Exceptionally Cr-rich basalts in the komatiitic volcanic association of the Archaean Kuhmo greenstone belt, eastern Finland

Summary Exceptionally Cr-rich metabasalts related to a komatiite-dominant volcanic sequence occur in the Archaean Kuhmo greenstone belt, eastern Finland. These basalts contain more chromium (1300–4500 ppm) than any other terrestrial basalts analysed so far, and also have high nickel concentrations (200–1700 ppm). In stratigraphy, these Cr-rich basalts occur above the komatiite and komatiitic basalt units forming the uppermost units of the komatiite sequence. Extremely reducing conditions during magma generation or fractional crystallization are suggested as a reason for these exceptional compositions. Low oxygen fugacity has prevented crystallization of chromite and decreased the olivine/liquid partition coefficient for nickel in olivine fractionation, thus causing the enrichment of Cr and Ni in the residual melt.

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Zusammenfassung Au?ergew?hnlich Cr-reiche Basalte in der komatiitischen vulkanischen Assoziation des Archaischen Kuhmo-Grünsteingürtels in Ostfinnland Im archaischen Kuhmo-Grünsteingürtel in Ostfinnland treten au?ergew?hnlich Cr-reiche Metabasalte auf, die mit einer komatiitdominanten vulkanischen Sequenz verbunden sind. Diese Basalte enthalten mehr Chrom (1300–4500 ppm) als alle anderen terrestrischen Basalte, die bislang analysiert worden sind, und sie weisen zudem auch hohe Nickelkonzentrationen auf (200–1700 ppm). In der Stratigraphie treten die Cr-reichen Basalte über dem Komatiit und den komatiitischen Basalteinheiten auf und bilden die obersten Einheiten der Komatiitsequenz. Extrem reduzierende Bedingungen w?hrend der Magmabildung oder fraktionierte Kristallisation werden als eine Ursache für diese au?ergew?hnlichen Zusammensetzungen vorgeschlagen. Die niedrige Sauerstoff-Fugazit?t hat die Kristallisation des Chromits gehemmt, den Verteilungskoeffizienten Olivin/Schmelze für Nickel bei der Olivinfraktionierung herabgesetzt und dadurch die Anreicherung von Cr und Ni in der Restschmelze verursacht.

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Received November 24, 1997; revised version accepted July 22, 1999     

Plagioclase morphologies in assimilation experiments. Implications for disequilibrium melting in the generation of granodiorite rocks

Summary Assimilation experiments have been performed using a crustal contaminant and several basaltic compositions in order to study the morphologies of plagioclase crystals produced in the course of the assimilation reactions. A Crd-Bt anatectic gneiss was used as a crustal contaminant. Both a synthetic basaltic glass, with the composition of a high-Al ocean tholeiite, and a natural Hb gabbro were used as basaltic compositions. Experiments were carried out at temperatures in the range 900–1100 °C and at pressures of 4, 5 and 10 kbar. Plagioclase crystals with skeletal and honeycomb morphologies are produced in the assimilation experiments. These morphologies result from destabilisation of the crystal-melt interface caused by the disequilibrium production of a Ca-rich melt. The production of the Ca-rich metastable melt is the result of reaction between two compositionally dissimilar systems, pelite and basalt. This interpretation, based on the kinetics of plagioclase and melt production, may be applied to granodiorite rocks characterised by plagioclase with Ca-rich, skeletal cores.

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Zusammenfassung Plagioklas-Morphologie und Assimilations-Experimente: Die Bedeutung von Ungleichgewichts-Schmelzvorg?ngen bei der Entstehung von Granodioriten Assimilations-Experimente mit einer krustalen Komponente und verschiedenen basaltischen Zusammensetzungen wurden durchgeführt, um die Morphologien von Plagioklas-Kristallen, die im Laufe von Assimilations-Reaktionen entstehen, zu studieren. Ein CRD-PT anatektischer Gneis wurde als krustale Beimengung benützt. Ein synthetisches basaltisches Glas mit der Zusammensetzung eines Al-reichen ozeanischen Tholeiites und ein natürlicher Hb-Gabbro wurden als basaltische Zusammensetzungen verwendet. Die Experimente wurden bei Temperaturen zwischen 900 und 1.100° und bei Drucken von 4, 5 und 10 kb durchgeführt. Plagioklas-Kristalle mit skelettartigen und Bienenwaben-f?rmigen Morphologien entstehen bei den Assimilations-Experimenten. Diese Morphologien sind das Ergebnis der Destabilisation der Kristall-Schmelze-Kontaktfl?che, die durch die Entstehung einer im Ungleichgewicht befindlichen Ca-reichen Schmelze gef?rdert wird. Die Entstehung von Ca-reichen metastabilen Schmelzen geht auf die Reaktion zwischen zwei in der Zusammensetzung verschiedenen Systemen, Pelit und Basalt, zurück. Diese Interpretation, die auf der Kinetik von Plagioklas und Schmelz-Entstehung basiert, kann auf granodioritische Gesteine angewendet werden, die durch Plagioklasse mit Ca-reichen, skelettf?rmigen Kernen gekennzeichnet sind.

