Recording the magmatic-hydrothermal transition through SEM-cathodoluminescence quartz textures: application to rare-earth element peralkaline pegmatites of the Ambohimirahavavy complex (Madagascar).
L’enregistrement de la transition magmatique-hydrothermale vu par les textures du quartz en cathodoluminescence MEB : application aux pegmatites peralcalines `a terres rares du complexe d’Ambohimirahavavy (Madagascar).
Résumé
Scanning electron microscope cathodoluminescence imaging (SEM-CL) reveals textures in quartz that are not visible by other analytical techniques. These textures provide unique insights into the stages of quartz crystallization, particularly during transitions from magmatic to hydrothermal conditions. In this study, a combined approach of SEM-CL imaging and fluid inclusion (FI) study was applied to rare-earth-rich peralkaline pegmatite dykes associated with the Ambohimirahavavy alkaline complex (Madagascar). The objective is to better understand the crystallization history of these pegmatites at the magmatic-hydrothermal transition, as reflected in quartz. Three distinct generations of quartz (Qz1, Qz2, Qz3) were identified by SEM-CL based on their textures and luminescence hue. The first generation (Qz1) shows homogeneous luminescence, resorbed textures, and an absence of FIs. The second generation (Qz2) exhibits oscillatory growth textures, automorphic morphology, and variable FI assemblages (liquid-vapor or vapor-rich). Finally, the last generation (Qz3) shows irregular and dark textures in CL, often localized at grain boundaries or within veins cutting across previous generations. The latter is rich in FIs (vapor-rich) and systematically linked to pseudomorphs of eudialyte, an agpaitic mineral crystallized at the magmatic stage. These 3 quartz generations allow documenting the crystallization history of the pegmatites from a magmatic stage (Qz1) to an early hydrothermal stage (Qz2) and a late hydrothermal stage (Qz3). This last stage is responsible for altering magmatic rare-earth minerals, pseudomorphing them into a secondary assemblage rich in zircon, quartz, and rare-earth fluorocarbonates. Fluid exsolution and subsequent hydrothermal processes played a decisive role in the mobilization and redistribution of rare earths. These results highlight the complex crystallization history of pegmatites at the magmatic-hydrothermal transition. Furthermore, the combined SEM-CL and FI study approach allows precise interpretation of quartz textures and their associated hydrothermal history, offering a particularly fine temporal resolution applicable to other magmatic-hydrothermal systems.
L’imagerie par cathodoluminescence au microscope électronique à balayage (MEB-CL) révèle dans le quartz des textures impossibles à observer par d’autres techniques analytiques. Ces textures fournissent des informations uniques sur les étapes de cristallisation du quartz, notamment lors des transitions des stades magmatiques vers les stades hydrothermaux. Dans cette étude, une approche combinée d’imagerie par MEB-CL et d’étude d’inclusions fluides (IF) a été appliquée à des filons de pegmatites peralcalins riches en terres rares associés au complexe alcalin d’Ambohimirahavavy (Madagascar). L’objectif est de mieux comprendre l’histoire de cristallisation de ces pegmatites à la transition magmatique hydrothermale à travers le quartz. Trois générations distinctes de quartz (Qz1, Qz2, Qz3) ont été identifiées au MEB-CL en fonction de leurs textures et de leur teinte de luminescence. La première génération (Qz1) montre une luminescence homogène, des textures résorbées et une absence d’IF. La seconde génération (Qz2) présente des textures de croissance oscillatoires, une morphologie automorphe, ainsi que des assemblages d’IF variables (liquide-vapeur ou riches en vapeur). Enfin, la dernière génération (Qz3) montre des textures irrégulières et sombres en CL, souvent localisées aux joints de grains ou au sein de veines recoupant les générations précédentes. Cette dernière est riche en IF (riches en vapeur) et systématiquement reliée à des pseudomorphoses d’eudialyte, un minéral agpaïtique cristallisé au stade magmatique. Ces 3 générations de quartz permettent de documenter l’histoire de cristallisation des pegmatites depuis un stade magmatique (Qz1) évoluant vers un stade hydrothermal précoce (Qz2) jusqu’à un stade hydrothermal tardif (Qz3). Ce dernier est responsable de l’altération des minéraux de terres rares magmatiques pseudomorphosés en un assemblage secondaire riche en zircon, quartz et fluorocarbonates de terres rares. L’exsolution de fluides et les processus hydrothermaux subséquents ont joué un rôle déterminant dans la mobilisation et la redistribution des terres rares. Ces résultats mettent en évidence l’histoire complexe de cristallisation des pegmatites à la transition magmatique-hydrothermale. De plus, l’approche combinée MEB-CL et étude d’IF permet d’interpréter précisément les textures du quartz et l’histoire hydrothermale associée, offrant une résolution temporelle particulièrement fine et applicable à d’autres systèmes magmatiques-hydrothermaux.
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