Age and origin of the Böllsteiner Odenwald

Summary The granitoid protoliths of the gneisses of the B?llsteiner Odenwald, a part of the Mid German Crystalline Rise, intruded at 405 ± 3 Ma. This age was obtained by single zircon ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb evaporation measurements. It is supported by an upper discordia intercept age of 410 ± 11 Ma from single zircon U/Pb data. These granitoids were derived from hybrid magmas according to their geochemical characteristics. Inherited zircon grains with apparent ages of 882 and 1138 Ma further constrain the source heterogeneity. The isotope data with Nd model ages for the granitoid gneisses between 1.3 and 1.7 Ga also underline the involvement of Proterozoic material into the magma sources. Since the geochemical data indicate a subduction zone environment we suggest that the B?llsteiner Odenwald was formed as part of a Silurian/Early Devonian magmatic arc in an active continental margin. The age data imply that the B?llsteiner Odenwald is closely related to the Spessart and Ruhla Crystalline Complexes but not to the Bergstr?sser Odenwald. Therefore the Otzberg zone is considered to be a Variscan suture zone.

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Zusammenfassung Alter und Ursprung des B?llsteiner Odenwalds Die granitoiden Protolithe der Gneise des B?llsteiner Odenwaldes, eines Teils der Mitteldeutschen Kristallinschwelle, intrudierten vor 405 ± 3 Ma. Dieses Alter wurde mit Hilfe der Pb/Pb-Evaporationsmethode an Einzelzirkonen bestimmt und durch U/Pb Analysen an Einzelzirkonen untermauert, die im Concordia-Diagramm ein Oberes-Schnittpunkt-Alter von 410 ± 11 Ma ergaben. Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung sind die Granitoide von hybriden Magmen abzuleiten. Die ererbten Zirkone mit Altern von 882 und 1138 Ma best?tigen die Heterogenit?t des Ausgangsgesteins. Die Isotopendaten mit Modellaltern von 1.3 bis 1.7 Ga unterstreichen die Beteiligung von proterozoischem Material. Da die geochemischen Daten auf eine Subduktionszone hindeuten, folgern wir, da? der B?llsteiner Odenwald als Teil eines silurisch/unterdevonischen magmatischen Bogens an einem aktiven Kontinentalrand gebildet wurde. Die Altersstellung des B?llsteiner Odenwaldes korreliert mit dem Spessart und dem Ruhla Kristallin, aber nicht mit dem Bergstr?sser Odenwald. Wir interpretieren die Otzberg Zone deshalb als eine variskische Suturzone.

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Received July 10, 1999; revised version accepted November 15, 1999     

Hornblende thermobarometry of granitoids from the Central Odenwald (Germany) and their implications for the geotectonic development of the Odenwald

Summary The three major units of the Bergstr?sser Odenwald (Frankenstein Complex, Flasergranitoid Zone and southern Bergstr?sser Odenwald) are, according to literature, separated by two major shear zones. The aim of the present paper is to evaluate the importance of these sutures by comparing new hornblende geothermobarometry data from five plutons of the Flasergranitoid Zone with published P-T data from the entire Bergstr?sser Odenwald. Furthermore radiometric, geochemical and structural data from the literature were also used for this purpose. Temperatures were calculated with the amphibole-plagioclase thermometer and range from 600 to 800 °C. Determinations of the intrusion depth, using the Al-in-hornblende barometer show that most plutons intruded at pressures ranging from about 4 to 6 kbar (13 to 20 km). These combined data do not allow to postulate a major suture zone between the Flasergranitoid Zone and the southern Bergstr?sser Odenwald, while comparison of similar data from the Flasergranitoid Zone and the Frankenstein Complex verify the importance of this shear zone. Moreover, our P-T data show that the high temperature – low pressure metamorphism in the Bergstr?sser Odenwald can also be interpreted as contact metamorphism and not necessarily as regional metamorphism.

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Zusammenfassung Hornblende-Thermobarometrie an Granitoiden des Mittleren Odenwaldes (Deutschland) und ihre Implikation für die geotektonische Entwicklung des Odenwaldes Die drei Haupteinheiten des Bergstr?sser Odenwaldes (Frankenstein-Komplex, Flasergranitoid-Zone und südlicher Bergstr?sser Odenwald) werden nach der Literatur durch zwei bedeutende Scherzonen voneinander getrennt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die wirkliche Bedeutung dieser beiden Suturen herauszuarbeiten. Dazu wurden eigene, neue Hornblende-Geothermobarometrie-Daten, die an fünf Plutonen der Flasergranitoid-zone ermittelt wurden, mit bereits publizierten P-T-Date aus dem gesamten Bergstr?sser Odenwald verglichen. Zudem wurden radiometrische, geochemische und strukturgeologische Datens?tze aus der Literatur für diesen Zweck benutzt. Kristallisationstemperaturen wurden mit Hilfe des Amphibol-Plagioklas-Thermometers errechnet und liegen zwischen 600 und 800 °C. Die Bestimmung der Intrusionstiefe mit dem Al-in-Hornblende-Barometer ergab für die meisten Plutone Drücke im Bereich von 4–6 kbar (13–20 km). Diese, sowie radiometrische, geochemische und strukturgeologische Daten aus der Flasergraitoid-zone und dem südlichen Bergstr?sser Odenwald geben keinen Hinweis auf eine wichtige Suturzone zwischen diesen beiden geotektonischen Einheiten, wohingegen der Vergleich ?hnlicher Daten aus der Flasergranioid-Zone und dem Frankenstein-Komplex die Bedeutung der Scherzone zwischen diesen beiden Einheiten hervorhebt. Unsere P-T-Daten zeigen au?erdem, da? die Hochtemperatur-Niederdruck-Metamorphose im Bergstr?sser Odenwald nicht notwendigerweise eine Regionalmetamorphose sein mu?, sondern ebenso gut als Kontaktmetamorphose interpretiert werden kann.

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Received July 14, 1999; revised version accepted October 6, 2000     

A muscovite age of a contact metamorphic gneiss from the SW Bergsträsser Odenwald/Germany

Summary The oldest rocks of the Bergstr?sser Odenwald are Variscan paragneisses. Most of them contain biotite and hornblende, but occasionally also muscovite-bearing varieties occur. Published K-Ar hornblende and biotite ages for these paragneisses are between 370 and 330 Ma. Muscovite from a sillimanite-muscovite gneiss (formerly called metamorphic schist) within the Heidelberg intrusive complex close to Weinheim was dated by the ⁴⁰Ar/³⁹Ar step degassing technique and yielded well-developed age plateaus. The total-argon ages of 327.5 ± 1.6 Ma correspond with the K-Ar biotite age of the neighbouring Heidelberg granite and other magmatic rocks of the southwestern Bergstr?sser Odenwald. No influence from the nearby Early Permian volcanism (Wachenberg rhyolite) is visible in the ⁴⁰Ar/³⁹Ar spectra. The dating results do not constrain the early regional metamorphism but indicate Late-Early Carboniferous contact-metamorphism by the granite intrusions.

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Zusammenfassung Das Muskovit- ⁴⁰ Ar/ ³⁹ Ar-Alter eines kontaktmetamorphen Gneises im Südwesten des Bergstr?sser Odenwaldes Die ?ltesten Gesteine des Bergstr?sser Odenwaldes sind variszische Paragneise, normalerweise metamorphe Schiefer genannt. Sie treten im ganzen Bergstr?sser Odenwald auf, überwiegend mit Biotit und Hornblende, gelegentlich aber auch mit Muskovit. An Hornblende und Biotit solcher Paragesteine sind früher K-Ar-Altersdaten zwischen 370 und 330 Ma ermittelt worden. Muskovit aus einem Muskovit-Sillimanit-Gneis im Heidelberger Intrusiv-Komplex unweit von Weinheim wurde nach der ⁴⁰Ar/³⁹Ar-Stufentechnik datiert. Es ergaben sich ungest?rte Plateauspektren und Totalargonalter von 327.5 ± 1.6 Ma. Letztere sind identisch mit dem K-Ar-Biotit-Alter des benachbarten Heidelberger Granits und anderen Magmatiten im südwestlichen Odenwald. Die Spektren ergeben keine Hinweise auf thermische Beeinflussung durch den unmittelbar benachbarten frühpermischen Vulkanismus (Wachenberg-Rhyolith). Das ermittelte Alter zeigt nicht die frühe Regionalmetamorphose, sondern die sp?tere kontaktmetamorphe überpr?gung des Gesteins zur Zeit der magmatischen Intrusionen an.

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Received August 27, 1999; revised version accepted June 21, 2000     

Early to Middle Carboniferous hornblende 40Ar/39Ar ages of amphibolites and gabbros from the Bergsträsser Odenwald

Summary Pre- to Early Variscan metamorphic rocks and intrusive calc-alkaline rocks are constituting the Odenwald accretionary complex. The predominant regional metamorphic formation of the amphibolite is postdated by the intrusion of the Frankenstein gabbro complex in the NW Odenwald at about 362 Ma. Thus indications of older metamorphic events might be preserved in the amphibolites. However, for the central and southern Odenwald zircon data revealed a thermal peak of regional metamorphism at about 336 Ma. Nine amphibole separates from two gabbroic intrusives and from seven amphibolites were dated by the K-Ar method, mainly using the ⁴⁰Ar/³⁹Ar technique. The two gabbro amphibole separates yielded ages of 335 and 329 Ma; i.e. they are about 30 Ma younger than the Frankenstein gabbro. The total argon ages of the amphibolite hornblendes are at about 359 Ma in the north and about 330 to 320 Ma in the south (early and late stages of the Early Carboniferous). The ages of the three metamorphic amphiboles from the north are in the age range of the Frankenstein gabbro intrusion, however, the four from the south slightly postdate the regional metamorphic climax. Two of the older amphibole separates of the north and two of the younger ones from the south yielded plateau ages slightly older than the total argon ages (about 358 Ma and 329 Ma, respectively). The southernmost amphibolite with a total argon age of 320 Ma shows an irregular spectrum with a maximum age step for 40% of its argon corresponding to an age of 344 Ma. It possibly has partly preserved an older argon component during the younger phase of regional metamorphism. Together with published data the results show that hornblende of amphibolites from the Odenwald offer the chance to unravel the metamorphic veil of the Mid-Carboniferous regional metamorphism.