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Received December 7, 1999; revised version accepted April 14, 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     

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     

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     

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     

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     

Plagioclase of Hawaiian tholeiitic and alkalic magma parentages: distinctions based on REE, Sr, Ba, Hf, and Ta

Summary ?To enhance the ability to distinguish tholeiitic from alkalic magma parentages by mineral compositions, I determined trace-element abundances in plagioclase separated from xenolithic gabbros of Mauna Kea volcano. These gabbros have origins in tholeiitic and alkalic magmas of the Hamakua postshield stage of Mauna Kea volcanism. Chondrite-normalized rare-earth element (REE) patterns for plagioclase show that highly calcic plagioclase, ≥ An₇₈, from alkalic magma has greater light-REE/heavy-REE (LREE/HREE) ratios than less calcic plagioclase, An_64–75, from tholeiitic magma (ratios, 22–33 vs < 20), suggesting that higher LREE/HREE ratios are inherent to plagioclase of alkalic magmas. However, with compositional evolution (i.e., to lower An), plagioclase REE patterns are of limited use for distinguishing tholeiitic from alkalic parentage because LREE/HREE ratios within each group increase and overlap in the range of ∼ 20–90. Sr, Ba, Hf, and Ta can also discern parentages as their abundances in plagioclase largely reflect abundances inherent to their parental magmas. The best expressions for identifying parentage use Sr abundances (Sr vs An; vs Ce/Yb; vs Sr/Ce), although Hf, Ba, and Ta abundances vs An and vs Ce/Yb are also useful – the distinctions due to tholeiitic plagioclase having relatively low Sr (∼ 500–1000 ppm), Ba (< 100 ppm), Hf (< 0.10 ppm), and Ta (< 0.05 ppm). These relationships help to distinguish between the effects of differentiation on trace-element abundances in plagioclase and their abundances owed to intrinsic concentrations in their magmas. They create compositional fields for tholeiitic and alkalic parentages that remain graphically separated even though differentiation may have enriched the plagioclase in incompatible elements.

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Zusammenfassung ?Plagioklas aus tholeitischen und alkalischen Magmen von Hawaii: Unterscheidung aufgrund von REE, Sr, Ba, Hf und Ta Um die M?glichkeit der Unterscheidung tholeitischer von alkalischer Magmaherkunft durch Mineralzusammensetzungen zu verbessern, habe ich die Spurenelementverteilung in Plagioklasen, die von xenolithischen Gabbros des Mauna Kea Vulkans abgetrennt wurden, untersucht, Diese Gabbros entstammen tholeitischen und alkalischen Magmen des Hamakua “Post-Schild” Stadiums des Mauna Kea Vulkanismus. Chondritisch normalisierte Seltene Erd (SEE) Verteilungs-Muster für Plagioklase zeigen, dass stark kalzische Plagioklase, > An₇₈, aus alkalischen Magmen h?here leichte SEE/schwere SEE (LSEE/HSEE) Verh?ltnisse zeigen, als weniger kalzische Plagioklase, An_64–75 aus tholeitischem Magma (Verh?ltniszahlen 22–33 gegenüber < 20). Dies weist darauf hin, dass h?here LSEE/HSEE-Verh?ltnisse typisch für Plagioklase aus alkalischen Magmen sind. Im Zuge der Evolution der Zusammensetzungen (d.h. zu niedrigeren An-Werten hin), sind die SEE Verteilungsmuster von Plagioklasen weniger hilfreich um tholeitische von alkalischer Herkunft zu unterscheiden. Dies ist deshalb so, weil die Verh?ltniszahlen innerhalb jeder Gruppe zunehmen und im Bereich von 20–90 überlappen. Sr, Ba, Hf und Ta k?nnen auch dazu dienen, um die Herkunft der Plagioklase zu definieren, da ihre H?ufigkeit gro?teils auf H?ufigkeiten, die für die Ursprungsmagmen typisch sind, zurückgehen. Die besten Herkunft-Parameter sind die Sr H?ufigkeiten (Sr vs An; vs Ce/Yb; vs Sr/Ce), obwohl die H?ufigkeit von Hf, Ba und Ta gegen An und gegen Ce/Yb auch nützlich sind. Diese Unterscheidungen gehen darauf zurück, dass tholeitische Plagioklase relativ niedrige Sr (∼ 500–1000 ppm), Ba (< 500 ppm) Hf (< 0.10 ppm) und Ta (< 0.5 ppm) führen. Diese Beziehungen erleichtern die Unterscheidung zwischen den Auswirkungen der Differenzierung auf die Spurenelement-Verteilungsmuster in Plagioklasen und auf ihre H?ufigkeiten, die auf die intrisischen Konzentrationen in den Ursprungsmagmen zurückgehen. Sie definieren charakteristische Felder für tholeitische und für alkalische Herkunft, die graphisch separiert bleiben, auch wenn die Gehalte der Plagioklase an inkompatiblen Elementen durch Differenzierung zugenommen haben mag.

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Received July 22, 1999;revised version accepted December 7, 1999     

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     

Petrology and geochemistry of Paleogene tonalites from the easternmost parts of the Periadriatic Zone

Summary The Pohorje Mts. and Karavanke plutons occur in the easternmost parts of the Periadriatic Zone separating the Eastern Alps from the Southern Alps and the northwesternmost Dinarides, respectively. The plutons, which are composed largely of tonalites with subordinate granodiorites and rare diorites mainly of medium-K calc-alkaline affinity, are part of a series of mid-Tertiary intrusives emplaced over ∼700 km E-W along the Periadriatic Zone. Major and trace element data indicate that gabbrodiorites originated by fractional crystallization of a primary mafic magma, but with a significant contribution of continental crust. REE patterns are steep and characterized by LREE enrichment, and a weak Eu anomaly, suggesting fractional crystallization of primary mafic magma. ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios indicate that on the basis of Sr isotopic composition an upper mantle melt contribution cannot be recognized. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr vs.δ¹⁸O diagram demonstrates that all analyzed rocks plot near the centre of the Adamello pluton field. Tonalite plutonism was genetically controlled by previously subducted Mesozoic oceanic crust, metasomatized upper mantle wedge, and overlying continental crust. All analytical data obtained indicate that primary mafic magma was of olivine tholeiite affinity. Based on element modelling data it is reasonable to assume that a garnet peridotite, probably slightly metasomatized, was the source rock which was subjected to partial melting. The governing AFC processes resulted in crustal isotopic signatures due to crustal assimilation and melting which produced the most acid members of the tonalite suite.

