Dehydration-melting of solid amphibolite at 10 kbar: Textural development,liquid interconnectivity and applications to the segregation of magmas

Summary Anisotropic crystal structures and rock texture control liquid morphology and distribution during dehydration-melting at 10 kbar in solid cylinders of lineated amphibolite (mode: hornblende 70%, plagioclase 30%), sealed in gold capsules, in piston-cylinder runs ranging from 21 days at 850 °C to 4 days at 1000 °C. The shapes of most liquid pockets are crystallographically-controlled, with many corners having angles greater than 60°. Few crystal/liquid triple junctions develop the interfacial energy-controlled dihedral angles (), which form in experiments using finely-ground powders of minerals with poor cleavage. Liquid interconnectivity probably is attained at 875 °C with only 2% liquid, indicating that dihedral angles less than 60° may not be necessary to achieve interconnectivity in partially melted metamorphic rocks. The surfaces between elongated grains in lineated rocks can become pathways for the migration of liquid or the diffusion of components. By 850 °C, hornblende begins to dehydrate at internal nucleation sites, producing a texture of hornblende rims and clinopyroxene cores (generally attributed to hydration of clinopyroxene). Within the temperature interval of 850–900 °C, transient vapor generates layers of low viscosity, H₂O-saturated, granitoid liquid between hornblende and plagiocase crystal faces, potentially capable of segregation if time-temperature relationships are suitable. At higher temperatures the increased liquid fraction is H₂O-undersaturated, with viscosity too high to permit segregation. There is a prospect that segregation of initially hydrous liquids could contribute to the dehydration of low-potassium amphibolites and effectively remove incompatible trace elements during the transition from amphibolite-facies to granulite-facies. Further experiments are needed to study the effects of time and temperature on textures in anisotropic rocks, particularly lineated amphibolites.

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Dehydrations-Schmelzen von Amphiboliten bei 10 kbar: Texturelle Entwicklung, Interkonnektivität der Schmelze und Anwendungen auf die Segregation von Magmen

Zusammenfassung Die texturelle Entwicklung von festen Zylindern von Amphibolit (Hornblende 70%, Plagioklas 30%) in Goldkapseln versiegelt, wurde w:rend Dehydrations-Schmelzen bei 10 kbar in einem Piston-Zylinder-Apparat bei Temperaturen von 850°C bis 1000°C für 21 bis 4 Tage untersucht. Die anisotropen Mineralstrukturen und die Gesteinstextur kontrollieren die Morphologie und Verteilung der Schmelze. Diese Parameter sowie der Anteil an Schmelze, bestimmen die Interkonnektivität der Schmelze. Im Gegensatz zu Experimenten, die fein gemahlene Pulver von fast isotropen Mineralen (z.B. Olivin oder Quarz) benützen, scheinen hier die Energieverhältnisse der Kristallstruktur die Energiebeziehungen zwischen den Kristall-Schmelzoberflächen während der texturellen Entwicklung der amphibolitischen Gesteine zu dominieren. Wenige Kristall-Schmelze Triple-Junetions entwickeln zwischen Flächen energie-kontrollierte dihedrale Winkel (). Die Formen der meisten Schmelzeinschlüsse sind kristallographisch kontrolliert und viele Ecken zeigen Winkel, die größer als 60° sind. Die Interkonnektivität der Schmelze wird jedoch eindeutig bei 875° C mit nur 2% Schmelze erreicht und könnte möglicherweise auch bei niedrigeren Temperaturen zustande kommen. Das Vorkommen von dihedralen Winkeln, die kleiner als 60° sind, muß nicht notwendig sein, um Interkonnektivität in teilweis aufgeschmolzenen metamorphen Gesteinen zu erzeugen. Die Oberflächen zwischen gelängten Körnern in Amphiboliten mit Lineation können Wege für die Migration von Schmelzen oder für die Diffussion von Komponenten während teilweisen Aufschmelzens werden. Bei 850° C begann die Dehydration der Hornblende an internen Nukleations-Stellen, unabhängig vom Rest des Gesteins. Zwischen 850° C und 900 °C entsteht so eine Textur von Klinopyroxenen mit Hornblenderändern. Die nicht im Gleichgewicht befindliche Dampfphase, die dabei entsteht, führt zur Bildung von Lagen von wassergesättigter granitoider Schmelze zwischen Hornblende und Plagioklasflächen, mit einer berechneten Viskosität, die gerade niedrig genug ist, um Segregation durch Kompaktion zu ermöglichen. Bei höheren Temperaturen und während längerer Zeiten, wobei mehr Schmelze entsteht, löst sich die Dampfphase in wasseruntersättigter Schmelze, mit einer Viskosität, die zu hoch ist um Segregation in geologisch realistischen Zeiten zu ermöglichen. Die Entwässerung von kalium-armen Gesteinen durch Segregation von ursprünglich wässrigen Schmelzen, die sich in dieser Weise gebildet haben, dürfte beim Amphiboht-Granulit-Übergang eine Rolle spielen.[/ p]

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With 10 Figures     

Dikes from Ortler,Sarntal Alps and Brixen granite: Mineralogy,chemical composition and petrogenesis

Summary The magmatic dikes of Ortler, Sarntal Alps and in the Brixen granite are of calc-alkaline nature with low values of FeO and TiO₂ (< 1 wt. %), corresponding to typical orogenic volcanic series generated at converging plate margins. The Order dikes display a chemical variation basalt/basaltic andesite (Ortler-Cevedale)-acidic andesites (Töll/Meran)-rhyolite (Hoher Dieb). The presence of magmatic garnets (in the andesites of Töll and in the rhyolites of Holier Dieb), and the calc-alkaline nature of the dikes imply a deep origin involving subduction processes.The⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio are high ranging from 0.71015 ± 10 (2 ) in the dikes of the Ortler-Campo Crystalline Complex to 0.72120 ± 10 in the dikes of the Sarntal Alps. The high⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio may imply crustal contamination.The Ortler dikes have strongly partitioned REE patterns Ce_N/Yb_N=21–35 whereas the Sarntal dikes have Ce_N/Yb_N values ranging from 5–10. In comparison, the Oetztal dikes are characterized by high FeO and TiO₂ (> 1 wt.%) values and a less partitioned REE pattern with Ce_N/Yb_N = 2–5 (where N indicates chondrite normalized values).

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Die gänge des ortler-massivs, der sarntaler alpen und des brixner granits: mineralogie, chemismus und petrogenese

Zusammenfassung Die magmatischen Gänge in den Ortler- und Sarntaler Alpen sowie im Brixner Granit, haben kalkalkalischen Chemismus mit niederen Werten von FeO und TiO₂ (< l Gwt.%), sie entsprechen vulkanischen Serien die typisch sind für konvergierende Plattengrenzen.Die Gänge im Ortler-Gebiet zeigen eine chemische Variation von Basalten bis zu basaltischen Andesiten im W (Ortler, Cevedale), über saure Andesite (Töll, Meran) bis zu Rhyoliten (Hoher Dieb) im O. Das Auftreten von magmatischen Granaten an Andesiten bei Töll und in Rhyoliten am Hohen Dieb, sowie der kalkalkalische Chemismus der Gänge, sprechen für ihre Herkunft aus großer Tiefe im Zusammenhang mit einer Subduktion.Die⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-Verhältnisse sind hoch und variieren von 0.71015 ± 10 (2 ) im Ortler-Campo-Kristallin bis 0.72120± 10 in den Sarntaler Gängen. Das hohe⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-Ver-hältnis spricht für eine Beimengung von Krustenmaterial.Die Seltenen Erden der Ortler-Gänge zeigen eine starke Fraktionierung CeN/YbN = 21-35 im Gegensatz zu den Gängen im Sarntal, die ein CeN/YbN-Verhältnis von 5-10 aufweisen. Im Vergleich dazu weisen die Gänge im Ötztal-Stubaier Altkristallin hohe FeO- und TiO₂(> 1 Gwt.%)-Werte und eine geringere REE-Fraktionierung von CeN/YbN = 2-5 auf.

