Supergene alteration of metamorphic chlorite in an amphibolite from Massif Central, France

Abstract

The mineralogical and chemical changes of sheridanite were followed in different alteration horizons as weathering of its host amphibolite increased. Microscopic and microprobe analyses of phases produced in or around the chlorite allowed a classification of the different alteration stages relative to their position in the profile. In the unweathered rock, prehnite and a sericite—kaolinite assemblage appear to have formed at grain boundaries between chlorites and plagioclases. These represent low-pressure (P_H2O < 2.5 ± 1 Kb) and low-temperature (320–360°C) metamorphic phases. In the saprock, where initial rock structure is still preserved, chlorites weather to a more or less regular mixed-layer chlorite-vermiculite. In the saprolite, large-grain (20 µm) vermiculite forms in the clayey zones (plasma) when rock structure is destroyed. The chemical composition of these newly-formed minerals is influenced by the original chlorites and mixed-layer minerals.

Resume

L'altération d'une chlorite de type shéridanite a été étudiée au sein d'une arène d'orthoamphibolite du Massif Central, France. Les observations microscopiques, associées aux analyses in situ à la microsonde électronique caractérisent trois microsystèmes chimiques d'altération agissant dans l'arène. 1. Les microsystèmes de contact sont localisés dans la roche saine au contact chlorite-andésine. Ils donnent naissance à des assemblages d'origine métamorphique (prehnite + séricite) ou d'origine supergène (kaolinite). 2. Les microsystèmes d'altération interne aux chlorites apparaissent dans les niveaux altérés à structure conservée et donnent naissance à un interstratifié chlorite-vermiculite. 3. Les microsystèmes du plasma secondaire d'altération agissent dans les niveaux à structure non conservée et donnent naissance à une vermiculite de grande taille (20 µm) dont le chimisme montre l'influence des minéraux parentaux: chlorite et interstratifié chlorite-vermiculite.

Kurzreferat

In verschieden zusammengesetzten Horizonten wurden die mineralogischen und chemischen Veränderungen von Sherdidanit in Abhängigkeit zur Verwitterung des Amphibolit-Muttergesteines verfolgt. Mikroprobenanalyse und mikroskopische Untersuchungen von Phasen welche in oder um Chlorit gebildet wurden, erlaubten eine Klassifizierung verschiedener Zustandsformen relativ zu ihrer Lage im Profil. Im unverwitterten Gestein scheint sich an Korngrenzen zwischen Chloriten und Plagioklasen Prehnit und eine Vergesellschaftung von Serizit-Kaolinit gebildet zu haben. Diese zeigen eine Metamorphose bei niedrigem Druck (P_H2O < 2.5 ± 1 Kb) und niedriger Temperatur (320–360°C) an. In angewittertem Gestein mit noch erhaltener ursprünglicher Struktur bilden die Chlorite bei ihrer Verwitterung eine mehr oder weniger regelmäßige Chlorit/Vermiculit Wechsellagerung aus. In den Saproliten bilden sich, sobald die Gesteinsstruktur zerstört ist, in den tonigen Abschnitten grobkörnige Vermiculite (20 µm) aus. Die chemische Zusammensetzung dieser neu gebildeten Minerale wird von den ursprünglichen Chloriten und Wechsellagerungsmineralen beeinflußt.

Resumen

Se han estudiado los cambios químicos y mineralógicos de la sheridonita en diferentes horizontes de alteración en relación con la meteorización de la anfibolita huésped. Los análisis por microscopía y microsonda electrónica de las fases producidas en ó alrededor de la clorita permiten una clasificación de los diferentes estados de alteración según su posición en el perfil. En la roca no alterada parece haberse formado en los bordes de los granos entre cloritas y plagioclasas, prehnita y un agregado sericita-caolinita. Estos agregados indican fases metamórficas de baja presión (P_H2O 2.5 ± 1 Kb) y baja temperatura (320–360°C). En el siguiente estadio (saprock), donde la estructura de la roca inicial permanece todavia inalterada, las cloritas se alteran para formar una estructura con un interestratificado más o menos regular clorita-vermiculita. En la saprolita, se forman grandes granos (20 µm) de vermiculita en las zonas arcillosas (plasma), al destruirse la estructura de la roca. La composición quimica de estos minerales de neoformación depende de las cloritas e interestratificados originales.