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Zusammenfassung Petrologie und Geochemie der pal?ogenen Tonalite der ?stlichsten Periadriatischen Zone zwischen Ostalpen und nordwestlichsten Dinariden Die Plutone des Bachergebirges und der Karawanken liegen in den ?stlichsten Teilen der Periadriatischen Zone, die die Ostalpen von den Südalpen bzw. den nordwestlichsten Dinariden trennt. Es handelt sich um Tonalite, untergeordnet Granodiorite und selten Diorite mit kalk-alkalischer Affinit?t die als Teil einer Serie mittelterti?rer Intrusivk?rper entlang der Periadriatischen Zone über ca. 600–700 km intrudierten. Haupt- und Spurenelemente belegen, dass die Granodiorite durch fraktionierte Kristallisation eines mafischen Magmas unter betr?chtlicher Beteiligung kontinentaler Kruste entstanden. Die SEE sind durch Anreicherung der leichten SEE, recht steile SEE Kurven und eine schwache Eu-Anomalie gekennzeichnet, was auf die fraktionierte Kristallisation eines prim?ren mafischen Magmas hinweist. ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-Daten k?nnen eine Mantelherkunft nicht nachweisen. Das ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-¹⁸O Diagramm zeigt, dass alle untersuchten Gesteine im Mittelfeld des Adamello-Plutons liegen. Der tonalitische Plutonismus wurde durch die subduzierte mesozoische Ozeankruste, metasomatisiertes Mantelmaterial des Mantelkeils und darüberliegende kontinentale Kruste kontrolliert. Alle analytischen Daten zeigen, dass das prim?re mafische Magma olivintholeiitische Affinit?t hatte. Auf der Basis von Spurenelement-Modellierungen ist ein vielleicht leicht metasomatisierter Granatperidotit, der teilaufgeschmolzen wurde, als Quelle anzunehmen. Die kontrollierenden AFC Prozesse resultierten in krustaler Isotopensignatur infolge von Assimilation und Aufschmelzung von Kruste und produzierten die sauersten Glieder der Tonalitsuite.

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Received July 7, 1999; revised version accepted November 26, 1999     

Genesen von Graniten und Migmatiten auf Grund neuer Experimente

Zusammenfassung Die Genese von Graniten und Migmatiten wird in einem ursächlichen Zusammenhang mit regionaler hochgradiger Metamorphose gesehen. Deshalb wurde experimentell unter 2000 Atm H₂O-Druck die Metamorphose von verschiedenen Sedimentgesteinen durchgeführt, und zwar wurden außer Grauwacken vor allem verschiedene kalkfreie und kalkführende Tone behandelt, bei denen auch z. B. der Adsorption von Na⁺ in der Tiefe Rechnung getragen wurde.Es ergab sich, daß die höchstgradige metamorphe Fazies nur dann erreicht wird, wenn bei 2000 Atm H₂O-Druck die Temperatur größer als 630 ± 30° C gewesen ist. Die höchstgradige Mineralvergesellschaftung bleibt aber nur stabil bis 700 ± 40° C. Sobald diese Temperatur überschritten wird, beginnt der Bereich der Anatexis, d. h. der Metamorphit wird partiell verflüssigt. Das Auftreten einer Schmelzphase ist bei jenen p-t-Bedingungen zwangsläufig, wenn der Metamorphit Quarz und Feldspat enthält.Die zuerst gebildete Schmelze hat aplitische Zusammensetzung. Mit steigender Temperatur vergrößert sich meistens die Menge der Schmelze, und es verändert sich die Schmelzzusammensetzung, bis schließlich ein sogenannter Endzustand der Anatexis erreicht ist. Die Temperatur, bei der dieser Zustand erreicht ist, die Menge der Schmelze und ihre Zusammensetzung sind durch den quantitativen Mineralbestand des hochgradigen Metamorphits bedingt. Die Schmelzmenge beträgt mehr als die Hälfte, oft mehr als 2/3 und bisweilen über 80–90% des Metamorphits. Die weitaus am häufigsten gebildeten anatektischen Schmelzen, nämlich diejenigen, die bei der Anatexis ehemaliger Tonschiefer entstehen, sind granitisch-granodioritisch; Grauwacken liefern granodioritische oder tonalitische Schmelzen.Es geht aus den Experimenten hervor, daß ohne irgendwelche Materialzufuhr oder -abfuhr in der anatektischen Schmelze eine Anreicherung von Si und Alkalien (vor allem von Na) und eine Verarmung an Al, Mg und Ca gegenüber dem Ausgangsgestein eintritt. Letztere Elemente sind im nicht mit aufgeschmolzenen Restkristallin in Form von Cordierit, Biotit, Sillimanit, An-reichem Plagioklas und/oder Granat konzentriert.Es wird gezeigt, daß anatektisch gebildete granitische Schmelzen, wenn sie von dem kristallin gebliebenen Rest-Teil des ehemaligen Metamorphits getrennt sind, also mit ihm nicht mehr reagieren können, um mehr als 100° C überhitzt sein können; sie sind daher intrusionsfähig. Separierung der anatektisch gebildeten Schmelzen von dem kristallinen Rest über größere Bereiche führt zu homogenen granitischen Gesteinen. Konnte die Separierung nur im Bereich von cm und dm erfolgen, dann sind autochthone inhomogene granitische Gesteine oder Migmatite entstanden. Experimentelle Hinweise für das Zustandekommen der Mannigfaltigkeit der Textur bei Migmatiten werden gegeben.     

Shear aggregation (convective scavenging) and cascade enrichment of PGEs and chromite in mineralized layers of large layered intrusions

Summary Shear driven coagulation/aggregation is a common method to concentrate and separate suspended particulate matter from fluids. Convective boundary layers are of primary importance in securing concentration. The theoretical indication is that ore grade PGEs may be scavenged from a primary melt of Bushveld composition and aggregated in convective boundary layers well within the expected lifetime of a magma chamber. The boundary layer dynamics should also secure the observed peculiarities of Bushveld PGE concentration profiles: peaks at top and bottom of, say, hosting chromitite layers. In the environment of double diffusive convection, precipitates of immiscible sulphide liquids in the cooler upper sections of the magma will be transported downward through undersaturated, hotter layers of melt, to be resorbed and to enrich the lower layers, similar in operation to a chemical fractionation cascade. Further cooling secures 1) ore grade levels of concentrates in zones of higher shear at the bottom and 2) supersaturation, assistingin situ solidification there.