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With 8 Figures     

Petrological study and radiometric age determination of the migmatites in the Penninic rocks of the Zillertaler Alpen (Tyrol/Austria)

Summary Migmatites are very common in the Penninic Zentralgneis series of the Western Tauern Window. Nebulitic migmatites occurring near the Berliner Hütte (Zillertaler Alpen) have been studied by petrological and geochronological methods in order to determine the conditions and time of their formation. These migmatites occur in an area in which Alpine metamorphism attained its highest grade.An Rb/Sr isochron for the migmatites yielded a Hercynian age of 283±28 m.y. This age probably corresponds to the climax of Hercynian metamorphism in the Penninic area of the Tauern Window. Rb/Sr age determinations on the phengites and biotites of these migmatites give ages of 21 and 14 m.y., respectively. These ages are the result of cooling of the rocks below 500°C and 300°C, respectively, during Alpine times.From the chemical composition of the migmatites a solidus temperature of about 670°C at 4 kb is inferred. Consideration of oxygen isotope and mineral stability data for minerals formed during high grade Alpine metamorphism indicates that these P-T conditions were not achieved during Alpine times. This also supports a pre-Alpine age for the migmatization.

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Petrologische Studie und radiometrische Altersbestimmung an penninischen Migmatiten der Zillertaler Alpen (Tirol, Österreich)

Zusammenfassung In den penninischen Zentralgneisarealen des westlichen Tauernfensters treten weit verbreitet Migmatite auf. Für die Migmatisation wurde sowohl ein prä-alpidisches als auch ein alpidisches Alter angenommen. Zur Festlegung des Alters der Migmatisation wurden die in der Nähe der Berliner Hütte auftretenden nebulitischen in-situ gebildeten Migmatite petrologisch untersucht und ihr Bildungsalter geochronologisch bestimmt. Diese Migmatite liegen in dem Gebiet höchstgradiger alpidischer Metamorphose. Eine Rb/Sr-Isochrone ergab für diese Gesteine ein herzynisches Bildungsalter von 283±28 m.y. Dieses Alter entspricht wahrscheinlich dem Höhepunkt der herzynischen Metamorphose. Rb/Sr-Altersbestimmungen an den Phengiten und Biotiten ergaben für die Abkühlung dieser Gesteine unter 500 bzw. 300°C ein alpidisches Alter von ca. 21 bzw. 14 m.y.Aus der chemischen Zusammensetzung der Migmatite und einer Druckabschätzung für die herzynische Metamorphose von ca. 4 kb ergibt sich für das Leukosom der Migmatite eine Solidustemperatur von ca. 670°C.Aus den Stabilitätsbeziehungen alpin gebildeter Minerale, den¹⁸O/¹⁶O Temperaturen und der Soliduskurve des Leukosoms der Migmatite ergibt sich, daß eine alpidische Migmati sation selbst unter den Bedingungen der höchstgradigen alpidischen Metamorphose nicht möglich ist.

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With 8 Figures     

Multi-stage metamorphic re-equilibration in eclogitic rocks from the Hercynian basement of NE Sardinia (Italy)

Summary Eclogitic rocks are hosted within gneisses and migmatites of the Hercynian basement of NE Sardinia. They are characterized by two compositional layers: garnet-pyroxene rich-layers and amphibole-plagioclase layers. The former contain structural, mineralogical and compositional relics of eclogite facies re-equilibration. Four stages of evolution have been identified: an eclogite stage, a granulite stage and a retrograde amphibolite to greenschist stage. A possible pre(?)-eclogite stage is documented by inclusions of euhedral tschermakitic amphibole + zoisite within the core of garnet. This early stage was followed by an increase in pressure under which the eclogite climax developed (T up to 700 °C, P =13-15 kbar), as documented by omphacite inclusions towards the rim of garnet.Characteristic mineral reactions after the eclogitic stage are: omphacite diopside + plagioclase (symplectite) and garnet orthopyroxene + plagioclase. These reactions testify the presence of a granulite stage during which the peak of metamorphism was reached (T up to 870'C, P 10 kbar). The orthopyroxene cummingtonite + quartz and garnet + diopside hornblende + plagioclase (kelyphite) transformations indicate extensive amphibolite retrogression (T = 550650 °C, P = 3-7 kbar). Finally, actinolite and chlorite developed (greenschist stage) at falling temperature and pressure (T = 300-400 °C, P < 2-3 kbar).

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Mehrstufige metamorphe Reequilibration eklogitischer Gesteine aus dem hercynischen Basement NE Sardiniens (Italien)

Zusammenfassung Eklogitische Gesteine kommen in Gneisen und Migmatiten des hereynischen Basements in NE Sardinien vor. Sie sind durch einen modalen Zweitagenbau von einerseits Granat-Pyroxen andererseits Amphibol-Plagioklas charakterisiert. In ersteren sind Relikte einer strukturellen, mineralogischen und mineralchemischen Reequilibration unter eklogitfaziellen Bedingungen enthalten. Vier Entwicklungstadien sind unterscheidbar: ein Eklogit-, ein Granulit-, sowie ein retrogrades Amphibolit- und Grünschieferstadium. Ein mögliches prä(?)-eklogitisches Stadium ist durch die Einschlüsse von tschermakitischem Amphibol + Zoisit in Granatkernen angedeutet. Auf dieses Frühstadium folgte, dokumentiert durch Omphaziteinschlüsse im Granatrandbereich, Druckzunahme und es wurden eklogitfazielle Bedingungen (T bis zu 700 °C, P = 13-15 kbar) erreicht.Charakteristische Mineralreaktionen nach der Eklogitbildung sind Omphazit Diopsid + Plagioklas (Symplektite) und Granat Orthoyroxen + Plagioklas. Diese Reaktionen belegen das Vorliegen eines Granulitstadiums, während dem der Metamorphosehöhepunkt (T bis 870°C, P 10 kbar) erreicht wurde. Die Umwandlungen von Orthopyroxen Cummingtonit + Quarz und Granat + Diopsid Hornblende + Plagioklas (Kelyphit) belegen eine intensive retrograde amphibolitfazielle Überprägung (T = 550-650°C, P = 3-7 kbar). Aktinolith und Chlorit (Grünschieferstadium) bildeten sich bei weiter fallenden Temperaturen und Drucken (T = 300-400 °C, P < 2-3 kbar).

     

Petrogenesis of Eclogite inclusions in the Moses Rock dyke,Utah, U.S.A.

Summary A detailed electron microprobe study of the mineralogy of fifteen eclogites from the Moses Rock kimberlitic dyke, Utah, has demonstrated complexity in compositional zoning of minerals. Most of the eclogites examined are of the almandine-jadeite type and zonal and irregular variation in grossular content of garnet and acmite, jadeite and diopside-hedenbergite content of pyroxene produce large uncertainties in temperature estimates based on Fe/Mg partitioning between garnet and clinopyroxene. Zoning pattems of increasingX _Mg in both clinopyroxene and garnet, and increasingX _Jd in clinopyroxene, suggest the introduction of Mg and Na throughout the evolution of these essentially bimineralic assemblages. Averaged data yield temperatures from 340°C to 500°C at 10 kbar for compositions of rims of coexisting garnet and clinopyroxene. Two samples contain pyrope-rich gamets but coexisting pyroxenes are extremely magnesian and temperatures of equilibration of both primary omphacite-pyrope and secondary omphacite-almandine/pyrope-chlorite are only slightly higher (500–650° at 10 kbar) than those for almandine jadeite eclogites and estimates overlap with those of some examples of the latter type. Unlike the majority of almandine-jadeite eclogites, two examples contain garnets with almandine-cores and pyrope-rich rims without accompanying variation in grossular content. The simple interpretation of these samples as evidence of garnet growth during prograde metamorphism is precluded by complex zoning in coexisting clinopyroxene. The eclogites provide evidence for the presence of a metamorphic terrane including rocktypes resembling those of blueschist terranes beneath the Colorado Plateau but do not permit deduction of theP,T path by which such rocktypes reached theirP,TT-conditions (10 kbar, 400–600°C) of metamorphism.

