Phase relations of calc-silicate assemblagesin the Auerbach marble, OdenwaldCrystalline Complex, Germany

Summary In the Odenwald Crystalline Complex, calc-silicate rocks are concentrated at the margins of the marble layer of Auerbach. They were presumably formed by metasomatic exchange between the calcite marble and the neighbouring granodioritic and quartz-dioritic intrusives. The investigated samples contain the characteristic mineral assemblages: garnet + clinopyroxene + epidote/clinozoisite + calcite + quartz ± titanite (1) and wollastonite + clinopyroxene + garnet + calcite ± quartz ± epidote/clinozoisite ± titanite (2). Microprobe analyses revealed the following compositional ranges: garnet grs_40–98adr_2–55alm_<5.5sps_<5.5pyp_<1; clinopyroxene di_46–88hed_9–47joh_0–5cats_0–6; epidote/clinozoisite ps_20–80. Different phase diagrams were calculated in the system CaO-MgO-Al₂O₃-TiO₂-SiO₂-CO₂-H₂O (CMATSCH) to decipher the P-T-X_CO2 parameters of metamorphism: isobaric T-X_CO2 sections and a P-T projection with mixed volatiles. The phase diagrams illustrate that the observed assemblages can only form in the presence of an H₂O-rich volatile phase. The assemblages are stable over a large range of temperatures, from 580 °C to < 400 °C (at 4 kbar) and at X_CO2 values of less than 0.055 (at 4 kbar). Higher temperatures can be inferred from reaction textures which indicate that garnet + plagioclase (T > 580 °C, at 4 kbar) and wollastonite + plagioclase (T > 660 °C, at 4 kbar) coexisted during an early metamorphic stage. A minimum pressure of 3.5 kbar can be inferred for the early high-temperature stage. Furthermore, on the basis of the calculated phase diagrams, combined with modal abundances in thin sections, it is possible to evaluate fluid behaviour; in the investigated specimens, infiltration of fluids from an external reservoir occurred. A minimum fluid:rock ratio of 3.6:1 can be estimated.

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Zusammenfassung Phasenbeziehungen in Kalksilikat-Paragenesen des Marmorzuges von Auerbach, Odenwald-Kristallin-Komplex, Deutschland Im kristallinen Odenwald konzentrieren sich kalksilikatische Gesteine in den Randbereichen des Marmorzuges von Auerbach. Die kalksilikatischen Partien wurden vermutlich duch metasomatischen Austausch zwischen dem Calcit-Marmor und benachbarten Granodioriten und Quarzdioriten gebildet. Die untersuchten Proben enthalten die charakteristischen Mineralparagenesen: Granat + Klinopyroxen + Epidot/Klinozoisit + Calcit + Quarz + Titanit (1) und Wollastonit + Klinopyroxen + Granat + Calcit ± Quarz ± Epidot/Klinozoisit ± Titanit (2). Mikrosondenanalysen ergaben folgendes Zusammensetzungsspektrum: Granat grs_40–98adr_2–55alm_<5.5sps_<5.5pyp_<1; Klinopyroxen di_46–88hed_9–47joh_0–5cats_0–6s; Epidot/Klinozoisit ps_20–80. Verschiedene Phasendiagramme wurden für das Modellsystem CaO-MgO-Al₂O₃-TiO₂-SiO₂-CO₂-H₂O (CMATSCH) berechnet, um die P-T-X_CO2-Parameter der Metamorphose einzugrenzen: Isobare T-X_CO2-Schnitte und eine P-T-Projektion mit einer Fluid-Mischphase. Die Phasendiagramme verdeutlichen, da? die beobachteten Paragenesen nur in Anwesenheit eines H₂O-reichen Fluids gebildet werden k?nnen. Die Paragenesen sind über einen gro?en Temperaturbereich hinweg stabil, von 580 °C bis < 400 °C (bei 4 kbar) und bei X_CO2-Gehalten von < 0.055 (bei 4 kbar). Ursprünglich h?here Temperaturen k?nnen anhand von Reaktions-Texturen rekonstruiert werden, die zeigen, da? Granat + Plagioklas (T > 580 °C, bei 4 kbar) und Wollastonit + Plagioklas (T > 660 °C, bei 4 kbar) w?hrend eines früheren Metamorphosestadiums koexistierten. Ein Minimaldruck von 3.5 kbar kann für dieses frühe Hochtemperatur-Stadium abgeleitet werden. Mit Hilfe der berechneten Phasendiagramme, in Kombination mit beobachteten Modalgehalten, ist es m?glich, das Verhalten der fluiden Phase abzusch?tzen. Die untersuchten Gesteine implizieren Fluidinfiltration, wobei ein minimales Verh?ltnis Fluid:Gestein von 3.6:1 abgesch?tzt werden kann.

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Received July 29, 1999; accepted March 28, 2000