussi riche en hornblende (~5mm), avec les mêmes inclusions additionnées de plagioclase. Ces cristaux se sont formés à une température supérieure à 900°C et une profondeur correspondant à la croûte moyenne ou inférieure. Les minéraux plus fin, se trouvant hors des cristaux de hornblende des deux gabbros, sont similaires à ceux des diorites : plagioclase, biotite, hornblende, apatite, quartz et feldspath alcalin. Ces minéraux sont caractéristiques des granites. Ils ont cristallisé à ~790°C et ~2km de profondeur.La cristallisation des minéraux et leur extraction du magma par gravité provoque un changement progressif de la composition de ce dernier. Ainsi, après extraction d'olivine et d'orthopyroxene riches en Mg, de clinopyroxene riche en Ca, de plagioclase riche en Ca et Al et d'hornblende riche en Ca, Al et Mg, le liquide final sera appauvri en ces élé-ments. Un lien peut ainsi être proposé entre les diorites dont la composition est proche du liquide de départ, les granites dont la composition est similaire au liquide final, et les gabbros dont la minéralogie correspond aux minéraux extraits.L'utilisation de zircons, un minéral riche en U dont les atomes se transforment en Pb par décomposition radioactive au cours de millions d'années, permet de dater le refroidissement des roches qui les contiennent. Ainsi, il a été observé que les roches de la zone d'alimentation, à l'Ouest du complexe magmatique, ont cristallisés il y a 12.59±0.01 Ma, en même temps que les granites les plus vieux, se trouvant au sommet de la chambre magmatique, datés par Michel et al. (2008). Les deux roches pourraient donc avoir la même origine. A l'inverse, les gabbros et diorites de la chambre magmatique ont cristallisé entre 12.47±0.01Ma et 12.43±0.01Ma, les roches les plus vieilles étant à la base.En comparant la composition des roches du Torres del Paine avec celles d'autres en-tités géologiques de Patagonie, les causes du magmatisme peuvent être recherchées. A l'Ouest, on trouve en effet des intrusions granitiques, plus anciennes, caractéristiques de zones de convergence de plaque tectonique, alors qu'à l'Est, des laves basaltiques plus jeunes sont caractéristiques d'une dynamique d'extension. Sur la base des compositions chimiques des roches de ces différentes entités, l'évolution progressive de l'une à l'autre a pu être démontrée. Elle est certainement due à l'arrivée d'une dorsale océanique (zone d'extension crustale et de création de croûte océanique par la remontée de magma) dans la zone de subduction, le long des Andes.Je propose que, dans un premier temps, des magmas granitiques sont remontés dans la chambre magmatique, laissant d'importants volumes de cristaux dans la croûte pro-fonde. Dans un second épisode, les cristaux formés en profondeur ont été transportés à travers la croûte continentale, suite au mélange avec un nouveau magma injecté. Ces magmas chargés de cristaux ont traversé la zone d'alimentation avant de s'injecter dans la chambre magmatique. Différents puises ont été distingués, injectés dans la chambre magmatique du sommet à la base concernant les granites, puis à la base du granite le plus jeune pour les gabbros et diorites. Le complexe magmatique du Torres del Paine s'est construit sur une période totale de 160'000±20'000 ans.

Petrology, geochemistry and geodynamic implications of Jurassic island arc magmatism as revealed by mafic volcanic rocks in the Mesozoic low-grade sequence, eastern Rhodope, Bulgaria

In the eastern Bulgarian Rhodope, mafic extrusive rocks and underlying greenschists are found in the Mesozoic low-grade unit, which represents the northern extension of similar sequences including the Evros ophiolites in Thrace (Greece). Both rock types define a suite of low-Ti tholeiitic basalts to transitional boninitic basaltic andesites and andesites and associated metapyroclastites (greenschists), intruded at its base by diorite dikes of a boninitic affinity. Mafic lavas and greenschists display large ion lithophile element (LILE) enrichment relative to high-field strength elements (HFSE), flat REE patterns of a slight light REE depletion, a strong island arc tholeiite (IAT) and weak MORB-like signature. All these rocks are characterized by negative Nb anomalies ascribed to arc lavas. They have positive epsilon Nd(i) values in the range of +4.87 to +6.09, approaching the lower limit of MORB-like source, and relatively high ((207)Pb/(204)Pb)(i) (15.57-15.663) at low ((206)Pb/(204)Pb)(i) (18.13-18.54) ratios. The Nd isotopic compositions coupled with trace element data imply a dominantly depleted MORB-like mantle source and a contribution of subduction modified LILE-enriched component derived from the mantle wedge. The diorite dike has a low eNdi value of -2.61 and is slightly more Pb radiogenic ((207)Pb/(204)Pb)(i) (15.64) and ((206)Pb/(204)Pb)(i) (18.56), respectively, reflecting crustal contamination. Petrologic and geochemical data indicate that the greenschists and mafic extrusive rocks represent a magmatic assemblage formed in an island arc setting. The magmatic suite is interpreted as representing an island arc-accretionary complex related to the southward subduction of the Meliata-Maliac ocean under the supra-subduction back-arc Vardar ocean/island arc system. Magmatic activity appears to have initiated in the north during the inception of the island arc system by the Early-Middle Jurassic time in the eastern Rhodope that most likely graded to back-arc spreading southwards as represented by the Late Jurassic MORB-type Samothraki Island ophiolites. This tectonic scenario is further constrained by paleotectonic reconstructions. The arc-trench system collided with the Rhodope in the Late Jurassic times. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

