Metasomatic alteration of the predominantly island arc igneous suite of the Limestone Caribbees (E. Caribbean)

Zusammenfassung

Die petrographische und geochemische Untersuchung von 79 Proben von den Kalkstein-Karibeninseln Atigua, St. Martin und Desirade zeigt eine unterschiedlich starke metasomatische Veränderung der Gesteine infolge einer Versenkungsmetamorphose. Diese reichte bis hinauf zur unteren Zeolitfazies (mit Laumontit und Prehnit). In Antigua treten unveränderte oligozäne Plagioklasbasalte, Andesite und Dacite auf. Diese Laven sind identisch mit den low-K Inselbogenlaven des nahegelegenen Guadeloupe. Neben diesen unveränderten Laven treten auch teilweise oder erheblich veränderte Äquivalente auf. Sehr weitgehend verändert sind die Ergüsse, Gänge und die Trondheimit-Intrusion von Desirade (diese Gesteine sind zum Teil jurassisch). Zwei Arten von Veränderung sind in diesen Inseln eng miteinander verbunden. Die Spilitisierung von Plagioklas führte zur Albitisierung von Plagioklas, zur Chloritisierung von Orthopyroxen und zur Bildung von Calcit, Zeolit, ± Prehnit, ± Epidot, ± Rohkupfer. Sie führte somit zu einer Anreicherung der Gesteine an Na₂O (bis 8,8%) und einer Verarmung an K₂O, CaO, Rb, Sr, Ba und Cu. Seltener ist eine Poeneitisierung zu beobachten; diese ähnelt der Spilitisierung, führt aber auch zu einer Serizitisierung und zu teilweisem Austausch von Plagioklas gegen Alkalifeldspat, was wiederum zu einer Anreicherung von K₂O (auf 9,4 %), Ba und oft N₂O, Rb und Sr führt. Clinopyroxen und Quarz werden durch diese Umwandlung nicht verändert.

Ein Vergleich der umgewandelten Gesteine mit Laven von verschiedenen tektonischen Bereichen zeigt, daß Metasomatismus zu nicht-magmatischem Chemismus führt. Die nicht oder nur wenig umgewandelten Laven gehören zum Inselbogentyp, während der Ni-Gehalt (der unbeeinflußt von metasomatischen Vorgängen ist) zeigt, daß die spilitischen Pillowlaven von Ost-Desirade Ni-reiche Ocean-floor-Basalte sind.

Abstract

Petrographic and geochemical study of 79 samples from the Limestone Caribbee islands of Antigua, St. Martin and Desirade show different degrees of metasomatic alteration resulting from burial metamorphism up to lower zeolite facies (with laumontite and prehnite). In Antigua, Oligocene unaltered plagioclase basalt, andesite and dacite, identical to the low-K island-arc lavas of nearby Guadeloupe, occur with their partly and greatly altered equivalents. Most thoroughly altered are the flows, dykes and trondhjemite intrusion of Desirade island (in part Jurassic). Two types of alteration are closely associated in these islands. Spilitisation leading to albitisation of plagioclase, chloritisation of orthopyroxene and the formation of calcite, zeolite, i prehnite, ± epidote, ± native copper results in enrichment in Na₂O (to 8.8 %) and depletion in K₂O, CaO, Rb, Sr, Ba and Cu. Less common is poeneitisation, which resembles spilitisation but also involves sericitisation and partial replacement of plagioclase by alkali feldspar, in turn resulting in enrichment in K₂O (to 9.4 %), Ba and often Na₂O, Rb and Sr. Clinopyroxene and quartz are unchanged by the alteration.

Comparison of the altered rocks with lavas from different tectonic environments reveals that metasomatism leads to nonmagmatic bulk compositions. The unaltered and least altered lavas are island arc type while the Ni content (which appears unaffected by metasomatism) indicates that the spilitic pillow lavas of E. Desirade are Ni-rich ocean floor basalts.