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Zusammenfassung Früh- bis mittel-karbonische ⁴⁰ Ar/ ³⁹ Ar-Alter an Amphibolit- und Gabbro-Hornblenden des Bergstr?sser Odenwaldes Der Odenwald, als ehemaliger akkretion?rer Komplex, besteht aus pr?- bis frühvariskischen metamorphen, sowie kalk-alkalischen Intrusivgesteinen. Die Bildung der regionalmetamorphen Gesteine erfolgte vor der Intrusion des Frankenstein-Gabbro-Komplexes im NW-Odenwald um 362 Ma. Ihre Amphibol-führenden Vertreter bieten die Chance, mittels Hornblende-Datierungen nach zeitlichen Anzeichen dieser Metamorphose zu suchen. Im zentralen und südlichen Odenwald sprechen andererseits Zirkon-Daten für einen Peak der Regionalmetamorphose um ca. 336 Ma. Aus sieben Amphiboliten und zwei Gabbros der drei strukturellen Einheiten des Bergstr?sser Odenwaldes wurden neun Hornblende-Pr?parate unter strenger Beachtung m?glicher Kontaminationen und Umbildungen hergestellt und nach der K-Ar-Methode datiert, wobei sowohl konventionelle als auch ⁴⁰Ar/³⁹Ar-Technik eingesetzt wurde. Die Gabbro-Hornblenden ergaben mit 335 und 329 Ma um ca. 30 Ma jüngere Werte als die Alter des Frankenstein-Gabbros. Die Totalargon-Alter der Hornblenden aus den Amphiboliten im Norden und Süden unterscheiden sich deutlich und geh?ren mit ca. 359 Ma bzw. 330 Ma dem frühen und sp?ten Unterkarbon an. Die Alter der drei untersuchten metamorphen Hornblenden aus dem Norden fallen in den Altersbereich der Frankenstein-Intrusion. Die Alter der drei ungest?rten Hornblenden aus dem Süden sind etwas jünger als der Zeitraum der sp?ten Regionalmetamorphose. Zwei Hornblenden aus dem Norden und zwei aus dem Süden zeigen Plateau-Alter, die geringfügig über den Totalargon-Altern liegen (ca. 358 und 329 Ma). Die südlichste Probe mit einem Total-Argonalter von 320 Ma hat ein irregul?res Spektrum mit einem Altersmaximum (für ca. 40% des Argons) bei 344 Ma. M?glicherweise rührt es von einer Hornblendekomponente her, welche durch die sp?tere Regionalmetamorphose nicht verjüngt worden ist. Zusammen mit wenigen Literaturdaten best?tigen die gewonnenen Hornblende-Daten aus dem Norden, da? Hornblenden aus Amphiboliten potentiell geeignet sind, Ereignisse vor der mittelkarbonen Metamorphose- und Intrusionsphase isotopisch zu datieren.

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Received August 5, 1999; revised version accepted August 7, 2000     

Geochemistry of metabauxites in the Bergsträsser Odenwald (Mid German Crystalline Rise) and palaeoenvironmental implications

Summary Pre- to early Variscan metamorphosed volcano-sedimentary series of the western (Bergstr?sser) Odenwald have been intruded by Variscan calc-alkaline magmatites with plate margin affinities. Within the NE-SW trending metabasic and metapelitic series, intercalations of anomalously aluminous- and iron-rich compositions representing former bauxites are distinguishable. Geochemical data indicate that the Al-, Fe-rich rocks are the metamorphic equivalents of a former bauxitic-ferralitic weathering profile, now comprising spinel fels (top) with relics of pisolitic structures, corundum-chlorite fels, corundum-cordierite-plagioclase gneiss, sillimanite-cordierite-plagioclase gneiss, cordierite-plagioclase gneiss and kinzigite (base) displaying a decrease of weathering in the order as listed. The evolution of such terrestrial sediments is related to specific climatic, environmental, and physico-chemical conditions similar to those of the present-day tropical to subtropical humid regions with high seasonal rains and intensive drainage. Comparison with palaeomagnetic and palaeoclimatic data indicate that the Odenwald metabauxites originally formed during the Lower to Mid-Devonian. Our results imply that, during this geological time span, parts of the precursors of the Mid-German Crystalline Rise not only transversed low latitudes but also were exposed to terrestrial weathering.

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Zusammenfassung Die Geochemie der Metabauxite im Bergstr?sser Odenwald (Mitteldeutsche Kristallinschwelle) und ihre Bedeutung für das Pal?omilieu Im westlichen (Bergstr?sser) Odenwald intrudierten variszische Plattenrand-Kalkalkali-Magmatite in pr?- bis früh-variszische, ehemalige vulkano-sediment?re Serien. Innerhalb der heute NE-SW streichenden Metabasit- und Metapelitzüge treten lokal Al-Fe-reiche Einschaltungen auf, die strukturell und geochemisch als metamorphe ?quivalente eines ehemaligen bauxitisch-ferralitischen Verwitterungsprofils klassifiziert werden k?nnen. Sie umfassen Spinellfelse mit erhaltenen, ehemaligen zonierten Pisolithen, Korund-Chloritfelse, Korund-Cordierit-Plagioklasgneise, Sillimanit-Cordierit-Plagioklasgneise, Cordierit-Plagioklasgneise und Kinzigite. Bauxite k?nnen als terrestrische Bildungen nur unter speziellen klimatischen und physiko-chemischen Bedingungen entstehen. Pal?omagnetische und pal?oklimatische Daten legen die Bildung der ehemaligen Bauxite im unteren bis mittleren Devon nahe. Daraus folgt, da? w?hrend dieser geologischen Zeitspanne die Vorl?ufer der mitteldeutschen Kristallinschwelle bei der Norddrift nicht nur ?quatorn?he passierten, sondern auch partiell ungest?rte, terrestrische, tropisch-subtropische Verwitterungsprozesse abliefen.

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Received June 10, 1999; revised version accepted October 30, 2000     

Geochemistry, tectonic setting and geodynamic significance of late orogenic dikes in the Melibocus Massif, Bergsträsser Odenwald

Summary The Melibocus Massif forms a tonalite pluton in the W’ Bergstr?sser Odenwald, which is interpreted as part of a magmatic arc of Devonian to Carboniferous age. Dikes of various compositions intrude frequently this tonalite. Different dike-lithologies are associated with different strike directions. Most dikes show evidence of high-temperature shearing. A probable maximum paleostress direction of ca. 060° can be estimated, i.e. nearly parallel to the known Variscan subduction zone in the Northwest. Due to their ductile deformation under conditions around the Ar-closing temperature of amphibole, intrusion likely occurred during the Carboniferous (Mississippian). The gabbroic to dioritic dikes (malchites) have calc-alkaline composition. Comparison with modern analogues suggests subduction-related arc magmatism. Rare earth element distributions indicate more than 5% partial melting of the mantle source with limited amounts of residual garnet. In contrast to the tonalite pluton the granitoid dikes (alsbachites) are of S-type origin, as indicated by primary muscovite and chemical composition. This requires involvement of continental material in the dike’s source rather than in the tonalite host rock’s source. The trace element chemistry of these dikes indicates magma formation in a convergent plate tectonic situation, i.e. a magmatic arc regime. Therefore, the dikes are probably the late part of the same subduction-related magmatism, which produced the tonalitic and other plutons of the Bergstr?sser Odenwald. In contrast to the large pluton-forming magmas, formation of the dikes during late or post-collisional extension or transtension followed by a phase of compression or transpression is probable.

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Zusammenfassung Geochemie, tektonische Stellung und geodynamische Signifikanz sp?torogener G?nge im Melibocus Massiv, Bergstr?sser Odenwald Der Melibokus Tonalit-Pluton geh?rt zum Bergstr?sser Odenwald, der als Teil eines devonisch-karbonischen magmatischen Bogens interpretiert wird. In diesem Pluton treten sehr h?ufig magmatische G?nge unterschiedlicher Zusammensetzung auf. Die Arbeit zeigt, dass die G?nge unterschiedlicher Zusammensetzung unterschiedliche Streichrichtungen haben. Die meisten der untersuchten G?nge zeigen Hochtemperatur-Schergefüge. Aus der Lage der zerscherten G?nge l?sst sich eine Pal?ostressrichtung mit 060° für Sigma 1 ableiten. Diese Richtung weicht nur unwesentlich von der bekannten variskischen Subduktionszone im Nordwesten ab. Aufgrund ihrer Hochtemperatur-Gefüge, die im Bereich der Schlie?ungstemperatur von Ar in Hornblenden gebildet wurden, ist das Alter der G?nge wahrscheinlich ebenfalls als Karbon (Mississippian) einzustufen. Die gabbroiden bis dioritischen G?nge (Malchite) haben eine kalkalkaline Zusammensetzung. Der Vergleich mit rezenten Magmatiten deutet auf eine Entstehung in einem magmatischen Bogen (Kontinentalrand) hin. Die Seltenerdelementverteilung der G?nge zeigt einen wahrscheinlichen Aufschmelzungsgrad der Mantelquellregion von über 5% bei einem geringen Anteil von residualem Granat an. Im Gegensatz zu den tonalitischen Nebengesteinen zeigen die granitoiden G?nge anhand ihrer modalen (Muskovit) als auch chemischen Zusammensetzung S-Typ-Charakter. Dies bedeutet eine h?here Beteiligung krustaler Komponente in der Magmenquelle als dies für den Tonalit angenommen werden darf. Die Spurenelementchemie der granitoiden G?nge zeigt ebenfalls eine Bildung in einem konvergenten plattentektonischen Regime, d.h. innerhalb eines magmatischen Bogens. Die G?nge stellen somit vermutlich das Produkt eines sp?ten Abschnittes des subduktionsbezogenen Magmatismus, der auch die Tonalite und andere Plutone im zentralen Bergstr?sser Odenwald geschaffen hat, dar. Im Gegensatz zu dem Magmatismus der die Plutone erzeugt hat, sind die G?nge wahrscheinlich gegen Ende der Kollision oder nachfolgend auf diese in eine sich dehnende Kruste intrudiert und in einem nachfolgenden kompressiven Regime deformiert worden.