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Scher-Aggregation und Kaskaden-Anreicherung von PGEs und Chromit in mineralisierten Lagen großer, geschichteter Intrusionen

Zusammenfassung Koagulation/Aggregation, die durch Scherung verursacht wird, ist eine verbreitete Methode um in Suspension gehaltene Feststoffe aus fluiden Phasen zu konzentrieren und abzutrennen. Konvektive Grenzlagen sind von grundsätzlicher Bedeutung um eine Konzentration zu ermöglichen. Es gibt theoretische Hinweise dafür, daß PGEs in abbauwürdigem Ausmaß aus einer primären Schmelze von Bushveld-Zusammensetzung abgetrennt und in konvektiven Grenzlagen aggregiert werden können; dies kann durchaus in der wahrscheinlichen Lebenszeit einer Magmenkammer stattfinden. Die Dynamik der Grenzschichten sollte auch die beobachteten Besonderheiten von PGE Konzentrationsprofilen im Bushveld erklären: Peaks am oberen und unteren Rand von, beispielsweise, Chromititlagen. Im Milieu doppelt diffusiver Konvektion werden Prezipitate von entmischter Sulfidschmelze in den kühleren oberen Bereichen des Magmas nach unten transportiert, um im untersättigten, heisseren unteren Bereich des Magmas resorbiert zu werden und die unteren Lagen anzureichern, heir bestehen Ähnlichkeiten zu einer chemischen Fraktionierungskaskade. Weitere Abkühlung stellt sicher, daß 1. abbauwürdige Gehalte in Zonen von intensiver Scherung am unteren Rand der Magmenkammer auftreten und daß 2. Übersättigung zur Verfestigung in situ beiträgt.

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With 2 Figures     

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     

Metamorphism and PGE-Au content of chromitite from the Ipanema mafic/ultramafic Complex, Minas Gerais, Brazil

Summary The Santa Cruz massif, which forms part of the Ipanema mafic/ultramafic Complex, Minas Gerais, Brazil, has an exposed upward sequence of metadunite, metaharzburgite (including three separate chromitite layers), metapyroxenite, metagabbro, and meta-anorthosite. Primary igneous chromite grains in the main chromitite layer are poikiloblastic and tectonically fragmented, and have a narrow (10–20 μm) margin of chromian spinel. Cataclased chromite fragments are extensively replaced and mantled by chromian spinel; they have a composite margin comprised of an inner zone of more aluminous spinel and an euhedral outer zone of more Cr-rich spinel, representing granulite and amphibolite facies metamorphic events, respectively. The contents of platinum-group elements (PGE) and Au in chromite separates are relatively high (Os 45, Ir 23, Ru 136, Rh 19, Pt 98, Pd 63, and Au 83 ppb), and significantly enriched (∼ 4x) over whole rock values. Platinum-group minerals are not observed and micrometre-sized inclusions of sulfide minerals (chalcopyrite and pentlandite) in relict chromite are rare. However, comparison of mineral proportions in the separated chromite and whole rock shows that the precious metals are hosted predominantly in the relict igneous chromite grains, rather than the secondary chromian spinel and primary and secondary Mg-rich silicates. The major element composition and average chondrite-normalized PGE pattern of the separated chromite correspond to S-poor stratiform chromitite. We suggest that the precious metals accumulated with chromite during crystallization of a S-poor magma, and were not remobilized in the relict chromite during the subsequent high grade metamorphism.

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Zusammenfassung Metamorphose und PGE-Au-Gehalte von Chromitit aus dem mafischen/ultramafischen Ipanema Komplex, Minas Gerais, Brasilien Das Santa Cruz Massiv, das Teil des mafischen/ultramafischen Ipanema Komplexes, Minas Gerais, Brasilien, ist, beinhaltet eine (von unten nach oben) Abfolge von Metadunit, Metaharzburgit (mit drei Chromititlagen), Metapyroxenit, Metagabbro und Metaanorthosit. Prim?re magmatische Chromitk?rner in der Chromit-Hauptlage sind poikiloblastisch, tektonisch fragmentiert und werden von einem dünnen (10–20 m) Saum von Chromspinell umgeben. Kataklastische Chromitfragmente sind intensiv umgewandelt zu und werden ummantelt von Chromspinell. Dieser mehrphasige Saum beinhaltet eine innere Zone mit Al-reicherem Spinell und eine euhedrale Au?enzone mit Cr-richerem Spinell, die sich bei granulit- bzw. amphibolitfaziellen Metamorphoseereignissen gebildet haben. Die Gehalte an Platingruppen-Elementen (PGE) und Au in Chromit-Separaten sind relativ hoch (Os 45, Ir 23, Ru 136, Rh 19, Pt 98, Pd 63, Au 83 ppb) und signifikant angereichert (∼ 4-fach) im Vergleich zum Gesamtgestein. Platingruppen-Minerale sind nicht zu beobachten und Mikrometer gro?e Einschlüsse von Sulfiden (Chalcopyrit und Pentlandit) in den Chromitrelikten sind selten. Der Vergleich der Mineralverh?ltnisse in den separierten Chromiten und Gesamtgesteinen zeigt aber, dass die Edelmetalle haupts?chlich in den reliktischen Chromitk?rnern sitzen und nicht so sehr in den sekund?ren Chromspinellen und Mg-reichen Silikaten. Die Hauptelement-Zusammensetzung und die Chondrit-normierten PGE Muster der separierten Chromite stimmen mit denen S-armer stratiformer Chromite überein. Wir vermuten, dass die Edelmetalle sich mit Chromit bei der Kristallisation eines S-armen Magmas akkumulierten und w?hrend der anschlie?enden hochgradigen Metamorphose nicht remobilisiert wurden.