High-pressure metamorphism in the Adula nappe - Guide to the excursion of the Swiss Society of Mineralogy and Petrology (September 29 - October 5, 1991)

1st day: Lithology and structure of the northern Adula nappe around Zervreila 2nd day: High-pressure rocks of the Suretta nappe, the middle Adula nappe and its Mesozoic cover - Eclogite near Innerferrara, Suretta nappe - Crossite-bearing prasinite from schistes lustres near Nufenen - Eclogites south of Hinterrhein, Adula nappe - Blueschists and eclogites from Neu-Wahli, Misox zone 3 days: Eclogite boudin and associated whiteschists in the uppermost Calanca valley, middle Adula nappe 4th day: Eclogites, associated metapelites and granitoid gneisses of Trescolmen, middle Adula nappe 5th day: The ultramafic-mafic suite of the Cima Lunga nappe around Cima di Gagnone 6th day: Garnet peridotites and eclogites from Alpe Arami, Cima Lunga nappe

Stratigraphy and petrology of the Miocene Montjuic delta: (Barcelona, Spain).

The Neogene rift in the Catalan Coastal Ranges, which is located in the NE part of the Eastern Iberian Margin, corresponds to a system of grabens formed at the nort h - we s t e rn edge of the Valencia Trough. In the central part of the Catalan Coastal Ranges are the Valls - Peneds half-graben in the onshore and the Barcelona half-graben in the offshore, which are separated by the Garraf and the Collserola-Montnegre horsts. Montjuc hill is a tilted block, which is located to the S of the Barcelona city, between the Collserola-Montn egre horst and the Barcelona half-graben . The Middle Miocene section of Montjuc is constituted by an alternation of conglomerate, sandstone, mudstone and marlstone beds. The Montjuc section was divided into four lithostratigraphic units from base to top: (1) The Morrot conglomerate and sandstone Unit, interpreted as delta plain deposits; (2) the Castell conglomerate, sandstone and mudstone Unit considered as proximal delta front deposits; (3) the Miramar marlstone Unit attributed

A reconnaissance study of the metamorphic petrology and volcanic geochemistry of a portion of the Island Lake greenstone belt, Manitoba /

The Island Lake greenstone belt is one of the major Archean supracrustal exposures in the northwestern part of the Superior Province of the Canadian Shield. This belt is subdivided into two units: 1) a lower sequence characterised by pillowed to massive, locally pyroclastic, basalt to andesite with a thin central zone of felsic derivatives, all of which are interbedded with and overlain by thick sequences of turbidite facies rock; 2) the upper unit which consists of thick stratified conglomerate overlain by thickly bedded arkose and feldspathic greywacke. Reconnaissance sampling traverses were completed across both the strike of the belt and along its margins with adjacent granitoids. Most of the belt is within the greenschist metamorphic f acies with amphibolite facies occurring in certain areas near t he margins. A post-tectonic, low pressure thermal event may be responsible for the development of a unit of cordierite schi s t which stretches southeastwards from the east end of Cochrane Bay. Volcanism is cyclical in nature changing from tholeiitic to calc-alkaline. There is a general progression in the character of the lavas from mafic t o felsic with stratigraphic height. Chemica l d a ta sugges t that h i gh level fractionation of a mantle- derived ' dry' magma i s t he s ource of the thole i iti c lavas. Contamination of this magma with 'we t' sia l and subsequent fractionation may be r esponsi b l e for the calcalkaline phases .Observations of stratigraphic relationships (in particular the contact between the supracrustals and the granitoids) coupled with the metamorphic and chemical studies, allow the construction of a preliminary model for the evolution of the Island Lake greenstone belt. The following sequential development is suggested: 1) a platform stage characterised by the subaqueous effusion of mafic to intermediate lavas of alternating tholeiitic and calc-alkaline affinities; 2) an edifice stage marked by the eruption of felsic calc-alkaline rocks; 3) an erosional stage characterised by the deposit~on of thick sequences of turbidite facies rocks; 4) the impingement of granitic masses into the margins of the greenstone belt, which was probably related to a downward warping of the supracrustal pilei 5) the erosion of sialic massifs surrounding and within the greenstone belt and of early supracrustal piles, to give the clastic upper unit.

