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Disequilibrium melting in granulite-facies metasedimentary rocks of the Northern Serre (Calabria-Southern Italy)

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Summary

Leucosomes, mesosomes and melanosomes, including 12 leucosome-host rock pairs have been studied for Sr and Nd isotopic systematics in migmatitic metapelites of the Serre (southern Calabria) which experienced granulite facies conditions in Hercynian times. Most samples came from the deep to middle part of a metapelitic unit, which is 5–6 km thick.

The leucosomes presently occurring in the migmatites are mainly K-poor peraluminous leucotonalites; the host rocks (metapelites, metagreywackes and opx-bearing rocks) are more or less depleted in “granitic” component and have molar Al2O3/(CaO + Na2O + K2O) (A/CNK) ratios up to 15; the highest values relate to garnet + sillimanite-rich metapelites. Sm/Nd ratios are generally lower in the leucosomes and Rb/Sr ratios are very low (≪ 1) and lower than in related mesosomes and melanosomes. The isotopic Sr and Nd values vary in a wide range within the various kinds of host-rocks and within the leucosomes. A correlation of Nd- and Sr- isotopic compositions between coexisting leucosomes and host-rocks has not been found. The isotopic Sr and Nd values of the leucosomes are less variable than the host-rocks; melanosomes having A/CNK ratios > 3 concentrate at the lowest εNd290 Ma values, owing to retention of garnet and accessories and depletion of feldspars. The leucosomes define a hyperbolic trend where most samples concentrate in the middle part. These features are interpreted as reflecting melting of several rock types generating melts having a weighted mean composition from the contributing sources. The prevailing leucotonalites and their very low Rb/Sr ratios indicate that plagioclase played a more important role than mica in the melting processes which produced the studied leucosomes. Since assemblages lacking or very poor in biotite and K-feldspar are common in metapelitic restites, potassic melts, as one should expect from melting of micas, must have been extracted before the leucosomes under study formed.

Zusammenfassung

Aufschmelzung im Ungleichgewicht dokumentiert an granulitfaziellen Metasedimenten der nördlichen Serre (Kalabrien, Süditalien)

Die Sr und Nd Isotopensystematik von Leuko-, Meso- und Melanosomen, einschließlich von 12 Leukosom- und Nebengesteinspaaren, wurde untersucht. Sie treten in migmatitischen Metapeliten der Serre (südliches Kalabrien) auf, deren granulitfazielle Metamorphose als hercynisch eingestuft wird. Die meisten Proben stammen aus dem unteren Teil der mittleren Metapeliteinheit, die eine Mächtigkeit von 5–6 km erreicht.

Die in den Migmatitien auftretenden Leukosome sind hauptsächlich K-arme, peraluminöse Leukotonalite. Die Nebengesteine (Metapelite, Metagrauwacken, und Opx-führende Gesteine) sind mehr oder weniger an “granitischer” Komponente verarmt und haben molare A/CNK Verhältnisse bis 15, mit den höchsten Werten in Granat- Sillimanit- reichen Metapeliten. Die Sm/Nd- Verhältnisse sind generell niedriger in den Leukosomen. Rb/Sr ist sehr niedrig (≪ 1) und niedriger als in den Meso- und Melanosomen. Die Sr- und Nd-Isotopenzusammensetzungen variieren stark innerhalb der verschiedenen Nebengesteine und ihrer assoziierten Leukosome. Eine Korrelation der Nd- und Sr- Isotopenzusammensetzungen zwischen koexistierenden Leukosomen und Nebengesteinen konnte nicht festgestellt werden. Die Sr- und Nd-Isotopie der Leukosome ist weniger variabel als die der Nebengesteine. Die Melanosome, sie haben A/CNK > 3, zeigen die niedrigsten εNd290 Ma Werte als Folge der Retention von Granat und Akzessorien und der Verarmung an Feldspat. Die Leukosome definieren einen hyperbolischen Trend, wobei die meisten Proben in der Mitte zu liegen kommen. Dies wird so interpretiert, dass mehrere Gesteinstypen, die eine gewichtete mittlere Zusammensetzung der an der Aufschmelzung beteiligten Ausgangsmaterialien darstellen, aufgeschmolzen wurden. Die vorherrschenden Leukotonalite und ihre sehr niedrigen Rb/Sr Verhältnisse zeigen, dass Plagioklas eine wichtigere Rolle bei den leukosombildenden Schmelzprozessen spielte als Glimmer. Da Mineralvergesellschaftungen, die arm an Biotit und Alkalifeldspat sind, häufig in metapelitischen Restiten auftreten, müssen K-reiche Schmelzen – sie sind zu erwarten wenn Glimmer aufgeschmolzen werden – vor der Bildung der Leukosome extrahiert worden sein.

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Received November 11, 1998; revised version accepted October 21, 1999

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Del Moro, A., Fornelli, A. & Piccarreta, G. Disequilibrium melting in granulite-facies metasedimentary rocks of the Northern Serre (Calabria-Southern Italy). Mineralogy and Petrology 70, 89–104 (2000). https://doi.org/10.1007/s007100070015

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Keywords

  • Meso
  • Na2O
  • Metasedimentary Rock
  • Contribute Source
  • Molar Al2O3