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From static alteration to mylonitization: a nano- to micrometric study of chloritization in granitoids with implications for equilibrium and percolation length scales

Authors :
Laura Airaghi
Anne Verlaguet
Benoît Dubacq
Franck Bourdelle
Alexandre Gloter
Nicolas Bellahsen
Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327 (ISTO)
Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Géodynamique - UMR7327
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327 (ISTO)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut des Sciences de la Terre de Paris (iSTeP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Laboratoire de Génie civil et Géo-environnement (LGCgE)
Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai (IMT Lille Douai)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Lille-Université d'Artois (UA)-Université catholique de Lille (UCL)-École polytechnique universitaire de Lille (Polytech Lille)
Université Paris-Saclay
CNRS-INSU, BRGM, TOTAL : OROGEN project.
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université d'Artois (UA)-École polytechnique universitaire de Lille (Polytech Lille)-Université de Lille-Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai (IMT Lille Douai)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Yncréa Hauts-de-France
Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)
Source :
Contributions to Mineralogy and Petrology, Contributions to Mineralogy and Petrology, Springer Verlag, 2020, 175 (11), ⟨10.1007/s00410-020-01749-2⟩, Contributions to Mineralogy and Petrology, 2020, 175 (11), ⟨10.1007/s00410-020-01749-2⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; Strain accommodation in upper crustal rocks is often accompanied by fluid-mediated crystallization of phyllosilicates, which influence rock strength and shear zone formation. The composition of these phyllosilicates is frequently used for pressure-temperature-time constraints of deformation events, although it is often highly heterogeneous, even in mylonites. This study investigates the reactions producing a phyllosilicate, chlorite, in and below grenschist-facies conditions and the variations in chlorite composition along a strain gradient in the Variscan Bielsa granitoid (Axial Zone, Pyrenees). Compositional maps of chlorite including iron speciation are compared to nanostructures observed by transmission electron microscopy in increasingly-strained samples and related to mechanisms of fluid percolation. In the Bielsa granitoid, altered at the late Variscan, Alpine-age shear zones are found with high strain gradients. The undeformed granitoid exhibits local equilibria, pseudomorphic replacement and high compositional heterogeneities in chlorite. This is attributed to variable reaction mechanisms at nanoscale and element supply, little interconnected intra-and inter-grain nanoporosity and isolation of fluid evolving in local reservoirs. In samples with discrete and mm-sized fractures, channelized fluid triggered the precipitation of homogeneous Alpine chlorite in fractures, preserving late-Variscan chlorite within the matrix. In low-grade mylonites, where brittle-ductile deformation is observed, micro and nanocracks and defects allows the fluid percolating into the matrix at the scale of hundreds of µm. This results in a more pervasive but incomplete replacement of late-Variscan chlorite by Alpine chlorite, despite the high strain. In studied granitoids deformed under greenschist-facies conditions, local equilibria and high compositional heterogeneities in phyllosilicates as chlorite are therefore preserved according reaction mechanisms and element mobility controlled by (i) matrix-fracture porosity contrasts at nanoscale and (ii) the location and interconnection of nanoporosity between crystallites of phyllosilicates. This preservation influences our ability to reconstruct the pre-and syn-kinematic metamorphic history of granitic rocks in low-grade units of orogens.

Details

Language :
English
ISSN :
00107999 and 14320967
Database :
OpenAIRE
Journal :
Contributions to Mineralogy and Petrology, Contributions to Mineralogy and Petrology, Springer Verlag, 2020, 175 (11), ⟨10.1007/s00410-020-01749-2⟩, Contributions to Mineralogy and Petrology, 2020, 175 (11), ⟨10.1007/s00410-020-01749-2⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....e41f8929bedd756f4b31544a2bd74800
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s00410-020-01749-2⟩