The system methane-water as a geologic thermometer and barometer from the external part of the Central Alps

Fluid inclusion studies from syncinematic quartz crystals gave new insights into the fluid composition and P-T distribution of the external part of the Central Alps. Knowing the densities of methane and the minimum temperature of formation, fluid inclusions of the system CH4-H2O and CH4 have been used as geothermometers and barometers. For the regional distribution the following conclusions can be drawn : 1. Fluids trapped in inclusions define zones of different fluid composition related to the zones of metamorphism : — non-metamorphic zone : > 1 mol-% higher hydrocarbons, CH4, H2O, CO2, ... — low and medium grade anchizone : CH4, < 1 mol-% higher hydrocarbons, H2O, CO2, ... — high grade anchizone and epimetamorphic zone : H2O, CO2, ... 2. The minimum conditions of formation for mineral clefts and their quartz crystals from the low and medium grade anchizone are 200-270° C — 1,200-1,700 bar, with geothermal gradients of 25-45° C/km. 3. From the fluid inclusion studies the following minimum P-T conditions were deduced with respect to metamorphic grade : — non-metamorphic zone — low grade anchizone : T > 200° C — P > 1,200 bar — medium grade anchizone — high grade anchizone : T > 270° C — P > 1,700 bar 4. The evolution of the fluids is a product of the progressive metamorphism. But the fluids were trapped in quartz crystals towards the end of the nappe overthrust and during the uplift of the Alps (middle to final Miocene era). As rocks with fluid inclusions of higher grade metamorphism are found above rocks with fluid inclusions of lower grade metamorphism, their metamorphism must have taken place before the final transport of the nappes.L'étude des inclusions fluides des cristaux de quartz syncinématiques donne un éclairage nouveau sur la composition des fluides et la distribution des températures et des pressions dans la région externe des Alpes centrales. A partir de la densité du méthane et des températures minimales de formation, les inclusions fluides des systèmes CH4-H2O et CH4 ont été utilisées comme thermomètres et baromètres. Les conclusions suivantes peuvent être tirées à l'échelle régionale : 1. Les fluides piégés dans les inclusions définissent des zones dont la composition varie suivant les zones métamorphiques : — zone non métamorphique : > 1 mole % hydrocarbures plus lourds que le méthane, CH4, H2O, CO2,... — anchizone supérieure et moyenne : CH4, < x mole % hvdrocarbures plus lourds que le méthane H2O, CO2, ... — anchizone profonde et épizone : H2O, CO2, ... 2. Les conditions minimales de formation des fentes à minéraux et de leurs cristaux de quartz sont pour l'anchizone supérieure et moyenne : 200-270° C — 1 200-1 700 bars, avec des gradients géothermiques de 25-45° C/km. 3. A partir de l'étude des inclusions fluides, les conditions minimales de température et pression suivantes ont été trouvées pour le métamorphisme : — transition entre zone non métamorphique et anchizone supérieure : T > 200° C — P > 1 200 bars — transition entre anchizone moyenne et anchizone profonde : T > 270° C — P > 1 700 bars 4. L'évolution des fluides est un produit du métamorphisme progressif. Les fluides ont été piégés dans les cristaux de quartz à. la fin du charriage des nappes et durant la surrection des Alpes (Miocène moyen à terminal). Comme des unités tectoniques contenant des fluides de métamorphisme plus intense se trouvent au-dessus d'unités tectoniques contenant des fluides de métamorphisme plus faible, on en déduit que le métamorphisme des unités transportées s'est produit avant la mise en place finale des nappes.Mullis Josef. The system methane-water as a geologic thermometer and barometer from the external part of the Central Alps. In: Bulletin de Minéralogie, volume 102, 5-6, 1979. Minéraux et minerais