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Petrogenese von Eklogit-Einschlüssen im Moses Rock Dyke, Utah, U.S.A.

Zusammenfassung Eine detaillierte Studie der Mineralogie von fünfzehn Eklogiten vom Moses Rock Kimberlit-Dyke (Utah) mittels mikrosonde zeigte komplexe Zonierung der Zusammensetzung der Minerale. Die meisten der untersuchten Eklogite gehören zum Almandin-Jadeit-Typ; zonare und irreguläre Variationen der Grossularkomponente der Granate und der Akmit-, Jadeit- und der Diopsid-Hedenbergitkomponenten der Pyroxene resultieren in großen Unsicherheiten bei Temperaturabschätzungen auf der Basis von Fe/Mg-Verteilungen zwischen Granat und Clinopyroxenen. Durchschnittswerte von Randzonen koexistierender Granate und Clinopyroxene ergeben Temperaturen von 340°C bis 500°C für 10 kb.Zwei Proben enthielten pyropreichen Granat, die koexistierenden Clinopyroxene sind extrem Mg-reich und die Gleichgewichtstemperaturen sowohl von primärem Omphacit-Pyrop als auch von sekundärem Omphacit-Almandin/Pyrop-Chlorit sind nur geringfügig höher (500°–600°C bei 10 kb) als die für Almandin-Jadeit-Eklogite; die Schätzungen überlappen mit denen von einigen Proben des letzteren Typs.Im Gegensatz zur Mehrheit der Almandin-Jadeit-Eklogite enthalten zwei Proben Granate mit almandinreichen Kernen und pyropreichen Rändern ohne gleichzeitige Schwankungen im Grossulargehalt. Eine einfache Interpretation dieser als Beweis für Granatwachstum während prograder Metamorphose muß jedoch ausgeschlossen werden, da die koexistierenden Clinopyroxene komplex zoniert sind.Die Eklogite können als Beweis angesehen werden für das Vorhandensein eines metamorphen Bereichs unter dem Colorado-Plateau, der Gesteinstypen enthält, die denen der Glaukophanschieferfacies ähneln. Es können jedoch keine Aussagen über denP-T-Weg gemacht werden, über den diese Gesteinstypen ihre heute feststellbarenP-T-Bedingungen (400°–600°C, 10 kb) erreicht haben.

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With 7 Figures     

Die niehtkarbonatisehen Bestandteile des Göttinger Musehelkalkes mit besonderer Berücksichtigung der Mineralneubildungen

Zusammenfassung Die mineralogische und chemische Zusammensetzung des Säurerückstandes von 32 Gesteinsproben des Göttinger Muschelkalkes wurde untersucht. Die Röntgenanalysen der feinsten Schlämm- und Zentrifugenfraktionen ergaben Illit, Quarz und geringe Mengen von Kaolinit. Für den Illit wurde durch Vergleich von mineralogischer und chemischer Analyse die Formel errechnet. Die verschiedenen Stadien der Glimmerzersetzung, die schließlich zum Illit führt, ließen sich mikroskopisch beobachten. In den Fraktionen > 2 Ø fanden sich mikroskopisch Quarz; Feldspat (Orthoklas, Mikroklin, Albit, Oligoklas) und Glimmer (Muskovit, Biotit, Zersetzungsprodukte). Quarz und Feldspat kommen als Neubildungen vor. Der authigene Kalifeldspat ist triklin und hat einen optischen Achsenwinkel von 2V = 43° gegenüber 69° für magmatischen Orthoklas Der authigene Albit hat einen Achsenwinkel von 2V = 85–90° gegenüber 77° für magmatischen Albit. Vergleichsweise wurden auch andere Vorkommen untersucht; die dieselben Resultate lieferten.Neben die Hoch- und Tief temperatur-feldspate der Effusiv- bzw. Intrusivgesteine treten demnach die Niedrigtemperaturfeldspate der kalkigen Sedimentgesteïne. Diese Feldspate entsprechen weitgehend den reinen Komponenten KAlSi₃O₈ und NaAlSi₃O₈. Die Beobachtungen lassen vermuten, daß die Albitisierung bereits vor der Sammelkristallisation und völligen Erhärtung des Gesteines stattfand, während die Kalifeldspatisierung erst während oder nach der Diagenese geschah. Der SiO₂-, Al₂O₃- und K₂O-Bedarf wurde wahrscheinlich von den Zersetzungsprodukten der Glimmer gedeckt, der Na₂O-Bedarf vom Meerwasser. Während die Leichtmineralzufuhr im Muschelkalkmeer des untersuchten Gebietes zeitlich und räumlich konstant blieb, schwankte die authigene Feldspatbildung von vorwiegender Kalifeldspatisierung im untersten und im mittleren Muschelkalk zu überwiegender Albitisierung im oberen Muschelkalk. Die eigelben Gesteine des unteren Muschelkalkes sind durch die Zersetzungsprodukte der Magnetitkörner gefärbt. Die Schwerminerale wurden nur qualitativ untersucht.     

Coexisting biotite and muscovite: An example from a Moinian mica schist at Glenfinnan,Scottish Highlands

Summary Moscovite-biotite intergrowths from Moinian mica schist at Glenfnnan probably represent a pair that grew under conditions of a thermodynamic equilibrium, at a temperature of 730 (± 50) °C and a pressure of 7.8 (± 1.0) kbar. Both micas and garnet are characterized by full chemical analyses and some physical data (density, unit-cell parameters). Precession photographs of five crystals show that there is a fxed crystallographic orientation between muscovite and biotite, with c* of both parallel and thehOl _MS net overlapping withh3hl _B1, 3hl _B1 orh0l _B1. Pairs of dioctahedral micas in association with trioctahedral deserve more attention, because they may help in understanding petrological histories of igneous and metamorphic rocks. The Fe²⁺ -(Li, Al)-Mg projection and a moscovite-phlogopite-annite plot appear useful in assessing whether or not pairs of coexisting micas came to a thermodynamic equilibrium.

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Koexistierender Biotit und Muskovit: ein Beispiel aus dem Moine-Glimmerschiefer von Glenfinnan, Schottisches Hochland

Zusammenfassung Muskovit-Biotit-Verwachsungen aus dem Moine-Glimmerschiefer von Glenfinnan stellen Paare dar, die unter Bedingungen thermodynamischen Gleichgewichtes bei 730 (± 50) °C und 7.8 (± 1.0) kbar kristallisierten. Glimmer und Granat werden mit chemischen Analysen und einigen physikalischen Daten (Dichte, Gitterkonstanten) dokumentiert. Präzessionsaufnahmen von fünf Kristallen zeigen, daß es eine gesetzmäßige kristallographische Orientierung zwischen Muskovit und Biotit gibt, wobei für beide c* parallel ist und dieh0l _MS Netze sich überlappen mith3hl _B1, 3hl_B1 oder Will. Paare von dioktaedrischen Glimmern in Assoziation mit trioktaedrischen Glimmern bedürfen größerer Aufmerksamkeit weil sie zum Verständnis der petrologischen Geschichte von magmatischen und metamorphen Gesteinen beitragen können. Die Fe²⁺-(Li, Al)-Mg Projektion und ein Muskovit-Phlogopit-Annit-Diagramm können dazu beitragen, die Frage zu klären, ob Paare koexistierender Glimmer in ein thermodynamisches Gleichgewicht gelangt sind.