Petrology and geochemistry of the banded iron formation in the Eastern Sierras Pampeanas of San Luis (Argentina): Implications for the evolution of the Nogoli Metamorphic Complex

The metamorphosed banded iron formation from the Nogoli Metamorphic Complex of western Sierra de San Luis, Eastern Sierras Pampeanas of Argentina (Nogoli area, 32 degrees 55`S-66 degrees 15`W) is classified as an oxide facies iron formation of Algoma Type, with a tectonic setting possibly associated with an island arc or back arc, on the basis of field mapping, mineral and textural arrangements and whole rock geochemical features. The origin of banded iron formation is mainly related to chemical precipitation of hydrogenous sediments from seawater in oceanic environments. The primary chemical precipitate is a result of solutions that represent mixtures of seawater and hydrothermal fluids, with significant dilution by maficultramafic volcanic and siliciclastic materials. Multi-stage T(DM) model ages of 1670, 1854 and 1939 Ma and positive, mantle-like xi Nd((1502)) values of +3.8, +1.5 and +0.5 from the banded iron formation are around the range of those mafic to ultramafic meta-volcanic rocks of Nogoli Metamorphic Complex, which are between 1679 and 1765 Ma and +2.64 and +3.68, respectively. This Sm and Nd isotopic connection suggests a close genetic relationship between ferruginous and mafic-ultramafic meta-volcanic rocks, as part of the same island arc or back arc setting. A previous Sm-Nd whole rock isochron of similar to 1.5 Ga performed on mafic-ultramafic meta-volcanic rocks led to the interpretation that chemical sedimentation as old as Mesoproterozoic is possible for the banded iron formation. A clockwise P-T path can be inferred for the regional metamorphic evolution of the banded iron formation, with three distinctive trajectories: (1) Relict prograde M(1)-M(3) segment with gradual P and T increase from greenschist facies at M(1) to amphibolite facies at M(3). (2) Peak P-T conditions at high amphibolite-low granulite facies during M(4). (3) Retrograde counterpart of M(4), that returns from amphibolite facies and stabilizes at greenschist facies during M(5). Each trajectory may be regarded as produced by different tectonic events related to the Pampean? (1) and the Famatinian (2 and 3) orogenies, during the Early to Middle Paleozoic. The Nogoli Metamorphic Complex is interpreted as part of a greenstone belt within the large Meso- to Neoproterozoic Pampean Terrane of the Eastern Sierras Pampeanas of Argentina. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Calcretes of the Bauru Group ( Cretaceous), Brazil; petrology and geological significance.

Reinterprets petrologic studies and their geologic significance in the light of recent literature on the calcretes in the world, and the recent revision of Bauru Group stratigraphy.-from English summary

Geology, petrology, U-Pb (shrimp) geochronology of the Morrinhos granite -Paraguá terrane, SW Amazonian craton: implications for the magmatic evolution of the San Ignácio orogeny

O Granito Morrinhos é um corpo batolítico levemente alongado segundo a direção NNW, de aproximadamente 1.140 km², localizado no município de Vila Bela da Santíssima Trindade, estado de Mato Grosso. Situa-se no Terreno Paraguá, Província Rondoniana-San Ignácio, na porção SW do Cráton Amazônico. Essa intrusão exibe uma variação composicional entre tonalito a monzogranito, textura inequigranular média a grossa, localmente, porfirítica, tendo biotita como máfico predominante em uma das fácies e hornblenda na outra, ambas metamorfizadas na fácies xisto verde. As rochas estudadas caracterizam uma sequência intermediária a ácida formada por um magmatismo subalcali no, do tipo álcali-cálcico, metaluminoso a levemente peraluminoso evoluído por meio de mecanismos de cristalização fracionada. Dados estruturais exibem registros de duas fases deformacionais, representadas pela foliação penetrativa (S₁) e dobras abertas (D₂) ambas, provavelmente, relacionadas à Orogenia San Ignácio. A investigação geocronológica (U-Pb SHRIMP) e geoquímica isotópica (Sm-Nd) dessas rochas indicaram, respectivamente, idade de cristalização 1.350 ± 12 Ma, T_DM em torno de 1,77 Ga e valor negativo para εNd(_1,35) de -2,57, sugerindo uma geração relacionada com processo de fusão parcial de uma crosta continental paleoproterozoica (estateriana). Os resultados aqui obtidos indicam que o Granito Morrinhos foi gerado em arco magmático continental, em estágio tardi a pós-orogênico, da Orogenia San Ignácio e permite reconhecê-lo como pertencente à Suíte Intrusiva Pensamiento.