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Received April 3, 2000; revised version accepted October 12, 2000     

Disequilibrium melting in granulite-facies metasedimentary rocks of the Northern Serre (Calabria-Southern Italy)

Summary Leucosomes, mesosomes and melanosomes, including 12 leucosome-host rock pairs have been studied for Sr and Nd isotopic systematics in migmatitic metapelites of the Serre (southern Calabria) which experienced granulite facies conditions in Hercynian times. Most samples came from the deep to middle part of a metapelitic unit, which is 5–6 km thick. The leucosomes presently occurring in the migmatites are mainly K-poor peraluminous leucotonalites; the host rocks (metapelites, metagreywackes and opx-bearing rocks) are more or less depleted in “granitic” component and have molar Al₂O₃/(CaO + Na₂O + K₂O) (A/CNK) ratios up to 15; the highest values relate to garnet + sillimanite-rich metapelites. Sm/Nd ratios are generally lower in the leucosomes and Rb/Sr ratios are very low (≪ 1) and lower than in related mesosomes and melanosomes. The isotopic Sr and Nd values vary in a wide range within the various kinds of host-rocks and within the leucosomes. A correlation of Nd- and Sr- isotopic compositions between coexisting leucosomes and host-rocks has not been found. The isotopic Sr and Nd values of the leucosomes are less variable than the host-rocks; melanosomes having A/CNK ratios > 3 concentrate at the lowest εNd_290 Ma values, owing to retention of garnet and accessories and depletion of feldspars. The leucosomes define a hyperbolic trend where most samples concentrate in the middle part. These features are interpreted as reflecting melting of several rock types generating melts having a weighted mean composition from the contributing sources. The prevailing leucotonalites and their very low Rb/Sr ratios indicate that plagioclase played a more important role than mica in the melting processes which produced the studied leucosomes. Since assemblages lacking or very poor in biotite and K-feldspar are common in metapelitic restites, potassic melts, as one should expect from melting of micas, must have been extracted before the leucosomes under study formed. Zusammenfassung Aufschmelzung im Ungleichgewicht dokumentiert an granulitfaziellen Metasedimenten der n?rdlichen Serre (Kalabrien, Süditalien) Die Sr und Nd Isotopensystematik von Leuko-, Meso- und Melanosomen, einschlie?lich von 12 Leukosom- und Nebengesteinspaaren, wurde untersucht. Sie treten in migmatitischen Metapeliten der Serre (südliches Kalabrien) auf, deren granulitfazielle Metamorphose als hercynisch eingestuft wird. Die meisten Proben stammen aus dem unteren Teil der mittleren Metapeliteinheit, die eine M?chtigkeit von 5–6 km erreicht. Die in den Migmatitien auftretenden Leukosome sind haupts?chlich K-arme, peralumin?se Leukotonalite. Die Nebengesteine (Metapelite, Metagrauwacken, und Opx-führende Gesteine) sind mehr oder weniger an “granitischer” Komponente verarmt und haben molare A/CNK Verh?ltnisse bis 15, mit den h?chsten Werten in Granat- Sillimanit- reichen Metapeliten. Die Sm/Nd- Verh?ltnisse sind generell niedriger in den Leukosomen. Rb/Sr ist sehr niedrig (≪ 1) und niedriger als in den Meso- und Melanosomen. Die Sr- und Nd-Isotopenzusammensetzungen variieren stark innerhalb der verschiedenen Nebengesteine und ihrer assoziierten Leukosome. Eine Korrelation der Nd- und Sr- Isotopenzusammensetzungen zwischen koexistierenden Leukosomen und Nebengesteinen konnte nicht festgestellt werden. Die Sr- und Nd-Isotopie der Leukosome ist weniger variabel als die der Nebengesteine. Die Melanosome, sie haben A/CNK > 3, zeigen die niedrigsten εNd_290 Ma Werte als Folge der Retention von Granat und Akzessorien und der Verarmung an Feldspat. Die Leukosome definieren einen hyperbolischen Trend, wobei die meisten Proben in der Mitte zu liegen kommen. Dies wird so interpretiert, dass mehrere Gesteinstypen, die eine gewichtete mittlere Zusammensetzung der an der Aufschmelzung beteiligten Ausgangsmaterialien darstellen, aufgeschmolzen wurden. Die vorherrschenden Leukotonalite und ihre sehr niedrigen Rb/Sr Verh?ltnisse zeigen, dass Plagioklas eine wichtigere Rolle bei den leukosombildenden Schmelzprozessen spielte als Glimmer. Da Mineralvergesellschaftungen, die arm an Biotit und Alkalifeldspat sind, h?ufig in metapelitischen Restiten auftreten, müssen K-reiche Schmelzen – sie sind zu erwarten wenn Glimmer aufgeschmolzen werden – vor der Bildung der Leukosome extrahiert worden sein. Received November 11, 1998; revised version accepted October 21, 1999     

Trace element partitioning between silicate minerals and carbonatite at 25 kbar and application to mantle metasomatism

Summary Experiments at 25 kbar and 1000°C, on a model trace element-enriched carbonatite-eridotite mix, produced augite + pargasite ± garnet ± dolomite coexisting with a carbonatite melt. Proton microprobe analysis of the phases showed that key trace elements (Rb, Ba, Sr, Nb, Ta, Zr, Y and REE) all partitioned strongly into the melt (with the exception of Y, Ho and Lu in garnet), verifying that carbonatite is potentially a highly effective metasomatizing agent. The data also indicate that carbonatitic metasomatism will impart higher Ba/Rb, Ba/Nb, Nb/Ta, Sr/Ta, La/Ta, and lower Zr/Y, with little change to Sr/Nb, in affected mantle.

