Potassium-fluor-richterite in metacherts from the Bufa del Diente contact-metamorphic auréole, NE-México

Summary

Potassium-fluor-richterite is reported from wollastonite-rimmed metachert bands embedded in marbles of the Bufa del Diente aureole, NE-Mexico. K-F-richterites were generated via reaction of previously formed contact-metamorphic diopside with infiltrated hypersaline brines of magmatic origin that used the metachert bands as metamorphic aquifers. Their formation occurred at peak metamorphic conditions of 500 to 600 °C at 1 kbar according to the generalised reaction 10 CaMgSi₂O₆ + 8 SiO₂ + 2 KCl_aq + 6 NaCla_aq + 4 H₂O + 4 HF diopside + quartz = 2 KNaCaMg₅Si₈O₂₂(F)₂ + 4 Ca₂NaH(SiO₃)₃ + 8 HCl_aq K-F-richterite + pectolite Compositional ranges in two samples are K-Ri₅₈₋₆₉Ri₁₆₋₂₅Tri₁₂₋₂₁ and K-Ri₅₈₋₆₆Ri₃₂₋₄₀Tr₀₋₅. Mg/(Mg + Fe²⁺) ranges from 0.81 to 0.95, F/(F + OH) from 0.55 to 0.85, and the K-F-richterites are Cl-free.

Microthermometrically determined K/(K + Na)-ratios of hypersaline brines trapped at 500°C to 600°C range from 0.50 to 0.64, resulting in distribution coefficients K ^Amph-F1_DK-Na = X ^Amph_{K(in A)} /X ^Amph_{N(in A)} · X ^F1_Na /X ^F1_K of 0.85 to 1.3 for the Na-K amphibole-fluid exchange reaction. Very low Ca-contents in bulk fluid leachates indicate that Cacontaining fluids cannot coexist with richterite and that Ca is incorporated into amphibole as a tremolite component. Amphibole compositions in Al-free systems can predict Na-K-Ca-ratios of metasomatic brines that equilibrated with them. Despite the hypersaline nature of the brines, Cl is not incorporated into the Mg-rich K-F-richterites because of the Mg-Cl and Fe-F avoidance rules in amphiboles.

Zusammenfassung

In die Marmore der Kontaktaureole des Bufa del Diente-Alkalisyenits sind 5-15 cm mächtige Quarzitbänder eingeschaltet, die mehrere cm-dicke Wollastonitsäume aufweisen. Die Metaquarzite enthalten Kalium- und Fluor-reiche Richterite. Die K-FRichterite bildeten sich durch Reaktion von zuvor gebildetem, kontaktmetamorphem Diopsid mit infiltrierenden hochsalinaren Fluiden magmatischen Ursprungs. Die Metaquarzite dienten als metamorphe Aquifere für diese Fluide.

Die K-F-Richterite wurden bei den Maximaltemperaturen der Kontaktmetamorphose von 500-600°C bei 1 kbar nach der folgenden schematischen Reaktion gebildet: 10 CaM9Si₂O₆ + 8 SiO₂ + 2 KCl_aq + 6 NaCl_aq + 4 H₂O + 4 HF Diopsid + Quarz = 2 KNaCaMg₅Si₈O₂₂(F)₂ + 4 Ca₂NaH(SiO₃)₃ + 8 HCl_aq K-F-Richterit + Pektolit Der Zusammensetzungsbereich von zwei Proben aus unterschiedlichen Metaquarzitbändern liegt bei K-Ri_58–69Ri_16–25Tr_12–21 und K-Ri_58–66Ri_32–40Tr_0–5. K-FRichterite in beiden Proben haben F/(F + OH)-Verhältnisse von 0.55 bis 0.85 und enthalten kein Cl.

Mikrothermometrisch bestimmte K/(K + Na)-Verhältnisse der bei 500°-600°C in Flüssigkeitseinschlüssen okkludierten, hochsalinaren Fluide betragen 0.50–0.64. Daraus lassen sich Verteilungskoeffizienten K ^Amph-Fi_DK-Na = X ^Amph_{K(in A)} /X ^Amph_{N(in A)} · X ^F1_Na /X ^F1_K von 0.85-1.3 für die Amphibol-Fluid Austauschreaktion in tremolitfreien Amphibolen ableiten. Wässrige Extrakte der Gesamtfluidpopulationen enthalten sehr geringe Ca-Konzentrationen im Vergleich zu K und Na. Dies zeigt, daß Fluide mit signifikanten Ca-Konzentrationen nicht mit Richteriten koexistieren können und Ca bevorzugt als Tremolitkomponente eingebaut wird. Amphibolzusammensetzungen in Al-freien Systemen eignen sich als Indikatoren für K-Na-Ca-Verhältnisse von koexistierenden metasomatischen Fluiden. Die K-F-Richterite sind Cl-frei, obwohl sie mit hochsalinaren Fluiden koexistiert haben. Mg-reiche Amphibole können kein CI einbauen und Fe-reiche Amphibole kein F.