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With 4 Figures     

Talc-chlorite-amphibole felses of the KTB pilot hole,Oberpfalz, Bavaria: Protolith characteristics and phase relationships

Summary The metagabbro-amphibolite sequences in the KTB pilot hole contain intercalations of talc-chlorite-amphibole felses (or hosbachites), which show transitional contacts to the adjacent metagabbros. The hosbachites are characterized by relics of a primary igneous texture and still contain igneous minerals like clinopyroxene, biotite and pseudomorphs after olivine, while brown Ca-amphibole was presumably formed in a late-magmatic stage. The geological, textural, mineralogical and geochemical evidence indicates that the hösbachites were derived from ultramafic cumulates, differentiated from a basaltic magma, either in the inner parts of dolerite sills or in small gabbro intrusions. A pervasive metamorphic overprint under medium-pressure, amphibolite-facies conditions which was accompanied by penetrative deformation led to assemblages with green Ca-amphibole ± anthophyllite ± cummingtonite ± tremolite/actinolite + clinochlore + talc + olivine + ilmenite ± Cr-bearing spinel + sulfides. Phase relationships are consistent with a prograde P-T path leading to the formation of anthophyllite from olivine + talc at peak metamorphic temperatures of 640–700°C, at assumed pressures of 8-10 kbar, similar to those derived from mineral assemblages in the adjacent metabasites and metasediments. High-pressure relics locally present in coronitic metagabbros and retrograded eclogites of the KTB pilot hole were not recognized in the hosbachites. A retrograde overprint under greenschist-facies conditions led to the total replacement of igneous or metamorphic olivine by aggregates of antigorite + magnetite, chloritization of biotite and the formation of late tremolite/ actinolite.

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Zusammenfassung Talk- Chlorit-Amphibol-Felse der KTB-Vorbohrung, Oberpfalz: Eduktcharakteristik und Phasenbeziehungen Die Metagabbro-Amphibolit-Folge in der KTB-Vorbohrung enthält Einschaltungen von Talk-Chlorit-Amphibol-Felsen (Hosbachite), die graduelle Übergänge zu den benachbarten Metagabbros aufweisen. Die Hosbachite sind durch Relikte von primären magmatischen Gefügen gekennzeichnet and führen noch magmatische Mineralrelikte wie Klinopyroxen, Biotit and Pseudomorphosen nach Olivin, während brauner CaAmphibol wahrscheinlich spdtmagmatisch gebildet wurde. Verbandsverhältnisse, Reliktgefüge und Reliktminerale sowie Haupt- und Spurenelement-Geochemie sprechen dafür, daß die Hosbachite auf ultramafische Kumulate zurückgehen, die aus einem basischen Magma differenziert wurden, and zwar entweder im Innern von doleritischen Lagergängen oder in kleinen Gabbro-Intrusionen.Eine durchgreifende metamorphe Überprägung unter Bedingungen der Mitteldruck Amphibolitfazies, die von einer penetrativen Deformation begleitet war, fuhrte zu Mineralparagenesen mit grünern Ca-Amphibol ± Anthophyllit ± Cummingtonit + Tremolit/Aktinolith + Klinochlor + Talk + Olivin + Ilmenit + Cr-haltigem Spinell + Sulfiden.Die Phasenbeziehungen weisen darauf hin, daß sich im Zuge eines prograden P-TPfades Anthophyllit aus der Paragenese Olivin + Talk bildete. Als P-T-Bedingungen beim Hbhepunkt der Metamorphose können Temperaturen von 640–700°C in einem angenommenen Druckbereich von 8-10 kbar abgeschätzt wurden, ähnlich wie sie auch aus den Mineralparagenesen in den angrenzenden Metabasiten and Metasedimenten der KTB-Vorbohrung ableitbar sind. Hochdruckrelikte, die gelegentlich in koronitischen Metagabbros and retrograd überprägten Eklogiten der KTB-Vorbohrung auftreten, wurden in den Hösbachiten nicht gefunden. Eine retrograde Überprägung unter grünschieferfaziellen Bedingungen führte zu einer vollständigen Verdrängung von magmatischem und metamorphem Olivin durch Aggregate von Antigorit + Magnetit, zur Chloritisierung von Biotit und zur Bildung einer späten Generation von Tremolit/ Aktinolith.

     

Geothermobarometry of Al2SiO5-bearing metapelites in the western Austroalpine Ötztal-basement

Summary The dominant amphibolite-facies Variscan event in the Austroalpine Ötztal basement can best be studied in the northwestern part of the Ötztal block. Further to the southeast it is overprinted by Alpine metamorphism. Metapelites with the assemblage garnet-staurolite-kyanite-sillimanite±andalusite-biotite-muscovite-plagioclase were used to reconstruct pressure and temperature conditions with exchange thermometry, net transfer equilibria and multi-equilibrium methods. Assuming kyanite as equilibrium Al₂SiO₅ polymorph, conditions of 570–640°C and 5.8–7.5kbar are derived using garnet rim compositions. Typical nonequilibrium textures are (1) continuous chemical zoning of garnets, (2) inclusions of kyanite and fibrolite in andalusite porphyroblasts and (3) the spectacular replacement of garnet by fibrolite and biotite. The latter two textures were used to decipher the retrograde part of the P-T path. Application of the differential thermodynamics approach (Gibbs method) indicates prograde garnet growth during pressure release. Addition of CaO to the KFASH-system allows the garnet breakdown within the staurolite stability field and its quantification, using the quartz-garnet-aluminosilicate-muscovite geothermobarometer, revealed temperatures of 530–630°C and 3.5–5.7kbar. Andalusite formation is thought to constrain the final stage of the P-T path. Textural and chemical data clearly indicate a continuous pre-Alpine metamorphic evolution.

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Geothermobarometrie in Al₂SiO₅ führenden Metapeliten des westlichen Ötztal Kristallins

Zusammenfassung Die dominierende variszische Metamorphose im ostalpinen Ötztal Kristallin kann aufgrund der Zunahme der alpidischen Überprägung nach Südosten am besten im nordwestlichen Teil des Ötztal Kristallins untersucht werden. Die Metamorphosebedingungen wurden in den Metapeliten anhand der Paragenese Granat-Staurolith-Kyanit-Sillimanit±Andalusit-Biotit-Muskovit-Plagioklas mit Hilfe von Kationenaustauschthermometrie, kontinuierlichen Mineralreaktionen und der Berechnung aller formulierbaren Mineral-Gleichgewichte durchgeführt. Mit der Annahme von Kyanit als Teil der Gleichgewichtsparagenese wurden Temperaturen von 570–640°C und Drucke von 5.8–7.5kbar für die Granatränder ermittelt. Folgende Ungleichgewichtsphänomene wurden zur Belegung des Metamorphosepfades herangezogen: (1) Kontinuierlicher Granatzonarbau (2) Andalusitporphyroblasten mit Kyanit-und Fibrolitheinschlüssen und (3) die Reaktion von Granat zu Biotit und Fibrolith Pseudomorphosen. Die Anwendung der Gibbs-Methode lässt Rückschlüsse auf ein progrades Granatwachstum bei fallenden Drücken und steigenden Temperaturen zu. Die Erweiterung des KFASH-Systems mit CaO ermöglicht den Granatzerfall noch im Stabilitätsfeld von Staurolith und die Anwendung des Granat-Muskovit-Aluminiumsilikat-Quarz Geothermobarometers belegt den Granatzerfall bei 530–630°C und 3.5–5.7kbar. Die Andalusitkristallisation wird als letztes Stadium des Druck-Temperatur Pfades angenommen. Texturelle und chemische Untersuchungen lassen den Schluss auf eine einphasige variszische Metamorphose zu.

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With 9 Figures     

Synthesis of Pt- and Pd-sulphides in low temperature (85°C) solutions buffered by clay minerals and graphite: Preliminary results

Summary Some recent investigations of black shales reveal platinum-group element (PGE) concentrations in the ppm range. The low temperature nature of these mineralized sediments and their composition stimulated this first attempt to synthesize Pt- and Pd-phases in solutions at temperatures below 100°C under reducing conditions with H₂S flow through the solution. Experiments under controlled Eh-pH with montmorillonite presaturated in Pd and Pt in different chloride solutions resulted in the formation of Pt- and Pd-sulphides. PtS- and PdS-stability fields are very close to each other in Eh-pH values (400mV, 9). These data are in good agreement with those determined for some base metal sulphides synthesized at similar temperature by other researchers.The results may support the role of clay minerals as possible concentrators for PGE in the sedimentary environment.

