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P-T-paths from metapelite garnet zonations, and crustal stacking in the Variscan inverted metamorphic sequence of La Sioule, French Massif Central

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

Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft Band 152 Heft 1 (2001), p. 1 - 25

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published: Sep 20, 2001

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ArtNo. ESP171015201002, Price: 29.00 €

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Abstract

In the La Sioule region (Northern French Massif Central) a Variscan inverted metamorphic sequence around the GPF Echassières drilling site is made up by high-grade gneiss units which overlie amphibolite-facies micaschists. Metapelite garnets crystallized during formation of foliations S1 –S1 i–S2. In the lithological units different Mg, Fe, Mn and Ca evolution trends are observed in growth-zoned garnets. Geothermobarometers based on cation exchange and net transfer reactions were applied to local equilibria of garnet, mica, plagioclase, defined by microstructures and mineral zonation trends. This led to syndeformational P-T paths for successive stages of mineral growth and foliation development. Planar and linear mesoscopic structures are partly related to the prograde metamorphism and the process of crustal contraction. Different shapes of P-T paths and peak temperatures in the units confirm an inverted metamorphic sequence. Kinematics of the synmetamorphic structures suggest a two-stage evolution. In a northern structural domain top-to-WNW shearing ceased at medium pressures and peak temperatures. During further decompression, the units were stacked into an inverted metamorphic pile. In the southern domain this nappe pile was modified and overprinted by top-to-SE thrusting at lower pressures. Great similarities of P-T paths from the metamorphic sequences of the La Sioule and Haut Allier regions support a major allochthony of the Upper and Lower Gneiss Units in the French Massif Central.

Kurzfassung

In der Umgebung der Bohrung GPF Echassières in La Sioule (Nördliches Zentralmassiv) wird eine variskisch invers-metamorphe Abfolge aus hochgradig metamorphen Gneis-Einheiten und liegenden amphibolitfaziellen Glimmerschiefern aufgebaut. In Metapeliten kristallisierten die Granate während der Ausbildung der Foliationen S1 –S1 i–S2. In den lithologischen Einheiten gibt es unterschiedliche Entwicklungstrends des Mg, Fe, Mn und Ca der wachstumszonierten Granate. Geothermobarometrie mit Kationenaustausch- und Net-Transfer-Reaktionen wurde an den durch Mikrostrukturen und Mineralzonierungen definierten lokalen Gleichgewichten von Granat, Glimmern und Plagioklas eingesetzt. Dies ergab syndeformative P-T-Pfade für aufeinanderfolgende Abschnitte von Mineralwachstum und Foliationsentwicklung. Die mesoskopischen planaren und linearen Strukturen entstanden zum Teil während prograder Metamorphose und krustaler Einengung. Unterschiedliche Formen der P-T-Pfade und die Maximaltemperaturen bestätigen die bekannte invers-metamorphe Lagerung der Einheiten. Aus der Kinematik der synmetamorphen Strukturen läßt sich eine zweiphasige Entwicklung ableiten. In einer nördlichen Gefügedomäne endete top-to-WNW gerichtete Scherung bei mittleren Drücken und der Metamorphose -Maximaltemperatur. Während weiterer Dekompression stapelten sich die Einheiten in der invers-metamorphen Anordnung. In einer südlichen Gefügedomäne wurde der Stapel dann mit top-to-SE gerichteten Aufschiebungen unter niedrigen Drücken überprägt. Ähnliche P-T-Pfade in den Serien von La Sioule und Haut Allier sprechen für eine maximale Allochthonie der Oberen und Unteren Gneis-Einheiten im Zentralmassiv.

Keywords

metamorphic beltsgneissesmicaschistsmetapelitefabricschistosityrecrystallizationgeothermometrygeobarometry FranceCentral Massif