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Spurenelementverteilung zwischen Silikatmineralen und Karbonatit bei 25 kbar: Anwendung für die Mantel-Metasomatose

Zusammenfassung Experimente mit einer Modell-mischung von Karbonatit-Peridotit, angereichert mit Spurenelementen, produzierten bei 25 kbar und 1000°C Augit + Pargasit ± Granat ±Dolomit coexistierend mit einer Karbonatitschmelze. Protonmikrosonden-Analyse der Phasen zeigte, dass alle Schlüsselspurenelemente (Rb, Ba, Sr, Nb, Ta, Zr, Y and REE) stark in der Schmelze angereichert werden (mit der Ausnahme von Y, Ho und Lu in Granat), was beweist, dass Karbonatit potentiell ein sehr effektives Agens für Metasomatose ist. Die Daten zeigen weiterhin, dass karbonatitische Metasomatose in betroffenen Mantel höhere Ba/Rb, Ba/Nb, Nb/Ta, Sr/Ta, La/Ta und niedrigere Zr/Y produziert, mit geringen Äderungen für Sr/Nb.

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With 1 Figure     

Base metal – platinum-group element sulfidesfrom the Urals and the Eastern Alps:characterization and significance formineral systematics

Summary ?A mineralogical classification of sulfides containing base metals (BM) and platinum group elements (PGE) is proposed based on BM-PGE ratios. Group A comprises BM sulfides carrying PGE as trace or minor elements (e.g., pentlandite). Group B is characterized by BM/PGE > 1 comprising kharaelakhite and some poorly defined minerals (thiospinels and monosulfides) which are described in detail. In group C, all sulfides with BM/PGE < 1 are summarized, comprising PGE-rich thiospinel, minerals related to the thiospinel group (e.g. xingzhongite, konderite, inaglyite), and the Pd-Pt±Ni sulfides. A number of BM-PGE sulfides are described from podiform chromite occurrences in ultramafic portions of ophiolite complexes in the southern Urals (Kempirsai, Kazakhstan) and the Eastern Alps (Kraubath, Austria). Copper- and (Ir, Rh, Pt)-rich thiospinel (general formula AB₂S₄, with A = Cu, Ni, Fe and B = Ir, Rh, Pt) is present in complex assemblages in Kraubath, usually intergrown with laurite, Pt-Fe alloy and Rh sulfide. These thiospinels are commonly associated with lamellae and inclusions of Ni-and/or Fe-rich (Ir, Rh) sulfide showing either monosulfide or BM-rich thiospinel stoichiometry. In massive chromitite from Kempirsai, (Ni,Cu,Fe,Ir,Rh,Os) sulfides are intergrown with laurite-erlichmanite, Ir-Os alloy, and rarely, PGE sulfarsenides (e.g. irarsite), and usually have monosulfide (BM,PGE)S compositions. A small number of grains have (BM+PGE)/S matching PGE-rich thiospinel (cuproiridsite) and BM-rich thiospinel (Ni,Cu,Fe)_1.5(Ir,Rh)_1.5S₄. In the occurrences studied, monosulfides exhibit sulfur-deficient stoichiometries (e.g., (BM,PGE)_1−xS) and are characterized by BM/PGE ranging from 0.8 to 2.2. Although anisotropic in reflected light, their reflectance spectra (Y% = 33–38) differ only slightly from those of isotropic cuproiridsite and cuprorhodsite (Y% = 36–38). At least three groups of monosulfides can be distinguished on chemical grounds using literature data: monosulfides dominated by Ni and Ir (“iridian millerite”) with BM/PGE ranging from 1.6 to 5.9, monosulfides dominated by Fe and Rh (“rhodian pyrrhotite”) with BM/PGE ranging from 1.6 to 7.1, and monosulfides dominated by Cu, Ir or Rh (“xingzhongite”-type) with BM/PGE ranging from 0.6 to 1.1. While the first two types presumably crystallize in a hexagonal NiAs structure and exhibit extensive solid solution between each other, xingzhongite is cubic (BM-rich thiospinel?) and usually poor in Ni and Fe. Monosulfides and thiospinel may form from PGE-rich base metal sulfide liquids after cooling and equilibration in chromite-precipitating magmatic systems.