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Synthese von Pt- und Pd-Sulfiden in gepufferten und mit Tonmineralen gesättigten Tieftemperaturlösungen (85°C)

Zusammenfassung Neuere Untersuchungen der Schwarzschiefer ergeben Konzentrationen an Platingruppenelementen (PGE) in ppm-Bereich. Niedrigtemperatur-Bedingungen und die Zusammensetzung der mineralisierten Sedimente gaben den Anlaß zur erstmaligen Synthese von Pt- und Pd-Phasen in H₂S-haltigen reduzierenden Lösungen bei Temperaturen unterhalb von 100°C. Bei Experimenten, die unter kontrollierten Eh-pH-Werten in unterschiedlichen Lösungen mit an Pd und Pt vorgesättigtem Montmorillonit durch-geführt wurden, konnte die Ausfällung von Pt- und Pd-Sulfiden nachgewiesen werden. Die Stabilitätsfelder der gebildeten PtS und PdS liegen nahe beieinander, bei Eh = 400 mV und pH = 9. Diese Bedingungen sind in Übereinstimmung mit den von anderen Autoren für einige Buntmetallsulfide bestimmten Daten unter ähnlichen Temperaturen.Die gewonnenen Ergebnisse bekräftigen die Rolle von Tonmineralen beim Absatz von PGE in sedimentärem Milieu.

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With 3 Figures     

Influence of temperature and composition on Mg-Fe2+ intracrystalline distribution in olivines

Summary Microprobe analyses and X-ray crystal structure refinement of terrestrial and lunar olivines are compared, in order to investigate the influence of temperature and composition on Mg-Fe²⁺ distribution between M1 and M2 sites.Quenching and heating experiments show that, for the same composition, a temperature increase causes an increase in the (Fe²⁺/Mg)_M1/(Fe²⁺/Mg)_M2 ratio (K_D. Such experiments also demonstrate that the intracrystalline Mg-Fe²⁺ ordering in Ml and M2 sites is very fast and the calculated KD values therefore depend on cooling rate (C.R.), i.e., high K_D values = high CR.. On the other hand, for the same cooling rate and temperature, Fe-rich olivine has a KD value higher than that of Mg-rich olivine, since Fe²⁺ is preferentially ordered in M1 site. Oxygen fugacity variations (QFI and QFM buffers) do not appreciably influence K_D.The closure temperature of Mg-Fe²⁺ ordering between M1-M2 sites of olivine is probably lower than that estimated for orthopyroxene (c. 550–600°C; Saxena et al., 1989), owing to a lesser degree of non-equivalence between MI and M2 sites. The highest temperature that can be detected by KD values of natural olivines is 700–800 °C.

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Einfluß von Temperatur und Zusammensetzung auf die Mg-Fe²⁺ Verteilung in Olivin

Zusammenfassung Mikrosondenuntersucbungen und Strukturverfeinerungen an terrestrischen und lunaren Olivinen werden verglichen, um den Einfluß von Temperatur und Zusammensetzung auf die Mg-Fe²⁺ Verteilung in der MI und M2 Position zu untersuchen. Experimentelle Untersuchungen belegen, daß bei gleichbleibender chemischer Zusamensetzung, eine Temperaturzunahme eine Zunahme im KD Verhältnis (Fe²⁺ /Mg)_M1/(Fe²⁺/M9)_M2 bedingt. Diese Experimente zeigen weiters, daß die Ordnung der Mg-Fe²⁺ Kationen im Gitter in den M 1 und M2 Positionen sehr rasch erfolgt und die berechnete K_D Werte daher von der Abkühlungsrate (C.R.) abhängen; z. B. hohe K_D-Werte = hohe C. R.Andererseits hat bei gleicher Abkühlungsrate und Temperatur Fe-reicher Olivin einen höheren K_D Wert als Mg-reicher Olivin, da Fe²⁺ bevorzugt in die M1 Position eingebaut wird. änderungen in der Sauerstoff-Fugazität (QFI und QFM Buffer) beeinflussen die K_D Werte unwesentlich.Die Schließungstemperaturen für die Mg-Fe²⁺ Ordnung zwischen der M1 und M2 Position in Olivin sind wahrscheinlich niedriger als die von Orthopyroxen (ca. 550–600°C;Saxena et al., 1989); dies wird mit einem niedrigeren Grad an non-equivalence von Ml und M2 erklärt. Die höchsten Temperaturen, die an Hand der K_D-Werte an natürlichen Olivinen bestimmt wurden liegen bei 700–800°C.

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With 2 Figures     

Petrologische Untersuchungen an einem alpinotypen Granitgneis und seinen Hüllgesteinen (“Villacher Granitgneis”, Kärnten, Österreich)

Als Ausgangsgestein des Villacher Granitgneises ist ein spätdifferenzierter, saurer Granit anzusehen, wofür folgende Argumente sprechen:

Retrograde pressure-temperature path for spinel-bearing metapelites in Rayagada, Eastern Ghats, India

Summary Two assemblages have been identified in spinel-bearing metapelites from Rayagada, in the Eastern Ghats Belt, India: the first, an iron-rich assemblage, is characterized by iron-rich spinel and garnet; the second, iron-poor assemblage, by iron-poor spinel and garnet, together with cordierite and hematite. Garnet and sillimanite coronas around spinel show elongation parallel to the dominant fabric in the iron-rich assemblage but not in the iron-poor one. Both textures suggest the corona forming retrograde reaction spl + qtz = grt + sil. The P-T conditions for these corona-forming reactions are estimated at 950°C and 8.7-9.0 kbar for the iron-rich, and 800°C and 8 kbar for the iron-poor assemblage. Thermobarometric results and observed phase relations, using the model system FeO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ (FMAS) indicate near-isobaric cooling from 950° to 800°C and subsequent decompression from 8 to 6.5 kbar. The corona-forming event in the iron-rich assemblage has been correlated with the dominant second phase of deformation (D2), but that in the iron-poor assemblage apparently postdates D₂.

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Der retrograde P-T Pfad Spinell führender Metapelite in Rayagada, östliche Ghats, Indien

Zusammenfassung Zwei unterschiedliche Spinell-führende Mineralvergesellschaftungen in Metapeliten werden aus Rayagada in den östlichen Ghats Indiens beschrieben. Die erste, eine eisenreiche, ist durch Fe-reichen Spinell und Granat, die zweite eisenarme, durch Fe armen Spinell, Granat, Cordierit und Hämatit charakterisiert. Granat und Sillimanit Coronas um Spinell sind nur in der eisenreichen Vergesellschaftung parallel zum dominierenden metamorphen Gefüge elongiert, nicht aber in der eisenarmen. Beide Texturen belegen die retrograde Reaktion Spl + Qtz = Grt + Sil. Die P-T Bedingungen der Koronareaktionen in der Fe-reichen Assoziation werden mit ca. 950°C und 8.7-9.0 kbar, die in der Fe-armen mit ca. 800°C und 8 kbar abgeschätzt. Die Ergebnisse der Geothermobarometrie und die beobachteten Phasenbeziehungen im Modellsysem FeO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ (FMAS) belegen eine mehr oder weniger isobare Abkühlung von ca. 950 bis 800°C mit anschließender Dekompression von ca. 8 bis 6.5 kbar. Die koronabildende Raktion in der eisenreichen Vergesellschaftung wird mit der dominierenden zweiten (D2) Deformationsphase korreliert, überdauert diese aber in den Fe-armen Gesteinen.

