Original paper

Zoned garnets in metapelites and P-T-deformation path interpretation of the Variscan inverted metamorphic sequence of Haut-Allier, French Massif Central

Schulz, Bernhard; Triboulet, Claude; Audren, Claude; Feybesse, Jean-Louis

Kurzfassung

In der variskischen invers-metamorphen Abfolge von Haut-Allier (Französisches Zentralmassiv) liegt eine amphibolitfazielle Glimmerschiefer-Einheit unter migmatitischen und hochgradig metamorphen Gneis-Einheiten. Während einer foliationsbildenden progressiven Deformation D 1--2 kristallisierten Granate in Metapeliten. Die Porphyroblasten sind selbst in Muscovit-freien Paragenesen mit Kyanit + Kalifeldspat und Sillimanit + Kalifeldspat wachstumszoniert. Es wurden verschiedenartige XMg-XCa-Entwicklungstrends der Granate beobachtet. Intermineralische Mikrostrukturen lieferten Kriterien für temporäre lokale Gleichgewichte von zonierten Granaten, Glimmern, Plagioklasen und für die strukturkontrollierte Anwendung von Geothermobarometrie mit Kationenaustausch- und Net-Transfer-Reaktionen. Dies erlaubte, syndeformative P-T-Pfade für aufeinanderfolgende Wachstumsabschnitte der Granate in Einzelproben zu rekonstruieren. Die Maximaltemperaturen und die P-T-Deformations-Pfade bestätigen die bekannte invers-metamorphe Anordnung der Einheiten und zeigen eine heterogene P-T-Entwicklung auf. Anhand der Formen der P-T-Pfade erscheint ein Aufstieg der Gesteine aus dem mittleren Krustenniveau durch Krustendehnung wenig wahrscheinlich. Es werden vielmehr Modelle einer frühvariskischen syntektonischen Krustenversenkung mit teilweisem Aufstieg und nachfolgender Deckentektonik während des weiteren Aufstiegs gestützt.

Abstract

In the Variscan inverted metamorphic sequence of Haut-Allier (French Massif Central), amphibolite-facies mica schists underlie high-grade and migmatitic gneiss units. Garnets crystallized in metapelites during a foliation-forming deformation D1--2. The porphyroblasts are growth-zoned, even in muscovite-free assemblages with kyanite + K-feldspar and sillimanite + K-feldspar. Different garnet XMg-XCa evolution trends are observed. Intermineral microstructures provided criteria for temporary local equilibria of zoned garnets, mica, plagioclases, and for a structurally controlled application of geothermo-barometers based on cation exchange and net transfer reactions. This allowed syndeformational P-T paths to be reconstructed from successive stages of garnet growth in single samples. Maximum temperatures and P-T paths of metamorphism confirm the inverted position of metamorphic units and suggest a heterogeneous P-T evolution. The shapes of the P-T-deformation paths do not support an uplift from mid-crustal levels by crustal extension, but rather models of an early-Variscan syntectonic burial and partial uplift followed by thrusting and nappe tectonics during further uplift.