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Received August 31, 1999; revised version accepted October 9, 2000     

Structural-metamorphic evolution of the Southern Yenisey Range of Eastern Siberia: implications for the emplacement of the Kanskiy granulite Complex

Summary ?The Southern Yenisey Range of Eastern Siberia consists of the granulite facies Kanskiy Complex bordered in the west by the lower-grade Yeniseyskiy and Yukseevskiy Complexes. Three deformational events were recognized in each of the three complexes along the Yenisey River cross-section: a D1 fabric forming event, a D2 shear and folding event, and a D3 shear event. Thrust kinematics across the Southern Yenisey Range suggest that during the D2 event the Kanskiy Complex was thrusted along a regional ductile shear zone onto the lower-grade complexes. This resulted in shearing and folding as well as the development of a dynamic metamorphic zonation. In the low-grade greenstone belt part of the cross section (Yukseevskiy complex) D2 shearing is associated with peak prograde (T ∼ 660 °C and P ∼ 5.8 kbar) metamorphism. The retrograde P-T path of the Yukseevskiy Complex coincides with minimum T of the near-isobaric cooling P-T paths for the adjacent granulites of the Kanskiy Complex (Perchuk et al., 1989). The metamorphism can therefore be attributed to deformation and heat transfer caused by exhumation of the Kanskiy Complex in the time period 2000–1800 Ma which also defines the most significant tectono-thermal event in the Southern Yenisey Range. The tectono-metamorphic pattern and evolution of the low- to high-grade metamorphic complexes of the Southern Yenisey Range is very similar to that described for the ∼ 2600 Ma Limpopo Complex of Southern Africa and the ∼ 1900 Ma Lapland Complex of the Kola Peninsula. Similar geodynamic processes were therefore possibly responsible for the formation of these high-grade terrains suggesting that their formation is linked to a general geodynamic model.

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Zusammenfassung ?Strukturelle und metamorphe Entwicklung des südlichen Jenissei-Gebirges in Ost-Sibirien: Bedeutung für die Platznahme des Kanskiy Granulit-Komplexes Das südliche Jenissei-Gebirge in Ost-Sibirien besteht aus dem granulit-faziellen Kanskiy Komplex, der im Westen durch die niedrig-gradigen Jenisseiski und Jukseevski-Komplexe begrenzt wird. Drei Deformations-Phasen k?nnen in jedem der drei Komplexe l?ngs eines Profiles am Jenissei-Fluss beobachtet werden: Eine Phase, die zur Entwicklung des D1 Gefüges führte, eine Phase D2 mit Scher- und Faltvorg?ngen und eine D3 Scher-Phase. Die Kinematik von überschiebungen über das südliche Jenissei-Gebirge deuten an, dass w?hrend der D2-Phase der Kanskiy-Komplex l?ngs einer regionalen duktilen Scherzone auf die niedriggradigeren Komplexe überschoben wurde. Dies führte zu Scherung und Faltung, sowie zur Entwicklung einer dynamischen metamorphen Zonierung. In dem niedriggradigen Grünsteingürtel innerhalb des Profils (Jukseevski-Komplex) ist D2-Scherung mit dem H?hepunkt der prograden Metamorphose (T ≈ 660 °C und P ≈ 5,8 kbar) zusammengefallen. Der retrograde P-T-Pfad des Jukseevski-Komplexes f?llt mit der Minimum-Temperatur der fast isobaren Abkühlung der P-T-Pfade für die benachbarten Granulite des Kanskiy-Komplexes zusammen (Perchuk et al., 1989). Die Metamorphose kann deshalb auf Deformation und W?rmefluss zurückgeführt werden, die durch die Freilegung des Kanskiy-Komplexes zwischen 2.00 und 1.80 Ma verursacht wurde; letztere f?llt auch mit der wichtigsten tektono-thermalen Phase im südlichen Jenissei-Gebirge zusammen. Das tektono-metamorphe Muster und die Entwicklung von niedrig- zu hochgradigen metamorphen Komplexen des südlichen Jenissei-Gebirges ?hnelt in vielf?ltiger Weise dem ungef?hr 2.600 Ma alten Limpopo-Komplex im südlichen Afrika und dem 1.900 Ma alten Lappland-Komplex der Kola-Halbinsel. ?hnliche geodynamische Prozesse waren deshalb m?glicherweise für die Entstehung dieser hochgradig metamorphen Terrains verantwortlich; dies wiederum weist darauf hin, dass ihre Entstehung einem allgemeinen geodynamischen Modell entspricht.

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Received April 27, 1999;/revised version accepted July 14, 1999     

Strike-slip and tectonics granitoid emplacement: an AMS fabric study from the Odenwald Crystalline Complex, SW Germany

Summary AMS fabric studies supported by field and microscopic work were applied to identify the internal structure and possible emplacement processes of the Variscan late-tectonic granodiorite-granite intrusions of the Unit III in the Odenwald Crystalline Complex. This Unit is bounded towards NW and NNE by steeply inclined shear zones, the southern part is unexposed. The magnetic susceptibility ranges between 10⁻³ and 10⁻⁶ SI units and is caused by paramagnetic and subordinately by ferromagnetic components. AMS ellipsoids are typically oblate with gently plunging long axes (lineations). AMS foliations and lineations trend mainly WSW-ENE and NNW-SSE, parallel with the NNW and ENE trending marginal shear zones of Unit III, respectively. As revealed by microstructural studies, a penetrative foliation in the plutons is related to emplacement processes. Therefore the observed AMS foliation and lineation are also interpreted as the result of syn-emplacement deformation which is dominantly strike-slip. Weakly inclined foliations around pluton roof xenoliths point to a component of buoyant rise of magma. It is suggested that the granitoid magma was generated in a low level anatectic zone along a left-lateral transpressive shear zone during local extension at releasing bends. During successive fault movements magma ascended through extensional parts of the shear zone. Local normal faults and the Otzberg zone at the eastern margin of Unit III document mostly brittle extension, which overprinted the strike-slip fabrics after the emplacement of the plutons.

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Zusammenfassung Horizontalverschiebungen und Granitoidintrusion: AMS Gefüge am Beispiel des SW Odenwaldes Durch AMS Gefügestudien und Gel?nde- und mikroskopische Arbeiten werden die Internstruktur und m?gliche Aufstiegsmechanismen des Granit-Granodiorit-Plutons der Einheit III des SW Odenwaldes erfasst. Dieser sp?t-tektonische, variscische Plutonkomplex ist nach NW und NNE durch steile Scherzonen begrenzt, das südliche Ende ist nicht aufgeschlossen. Die magnetische Suszeptibilit?t variiert von 10⁻³ bis 10⁻⁶ SI Einheiten und wird vor allem durch paramagnetische, untergeordnet auch durch ferromagnetische Komponenten verursacht. Die AMS Ellipsoide sind überwiegend oblat mit flachen langen Achsen (Lineationen). AMS Foliationen und Lineationen verlaufen haupts?chlich WSW-ENE und NNW-SSE, jeweils parallel mit den NNW und ENE orientierten Scherzonen am Rand der Einheit III. Nach mikrostrukturellen Ergebnissen entstand die penetrative Foliation der Plutone w?hrend ihrer Platznahme. Dabei entstand auch das beobachtete AMS Gefüge, das durch flache Lineationen und Horizontal-verschiebungen bestimmt ist. Flache Foliationen im Bereich der Xenolithe des Pluton-Daches sprechen für eine Komponente des gravitativen Aufstiegs des Magmas. Die granitoiden Magmen entstanden offenbar w?hrend einer Transpression mit sinistralen Horizontalverschiebungen in NNE-SSW-Richtung, in denen lokal auch Dehnung erfolgte. Dabei stieg das in der Tiefe gebildete Magma durch die Bereiche der Dehnung in der aktiven St?rungszone auf. Lokale Abschiebungen und die Otzberg Zone am Ostrand der Einheit III belegen überwiegend spr?de Deformation, die nach der Platznahme der Plutone die Gefüge der Horizontalverschiebungen überpr?gte.