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With 5 Figures     

Experimentelle Bildung von SiO2-Mineralien aus natürlichen Silikaten und silikatischen Gesteinen bei 180° C

Zusammenfassung Bei einer Temperatur von 180°C wurde die Umwandlung eines Trachyandesites sowie eines Serpentins in Quarz im alkalischen Milieu untersucht.Die Bildung der SiO₂-Mineralien erfolgte aus den silikatischen Gemengteilen dieser Gesteine, wie auch Versuche mit Alkalifeldspat, Plagioklas, Augit und Biotit zeigen.Unter dem Einfluß von verschiedenen KOH- und NaOH-Lösungen kam es zu einem Abbau der silikatischen Substanzen und zur Bildung von Cristobalit und dann erst von Quarz.Bei geringeren Alkalikonzentrationen bleibt der Cristobalit sehr lange erhalten; bei höheren Konzentrationen dagegen kommt es zu einer raschen Bildung von Quarz. Es zeigt sich dabei, daß die NaOH-Lösungen die Quarzbildung stärker beschleunigen als die KOH-Lösungen. Die experimentell zu SiO₂-Mineralien umgewandelten Trachyandesite konnten mit den natürlichen opalisierten Trachyandesiten verglichen werden.Auch aus Cristobalit und Alunit bestehende natürliche Zersetzungsprodukte des Trachyandesites konnten experimentell nachgebildet werden. Dies geschah durch die Einwirkung von alkalischen Lösungen und darauffolgend von Schwefelsäure auf den Trachyandesit.

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Experimental formation of SiO₂-minerals out of natural silicates and silicatic rocks at 180° C

The transformation of both trachyandesite and serpentine into quartz in alcalic surroundings at 180° C was investigated by experiments. The SiO₂-minerals were formed out of the silicatic components of the rocks (trachyandesite and serpentine), as was shown by experiments with potassium feldspar, oligoclase, augite and biotite. Under the influence of differing KOH and NaOH solutions the silicatic substances were dissolved, and cristobalite at first, and only afterwards quartz were formed. At low alcalic concentrations the cristobalite was preserved for a long time whereas higher alcalic concentrations led to a rapid formation of quartz. The NaOH-solutions speeded up the formation of quartz to a greater extent than KOH-solutions. The trachyandesite, experimentally transformed into SiO₂-minerals, could be compared with the naturally opalized trachyandesites. Products of natural alteration consisting of cristobalite and alunite could likewise be imitated in experiments, when the trachyandesite was transformed first by alcalic solutions and then by sulphuric acid.

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Herrn Professor Dr. H. Heritsch danke ich für sein dauerndes Interesse an dieser Arbeit, für Ratschläge und kritische Bemerkungen sowie dafür, daß die Experimente am Institut für Mineralogie und Petrographie der Universität Graz durchgeführt werden konnten. Herrn Professor Dr. C. W. Correns danke ich für wertvolle Hinweise und für die Möglichkeit, die experimentelle Technik in Göttingen anläßlich eines Studienaufenthaltes kennenzulernen. Ebenso gilt mein Dank Herrn Professor Dr. K. H. Wedepohl. Ferner danke ich Frl. Dr. A. Heydemann für anregende Diskussionen. Herrn Dr. F. Grasenick, dem Leiter des Forschungszentrums für Elektronenmikroskopie der Hochschulen in der Steiermark, verdanke ich die elektronenmikroskopischen Aufnahmen.     

Phase relations and mineral assemblages in the Ag-Bi-Pb-S system

Phase relations within the Ag-Bi-S, Bi-Pb-S, and Ag-Pb-S systems have been determined in evacuated silica tube experiments. Integration of experimental data from these systems has permitted examination and extrapolation of phase relations within the Ag-Bi-Pb-S quaternary system. — In the Ag-Bi-S system liquid immiscibility fields exist in the metal-rich portion above 597±3°C and in the sulfur-rich portion above 563±3°C. Ternary phases present correspond to matildite (AgBiS₂) and pavonite (AgBi₃S₅). Throughout the temperature range 802±2°C to 343±2°C the assemblage argentite (Ag₂S) + bismuth-rich liquid is stable; below 343°C this assemblage is replaced by the assemblage silver + matildite. — Five ternary phases are stable on the PbS-Bi₂S₃ join above 400°C — phase II (18 mol-% Bi₂S₃), phase III (27 mol-% Bi₂S₃), cosalite (33.3 mol-% Bi₂S₃), phase IV (51 mol-% Bi₂S₃), and phase V (65 mol-% Bi₂S₃). Phase IV corresponds to the mineral galenobismutite and is stable below 750±3°C. Phases II, III, and V do not occur as minerals, but typical lamellar and myrmekitic textures commonly observed among the Pb-Bi sulfosalts and galena evidence their previous existence in ores. Phase II and III are stable from 829±6°C and 816±6°C, respectively, to below 200°C; Phase V, stable only between 730±5°C and 680±5°C in the pure Bi-Pb-S system is stabilized to 625±5°C by the presence of 2% Ag₂S. Experiments conducted with natural cosalites suggest that this phase is stable only below 425±25°C in the presence of vapor. — In the Ag-Pb-S system the silver-galena assemblage is stable below 784±2°C, whereas the argentite + galena mineral pair is stable below 605±5°C. — Solid solution between matildite and galena is complete above 215±15°C; below this temperature characteristic Widmanstätten structure-like textures are formed through exsolution. Schematic phase relations within the quaternary system are presented at 1050°C, at 400°C, and at low temperature.

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Zusammenfassung Die Phasenbeziehungen in den Systemen Ag-Bi-S, Bi-Pb-S und Ag-Pb-S wurden durch Versuche in evakuierten Quarzglasröhrchen bestimmt. Die Auswertung aller experimentellen Daten gestattete eine Extrapolation der Phasenbeziehungen im quaternären System Ag-Bi-Pb-S. — Im System Ag-Bi-S besteht ein Zwei-Schemlzenfeld im metallreichen Teil über 597±3°C und im schwefelreichen Teil über 563±3°C. Die ternären Phasen entsprechen den Mineralien Schapbachit (AgBiS₂) und Pavonit (AgBi₃S₅). Zwischen 802±2°C und 343±2°C ist die Paragenese Silberglanz (Ag₂S) + Bi-reiche Schmelze stabil; unterhalb 343°C wird sie jedoch ersetzt durch die Paragenese Silber + Schapbachit. — Fünf ternäre Phasen sind stabil im Schnitt PbS-Bi₂S₃ oberhalb von 400°C: Phase II (18 Mol-% Bi₂S₃), Phase III (27 Mol-% Bi₂S₃), Cosalite (33.3 Mol-% Bi₂S₃), Phase IV (51 Mol-% Bi₂S₃) und Phase V (65 Mol-% Bi₂S₃). Phase IV entspricht dem Mineral Galenobismutit und ist stabil unterhalb 750±3°C. Die Phasen II, III und V kommen zwar nicht in der Natur vor, jedoch weisen typische myrmekitische und lamellare Gefüge, die man häufig in Pb-Bi-Sulfosalzen und deren Verwachsungen mit Bleiglanz beobachtet, auf die ehemalige Existenz solcher Phasen in diesen Erzen hin. Die Phasen II und III sind stabil von 829±6°C bzw. 816±6°C bis unter 200°C. Die Phase V, die im reinen System Bi-Pb-S zwischen 730±5°C und 680±5°C auftritt, wird in Gegenwart von 2% Ag₂S stabilisiert bis herab zu 625±5°C. Versuche mit natürlichen Cosaliten lassen darauf schließen, daß diese Phase nur unterhalb 425±25°C in Gegenwart einer Gasphase stabil ist. — Im System Ag-Pb-S ist die Paragenese Silber-Bleiglanz unterhalb von 784±2°C stabil, die Paragenese Silberglanz-Bleiglanz dagegen unterhalb 605±5°C. — Die Mischkristallreihe von Schapbachit und Bleiglanz ist vollständig oberhalb 215±15°C; unterhalb dieser Temperatur entstehen charakteristische Entmischungsgefüge ähnlich den Widmannstättenschen Figuren. Für das quaternäre System werden schematische Phasenbeziehungen für 1050°C, 400°C und eine noch tiefere Temperatur gegeben.

