Effects of fluid infiltration on wollastonite genesis at the Mérida contact-metamorphic deposits, SW Spain

Summary

The Mérida wollastonite deposits (SW Spain) occur in the inner part of a contact-metamorphic aureole developed on impure carbonate rocks of Lower Cambrian age, by the intrusion of a late Hercynian granite. Contact metamorphism associated with the granite emplacement did not only cause an important thermic anomaly but also triggered a complex fluid-rock interaction driven by infiltration of externally-derived fluids. Petrographic and stable isotope data suggest that the aureole was infiltrated by large amounts of aqueous fluids, emanating from the nearby granite, through lithological contacts. As a result of fluid infiltration, an extensive dilution of the CO₂-rich fluid phase evolved by prograde devolatilization reactions took place, thus providing an environment suitable for wollastonite formation.

Nearly pure wollastonite bands resulted from chert interlayered in limestone by local exchange between CaO and SiO₂ across bimetasomatic rims, in the presence of virtually pure water showing a magmatic-dominated isotope signature (Δ¹⁸O values as low as 11.8‰ are recorded for wollastonites adjacent to the granite contact). Distribution and modal abundance of wollastonite provide insights for determining the fluid flow paths and the extent of infiltration. Fluid circulation was dominantly parallel to bedding and clearly focused along marble-metachert boundaries, whi-ch acted as channelways for migration of fluids in the direction of decreasing temperature. Conditions of wollastonite formation have been estimated as follows: P=570-700 bars; T = 550-600°C; and X_{CO 2} ≈ 0.05.

Zusammenfassung

Die Woliastonitlagerstätten von Mérida (SW Spanien) treten im Innenteil einer kontaktmetamorphen Aureole, die sich durch die Intrusion späthercynischer Granite in unreine unterkambrische Karbonatgesteine bildete, auf. Die die Granitplatznahme begleitende Kontaktmetamorphose verursachte nicht nur eine bedeutende thermische Anomalie, sondern löste, kontrolliert durch die Infiltration externer Fluide, auch komplexe Fluid-Gesteinsinteraktion aus. Peterographische und stabile Isotopendaten weisen darauf hin, daß in die Aureole große Mengen an wäßrigen Lösungen, die aus dem nahegelegenen Granit abzuleiten sind, vor allem entlang lithologischer Grenzen infiltrierten. Als Folge der Fluidinfiltration kam es zu einer starken Verdünnung des durch prograde Devolatilisationsreaktionen entstandenen CO₂-reichen Fluids und zur Bildung von Wollastonit.

Nahezu reine Wollastonitbänder entstanden aus den dem Kalk zwischengelagertem Chert durch lokalen CaO- und SiO₂-Austausch über bimetasomatische Ränder und zwar in Gegenwart eines offenbar reinen wäßrigen Fluids mit rnagmatisch-dominierter Isotopensignatur (Δ¹⁸O Werte bis 11.8‰ sind für Wollastonite nahe des Granitkontaktes nachgewiesen). Die Verteilung und die Modalgehalte von Wollastonit erlauben Einblicke in die Bestimmung der Fluidpfade und das Ausmaß der Infiltration. Die Fluidzirkulation erfolgte hauptsächlich parallel zur Schichtung und ist auf die Marmor-Metachert-Grenzen fokussiert, die als Zufuhrkanäle für die Migration der Fluide in Richtung fallender Temperatur agierten. Die Bedingungen der Wollastonitbildung werden folgendermaßen abgeschätzt: P = 570-700 bar; T=550-600°C; X_{CO 2 2}≈0.05.