Geology, petrology and geochronology (Pb-Pb) of the Serra da Bocaina Formation: evidence of an Orosirian Amoguijá Magmatic Arc in the Rio Apa Terrane, south of the Amazonian Craton

Neste trabalho apresentam-se os resultados do mapeamento geológico e caracterização petrológica da Formação Serra da Bocaina, pertencente ao Arco Magmático Amoguijá do Terreno Rio Apa, sul do Cráton Amazônico. A Formação Serra da Bocaina, na serra da homônima, consiste de rochas vulcânicas paleoproterozoicas de composição intermediária a predominantemente ácida, classificadas como andesito e riolitos, subdivididas em cinco fácies petrográficas sendo quatro piroclásticas e uma efusiva, que mantêm contato tectônico, a leste, com o Granito Carandá. Nas rochas estudadas estruturas tectônicas são formadas em duas fases deformacionais compressivas de natureza dúctil e dúctil-rúptil, respectivamente. A primeira fase, mais intensa, é observada ao longo de toda a área estudada e é responsável pela Zona de Cisalhamento Santa Rosa enquanto a segunda fase é mais discreta e localizada. O tratamento geoquímico indica que essas rochas foram geradas num ambiente de arco-vulcânico a partir de um magmatismo calcioalcalino de médio a alto-K, peraluminoso. Estas rochas retratam um evento magmático extrusivo, de natureza explosiva, relacionado à evolução do Arco Magmático Amoguijá, conforme resultado Pb-Pb em zircão de 1877,3 ± 3,9 Ma., interpretada como idade de cristalização destas rochas.

Petrology and Sr-Nd characteristics of the Nova Lacerda dike swarm, SW Amazonian Craton: new insights regarding its subcontinental mantle source and Mesoproterozoic geodynamics

The NNW-trending Nova Lacerda tholeiitic dike swarm in Mato Grosso State, Central Brazil, intrudes the Nova Lacerda granite (1.46 Ga) and the Jauru granite-greenstone terrain (ca. 1.79-1.77 Ga). The swarm comprises diabases I and II and amphibolites emplaced at ca. 1.38 Ga. Geochemical data indicate that these are evolved tholeiites characterized by high LILE/HSFE and LREE/HSFE ratios. Isotopic modelling yields positive epsilon(Nd)(T) values (+0.86 to +2.65), whereas values for epsilon(Sr)(T) range from positive to negative (+1.96 to -5.56). Crustal contamination did not play a significant petrogenetic role, as indicated by a comparison of isotopic data (Sr-Nd) from both dikes and country rocks, and by the relationship between isotopic and geochemical parameters (SiO2, K2O, Rb/Sr, and La/Yb) of the dikes. We attribute the origin of these tholeiites to fractional crystallization of evolved melts derived from a heterogeneous mantle source. Comparison of the geochemical and isotopic data of the studied swarm and other tholeiitic Mesoproterozoic mafic intrusions of the SWAmazonian Craton the Serra da Providencia, Colorado, and Nova Brasilandia bimodal suites - indicates that parental melts of the Nova Lacerda swarm were derived from the most enriched mantle source. This enrichment was probably caused by the stronger influence of the EMI component on the DMM end-member. These data, coupled with trace element bulk-rock geochemistry of the country rocks, and comparisons with the Colorado Complex of similar age, suggest a continental-margin arc setting for the emplacement of the Nova Lacerda dikes.

Petrology of Gameleira potassic lamprophyres, São Francisco Craton

Gameleira lamprophyres are dykes and mafic microgranular enclaves associated with the shoshonitic Gameleira monzonite. This association belongs to the Paleoproterozoic alkaline magmatism from Serrinha nucleus, northeast Brazil. The liquidus paragenesis is diopside, pargasite, apatite and mica. Reverse zoning was identified in the groundmass alkali feldspar and was related to the undercooling of lamprophyric magma during the emplacement, with high growth rate of pargasite/edenite inducing disequilibrium between feldspars and liquid. Chemical data indicate that the lamprophyres are basic rocks (SiO2 < 48 wt%), with alkaline character (Na2O + K2O > 3 wt%) and potassic signature (K2O/Na2O ≈ 2). High contents of MgO and Cr are consistent with a signature of a primary liquid, and such concentrations, as well as Al, K, P, Ba, Ni- and light rare earth elements, are consistent with an olivine-free metasomatic mantle source enriched in amphibole, clinopyroxene and apatite. By contrast, the ultrapotassic lamprophyres from Morro do Afonso, contemporaneous alkaline ultrapotassic magmatism in Serrinha nucleus, were probably produced by melting of a clinopyroxene-phlogopite-apatite enriched-source. The identification of different mineral paragenesis in the source of potassic and ultrapotassic lamprophyres from Serrinha nucleus can contribute to the understanding of the mantle heterogeneities and tectonic evolution of this region.