     

Fluid inclusion, stable isotope and Ar-Ar evidence for the age and origin of gold-bearing quartz veins at Mont Chemin, Switzerland

Summary A new Swiss gold occurrence at Mont Chemin, comprising gold-bearing quartz veins, displays many characteristics that are typical of mesothermal gold deposits within the Alps and globally. The most notable of these features are: i) the presence of NaCl-H₂O-CO₂-bearing fluid with an XCO₂ of approximately 0.016 and NaCl equivalents in the range 4.6 to 10.6 weight percent, ii) greenschist formational temperatures and pressures in the range 265-285 °C and 700-1400 bars; and iii) the proximity of the occurrence to the Rhone-Simplon Line, a deep crustal structure in the Swiss Alps.Corrected Ar-Ar data for hydrothermal adularia, considered to be contemporaneous with mineral deposition from the gold-bearing fluid, yields an age of 9.9 ±1.0 Ma. Geothermal gradients and uplift rates derived from the Ar-Ar age data and the geothermometry are in agreement with existing data for this region, and indicate that the hydrothermal activity at the Mont Chemin gold occurrence records one of the last Alpine metamorphic events in the northeastern Mont Blanc massif.Temperature estimates from fluid-muscovite-quartz-feldspar equilibrium and oxygen isotope thermometry of coexisting adularia and quartz are combined with the fluid inclusion isochores to derive depositional pressures. These data yield geothermal gradients on the order of 50 °C/km and uplift rates of 0.44 mm/a for the NE portion of the Mont Blanc massif.

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Evidenz aus Flüssigkeitseinschluß-, stabilen Isotopen- und Ar- Ar Daten fü r das Alter und den Ursprung Gold führender Quarzgänge am Mont Chemin, Schweiz

Zusammenfassung Ein neues Schweizer Goldvorkommen am Mont Chernin, es handelt sich um Goldführende Quarzgänge, zeigt viele Charakteristika, die für mesothermale Goldlagerstätten der Alpen und weltweit typisch sind: i) Die Anwesenheit von NaCl-H₂O-CO₂ Fluiden mit einem XCO₂ von ca. 0.016 und NaCl zwischen 4.6 und 10.6 Gew. % Äquiv.ii) Grünschieferfazielle Bildungstemperaturen und -drucke von 265-285°C bzw. 7001400bar. iii) Die Nähe der Vorkommen zur Rhone-Simplon Linie, einer tiefgreifenden Struktur in der Kruste der Schweizer Alpen.Korrigierte Ar-Ar Daten von hydrothermalem Adular, der als zeitgleich mit den Minerallagerstätten gebildet, angesehen wird, ergaben ein Alter von 9.9 ± 1.0 Ma. Die aus aus den Ar-Ar Daten bestimmten geothermalen Gradienten und Hebungsraten und die Ergebnisse der Geothermometrie stimmen mit bisher existierenden Daten aus dieser Region überein und zeigen, daß die hydrothermale Aktivität in den Goldvorkommen des Monte Chemin eines der letzten alpidischen metamorphen Ereignisse im nordöstlichen Mont Blanc Massiv darstellt.Temperaturabschätzungen aus Fluid-Muscovit-Quarz-Feldspat Gleichgewichten und Sauerstoffisotopen-Thermometrie an koexistierendem Quarz und Adular werden mit den Isochoren der Flüssigkeitseinschlüsse kombiniert, um die Bildungsdrucke abzuleiten. Diese Daten ergeben geothermische Gradienten in der Größenordnung von ca. 50 °C/km und Hebungsraten von 0.44 mm/Jahr für den Nordostteil des Mont Blanc Massives.

     

Migmatites and Leucogranites of tertiary age from the high Himalayan Crystallines of Zanskar (NW India): a case history of anatexis of Palaeozoic orthogneisses

Summary In the High Himalayan Crystallines of Zanskar (NW India), migmatites and peraluminous leucogranitic melts were produced by partial melting not only of paragneisses but also of Palaeozoic orthogneisses. Anatexis occurred at T = 650–720°C and P = 4–7 kbar and is related to a decompression path at increasing T of Oligocene-Miocene age. Under vapour-absent conditions anatexis of orthogneisses occurred in response to dehydration melting involving muscovite and produced very low amounts ( 5%) of leucogranitic melt. This melt segregated in situ as homogeneous leucoanatexites. In heterogeneous diatexites, the leucosomes formed by disequilibrium melting probably at T in excess of the H₂O-saturated solidus. Extensive anatexis and melt segregation into dykes or bodies require infiltration of an aqueous fluid. A model is proposed in which large rock-volumes showing low-degrees of vapour-absent melting are associated with ductile shear zones infiltrated by H₂O and showing high-degrees of vapour present melting. With respect to the eastern Himalayas, the relative scarcity of leucogranites in Zanskar depends on: 1- the lack of a high—T, low-P stage; 2- the abundance of dry igneous (i.e. orthogneiss) protoliths relative to more fertile metasedimentary magma sources.

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Tertiäre Migmatite und Leukogranite aus den kristallinen Gesteinen des Himalaya, Zanskar (NW Indien): ein Beispiel von Anatexis paläozoischer Orthogneise

Zusammenfassung In den kristallinen Teilen des Himalayas von Zanskar, Nordwest-Indien, sind Migmatite und aluminiumreiche leukogranitische Schmelzen durch teilweise Aufschmelzung von Paragneisen und von paläozoischen Orthogneisen entstanden. Die Anatexis fand bei T = 650–720° und P = 4–7 kbar statt, und hält sich an einen Dekompressions-Pfad bei zunehmender Temperatur, der oligozänen-miozänen Alters ist. In Abwesenheit einer Dampfphase fand die Anatexis von Orthogneisen in Antwort auf Dehydrations-Aufschmelzung mit Beteiligung von Muskovit statt und führte zur Entstehung von geringen Mengen ( 5%) von leukogranitischer Schmelze. Diese Schmelze segregierte in situ als homogene Leukoanatexite. In heterogenen Diatexiten bildeten sich die Leukosome durch Ungleichgewichts-Aufschmelzung wahrscheinlich bei Temperaturen, die über dem H20-gesättigten Solidus liegen. Extensive Anatexis und Segregation der Schmelzen in Gänge oder unregelmäßige Körper erfordern Infiltration einer wäßrigen Fluid-Phase. Es wird ein Modell vorgestellt, bei dem große Volumina von Gesteinen niedrige Grade von Aufschmelzung in Abwesenheit einer Dampfphase zeigen und mit duktilen Scherzonen assoziiert sind, die mit H₂O infiltriert wurden und hohe Grade von Aufschmelzung in Anwesenheit einer Dampfphase erkennen lassen. Die relative Seltenheit von Leukograniten in Zanskar ist auf zwei Faktoren zurückzuführen; 1. Die Abwesenheit eines Hoch-T, niedrig-P Stadiums; 2. das reichliche Vorhandensein von trockenen magmatischen Protolithen (z.B. Orthogneise) verglichen mit den mehr produktiven metasedimentären Ursprungsgesteinen für Magmen.