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Zusammenfassung ?Buntmetall-PGE-Sulfide aus dem Ural und den Ostalpen: Charakterisierung und Bedeutung für die Mineral-Systematik In diesem Beitrag wird eine Einteilung von Sulfiden mit bedeutenden Konzentrationen von Buntmetallen (BM) und Platingruppenelementen (PGE) aufgrund ihrer BM/PGE-Verh?ltnisse vorgestellt. Gruppe A enth?lt Buntmetallsulfide mit Spuren- oder Nebenelementgehalten von PGE (z.B. Pentlandit). Sulfide der Gruppe B sind charakterisiert durch BM/PGE-Verh?ltnisse > 1, z.B. Kharaelakhit sowie einige schlecht definierte Minerale (Thiospinelle und Monosulfide), die im folgenden n?her beschrieben werden. In Gruppe C werden alle Sulfide mit BM/PGE < 1 zusammengefasst, wie z.B. PGE-reiche Thiospinelle, einige mit Thiospinell verwandte Minerale (z.B. Xingzhongit, Konderit, Inaglyit), sowie die Pd-Pt±Ni Sulfide. Verschiedene BM-PGE Sulfide treten als Einschlüsse in ophiolitischen podiformen Chromiten im Südural (Kempirsai, Kasachstan) und in den Ostalpen (Kraubath, ?sterreich) auf. In Kraubath sind Cu- und (Ir, Rh, Pt)-reiche Thiospinelle (generelle Formel AB₂S₄, mit A = Cu, Ni, Fe und B = Ir, Rh, Pt) in Verwachsung mit Laurit, Pt-Fe Legierungen und Rh-Sulfiden recht h?ufig. Soche Thiospinelle sind manchmal mit Lamellen und winzigen Einschlüssen eines Ni- und/oder Fe-reichen (Ir, Rh)-Sulfids assoziiert, das st?chiometrisch entweder einem Monosulfid oder einem BM-reichen Thiospinell entspricht. In massiven Chromititen von Kempirsai sind (Ni, Cu, Fe, Ir, Rh, Os)-Monosulfide mit Laurit-Erlichmanit, Ir-Os Legierungen und selten PGE-Sulfarseniden (Irarsit) vergesellschaftet. Die (BM+PGE)/S Verh?ltnisse einiger K?rner entsprechen denen von PGE-reichem Thiospinell (Cuproiridsit) bzw. BM-reichem Thiospinell [(Ni,Cu,Fe)_1.5(Ir,Rh)_1.5S₄]. In den meisten F?llen weisen die Monosulfide leichte Schwefeldefizite auf [z.B. (BM,PGE)_1−xS] und sind charakterisiert durch BM/PGE Verh?ltnisse von 0.8 bis 2.2. Obwohl sie im Auflicht, soweit erkennbar, schwach anisotrop sind, differieren ihre Reflexionsspektren (Y% = 33–38) nur schwach von isotropem Cuproiridsit und Cuprorhodsit (Y% = 36–38). Zumindest drei chemische Gruppen von Monosulfiden konnten anhand einer Literaturrecherche identifiziert werden: Ni- und Ir-dominierte Monosulfide (“Iridium-Millerit”) haben BM/PGE Verh?ltnisse von 1.6 bis 5.9; Fe- und Rh-dominierte Monosulfide (“Rhodium-Magnetkies”) haben BM/PGE Verh?ltnisse von 1.6 bis 7.1; Cu-, Ir oder Rh-dominierte Minerale vom “Xingzhongit-Type” habben BM/PGE-Verh?ltnisse von 0.6 bis 1.1. Die ersten beiden Typen kristallisieren wahrscheinlich in einer hexagonalen NiAs-Struktur und weisen weitgehende Mischbarkeiten miteinander auf. Xingzhongit dagegen ist kubisch (BM-reicher Thiospinell?) und hat general niedrige Ni- und Fe-Gehalte BM-PGE-Monosulfide und Thiospinelle bilden sich wahrscheinlich aus kleinen PGE- und BM-reichen Sulfidschmelztropfen bei der Abkühlung und ?quilibrierung von Chromit.

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Received June 17, 1998;/Revised version accepted July 1, 1999     

Experimental determination of the solubility of Au in silicate melts

Summary We report here new data on the solubility of Au in silicate melts of anorthite-diopside eutectic composition at a wide range of oxygen fugacities, from pure oxygen to 10^–8 atm, and at a temperature range of 1300 °C to 1480 °C. Because experiments were done with metal loops at temperatures above the Au-melting temperature, PdAu-metal-alloys had to be used. Pd-solubility data derived from the same set of experiments agree with earlier data obtained from experiments with pure Pd-metal (Borisov et al., 1994a). The results of the present experiments show that Pd-solubilities are by a factor of 2 to 6 higher than Au-solubilities. Both, Au and Pd solubilities decrease with decreasing oxygen fugacity. At oxygen fugacities below the iron-wiistite buffer (IW) Au solubility increases with decreasing fO₂ probably reflecting formation of Au-silicides at such reducing conditions. Compared to Pd, Au has higher activity coefficients in Fe-metal and lower solubility in silicate melts. This leads to similar metal-silicate partition coefficients for both elements. At a temperature of 1350 °C and an oxygen fugacity corresponding to IW-2 D^Au (met/sil) is about 2.5 · 10⁷ and D^Pd (met/sil) about 1.6 · 10⁷. Thus similar behavior is expected during metal separation in planetary bodies including core formation in the Earth. The metal/silicate partition coefficient of Ir is, however, by several orders of magnitudes higher (Borisov and Palme, 1995a). Equilibration with chondritic metal will therefore lead to grossly non-chondritic Pd/Ir or Au/Ir ratios in coexisting silicate phases. Chondritic ratios are thus indicative of the presence of unfractionated meteoritic components. Samples from the upper mantle of the Earth, for example, reflect the admixture of a late unfractionated (chondritic) veneer (e.g.,Kimura et al., 1974;Jagoutz et al., 1979).Solubilities of Pd and Au in silicate melts are much higher than the contents in terrestrial basalts implying that the abundances of these two elements are not buffered by residual PGE- and Au-containing alloys. The most likely process for fractionating PGEs in terrestrial magmas are mineral-melt (e.g., olivine/melt) equilibria.

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Experimentelle Bestimmung der Löslichkeit von Au in Silikatschmelzen

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wird über die Ergebnisse der Bestimmung der Löslichkeit von Au in Silikatschmelzen mit der Zusammensetzung des Anorthit-Diopsid Eutektikums berichtet. Die Versuche wurden mittels Metallschlaufe über einen weiten Sauerstoffpartialdruckbereich, von reinem Sauerstoff bis zu 10^–8 atm und in einem Temperaturbereich von 1300 °C bis 1480 °C, durchgeführt. Da diese Temperaturen jedoch den Au-Schmelzpunkt überschreiten, wurde mit AuPd-Legierungen gearbeitet. Die Ergebnisse der dadurch zusätzlich erhaltenen Pd-Versuche stimmen mit früher bestimmten, mit reinen Pd-Schlaufen durchgeführten Pd-Löslichkkeiten überein (Borisov et al., 1994a). Die auf reine Metalle zurückgerechneten Löslichkeiten von Pd sind um einen Faktor 2 bis 6 mal höher als die entsprechenden Au-Löslichkeiten. Die Löslichkeiten beider Metalle nehmen mit abnehmendem Sauerstoffpartialdruck ab. Unter noch stärker reduzierenden Bedingungen (Eisen-Wüstit Gleichgewicht) nimmt die Löslichkeit von Au jedoch zu. Dies könnte auf die Bildung von Au-Siliziden zurückzuführen sein.Im Vergleich zu Pd sind die Aktivitätskoeffizienten von Au in metallischem Eisen höher, die Löslichkeiten in Silikatschmelzen jedoch niedriger. Das führt zu ähnlichen Metall/Silikat Verteilungskoeffizienten von Au und Pd. Bei einer Temperatur von 1350 °C und einer Sauerstoffugazität von IW-2 ergeben sich für D^Au (met/sil) 2.5 · 10⁷ und für D^Pd (met/sil) 1.6* 10⁷. Der Metall/Silikat-Verteilungskoeffizient von Ir ist jedoch unter den gleichen Bedingungen um mehrere Größenordnungen höher (Borisov andPalme, 1995a). Ein chondritisches Pd/Ir- oder Au/Ir-Verhältnis kann also auf die Anwesenheit einer unfraktionierten chondritischen Komponente zurückgeführt werden. Dies gilt beispielsweise für Proben aus dem oberen Erdmantel. Hier handelt es sich vermutlich um Zumischung einer späten chondritischen Akkretionskomponente, die sich nicht mehr mit einer metallischen Phase (Kern) ins Gleichgewicht gesetzt hat (z.B.Kimura et al., 1974,Jagoutz et al., 1979).Die Löslichkeiten von Pd und Au in Silikatschmelzen sind wesentlich höher als ihre Gehalte in basaltischen und komatiitischen Laven. Dies bedeutet, daß Au und Pd in Schmelzen aus dem Erdmantel nicht durch residuale Au- und/oder Pd-haltige Metall phasen bestimmt sind. Gleichgewichte zwischen Schmelze und Mineralen (z.B. Olivin) sind die wahrscheinlichsten Fraktionierungsmechanismen für Platingruppenelemente in terrestrischen Magmen.