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Received June 21, 1999; revised version December 24, 1999     

Batiferrite, Ba[Ti2Fe10]O19, a new ferrimagnetic magnetoplumbite-type mineral from the Quaternary volcanic rocks of the western Eifel area, Germany

Summary Batiferrite, ideally Ba[Ti₂Fe₁₀]O₁₉, was found in the Quaternary volcanic rocks near üdersdorf, Graulai, and Altburg, western Eifel area, Germany. The new mineral typically occurs as euhedral platy grains in cavities of melilite- and leucite-nephelinite basalts. Associated minerals are hematite, magnetite, titanite, g?tzenite, clinopyroxene, nepheline, and biotite. It exhibits a hexagonal tabular habit flattened on {0001}, diameter 0.5–1 mm, thickness 20–125 μm, and {10&1macr;3}, {10&1macr;0} as observable forms. The mineral is opaque, of black color with submetallic lustre, and shows a ferrimagnetic behavior. VHN₅₀ is 793 with a range of 710–841 from ten indentations. The quantitative reflectance measurements of R_o/R_e on oriented grains in air and oil immersion, respectively, are [%]: for 470 nm 22.1/20.1 and 8.4/7.1, for 546 nm 21.0/19.4 and 7.8/6.6, for 589 nm 20.2/18.8 and 7.4/6.3, and for 650 nm 19.3/18.3 and 6.8/5.9. The bireflectance is distinct (air) to weak (oil), and parallel (0001) a moderate anisotropy with straight extinction can be observed. Typical microprobe analyses give [wt%] K₂O 0.28–0.33, Na₂O 0.17–0.20, SrO 0.46–0.55, BaO 11.80–12.17, MgO 1.27–1.47, Al₂O₃ 0.31–0.33, TiO₂ 13.11–13.63, MnO 2.38–2.57, Fe₂O₃ 61.36–63.12, FeO 5.49–5.86 (Fe³⁺/Fe²⁺ calculated for charge compensation), which is equivalent to (Ba_0.84Na_0.06K_0.06Sr_0.05)_1.01(Fe_8.48 ³⁺Fe_0.86 ²⁺Ti_1.82Mg_0.37Mn_0.37Al_0.06)_11.96O₁₉ as the average composition based on 19 oxygen atoms. Batiferrite is a magnetoplumbite-type mineral with hexagonal symmetry, space group P6 ₃ /mmc (no. 194), a = 5.909(1) ?, c = 23.369(4) ?, V = 706.6(2) ?³, Z = 2, and a calculated density of 5.016 gcm⁻³. The structure was refined to R1 = 0.031 for 278 unique reflections with F_o ² > 4σ (F_o ²) and R1 = 0.079 for all 452 unique observations using single crystal X-ray data. The strongest reflections of the X-ray powder diffraction pattern are [d _obs, I/I_o, (hkl)]: 2.631, 100, (114); 2.799, 80, (107); 1.478, 70, (220); 2.429, 60, (203); 1.672, 50, (217). The new mineral is comparable to the other Ba containing magnetoplumbite-type minerals haggertyite and hawthorneite, the iron content, however, is much higher and in the range of magnetoplumbite. The large cation site (A) is dominated by Ba, and four of the five remaining crystallographic cation sites in the structure are dominated by Fe (M1, 2, 3, 5), the octahedrally coordinated M4-site is dominated by Ti. No oxygen vacancy on the O3-site like in plumboferrite can be observed. Batiferrite is named for its main chemical composition and the relationship to the M-type hexaferrites (polytype 5H).

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Zusammenfassung Batiferrit, ein neues ferrimagnetisches Mineral des Magnetoplumbit-Typs aus den quart?ren Vulkaniten der West-Eifel, Deutschland Das neue Mineral Batiferrite, mit der Idealformel Ba[Ti₂Fe₁₀]O₁₉, wurde an drei Fundpunkten in den Quart?ren Vulkangesteinen der westlichen Eifel, Deutschland, in der N?he von üdersdorf, Graulai und Altburg gefunden. Das neue Mineral tritt typischerweise bl?ttchenf?rmig in kleinen Hohlr?umen von Melilith- und Leucit-Nephelininit Basalten auf. Vergesellschaftete Minerale sind H?matit, Magnetit, Titanit, G?tzenit, Klinopyroxen, Nephelin und Biotit. Der Habitus ist hexagonal tafelig nach {0001}, mit einem Durchmesser von 0.5–1 mm und einer Dicke von 20–125 μm, zus?tzlich k?nnen die Formen {10&1macr;3} und {10&1macr;0} beobachtet werden. Das Mineral ist opak, hat eine schwarze Farbe mit einem leicht metallischen Glanz, und ist ferromagnetisch. Die H?rte VHN₅₀ ist 793 mit einem Bereich von 710–841 aus 10 Eindruckbestimmungen. Die quantitativen Reflexionsmessungen von R_o/R_e an orientierten K?rnern in Luft beziehungsweise ?limmersion, ergaben [%]: für 470 nm 22.1/20.1 und 8.4/7.1, für 546 nm 21.0/19.4 und 7.8/6.6, für 589 nm 20.2/18.8 und 7.4/6.3, und für 650 nm 19.3/18.3 und 6.8/5.9. Die Bireflexion ist deutlich (Luft) bis schwach (?l) und parallel (0001) kann eine mittlere Anisotropie mit gerader Ausl?schung beobachtet werden. Eine typische Mikrosondenanalyse ergibt [wt%] K₂O 0.28–0.33, Na₂O 0.17–0.20, SrO 0.46–0.55, BaO 11.80–12.17, MgO 1.27–1.47, Al₂O₃ 0.31–0.33, TiO₂ 13.11–13.63, MnO 2.38–2.57, Fe₂O₃ 61.36–63.12, FeO 5.49–5.86 (Fe³⁺/Fe²⁺ berechnet zum Ladungsausgleich), die mittlere chemische Formel auf der Basis von 19 Sauerstoffatomen lautet (Ba_0.84Na_0.06K_0.06Sr_0.05)_1.01 (Fe_8.48 ³⁺Fe_0.86 ²⁺Ti_1.82Mg_0.37Mn_0.37Al_0.06)_11.96O ₁₉. Batiferrit ist ein Mineral der Magnetoplumbitgruppe, hat hexagonale Symmetrie mit der Raumgruppe P6₃/mmc (Nr. 194), a = 5.909(1) ?, c = 23.369(4) ?, V = 706.6(2) ?³, Z = 2, und einer berechneten Dichte von 5.016 gcm⁻³. Die Struktur wurde aus Einkristall-R?ntgendaten bis zu einem R1-Wert von 0.031 für 278 F_o ² > 4σ(F_o ²), und einem R1-Wert von 0.079 für alle 452 F_o ² verfeinert. Die st?rksten Beugungsreflexe der Pulver-R?ntgendaten sind [d_obs, I/I_o, (hkl)]: 2.631, 100, (114); 2.799, 80, (107); 1.478, 70, (220); 2.429, 60, (203); 1.672, 50, (217). Das neue Mineral weist deutliche ?hnlichkeiten zu den anderen beiden Ba-reichen Mineralen Haggertyit und Hawthorneit der Magnetoplumbit-Gruppe auf, jedoch ist der Eisengehalt wesentlich h?her und im Bereich des Minerals Magnetoplumbit. Der gro?e Kationenplatz (A) ist von Barium dominiert, vier (M1, 2, 3, 5) der restlichen fünf kristallographischen Kationenpl?tze in der Struktur sind fast ausschlie?lich mit Fe, die oktaedrisch koordinierte M4-Position ist überwiegend mit Ti besetzt. An der O3-Position konnte kein Sauerstoffdefizit wie in Plumboferrit festgestellt werden. Batiferrit ist nach seiner chemischen Beschaffenheit und nach seiner Zugeh?hrigkeit zu den M-Typ Hexaferriten (Polytyp 5H) benannt.

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Received December 14, 1999; accepted March 2, 2000     

Origin, spectral characteristics and practical applications of the cathodoluminescence (CL) of quartz – a review

Summary Investigations of natural and synthetic quartz specimens by cathodoluminescence (CL) microscopy and spectroscopy, electron paramagnetic resonance (EPR) and trace-element analysis showed that various luminescence colours and emission bands can be ascribed to different intrinsic and extrinsic defects. The perceived visible luminescence colours in quartz depend on the relative intensities of the dominant emission bands between 380 and 700 nm. Some of the CL emissions of quartz from the UV to the yellow spectral region (175 nm, 290 nm, 340 nm, 420 nm, 450 nm, 580 nm) can be related to intrinsic lattice defects. Extrinsic defects such as the alkali (or hydrogen)-compensated [AlO₄/M⁺] centre have been suggested as being responsible for the transient emission band at 380–390 nm and the short-lived blue-green CL centered around 500 nm. CL emissions between 620 and 650 nm in the red spectral region are attributed to the nonbridging oxygen hole centre (NBOHC) with several precursors. The weak but highly variable CL colours and emission spectra of quartz can be related to genetic conditions of quartz formation. Hence, both luminescence microscopy and spectroscopy can be used widely in various applications in geosciences and techniques. One of the most important fields of application of quartz CL is the ability to reveal internal structures, growth zoning and lattice defects in quartz crystals not discernible by means of other analytical techniques. Other fields of investigations are the modal analysis of rocks, the provenance evaluation of clastic sediments, diagenetic studies, the reconstruction of alteration processes and fluid flow, the detection of radiation damage or investigations of ultra-pure quartz and silica glass in technical applications. Zusammenfassung Ursachen, spektrale Charakteristika und praktische Anwendungen der Kathodolumineszenz (KL) von Quarz – eine Revision Untersuchungen von natürlichen und synthetischen Quarzproben mittels Kathodolumineszenz (KL) Mikroskopie und -spektroskopie, Elektron Paramagnetischer Resonanz (EPR) und Spurenelementanalysen zeigen verschiedene Lumineszenzfarben und Emissionsbanden, die unterschiedlichen intrinsischen und extrinsischen Defekten zugeordnet werden k?nnen. Die sichtbaren Lumineszenzfarben von Quarz werden durch unterschiedliche Intensit?tsverh?ltnisse der dominierenden Emissionsbanden zwischen 380 und 700 nm verursacht. Einige der KL Emissionen vom UV bis zum gelben Spektralbereich (175 nm, 290 nm, 340 nm, 420 nm, 450 nm, 580 nm) stehen im Zusammenhang mit intrinsischen Defekten. Die kurzlebigen Lumineszenzemissionen bei 380–390 nm sowie 500 nm werden mit kompensierten [AlO₄/M⁺]-Zentren in Verbindung gebracht. Die KL-Emissionen im roten Spektralbereich bei 620 bis 650 nm haben ihre Ursache im “nonbridging oxygen hole centre” (NBOHC) mit verschiedenen Vorl?uferzentren. Die unterschiedlichen KL-Farben und Emissionsspektren von Quarz k?nnen oft bestimmten genetischen Bildungsbedingungen zugeordnet werden und erm?glichen deshalb vielf?ltige Anwendungen in den Geowissenschaften und in der Technik. Eine der gravierendsten Einsatzm?glichkeiten ist die Sichtbarmachung von Internstrukturen, Wachstumszonierungen und Defekten im Quarz, die mit anderen Analysenmethoden nicht oder nur schwer nachweisbar sind. Weitere wesentliche Untersuchungsschwerpunkte sind die Modalanalyse von Gesteinen, die Eduktanalyse klastischer Sedimente, Diageneseuntersuchungen, die Rekonstruktion von Alterationsprozessen und Fluidmigrationen, der Nachweis von Strahlungssch?den oder die Untersuchung von ultrareinem Quarz und Silikaglas für technische Anwendungen. Received March 29, 2000 Accepted October 27, 2000     

