Inkluze v granátech jako indikátory metasomatózy plášťových peridotitů z Nových Dvorů

Bc. Jiří Talacko

Master's thesis

Inclusions in garnets as indicators of metasomatism of mantle peridotites from Nové Dvory

Abstract:

V rámci této práce jsem studoval metasomatizované granátické peridotity od Nových Dvorů z gföhlské jednotky moldanubika. Důraz je kladen na studium inkluzí v granátech, které mohou poskytnout informace o chemickém složení metasomatického média. Inkluze byly studovány za použití optického mikroskopu, následně probíhala měření na Ramanově spektroskopii a elektronové mikrosondě. V granátech jsou přítomné větší monofázové inkluze flogopitu, klinopyroxenu a magnezitu vzniklé interakcí fluid s peridotitem, a dále polyfázové inkluze, které vznikly přímým zachycením metasomatických fluid a tavenin. Pozorovány byly dva typy polyfázových inkluzí. Prvním typem jsou silikát-karbonátové polyfázové inkluze (S-K MSI) obsahující amfibol (pargazit), flogopit, karbonáty (magnezit převažuje nad dolomitem), minoritně pak ortopyroxen, klinopyroxen, spinel, apatit, pentlandit a granát. Tyto inkluze vykazují přítomnost produktů dekrepitačních procesů obsahujících N2 a CO2. Druhým typem jsou titanem bohaté polyfázové inkluze (Ti MSI) složené z rutilu (až 75 obj.%), spinelu, ortopyroxenu, klinopyroxenu, amfibolu (kaersutit) a olivínu, ± ilmenitu. Monofázové inkluze interpretuji jako výsledek interakce peridotitu a C-O-H-N metasomatických fluid bohatých na rozpuštěný Si, Al, Mg, Na, K, Ba, P, F a Cl, stejná fluida při uzavření granátem dala vzniknout S-K MSI. Ti MSI zřejmě vznikly krystalizací minerálů z uzavřené oxidické taveniny bohaté na Ti, Cr a Mg. Vzácným typem inkluzí jsou plyno-kapalné inkluze, které obsahují pouze N2 a CO2. Produkty dekrepitace plyno-kapalných inkluzí obsahují N2, CO2, CH4, krystalky magnezitu a H2O. Jejich složení indikuje, že se jedná o zachycená C-O-H-N fluida, která patrně vznikla odmísením ze stejných fluid, jako S-K MSI. Po zachycení fluida docházelo v dalších fázích vývoje k jeho interakci s hostitelským granátem, a to ve formě rekrystalizace granátu na stěnách S-K MSI, a dále formou dekrepitace, úniku fluid do okolí, což mělo za následek částečnou změnu chemického složení, při které bylo fluidum ochuzeno o Al a Mg, a obohaceno o Cr, Ti a Ca. Kolem Ti MSI nebyly změny chemického složení taveniny pozorovány, až na slabou objemovou difúzi Ti do okolního granátu. Polyfázové inkluze tedy svědčí o přítomnosti nemísitelných fluid, a to Ti bohaté oxidické taveniny a silikát-karbonátového fluida.

Abstract:

As part of this work, I studied metasomatized garnet peridotites from Nové Dvory, Gföhl Unit, Moldanubian Zone. Emphasis is placed on the study of inclusions in garnet, which can provide information on the chemical composition of the metasomatic medium. The inclusions were studied using an optical microscope, followed by Raman spectroscopy and electron microprobe. Garnet contains larger monophase inclusions of phlogopite, clinopyroxene and magnesite formed by the interaction of fluids with peridotite, as well as multiphase solid inclusions that were formed by direct entrapment of metasomatic fluid and melt. Two types of multiphase solid inclusions were observed. The first type are silicate-carbonate multiphase solid inclusions (S-K MSI) containing amphibole (pargasite), phlogopite, carbonates (magnesite predominates over dolomite), and to a lesser extent orthopyroxene, clinopyroxene, spinel, apatite, pentlandite and garnet. These inclusions show the presence of products of decrepitation processes containing N2 and CO2. The second type are titanium-rich multiphase solid inclusions (Ti MSI) composed of rutile (up to 75 vol.%), spinel, orthopyroxene, clinopyroxene, amphibole (kaersutite) and olivine, ± ilmenite. The monophase inclusions are the result of the interaction of peridotite with a solute-rich (Si, Al, Mg, Na, K, Ba, P, F, Cl) metasomatic C-O-H-N fluid, the same fluid entrapped by garnet gave rise to the S-K MSI. Ti MSI were apparently formed by the crystallization of minerals from an oxidic melt rich in Ti, Cr and Mg. A rare type of inclusions are liquid-vapor fluid inclusions that contain only N2 and CO2. Decrepitation products of liquid-vapor inclusions contain N2, CO2, CH4, magnesite crystals and H2O. These inclusions represent trapped C-O-H-N fluid, which was probably result of unmixing from the same fluid as S-K MSI. After the fluid entrapment, its interaction with the host garnet occurred in the next stages of evolution. Post-trapping modifications include recrystallization of the host garnet on the S-K MSI walls and decrepitation, fluid escape into the surrounding garnet. These processes resulted in a partial modification of the chemical composition of trapped fluid. The metasomatic fluid was depleted in Al and Mg, and enriched in Cr, Ti, and Ca. Post-trapping modification of the chemical composition of Ti MSI was not observed, except for a very weak volume diffusion of Ti into the host garnet. Thus, multiphase solid inclusions indicate the presence of immiscible fluids, namely a Ti-rich oxidic melt and a silicate-carbonate fluid.

Keywords

Nové Dvory, granátický peridotit, plášťová metasomatóza, polyfázové inkluze, Ramanova spektroskopie, EMPA, garnet peridotite, mantle metasomatism, multiphase solid inclusions, Raman spectroscopy

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 5. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 21. 6. 2024
• Supervisor: Mgr. Renata Čopjaková, Ph.D.
• Reader: Mgr. Jakub Haifler, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Applied and environmental geology / Applied and environmental geology