Non-pegmatitic beryl related to Carboniferous granitic magmatism, Velasco Range, Pampean Province, NW Argentina

Abstract

The specialized leuco-monzogranite of the La Chinchilla Stock is a small Carboniferous stock located in the center of the Velasco Range, Pampean Province, La Rioja, Argentina. It is highly evolved and locally F- andBe-bearing, and has the potential for hosting U mineralization. Three different facies can be identified in the granitoid: border, porphyritic and equigranular facies. In all three facies the main minerals are quartz, microcline, plagioclase, biotite, and muscovite. Accessory minerals present in all facies include fluorite, zircon, and apatite. In addition, monazite, rutile, and uraninite occur as accessory minerals in the equigranular facies. Secondary minerals are muscovite, sericite, kaolinite, and opaque minerals. Secondary uranophane occurs in the equigranular and border facies. In localized areas,the equigranular facies contains small, green idiomorphic crystals of beryl (Be3Al2Si6O18) as accessory mineral. One of these beryl crystals was chemically analyzed for major and minor element contents using an electron microprobe andthis information, along with fractional crystallization models and comparison with compositions of non-pegmatitic beryl from the literature, were used to understand the degree of evolution of the granitic melt. The chemical formula of beryl from the La Chinchilla Stock can be written as: C(Na0.014-0.033, K0.001-0.002, Ca0.001-0.004) T(2)(Be2.978-2.987, Li0.016-0.022) O(Al1.889-1.967,Fe0.045-0.103, Mg0.001-0.007, Mn0.001-0.007) T(1)(Si5.994-6.040O18). The alkali contents are low (Na2O<0.18 wt%; K2O<0.02 wt%), while FeOt is dominant among the divalent cations that substitute trivalent aluminum in the octahedral position of the mineral (FeOt/(MgO+MnO)>6; FeOt<1.27 wt%). In a longitudinal geochemical profile, Al enrichment is observed at the border while the highest Na content is found in an internal point. In a transversal geochemical profile, the highest concentration of Al is seen in an internal point while Na remains almost invariable. Ferromagnesian elements vary randomly within the crystal. This indicates compositional changes in the magma for Al, ferromagnesian elements, and Na. The FeOt content of the analyzed beryl is within the compositional range of other disseminated beryl from granitoids but slightly higher than that of beryl from hydrothermal veins and greisens. It contains similar to slightly lower amounts of FeOt, MgO, and Na2O than beryl from medium to little evolved granitic pegmatites. Overall, the composition of beryl in the La Chinchilla Stock is quite similar to that from medium to poorly evolved granitic pegmatites of the nearby Velasco Pegmatite District. The formation of beryl in the La Chinchilla Stock is attributed to precipitation from a F-bearing, highly fractionated, Al- and Si-rich melt saturated in BeO. A fractional crystallization model using Rb and Ba suggests that the beryl-hosting rock crystallized from the parent melt after extreme fractionation and 75% crystallization. The occurrence of beryl as a magmatic accessory mineral in the equigranular facies of the La Chinchilla Stock is indicative of a very high degree of fractionation of the parental magma.

El leuco-monzogranito especializado del Stock La Chinchilla es un pequeño cuerpo carbonífero ubicado en el centro de la sierra de Velasco, Provincia de Sierras Pampeanas, La Rioja, Argentina. Es altamente evolucionado y localmente rico en F y Be, y tiene una importante potencialidad por contener mineralización de U. Pueden ser identificadas tres facies en el granitoide: facies de borde, facies porfírica y facies equigranular. En todas las facies, los principales minerales son cuarzo, microclino, plagioclasa, biotita y muscovita y los minerales accesorios incluyen fluorita, circón y apatito. Además, monacita, rutilo y uraninita ocurren como minerales accesorios en la facies equigranular. Los minerales secundarios son muscovita, sericita, caolinita y minerales opacos. Uranofano secundario aparece en las facies equigranular y de borde. En determinadas áreas, la facies equigranular contiene pequeños cristales idiomorfos de berilo de color verde (Be3 Al2 Si6 O18) como mineral accesorio. Uno de estos cristales de berilo fue analizado químicamente por elementos mayores y menores utilizando una microsonda electrónica, y a partir de esta información, conjuntamente con modelos de cristalización fraccionada y la comparación de la composición con otros berilos no pegmatíticos disponibles en la literatura, fueron usados para comprender el grado de evolución del magma. La fórmula química del berilo del Stock La Chinchilla puede ser escrita como: C(Na0.014-0.033, K0.001-0.002, Ca0.001-0.004) T(2)(Be2.978-2.987, Li0.016-0.022) O(Al1.889-1.967, Fe0.045-0.103, Mg0.001-0.007, Mn0.001-0.007) T(1)(Si5.994-6.040O18). El contenido de elementos alcalinos es bajo (Na2 O < 0.18 wt%; K2 O < 0.02 wt%), mientras que el FeOt es dominante entre los cationes divalentes que sustituyen al aluminio trivalente en la posición octaédrica del mineral (FeOt /(MgO+MnO) >6; FeOt <1.27 wt%). En un perfil geoquímico longitudinal se observa un enriquecimiento de Al en el borde mientras que los contenidos más altos en Na se encuentran en un punto interno. En un perfil geoquímico transversal, la más alta concentración de Al aparece en un punto interno, mientras que el Na permanece casi invariable. Los elementos ferromagnesianos varían erráticamente dentro del cristal. Esto sugiere cambios composicionales en el magma en Al, elementos ferromagnesianos y Na. El contenido de FeOt del berilo analizado está dentro del rango composicional de otros berilos diseminados en granitoides pero es levemente más alto que en otros berilos de venas hidrotermales y greisens. Contiene similar a levemente más bajas cantidades de FeOt , MgO y Na2 O que berilos de pegmatitas graníticas medianamente a poco evolucionadas. En general, la composición del berilo del Stock La Chinchilla es bastante similar al de las pegmatitas graníticas medianamente a pobremente evolucionadas del vecino Distrito Pegmatítico Velasco. La formación del berilo en el Stock La Chinchilla es atribuida a la precipitación a partir de un fundido altamente fraccionado, rico en F, Al y Si, y saturado en BeO. Un modelo de cristalización fraccionada usando Rb y Ba sugiere que la roca portadora del berilo habría cristalizado a partir de un fundido después de un extremo fraccionamiento y 75% de cristalización. El berilo como un mineral accesorio en la facies equigranular del Stock La Chinchilla es indicativo de un muy alto grado de fraccionamiento del magma parental.