The diapiric emplacement and related magmatic fabrics of the porphyritic Ludwigshöhe granite, Central Odenwald (Germany)

Summary The Ludwigsh?he pluton is a 1.5 by 2.5 km, oval-shaped, NE-SW oriented, distinct body of medium-grained porphyritic granite with large euhedral to lensoid K-feldspar phenocrysts and discoidal microdioritic enclaves. The granite shows a well developed NE-SW striking, steeply inclined foliation defined by mafic minerals, K-feldspar phenocrysts, and enclaves. All phenocrysts have an orthorhombic symmetry with respect to the foliation. Monoclinic shear sense criteria are absent. Shape orientation analysis of enclaves, K-feldspar phenocrysts, magmatic hornblende and plagioclase and strain analyses (R _f /Φ) result in uniaxial, oblate ellipsoids, plotting in the field of apparent flattening on the Flinn diagram. In thin section no penetrative ductile deformation of feldspars, hornblende and biotite can be observed. Twinning in feldspars occurs parallel to their flat faces, which are oriented parallel to the magmatic foliation. Quartz, growing in interstitial positions, shows early penetrative ductile deformation under high temperature (HT) late magmatic/early solid-state conditions and later deformation under low temperature (LT) conditions accompanied by sinistral shear. The latter is responsible for an oblique orientation of the quartz c-axes fabric. AMS studies as well as cathodoluminescence investigations and quartz c-axes textures indicate flattening processes under a NW-SE directed compressive strain regime during the magmatic stage and/or emplacement of the granites.

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Zusammenfassung Platznahmeprozesse des porphyrischen Ludwigsh?he-Granits, Mittlerer Odenwald (Deutschland) Der Ludwigsh?he-Pluton ist ein 1,5 km breiter und 2,5 km langer, ovaler, NE-SW-orientierter, mittelk?rniger Granit mit gro?en, idiomorphen bis linsenf?rmigen Kalifeldspat-Einsprenglingen und oblaten mikrodioritischen Enklaven. Der Granit zeigt eine deutliche NE-SW-streichende, steilstehende Foliation, die durch die Einregelung der mafischen Minerale, der Kalifeldspat-Einsprenglinge und der Enklaven definiert wird. Alle Einsprenglinge besitzen orthorhombische Symmetrie in Bezug zur Foliation. Monokline Schersinnindikatoren fehlen. Formregelungsanalysen an Enklaven, Kalifeldspat-Einsprenglingen, magmatischer Hornblende und Plagioklas sowie Strainanalysen (R _f /Φ) ergeben uniaxiale, oblate Ellipsoide, die im Pl?ttungsfeld des Flinn-Diagramms plotten. Im Dünnschliff kann keine durchgreifende, plastische Verformung, weder der Feldsp?te, noch von Hornblende oder Biotit, beobachtet werden. Feldsp?te sind generell parallel zu ihren Flachseiten verzwillingt und die L?ngsachsen liegen parallel zur magmatischen Foliation. Quarz w?chst im allgemeinen in Zwickelr?umen, er zeigt penetrative, plastische Verformung. Sie beginnt unter Hoch-Temperatur-Bedingungen nahe dem Solidus und endet unter Niedrig-Temperatur-Bedingungen und sinistraler Scherung. Diese Scherdeformation ist verantwortlich für die Schiefregelung des Quarz-c-Achsen Gefüges. AMS- und Kathodolumineszenz-Untersuchungen, sowie Quarz-c-Achsen-Messungen unterstützen die Interpretation, da? Pl?ttung unter einem NW-SE-gerichteten, einengenden Strainregime die gefügepr?gende Rolle w?hrend der Platznahme des Ludwigsh?he-Plutons spielte.

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Received July 10, 1999; revised version accepted October 4, 2000     

Compositional variations in ferrotapiolite + tantalite pairs from the beryl-columbite pegmatite at Moravanynad Váhom, Slovakia

Summary ?Three texturally and compositionally distinct pairs of ferrotapiolite + tantalite, all spatially related to a cleavelandite unit, were distinguished in the zoned beryl-columbite pegmatite at Moravany nad Váhom, Považsky Inovec Mts., Slovakia. (1) Inclusions of ferrotapiolite I (∼200 μm) in zoned ferrotantalite I exhibit crosscutting tielines of coexisting compositions in the columbite-tantalite quadrilateral. (2) Large ferrotapiolite II grains and adjacent, compositionaly variable grains of ferro- to manganotantalite II (∼100 μm) display remarkably diverse tielines, not yet observed in a single sample or locality. (3) Sn-depleted and slightly Mn,Ta-enriched narrow rims (∼20 μm) of ferrotapiolite III with small inclusions of manganotantalite III (≤ 5 μm) are located along a late, hydrothermal, fracture-filling microlite vein cross-cutting ferrotapiolite II. Changes in fO₂ derived from calculated Fe₂O₃ as well as variations in Ti, Sn, W concentrations through the ferrotapiolite + tantalite pairs I to III are negligible. Consequently, it seems plausible to explain the broadening of the two-phase field and the enrichment of ferrotapiolite and tantalite in Mn and Ta particularly by decreasing temperature. A disequilibrium crystallization from highly evolved residual melt and/or fluids is suggested for all textural types.

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Zusammenfassung ?Zusammensetzung von Ferrotapiolit-Tantalit-Paaren im Beryll-Columbit Pegmatit von Moravany nad Váhom (Považsky Inovec Mts., Slowakei) Drei Ferrotapiolit-Tantalit-Paare k?nnen in dem zonierten Beryll-Columbit-Pagmatit von Moravany nad Váhom, Povazsky Inovec Mts., Slowakei, auf der Basis detaillierter textureller und chemischer Untersuchungen unterschieden werden. Sie wurden in verschiedenen Stadien der Pegmatit-Kristallisation gebildet und sind r?mlich in Beziehung zu der Cleavelandit-Einheit (1). Einschlüsse von Ferrotapiolit I (∼200 μm) in zoniertem Ferrotantalit I zeigen sich kreuzende Konoden im Columbit-Tantalit Quadrilateral, die koexistierende K?rner beider Minerale miteinander verbinden. Dies legt nahe, dass Ferrotapiolit ein Produkt prim?rer (magmatischer) Disequilibrium-Kristallisation ist, und gleichzeitig mit den assoziierten Mineralen der Columbit-Gruppe gebildet wurde (2). Gro?e Ferrotapiolit II K?rner und K?rner von angrenzenden Ferro- bis Manganotantalit II (∼100 μm) zeigen Konoden mit bemerkenswerter Verschiedenheit, die bisher nicht in einer einzigen Probe beobachtet wurden. Eine sehr betonte Disequilibrium-Kristallisation aus stark fraktionierter Restschmelze dürfte hierfür verantwortlich sein (3). An Zinn verarmte und etwas an Mn, Ta angereicherter Ferrotapiolit III bildet dünne R?nder (∼20 μm) mit schmalen Einschlüssen von Manganotantalit III (≤5 μm) l?ngs einer Mikrolit-Ader. Erhat sich w?hrend hydrothermaler Subsolidus Verdr?ngung von Ferrotapiolit II durch Sprünge füllenden Microlit gebildet. Schwankungen in fO₂, berechnet aus Fe₂O₃ und die Gehalten an Ti, Sn und W k?nnen in den Ferrotapiolit-Tantalit-Paaren (1) bis (3) vernachl?ssigt werden. Dementsprechend erscheint es naheliegend, die Erweiterung des Zweiphasenfeldes und die Anreicherung von Ferrotapiolit und Tantalit an Mn und Ta durch Temperaturabnahme zu erkl?ren.

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Received May 4, 1999;/revised version accepted January 5, 2000     

Glass-bearing inclusions in Nakhla(SNC meteorite) augite: heterogeneouslytrapped phases

Summary Nakhla augite and olivine grains commonly contain glass-bearing inclusions. In contrast to olivines, augites host only one type of multiphase inclusions which consists of euhedral to subhedral augite, Ti-magnetite and pigeonite plus silica-rich glass and a bubble. No fractures surround these inclusions, making it likely that they are of a pristine composition. Heating experiments with a final temperature of 1150 °C were done for the first time with Nakhla augite inclusions. During heating the glass melted and crystals inside the inclusions were dissolved in the melt whereby its chemical composition changed. The quenched glass is poorer in SiO₂ and Al₂O₃ and richer in CaO, FeO and MgO compared to unheated inclusion glass. Our in situ analyses allowed us to estimate the initial composition of a liquid co-existing with Nakhla augite at 1150 °C and 1 atm pressure. Several features of Nakhla, such as the high Fe/Mg ratio of the augite, which is out of equilibrium with the glass, the highly variable alkali content and the Na/K ratio of the glasses are incompatible with the standard model that states that SNC meteorites are all igneous rocks formed from basaltic magmas. Our results on re-melted glasses suggest a more complex and possibly non-magmatic genesis of Nakhla. Both types of glass-bearing inclusions (those hosted by augite or olivine) could represent heterogeneously trapped mineral + glass inclusions. Those hosted by augites mimic at least in part parental melt inclusions. However, the quenched glass is out of equilibrium with the host with respect to the Fe/Mg ratio and has too much compositional variation to be representative of a parental melt.

