Mineral chemistry of late Variscan gabbros from central Spain: constraints on crystallisation processes and nature of the parental magmas

Abstract

[EN] Major and trace element chemistry has been determined in the main minerals (olivine, orthopyroxene, clinopyroxene, plagioclase, amphibole, phlogopite) from the Talavera and La Solanilla gabbroic intrusions (Spanish Central System). The results show a heterogeneous mineral composition illustrative of the chemical evolution of calc-alkaline basic magmas during crystallization. The formation of incompatible element-rich interstitial minerals, such as amphibole, phlogopite and accessory phases (e.g., zircon, apatite), and the presence of zoning patterns in major minerals towards a more evolved composition, point to a progressive differentiation of the parental melt. The chemical variation depicted by trace elements usually incompatible with clinopyroxene (e.g., rare earth elements (REE), Th, Zr, Nb, Ti) implies co-precipitation with phases displaying a compatible behaviour with respect to these elements (e.g., apatite, zircon, amphibole). However, the very high LILE (large ion lithophile elements) and LREE (light REE) shown by clinopyroxene can not be explained exclusively by a closed-system in-situ crystallization process. Several features of the mineral chemistry (e.g. positive correlation of (La/Sm)N with La and Na in clinopyroxene and plagioclase, respectively) support the involvement of an external component (wall-rock assimilation or hybridization with an evolved melt). The petrography and mineral chemistry of the gabbros, in conjunction with bulk rock data from previous studies, favour a calc-alkaline affinity for the parental melts. Thus, metasomatism in the mantle sources related with this basic magmatism might be associated with recycling of crustal components during the Variscan orogeny.

[ES] Se ha caracterizado la composición química de elementos mayoritarios y trazas en los minerales principales de las intrusiones gabroideas de Talavera y La Solanilla (Sistema Central Español). Los resultados muestran una composición mineral heterogénea que es ilustrativa de una evolución química de los magmas básicos calco-alcalinos durante la cristalización. La formación de minerales intersticiales con elevados contenidos en elementos incompatibles, como por ejemplo el anfíbol, la flogopita y algunos minerales accesorios (circón, apatito...), y la presencia de zonados en los minerales principales, con tendencia a desarrollar una composición más evolucionada hacia el borde, indican la diferenciación progresiva del fundido parental. La variación química de elementos traza normalmente incompatibles en el clinopiroxeno (e.g., REE, Th, Zr, Nb, Ti) implica la co-precipitación de fases con un comportamiento compatible con dichos elementos (e.g., apatito, circón, anfíbol). Sin embargo, las elevadas concentraciones de LILE y LREE del clinopiroxeno no se pueden explicar exclusivamente por un proceso de cristalización en un sistema cerrado. Varias características de la química mineral (e.g., correlación positiva de la relación (La/ Sm)N con el contenido de La y Na en el clinopiroxeno y la plagioclasa, respectivamente) suponen la participación de un componente externo (asimilación de roca encajante o mezcla con un fundido más evolucionado). La petrografía y la química mineral de los gabros, junto con los datos de roca total de estudios previos, favorece una afinidad calco-alcalina para los fundidos parentales. Por lo tanto, el metasomatismo en las fuentes de manto asociadas con este magmatismo básico podría estar relacionado con el reciclaje de componentes corticales durante la orogenia Varisca.