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With 5 Figures     

Synthetic “Cooperite”, “Braggite”, and “Vysotskite” in the system PtS-PdS-NiS at 1100°C, 1000°C, and 900°C

Summary ?Results of experimental investigations in the dry system PtS-PdS-NiS at 1100°C, 1000°C, and 900°C are presented. The phases observed at 1100°C are “cooperite” and a melt, at 1000°C “cooperite”, “braggite”, and a melt and at 900°C “cooperite”, “braggite”, “vysotskite”, Ni_1−xS, and a melt. At 1100°C the maximum solubility of Ni in ideal, Pd-free “cooperite” is 2.7 atomic per cent and the Pd-content limit in Ni-free “cooperite” is 12.8 atomic per cent. At 1000°C the maximum solubility of Ni in ideal, Pd-free “cooperite” is 3.3 atomic per cent and the Pd-content in Ni-free “cooperite” is 13.7 atomic per cent. The “braggite” composition ranges from Pt_0.56Pd_0.38Ni_0.06S and Pt_0.59Pd_0.41S in a Ni-saturated and Ni-free environment respectively to Pt_0.18Pd_0.80Ni_0.02S and Pt_0.14Pd_0.86S respectively. At 900°C the maximum Ni-content in ideal Pd-free “cooperite” is 3.1 atomic per cent and the Pd-limit in Ni-free “cooperite” is 12.5 atomic per cent. The “braggite” composition ranges from Pt_0.59Pd_0.29Ni_0.12S and Pt_0.60Pd_0.40S for a Ni-saturated and Ni-free environment respectively, to Pd_0.91Ni_0.09S and PdS respectively. The Ni-content in “braggite” and “vysotskite” increases slightly with increasing Pt/Pd ratios and is higher at 900°C than at 1000°C. Comparison of experimental trends with cooperite, braggite, and vysotskite analyses from the literature implies high temperatures of formation for Pt-Pd-Ni sulphides in placers if Ni-saturation is assumed.

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Zusammenfassung ?Synthetischer ,,Cooperit”, ,,Braggit” und “Vysotskit” im System PtS-PdS-NiS bei 1100°C, 1000°C und 900°C Ergebnisse experimenteller Untersuchungen im trockenen System PtS-PdS-NiS bei 1100°C, 1000°C und 900°C werden dargestellt. Bei 1100°C sind die Phasen “Cooperit” und Schmelze, bei 1000°C “Cooperit”, “Braggit” und Schmelze und bei 900°C “Cooperit”, “Braggit”, “Vysotskit”, Ni_1−xS und Schmelze stabil. Bei 1100°C ist die maximale L?slichkeit von Ni in idealem, Pd-freiem “Cooperit” 2.7 Atomprozent und der Pd-Gehalt in Ni-freien “Cooperit” liegt bei maximal 12.8 Atomprozent. Bei 1000°C ist die maximale L?slichkeit von Ni in idealem, Pd-freien “Cooperit” 3.3 Atomprozent und der Pd-Gehalt in Ni-freien “Cooperit” liegt bei maximal 13.7 Atomprozent. Die Zusammensetzung des “Braggits” variiert zwischen Pt_0.56Pd_0.38Ni_0.06S und Pt_0.18Pd_0.80Ni_0.02S in einem Ni-ges?ttigtem und zwischen Pt_0.59Pd_0.41S und Pt_0.14Pd_0.86S in einem Ni-freien Umfeld. Bei 900°C liegt die maximale L?slichkeit von Ni in idealem Pd-freien “Cooperit” bei 3.1 Atomprozent und der Pd-Gehalt in Ni-freien “Cooperit” liegt bei maximal 12.5 Atomprozent. Die Zusammensetzung des “Braggits” variiert zwischen Pt_0.59Pd_0.29Ni_0.12S und Pd_0.89Ni_0.08S in einem Ni-ges?ttigten und zwischen Pt_0.59Pd_0.40S und PdS in einem Ni-freien Umfeld. Der Nickelgehalt in “Braggit” und “Vysotskit” nimmt mit zunehmendem Pt/Pd Verh?ltnis zu und ist bei 900°C h?her als bei 1000°C. Ein Vergleich der experimentellen Trends mit Cooperit, Braggit und Vysotskit Analysen aus der Literatur weist auf eine Hochtemperaturbildung der Pt-Pd-Ni Sulfide in Seifenlagerst?tten hin, wenn man von Nickels?ttigung ausgeht.

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Received October 1, 1998;/revised version accepted September 7, 1999     

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