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With 8 Figures     

Petrogenesis and geochemical composition of biotites in rare-element granitic pegmatites in the southwestern Grenville Province,Canada

Summary Field, mineralogical, and chemical determinations of biotite from late-tectonic rare-element (U, Th, Mo, Nb, REE) Grenville pegmatites are used to characterize and evaluate their petrogenesis in part of the southwestern Grenville Province. These pegmatites occur within middle to upper amphibolite facies rocks along and adjacent to shear zones and have hybridized margins because of interaction with their host rocks. Endo- and exomorphic biotite forms by the mechanical incorporation or hydrothermal replacement of pre-existing biotite, hornblende, Ca pyroxene and/or feldspar; accompanied by chemical re-equilibration, an increase in grain size, and inherit some of the chemical characteristics of the pegmatite. In general, the Fe/(Fe + Mg) ratio ranges between 0.22 and 0.86. The most highly fractionated biotites have high Fe/(Fe + Mg), Al, Mn, Rb, Nb, and Zn and low Ba. The chemical compositions of biotite from unzoned, partially-zoned, and zoned pegmatites indicate a trend of increasing chemical fractionation based on LIL enrichment.Overlap in calculated log (3.2 to 4.7) and log (1.3 to 2.8) for biotite (@ 600°C) among the different pegmatites is extensive. Commonly, magnetite and microcline coexist with biotites having an Fe/(Fe + Mg) between 0.54 to 0.65. Volatile enrichment and vapor-phase saturation are probably responsible for the development of zonation in the pegmatites. The diffusive loss of H₂ at or near H₂O vapor saturation at high H₂O/Fe²⁺ may be responsible for the oxidized nature of some pegmatites.Rare-element enrichment due to pegmatite fractionation combined with partitioning of rare-elements from the pegmatite melt into the volatile phase and subsequent interaction with the host rocks is key to the formation of these rare-element mineral deposits.

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Petrogenese und geochemische Zusammensetzung von Biotiten in seltenen Element-führenden granitischen Pegmatiten der südwestlichen Grenville Provinz, Kanada

Zusammenfassung Die Ergebnisse von Geländearbeiten, sowie von mineralogischen und geochemischen Untersuchungen an Biotit aus spättektonischen seltenen Element-Pegmatiten (U, Th, Mo, Nb, REE) von Grenville-Alter bilden die Basis einer Diskussion ihrer Petrogenese in der südwestlichen Grenville Provinz. Diese Pegmatite kommen in Gesteinen der mittleren bis oberen Amphibolit-Fazies längs und in der Nähe von Shearzonen vor und haben hybridisierte Ränder, die auf Interaktion mit ihren Wirtsgesteinen zurückgehen. Endo- und exomorphe Biotite sind durch mechanische Einschließung oder durch hydrathermale Verdrängung von Biotiten, Hornblenden, Kalziumpyroxenen und/oder Feldspäten gebildet worden. Dies wird durch chemische Reequilibrierung, eine Zunahme der Korngröße und durch Übernahme einiger chemischer Charakteristika der Pegmatite begleitet. Im allgemeinen schwanken die Fe/(Fe + Mg) Verhältnisse von 0.22 bis 0.68, die am stärksten fraktionierten Biotite haben hohe Fe/(Fe + Mg), Al, Mn, Rb, Nb und Zn Gehalte und niedrige Ba Gehalte. Die chemische Zusammensetzung von Biotit aus nicht zonierten, teilweise zonierten und zonierten Pegmatiten zeigt einen Trend mit zunehmend chemischer Fraktionierung, die auf einer Anreicherung von LIL-Elementen basiert.Beträchtliche überschneidungen in den berechneten log (3.2 bis 4.7) und log (1.3 bis 2.8) für Biotit (600°C) von verschiedenen Pegmatiten sind zu erkennen. Im allgemeinen koexistiert Magnetit und Mikroklin mit Biotiten von Fe/ (Fe + Mg) Verhältnissen zwischen 0.54 und 0.65. Anreicherung von volatilen Phasen und eine Sättigung der Dampfphase sind wahrscheinlich für die Entwicklung der Zonierung der Pegmatite verantwortlich. Der Verlust von H₂ durch Diffusion im Bereich der H₂O Dampfsättigung bei hohen H₂O/Fe²⁺ Werten dürfte für die oxidierte Natur einiger Pegmatite verantwortlich sein.Wichtigster Faktor für die Bildung dieser Lagerstätten seltener Elemente ist die Anreicherung von seltenen Elementen durch Pegmatit-Fraktionierung, wobei diese von der Pegmatit-Schmelze in die volatile Phase gehen, und die anschließende Interaktion mit den Nebengesteinen.

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With 9 Figures     

Löslichkeit von KCl in der Gasphase von überkritisch erhitztem Wasser

Zusammenfassung Die Löslichkeit von KCl in überkritisch erhitztem Wasser wird in einem Temperaturbereich von 400–500° und einem Druckgebiet bis 300 Atm. bestimmt. Als Druckgefäß wird ein 1 Liter fassender Autoklav verwendet, aus dem bei konstant gehaltener Temperatur nacheinander kleine Probemengen der gasförmigen Lösung über ein Gasauslaßventil in einem gekühlten V2A-Rohr aufgefangen und zur Gehaltsbestimmung abgetrennt werden. Die KCl-Bestimmung erfolgte im allgemeinen chemisch, bei kleinen Drucken und dementsprechend kleinen Mengen durch beigemengtes, künstlich radioaktives K⁴² mit einem Flüssigkeitszählrohr. Die LöslichkeitL steigt bei vorgegebener Temperaturt mit dem Druckp an, und zwar bei der 400°-Löslichkeitsisotherme stärker als bei den L-Isothermen höherer Versuchstemperatur (450°, 475° und 500°).Weil nur Löshchkeiten bis maximal 1 g je Liter ausgewertet werden, wurde das logL,p-Diagramm in ein log L, log -Diagramm (-Dichte) umgezeichnet und vorausgesetzt, daß die hierfür benutztenpt-Tabellen für reines Wasser noch für stark verdünnte Salzlösungen anwendbar sind. Der geradlinige Kurvenverlauf im doppeltlogarithmischen Diagramm zeigt an, daß für die Zunahme von L mit eine Beziehung der ArtL = const ⁿ (n für KCl 3,2) aufgestellt werden kann. Eine geringe Zunahme vonL mit der Temperatur im Bereich von 400–500° bei konstant gehaltenen -Werten ist aus einem logL,t-Diagramm ersichtlich. Die ⁿ -Beziehung scheint weitgehend auch für die Löslichkeit von SiO₂ bei den Temperaturen 400 und 500° gültig zu sein (n _400° 2,3,n ₅₀₀ 1,73). Die Ergebnisse der Löslichkeitsmessungen anderer Autoren an ähnlichen Systemen werden diskutiert und Beziehungen zu den eigenen Ergebnissen hergestellt.Unter bestimmten Voraussetzungen fürp undt lassen sich Schlüsse auf solche Vorgänge in der Erdrinde ziehen, die mit den beschriebenen Versuchsbedingungen vergleichbar sind bzw. den Ablauf von chemischen Reaktionen bei der Gesteinsumwundlung in bestimmter Richtung (Auflösung oder Abscheidung über die Gasphase) beeinflussen können.Herrn P of. Dr. C. W.Correns zum 60. Geburtstag gewidmet.In gekürzter Form vorgetragen auf der Tagung der Deutschen Mineralogischen Gessellschaft in Regensburg im August 1952.     

Partitioning of rare earth elements between phosphate-rich carbonatite melts and mantle peridotites

Summary Near solidus equilibria in the system mantle peridotite-carbonate-phosphate doped with Ce and Yb have been studied at 20 kbar and 950°C. Carbonatitic melts in this system may be quenched into homogeneous glasses. Such melts intensely extract REE from rock-forming mantle minerals, and their migration may cause processes of mantle metasomatism.

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Verteilung von Seltenen Erden zwischen phosphatreichen karbonatitischen Schmelzen und Mantel-Peridotiten

Zusammenfassung Gleichgewichte nahe dem Solidus im System Mantel-Peridotit-Karbonat-Phosphat, das mit Ce und Yb dotiert wurde, wurden bei 20 kbar und 950°C untersucht. Karbonatitische Schmelzen in diesem System können zu homogenen Gläsern abgeschreckt werden. Solche Schmelzen extrahieren SEE aus gesteinsbildenden Mantelmineralen und ihre Migration könnte für Vorgänge der Mantel-Metasomatose verantwortlich sein.

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With 2 figures