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Zusammenfassung Glasführende Einschlüsse im Augit von Nakhla (SNC-Meteorit): Heterogeneingeschlossene Phasen Augite und Olivine im Achondriten Nakhla enthalten h?ufig glasführende Einschlüsse. Im Gegensatz zu den Olivinen enthalten die Augite nur einen Typ Multiphasen-Einschlu?, welcher aus idiomorphem bis subidiomorphem Augit, Ti-Magnetit, Pigeonit und einem SiO₂-reichen Glas mit Blase besteht. Diese Einschlüsse sind nicht von Sprüngen umgeben, was es wahrscheinlich macht, dass sie ihre ursprüngliche Zusammensetzung unver?ndert erhalten haben. Erstmals wurden Schmelz-Experimente mit Endtemperaturen von 1150 °C an Nakhla Augiten durchgeführt. In diesen Experimenten schmolz das Glas der Einschlüsse, l?ste die koexistierenden kristallinen Phasen auf und ?nderte dabei seine chemische Zusammensetzung. Das durch Abschrecken dieser Schmelze erzeugte Glas ist ?rmer an SiO₂ und Al₂O₃ und reicher an CaO, FeO und MgO als das ursprüngliche Einschlu?glas. Diese in situ-Analyse erlaubt eine Absch?tzung der ursprünglichen Zusammensetzung einer Schmelze im Gleichgewicht mit Nakhla Augit bei 1150 °C und 1 atm Druck. Einige Eigenschaften von Nakhla, wie das hohe Fe/Mg-Verh?ltnis des Augites, welches nicht im Gleichgewicht mit dem Glas ist, die variablen Alkali-Gehalte und die Na/K-Verh?ltnisse im Glas sind inkompatibel mit dem Standard-Modell für die SNC-Meteorite, welches diese als magmatische Gesteine basaltischer Herkunft sieht. Unsere Ergebnisse weisen auf eine komplexe, m?glicherweise nicht-magmatische Entstehung von Nakhla hin. Sowohl die glasführenden Einschlüsse im Olivin als auch jene im Augit von Nakhla k?nnten Produkte eines heterogenen Aufsammelns von Mineral plus Glas sein. Die Einschlüsse im Augit imitieren zumindest zum Teil Schmelzeinschlüsse. Allerdings sind sie mit ihrem Fe/Mg – Verh?ltnis nicht im Gleichgewicht mit dem Augit und sind auch in ihrer Zusammensetzung zu inhomogen, um für ein m?gliches Mutter-Magma repr?sentativ zu sein.

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Received April 10, 2000; revised version accepted October 19, 2000     

Synthesis of Ca-tourmaline in the system CaO-MgO-Al2O3-SiO2-B2O3-H2O-HCl

Summary. ?Ca-tourmaline has been synthesized hydrothermally in the presence of Ca(OH)₂ and CaCl₂-bearing solutions of different concentration at T = 300–700 °C at a constant fluid pressure of 200 MPa in the system CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃-H₂O-HCl. Synthesis of tourmaline was possible at 400 °C, but only above 500 °C considerable amounts of tourmaline formed. Electron microprobe analysis and X-ray powder data indicate that the synthetic tourmalines are essentially solid solutions between oxy-uvite, CaMg₃- Al₆(Si₆O₁₈)(BO₃)₃(OH)₃O, and oxy-Mg-foitite, □(MgAl₂)Al₆(Si₆O₁₈)(BO₃)₃(OH)₃O. The amount of Ca ranges from 0.36 to 0.88 Ca pfu and increases with synthesis temperature as well as with bulk Ca-concentration in the starting mixture. No hydroxy-uvite, CaMg₃(MgAl₅)(Si₆O₁₈)(BO₃)₃(OH)₃(OH), could be synthesized. All tourmalines have < 3 Mg and > 6 Al pfu. The Al/(Al + Mg)-ratio decreases from 0.80 to 0.70 with increasing Ca content. Al is coupled with Mg and Ca via the substitutions Al₂□Mg₋₂Ca₋₁ and AlMg₋₁H₋₁. No single phase tourmaline could be synthesized. Anorthite ( + quartz in most runs) has been found coexisting with tourmaline. Other phases are chlorite, tremolite, enstatite or cordierite. Between solid and fluid, Ca is strongly fractionated into tourmaline ( + anorthite). The concentration ratio D = Ca(fluid)/Ca(tur) increases from 0.20 at 500 °C up to 0.31 at 700 °C. For the assemblage turmaline + anorthite + quartz + chlorite or tremolite or cordierite, the relationship between Ca content in tourmaline and in fluid with temperature can be described by the equation (whereby T = temperature in °C, Ca(tur) = amount of Ca on the X-site in tourmaline, Ca( fluid) = concentration of Ca²⁺ in the fluid in mol/l). The investigations may serve as a first guideline to evaluate the possibility to use tourmaline as an indicator for the fluid composition.

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Zusammenfassung. ?Synthese von Ca-Turmelin im System CaO-MgO-Al ₂ O ₃ -SiO ₂ -B ₂ O ₃ -H ₂ O-HCl Im System CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃-H₂O-HCl wurde Ca-Turmalin hydrothermal aus Ca(OH)₂ and CaCl₂-haltigen L?sungen bei T = 300–700 °C und einem konstanten Fluiddruck von 200 MPa synthetisiert. Die Synthese von Turmalin war m?glich ab 400 °C, aber nur oberhalb von 500 °C bildeten sich deutliche Mengen an Turmalin. Elektronenstrahl-Mikrosondenanalysen und R?ntgenpulveraufnahmen zeigen, da? Mischkristalle der Reihe Oxy-Uvit, CaMg₃Al₆(Si₆O₁₈)(BO₃)₃(OH)₃O, und Oxy-Mg-Foitit, □(MgAl₂)Al₆(Si₆O₁₈)(BO₃)₃(OH)₃O gebildet wurden. Der Anteil an Ca variiert zwischen 0.36 und 0.88 Ca pfu und nimmt mit zunehmender Synthesetemperatur und zunehmender Ca-Konzentration im System zu. Hydroxy-Uvit, CaMg₃(MgAl₅) (Si₆O₁₈)(BO₃)₃(OH)₃(OH), konnte nicht synthetisiert werden. Alle Turmaline haben < 3 Mg und > 6 Al pfu. Dabei nimmt das Al/(Al + Mg)- Verh?ltnis mit zunehmendem Ca-Gehalt von 0.80 auf 0.70 ab. Al ist gekoppelt mit Mg und Ca über die Substitutionen Al₂□Mg₋₂Ca₋₁ und AlMg₋₁H₋₁. Einphasiger Turmalin konnte nicht synthetisiert werden. Anorthit (+ Quarz in den meisten F?llen) koexistiert mit Turmalin. Andere Phasen sind Chlorit, Tremolit, Enstatit oder Cordierit. Ca zeigt eine deutliche Fraktionierung in den Festk?rpern Turmalin (+ Anorthit). Das Konzentrationsverh?ltnis D = Ca(fluid)/Ca(tur) nimmt von 0.20 bei 500 °C auf 0.31 bei 700 °C zu. Für die Paragenese Turmalin + Anorthit + Quarz mit Chlorit oder Tremolit oder Cordierit gilt folgende Beziehung zwischen Ca-Gehalt in Turmalin und Fluid und der Temperatur: (wobei T = Temperatur in °C, Ca(tur) = Anteil an Ca auf der X-Position in Turmalin, Ca(fluid) = Konzentration von Ca²⁺ im Fluid in mol/l). Die Untersuchungen dienen zur ersten Absch?tzung, ob Turmalin als Fluidindikator petrologisch nutzbar ist.

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Received July 24, 1998;/revised version accepted October 21, 1999     

Origin of high-Si dacite from rhyolitic melt: evidence from melt inclusions in mingled lavas of the 1.6 Ga Gawler Range Volcanics, South Australia

Summary ?Part of the Mesoproterozoic (1.6 Ga) Gawler Range Volcanics in South Australia is composed of mingled feldspar- quartz- phyric dacite, rhyodacite and rhyolite lavas. Field relationships suggest that dacite erupted first, locally grading into rhyodacite, followed by mingled dacite and rhyolite or rhyodacite and rhyolite, and finally in some areas rhyolite, and imply that the three lithofacies co-existed in a compositionally stratified magma chamber. Data on the bulk rock, groundmass and melt inclusion compositions suggest that post-eruption alteration has had very little effect on the original rock compositions. Melt inclusions in quartz from rhyolite and rhyodacite-dacite, respectively, belong to two compositional populations. Inclusions in the rhyolitic quartz have less evolved compositions with lower SiO₂ (72–76.4 wt %) and higher Al₂O₃ (13.2–15.6 wt%) and Na₂O (2.5–4.2 wt%) abundances. In contrast, melt inclusions in quartz from the rhyodacite-dacite are more “evolved” (i.e., 75.5–78.3 wt% SiO₂, 11.2–12.7 wt% Al₂O₃ and 1.7–2.2 wt% Na₂O). The two melt populations define a single compositional trend towards groundmass compositions, which are essentially similar in all three lithofaci es (77.8–80.5 wt% SiO₂, 9.9–11.1  wt% Al₂O₃ and 2.2–2.4 wt% Na₂O). This trend is consistent with the derivation of the groundmass melt from a single precursor melt of rhyolitic composition by means of crystallisation of dominant plagioclase, K-feldspar and minor quartz. Plagioclase-enriched dacite-rhyodacite magma comprises a mixture of the residual melt and plagioclase phenocryst s that accumulated in the upper part of the magma chamber and erupted first. Similar residual melt containing quartz and K-feldspar phenocrysts was present deeper in the magma chamber and erupted later to form quartz-, K-feldspar-phyric rhyolite.