Résumé

L'étude pétrographique et géochimique de 79 échantillons provenant des Iles calcaires des Caraïbes, Antigua, St. Martin et la Désirade, montre une forte transformation métasomatique différentielle des roches à la suite d'un métamorphisme d'enfouissement. Celui-ci va jusqu'au facies inférieur zéolithique (avec laumontite et prehnite). Dans Antigua, on trouve indemnes de toute transformation, des basaltes à plagioclase, des andésites et dacites d'âge oligocène. Ces laves sont identiques avec les laves des arcs insulaires à faible teneur en K de la Guadeloupe voisine. A côté de ces laves intactes, on trouve également des équivalents partiellement ou fortement transformés. Comme profondément modifiés, on trouve des coulées, filons et intrusions de trondhjémite de la Désirade (roches en partie également jurassiques). Deux modes de transformation sont itimement associés dans ces îles. La spilitisation du a conduit a l'albitisation du plagioclase, la chloritisation de l'orthopyroxène et à la formation de calcite, zéolite, ± prehnite, ± épidote, ± cuivre natif. Elle a aussi conduit à un enrichissement des roches en Na₂O (jusque 8,8 %) et un appauvrissement en K, Ca, Rb, Sr, Ba et Ca. Plus rarement une une poeneitisation est observée; celle-ci ressemble à la spilitisation mais conduit à la séricitisation et en partie à une substitution partielle du plagioclase en feldspath alcalin, ce qui conduit à nouveau à un enrichissement en K₂O (jusque 9,4 %), Ba et souvent Na₂O, Rb et Sr. Le clinopyroxène et le quartz ne sont pas transformés au cours de cette modification.

Une comparaison des roches transformées avec les laves de différentes régions tectoniques montre que la métasomatose a conduit à un chimisme non magmatique. Les laves pas ou seulement peu modifiées appartiennent au type des arcs insulaires, tandis que la teneur en Ni (qui n'est pas influencée par les processus métasomatiques) montre que les laves en coussins spilitiques de l'E de la Désirade, sont des laves basaltiques de fond océanique riches en Ni.

Краткое содержание

Петрографические и г еохимические исслед ования 79-ти проб известняка из карибских острово в Антигуа, Ст. Мартин и Дезираде установили метасома тические изменения пород разл ичной степени в резул ьтате погружения. Этот достигает до ниж него цеолитного фаци я (с Laumotit'ом и Prehnit'ом). В Антигуа встречаютс я неизмененные олиго ценовые плагиоклаз-базальты, андезиты и дациты. Эти лавы идентичны низко-калиевым лавам соседней островной дуги Guadeloupe. Наря ду с этими неизмененн ыми лавами, встречаются также частично, или зн ачительно измененны е их эквиваленты. Причем излияния, жилы и интру зии тронгеймитов в Де зираде — эти породы частично юрского воз раста — оказываются н аиболее измененными. Два типа изменений связаны те сно друг с другом на эт их островах. При спилити зации плагиоклаза последн ий переходит в альбит, а ортоклаз в хлорит и образуется кальцит, цеолит,±прен ит,±эпидот,±медь. В рез ультате этого наблюдается обогаще ние пород окисью натр ия — до 8,8 % — и обеденение их окисями калия, каль ция, рубидия, стронция, бария и меди. Более редким является процесс пое неитизации; он напоми нает процесс спилитизаци и, но ведет к серитизации и частично замене плаг иоклазов щелочным полевым шпатом, и, как следстви е этого, к накоплению о кисла калия — до 9,4 % —, а также окислов бария, натрия, рубидия и стро нция. Клинопироксен и квар ц этими преобразовани ями не затрагваются. Сравнивая преобразо ванные породы с лавам и из различных тектониче ских районов, отмечают, что метасоматизм ведет к немагматическому хи мизму. Неизмененные, или нез начительно измененн ые лавы принадлежат к типу островных дуг, в то вре мя, как содержание ник еля, на который метасоматич еские процессы не действую т, показывает, что спилитизированные п одушечные лавы восточного Дези раде являются базаль ты дна океана, богатые никелем.