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Zusammenfassung ?Die Bildung von Si-reichem Dacit aus rhyolitischer Schmelze: Evidenz aus Schmelzeinschlüssen in Laven der 1.6 Ga Gawler Range Volcanics, Südaustralien Ein Teil der mesoproterozoischen (1.6 Ga) Gawler Range Volcanics in Südaustralien setzt sich aus “mingled” Feldspat- Quarz-phyrischen dacitischen, rhyodacitischen und rhyolithischen Laven zusammen. Gel?ndebefunde legen nahe, da? die Dacite, die lokal in Rhyodacite übergehen, zuerst eruptierten, gefolgt vom “mingled” Dacit und Rhyolith oder Rhyodacit und Rhyolith. Schlie?lich bildeten sich in einigen Gebieten Rhyolithe. Diese Beobachtungen lassen die Schlu?folgerung zu, da? die drei Lithofazies in einer geschichteten Magmenkammer koexistierten. Die Daten der Gesamtgesteins-, Grundmasse- und Schmelzeinschlu?- Zusammensetzungen zeigen, da? Alterationsvorg?nge nach der Eruption einen sehr minimalen Effekt auf die ursprüngliche Gesteinszusammensetzung hatten. Die Schmelzeinschl üsse in den Rhyolithen und Rhyodaciten geh?ren zwei unterschiedlich en Populationen an. Die Schmelzeinschlüsse in Quarz der Rhyolithe sind weniger deutlich “entwickelt” mit niedrigeren SiO₂ (72–76.4 Gew.%) und h?heren Al₂O₃ (13.2–15.6 Gew.%) und Na₂O-(2.5–4. 2 Gew.%) Gehalten. Im Unterschied dazu sind die Einschlüss e in Quarz aus Rhyodacit-Dacit st?rker “entwickelt” (i.e., 75.5–78.3 Gew.% SiO₂, 11.2–12.7 G ew.% Al₂O₃ und 1.7–2.2 Gew.% Na₂O). Die beiden Populationen von Schmelzeinschlüssen definieren einen einzigen Entwicklungstrend hin zur Zusammensetzung der Grundmasse, die in allen drei Lithofazies ?hnlich ist (77.8–80.5 Gew.% SiO₂, 9.9–11.1 Gew.% Al₂O₃ und 2.2–2.4 Gew.% Na₂O). Dieser Trend ist mit der Herkunft der Grundmasse-bildenden Schmelze aus einer einzigen Ausgangsschmelze rhyolithischer Zusammensetzung infolge der Kristallisation von haupts?chlich Plagioklas, Alkalifeldspat und untergeordnet Quarz konsistent. Dacit-Rhyodacitmagmen, die an Plagioklas angereichert sind, stellen eine Mischung der Residualschmelze mit Plagioklas- Ph?nokristallen, die sich in den oberen Teilen der Magmenkammer akkumuli ert haben, dar; sie eruptierten zuerst. ?hnliche residuale Schmelzen mit Quarz und Akalifeldspat-Ph?nokristallen waren auf die tieferen Teilen der Magmenkammer beschr?nkt; sie eruptierten sp?ter und bildeten die Quarz- und Akalifeldspat-phyrischen Rhyolithe.

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Received April 1, 1999;/revised version accepted July 27, 1999     

Calciocarbonatite and magnesiocarbonatite rocks and magmas represented in the system CaO-MgO-CO2-H2O at 0.2 GPa

Summary ?The low-pressure eutectic for the coprecipitation of calcite, portlandite, and periclase/brucite (with H₂O-rich vapor) has served as a model for the existence and crystallization of carbonatite magmas. Attempts to determine conditions for the appearance of dolomite at this eutectic have been unsuccessful. We have discovered a second low-temperature eutectic for more magnesian liquids which excludes portlandite and includes dolomite (all results are vapor-saturated). Addition of Ca(OH)₂-Mg(OH)₂ to CaCO₃-MgCO₃ at 0.2 GPa depresses the liquidus to temperatures below the crest of the calcite-dolomite solvus; the vapor-saturated liquidus surface falls steeply, and the field boundary for liquids coexisting with calcite and periclase reaches a peritectic at 880 °C, where a narrow field for liquidus dolomite begins, extending down to the eutectic at 659 °C for the coprecipitation of calcite, dolomite and periclase (brucite should replace periclase at slightly higher pressures). The calcite liquidus is very large. The field boundary for coexistence of calcite and dolomite extends approximately in the direction from CaMg(CO₃)₂ towards Mg(OH)₂. The results illustrate conditions for the formation of mineral-specific cumulates from variable magma compositions. Hydrous (or sodic) carbonate-rich liquids with compositions from CaCO₃ to CaMg(CO₃)₂ will precipitate calcite-carbonatites first, followed by calcite-dolomite-carbonatites, with the prospect of precipitating dolomite-carbonatite alone through a limited temperature interval, and with periclase joining the assemblage in the closing stages. Periclase in the Fe-free system may represent the ubiquitous occurrence of magnetite in natural carbonatites. The restricted range for the precipitation of dolomite-carbonatites adds credibility to the evidence for primary magnesiocarbonatite (near-dolomite composition) magmas. Magnesiocarbonatite magmas can precipitate much calcite-carbonatite rock.

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Zusammenfassung ?Calciokarbonatitische und magnesiokarbonatitische Gesteine und Magmen im System CaO-MgO-CO ₂ -H ₂ O bei 0.2 GPa Das Niedrigdruck-Eutektikum der gemeinsamen Ausscheidung von Calcit, Portlandit und Periklas/Brucit (mit H₂O-reicher Fluidphase) diente als Modell um die Existenz und Kristallisation karbonatitischer Magmen zu erkl?ren. Versuche die Bedingungen des Auftretens von Dolomit an diesem Eutektikum zu bestimmen blieben bisher ergebnislos. Wir entdeckten ein zweites Niedrigtemperatur-Eutektikum für magnesiumreichere Schmelzen, das Portlandit ausschlie?t, aber Dolomit inkludiert (alle Ergebnisse bei Fluids?ttigung). Die Zugabe von Ca(OH)₂-Mg(OH)₂ zu CaCO₃-MgCO₃ bei 0.2 GPa senkt den Liquidus auf Temperaturen unter die Solvus-Schwelle von Calcit-Dolomit. Die fluidges?ttigte Liquidusfl?che verl?uft steil und die Grenzfl?che von Schmelze, die mit Calcit und Periklas koexistiert erreicht ein Peritektikum bei 880 °C. Dort ?ffnet sich ein schmales Feld für Liquidus-Dolomit, das bis zum Eutektikum bei 659 °C reicht, an dem Calcit, Dolomit und Periklas (Brucit sollte Periklas bei geringfügig h?heren Drucken ersetzen) gemeinsam ausgeschieden werden. Der Calcit- Liquidus ist sehr gro?. Die Linie an der Calcit und Dolomit koexistieren erstreckt sich ungef?hr von CaMg(CO₃)₂ zu Mg(OH)₂. Die Ergebnisse zeigen die Bildungsbedingungen für die Bildung mineralspezifischer Kumulate aus unterschiedlichen Magmenzusammensetzungen. Aus w?ssrigen (oder Na-reichen) karbonatreichen Schmelzen mit Zusammensetzungen zwischen CaCO₃ und CaMg(CO₃)₂ werden sich zuerst Calcitkarbonatite und dann Calcit-Dolomitkarbonatite ausscheiden, mit der M?glichkeit Dolomitkarbonatite über ein sehr eingeschr?nktes Temperaturintervall zu bilden und mit Periklas, der zu dieser Vergesellschaftung im Endstadium hinzukommt. Periklas im Fe-freien System k?nnte das weitverbreitete Analog zu Magnetit in natürlichen Karbonatiten sein. Der enge Bereich für die Ausscheidung von Dolomitkarbonatiten untermauert die Existenz prim?rer magnesiokarbonatitischer Magmen (nahe der Zusammensetzung von Dolomit). Magnesiokarbonatitische Magmen k?nnen daher entsprechende Mengen an calcitkarbonatitischen Gesteinen ausscheiden.

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Received July 20, 1998;/revised version accepted August 18, 1999     

Högbomite in migmatitic paragneiss in the Betroka shear belt, Vohidava area, Precambrian of southern Madagascar

Summary ?The Betroka sinistral shear belt is a major geotectonic unit in the Precambrian of southern Madagascar. It consists of migmatitic paragneiss commonly interlayered with phlogopite-bearing diopsidite, phlogopite-humite-diopside-spinel marble, sillimanite-garnet quartzite and syn-tectonic S-type leucogranite. H?gbomite occurs sporadically in the migmatitic paragneiss in patches of magnetite with hercynite, and at the border of magnetite where it is in contact with hercynite, rare ilmenite, rutile and cordierite, which contains a network of chlorite, pyrophyllite and rare corundum/diaspore. X_Mg = Mg/(Mg + Fe) decreases as follows: Crd > Bt > Chl > H?g > Hc. The textural relations suggest the following h?gbomite-participating reactions: Ti-bearing hercynite ↠ hercynite + h?gbomite (intergrown/exsolution lamellae) ilmenite + cordierite ↠ hercynite + h?gbomite + rutile + chlorite/pyrophyllite   h?gbomite ↠ hercynite + ilmenite + corundum The chemical composition of h?gbomite varies substantially from grain to grain in individual samples and from sample to sample, this variation being highly dependent on the associated minerals. There is a weak zoning from core to rim in individual grains intergrown with hercynite and also in grains at the margin of hercynite, but this zoning is overprinted by zones formed at grain rims depending on the surrounding phases. In contact with hercynite, h?gbomite has FeO (total Fe as FeO) 27.1–28.5 wt.%, and MgO 4.5–5.8 wt.%, and in contact with magnetite FeO 24.9–26.5 wt.%, and MgO 6.0–8.5 wt.% and the core contents are within these values. TiO₂7.5–4.0 wt.% and Al₂O₃62.0–59.0 wt.% show zonations with increase from core to rim. Estimated P-T conditions are 6.0 ± 1.0 kbar and 700 ± 100 °C reached during a peak metamorphic stage of the Pan-African orogeny. However, the presence of diaspore with exsolved hercynite-magnetite indicates extreme retrograde metamorphism in the decompressional central part of this shear belt of southern Madagascar.

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Zusammenfassung ?H?gbomit in migmatitischem Paragneis von Vohidava in der Betroka Scherzone im südlichen Pr?kambrium von Madagaskar Die sinistrale Betroka Scherzone ist eine ausgepr?gte tektonische Einheit des Pr?kambriums in Süd Madagaskar. Sie besteht aus migmatitischem Paragneis, in dem Phlogopit-führender Diopsidit, Phlogopit-Humit-Diopsid-Spinell-Marmor, Sillimanit-Granat-Quarzit und syntektonischer S-Typ Granit eingelagert sind. Im migmatitischen Paragneis kommen sporadisch H?gbomit/Hercynit Nester im Magnetit vor und am Magnetitrand findet sich H?gbomit im Kontakt mit Hercynit und Cordierit, der mit einem Netzwerk aus Chlorit/Pyrophyllit gefüllt ist, sowie sporadisch mit Korund/Diaspor, Ilmenit und Rutil. X_Mg = Mg/(Mg + Fe) nimmt in folgender Reihung ab: Crd > Bt > Chl > H?g > Hc. Aus den texturellen Beziehungen werden folgende H?gbomit-partizipierende Reaktionen abgeleitet: Ti-führender Hercynit ↠ Hercynit + H?gbomit (verwachsen/Entmischungslamellen)   H?gbomit ↠ Hercynit + Ilmenit + Korund Die chemische Zusammensetzung von H?gbomit variiert betr?chtlich von Korn zu Korn in einer Probe und von Probe zu Probe; wobei die Variation von den Kontaktmineralen abh?ngt. H?gbomit im Hercynit hat eine schwache Zonierung von Kern zum Rand. Im H?gbomit am Hercynitrand ist die Kern-Rand-Zonierung durch die von den Kontaktmineralen abh?ngige Randzusammensetzung überpr?gt. Im Kontakt zum Hercynit hat H?gbomit 27,1–28,5 Gew.% FeO (total Fe als FeO) und 4,5–5,8 Gew.% MgO und im Kontakt zu Magnetit 24,9–26,5 Gew.% FeO und 6,0–8,5 Gew.% MgO, die Kernzusammensetzung liegt zwischen den beiden Randwerten. TiO₂nimmt vom Kern zu den R?ndern von 7,5 bis 4,0 Gew.% ab und Al₂O₃von 62,0 bis 59,0 Gew.%. Die P-T Bedingungen des Metamorphose-Peaks w?hrend der Pan-Afrikanischen Orogenese erreichten 6,0 ± 1,0 Kbar und 700 ± 100 °C. Die sp?te Bildung von Diaspor und die Hercynit-Magnetit-Entmischung weisen auf eine tiefgreifende retrograde Metamorphose im Dekompressions-Zentralbereich der Betroka-Scherzone im südlichen Madagaskar hin.

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Received January 15, 1999;/revised version accepted July 6, 1999     

P-T stability of the lazulite-scorzalite solid-solution series

Summary The stability of members of the lazulite-scorzalite solid-solution series, (Mg,Fe)Al₂ (OH)₂(PO₄)₂, was investigated as a function of T (505 to 675 °C), P (0.1 to 0.3 GPa) and Fe/Mg ratio in hydrothermal synthesis experiments. The oxygen fugacity was controlled by means of the Ni/NiO buffer. It was found that starting from end-member lazulite the stability of the solid-solution members strongly decreases with increasing content of scorzalite component. At 0.2 GPa pure lazulite decomposes at about 660 °C whereas at the same pressure a solid-solution with 80% of lazulite component is only stable up to 590 °C under the oxygen fugacity of the Ni/NiO buffer. The members of the lazulite-scorzalite solid-solution series with limiting composition coexist with an Fe-richer member of the (Mg,Fe)Al(PO₄)O series and berlinite. The mixing behaviour of both the lazulite-scorzalite and the (Mg,Fe)Al(PO₄)O solid-solution series disregarding small amounts of Fe³⁺ is interpreted in terms of a model on the basis of a simple mixture for the lazulite-scorzalite system and of an ideal mixture for the (Mg,Fe)Al(PO₄)O series. With this model the interaction parameter which expresses the non-ideality of the lazulite-scorzalite solid-solution series amounts to . Zusammenfassung P-T Stabilit?t von Lazulith-Scorzalith Mischkristallen Die Stabilit?t der Glieder der Lazulith-Scorzalith Mischkristallreihe, (Mg, Fe)Al₂(OH)₂(PO₄)₂ wurde als Funktion der Temperatur (505 bis 675 °C), des Druckes (0.1 bis 0.3 GPa) und des Fe/Mg-Verh?ltnisses in hydrothermalen Syntheseversuchen untersucht. Die Sauerstoffugazit?t wurde mittels eines Ni/NiO-Puffer kontrolliert. Es konnte festgestellt werden, da? ausgehend vom Lazulith-Endglied die Stabilit?t der Mischkristalle mit zunehmendem Scorzalith-Gehalt stark abnimmt. Reiner Lazulith, MgAl₂(OH)₂(PO₄)₂ zerf?llt unter 0.2 GPa bei 660 °C, w?hrend ein Mischkristall mit 80 mol% Gehalt an Lazulith-Komponente nur bis 590 °C unter der Sauerstoffugazit?t des Ni/NiO-Puffers stabil ist. Hierbei koexistieren die Lazulith-Scorzalith Mischkristalle mit Grenzzusammensetzung mit eisenreicheren Mischphasen des Systems (Mg,Fe)Al(PO₄)₂O und Berlinit. Das Mischungsverhalten sowohl der Lazulith-Scorzalith- als auch der (Mg,Fe)Al(PO₄)₂O-Reihe wurde mit Hilfe eines quantitativen Modelles auf der Basis einer symmetrischen Mischung für Lazulith-Scorzalith und einer idealen Mischung für das System (Mg,Fe)Al(PO₄)₂O interpretiert. Mit Hilfe dieses Modelles wurde der Wechelwirkungsparameter , der die Nichtidealit?t der Lazulith-Scorzalith Mischreihe ausdrückt zu bestimmt. Received August 26, 1998; revised version accepted July 30, 1999     

Phase relations in garnet-bearing metabasites of prehnite-pumpellyite facies from the Darbut-Sartuohai ophiolite, Western Junggar of Xinjiang, China

Summary Previous petrogenetic grids for very low grade metamorphism do not apply to garnet-bearing prehnite-pumpellyite facies rocks. Garnet-bearing metabasites with Act – absent of prehnite-pumpellyite facies have been found in the Darbut-Sartuohai ophiolite, Xinjiang, China. Results of thermodynamic calculation in the CMASH system using the internally consistent mineral thermodynamic database of Berman (1988) show that equilibria reactions among the end-member species in mineral paragenesis of Pmp-Prh-Grs-Zo-Chl-Qtz intersect at a pressure of 4.75 kbar and temperature of 350 °C. The association of grossular-rich garnet and pumpellyite occurs at pressures and temperatures similar to the Pmp-Act facies. Based on the petrogenetic grid derived in this study, peak metamorphic conditions for metabasites from the Darbut-Sartuohai ophiolite are 310 to 330 °C, and 3.0 to 4.0 kbar, which are affected by the substitution of Fe³⁺Al₋₁. This study shows that grossular-rich garnet can appear in metabasites of the prehnite-pumpellyite facies, but it depends on the substitution between Fe³⁺ and Al in the CMASH+Fe³⁺ system.

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Zusammenfassung Phasenbeziehungen in Grandit-führenden Metabasiten (Prehnit-Pumpelleyit Fazies) vom Darbut-Sartuohai Ophiolit, westliches Junggar (Xinjiang, China) Bereits existierende petrogenetische Netze für niedrig-gradige Metamorphose k?nnen nicht auf Grandit-führende Metabasite angewendet werden. Solche Metabasite der Prehnit-Pumpellyit Fazies wurden in Darbut-Sartuohai Ophiolit gefunden. Thermodynamische Berechnungen mit dem Datensatz von Berman (1988) zeigen, dass die Endglieder der Mineralparagenese Pmp-Prh-Grs-Zo-Chl-Qtz einen invarianten Punkt bei 4.75 kbar und 350 °C bilden. Daher kommen Grossular-reicher Grandit und Pumpellyit unter ?hnlichen PT-Bedingungen der Pmp-Act Fazies vor. Anhand des petrogenetischen Netzes, das in der hier vorliegenden Arbeit berechet worden ist, konnten die Peak-metamorphen Bedingungen für den Darbut-Sartuohai Ophiolit mit 310–330 °C und 3.0–4.0 kbar ermittelt werden. Diese Bedingungen sind vom Fe³⁺Al₋₁ Austausch abh?ngig. Diese Arbeit zeigt, dass Grossular-reiche Granate im CAMSH-System in der Prehnit-Pumpellyit Fazies selbst bei Anwesenheit von Chlorit stabil sind.

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Received September 25, 1999; revised version accepted July 3, 2000     

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