A window to the operation of microplate tectonics in the Tethys Ocean: the geochemistry of the Samothrace granite,Aegean Sea

Summary The island of Samothrace, northeastern Aegean Sea, consists of five main geological units: (i) A basement unit consisting of low grade metamorphic rocks (metapelites, marbles, metavolcanic rocks, and a metaconglomerate); (ii) an ophiolitic complex with K-Ar hornblende date of 154 ± 7 and 155 ± 7 Ma; (iii) A granite intrusion with biotite K-Ar dates of 14.5 ± 0.3 and 14.5 ± 0.5 Ma, and a contact metamorphic event dated at 40.9 + 2.2 Ma; (iv) a unit of Cenozoic volcanic rocks: orogenic volcanism apparently occurred in two cycles with Upper Eocene tholeiitic to calc-alkaline volcanic rocks and post-Eocene high-K andesites to trachytes. (v) Quaternary clastic sedimentary rocks which occur around the peripheral parts of the island. The granitic intrusion is predominantly a hornblende-biotite granite, granodiorite or quartz monzonite, with porphyritic variants and mafic enclaves. The pluton is cut by granophyre, aplite and rare granodioritic veins. All lithological units of the Samothrace intrusion show smooth and continuous major element trends and similar chondrite- and Ocean Ridge Granite-normalized incompatible element profiles. ORG-normalized incompatible element contents of Hf, Zr, Sm are explained with fractionation close to the normalizing values Y and Yb contents combined with high K/Yb ratios; Rb and Th are significantly enriched relative to Nb and Ta. In Y-Nb and Rb-SiO₂ space most samples of the Samothrace granite, plot in the volcanic arc and the syn-collisional granite fields. In Y + Nb-Rb space they are equally distributed within and transgress these two domains. The geochemical and regional data suggest a subduction or collision environment but biotite mineral data do not support a collisional setting for magma genesis. The Samothrace granite was probaby associated with a post-collisional domain after the closure of the Axios section of the Tethys Ocean.

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Ein Einblick in das Wirken von Mikroplattentektonik in der Tethys—Die Geochemie des Samothrake Granites, Agäisches Meer

Zusammenfassung Die Insel Samothrake in der nordöstlichen Ägäis besteht aus fünf geologischen Haupteinheiten: (i) einem schwach metamorphen Basement (Metapelite, Marmore, Metavulkanite und Metakonglomerate); (ii) einem ophiolithischem Komplex, der mit K-Ar Datierungen an Hornblende ein Alter von 154 ± 7 und 155 ± 7 Ma ergab; (iii) ein granitischer Intrusionskörper mit K-Ar Altern an Biotit von 14.0 ± 0.3 und 14.5 ± 0.5 Ma und einem kontaktmetamorphen Ereignis, das mit 40.9 ± 2.2 Ma datiert ist; (iv) eine Abfolge känozoischer Vulkanite, wobei der orogene Vulkanismus offensichtlich in zwei Zyklen ablief mit tholeiitischen bis kalkalkalischen Vulkaniten im oberen Eozän und high-K Andesiten bis Trachyten im post-Eozän; (v) quartären klastischen Sedimentgesteinen, die im Randbereich der Insel auftreten. Die Granitintrusion setzt sich hauptsächlich aus Hornblende-Biotitgraniten, Granodioriten oder Quarzmonzoniten mit teilweise porphyrischen und mafischen Enklaven enthaltenden Varietäten zusammen. Der Pluton wird von Granophyren, Apliten und seltener von granodioritischen Gängen durchschlagen. Alle lithologischen Einheiten der Samothrake Intrusion zeigen kontinuierliche Hauptelementtrends und ähnliche Chondrit und ORG-normalisierte inkompatible Elementprofile. Die Gehalte an den inkompatiblen Elementen Hf, Zr, Sm sind sehr ähnlich denen von ozeanischen Graniten (ORG). Die niedrigen Y und Yb-Gehalte und die hohen K/Yb Verhältnisse werden durch Fraktionierung erklärt. Rb und Th sind signifikant angereichert im Vergleich zu Nb und Ta. In Y-Nb und Rb-SiO₂ Diagrammen plotten die meisten Proben des Samothrake Granites im Feld der vulkanischen Inselbogen- und Synkollisionsgranite. Im Y + Nb-Rb Diagramm zeigt sich eine gleichmäßige und überlappende Verteilung. Die geochemischen und regionalen Daten weisen auf einen Subduktions- oder Kollisionsbereich hin, obwohl die Biotitzusammensetzungen nicht für eine Bildung der Magmen in einem Kollisionsbereich sprechen. Die Bildung des Samothrake Granites steht möglicherweise mit post-Kollisionstektonik nach dem Schließen der Axioszone in der Tethys in Zusammenhang.

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With 7 Figures     

Geochemistry of newly discovered quaternary Shiribeshi Volcano,Northeast Japan Sea

Summary Shiribeshi Seamount is located to the east of the Okushiri Ridge, in the northeast Japan Sea. Whole rock K-Ar age of olivine-augite andesite dredged from the Seamount was determined to be 0.9 ± 0.2 Ma (Tsuchiya et al., 1989), indicating that Shiribeshi Seamount is a Quaternary volcano in the back-arc region off the junction of the Northeast Japan and Kurile arcs. Shiribeshi volcano is composed of basalt to rhyolite, which show a typical island arc calc-alkaline nature on the basis of petrographical characteristics of 95 samples dredged from four sites. Abundances of incompatible elements including K, Rb, Sr, Nb, P, Ti, Y and Zr in 16 representative rocks are discussed, together with those in the Quaternary volcanic rocks from the NE Japan and Kurile arcs in terms of compositional variation across the arcs. The estimated composition of the primary magma of Shiribeshi volcano is characterized by higher incompatible element contents and a higher Zr/Y ratio than primary magmas in the volcanic front side. Based on HFS element concentrations the degree of partial melting for three primary magmas of Oshima-Oshima, Shiribeshi and Rishiri volcanoes in the northeast Japan Sea may decrease gradually with increasing distance from the volcanic front. However, LIL element contents, especially K and Rb are lower in the primary magma of Rishiri volcano located far from the volcanic front than in the remaining two primary magmas, which would imply that LIL/HFS ratios (or degree of contribution of LIL elements originating from the subducted oceanic crust) become minimal at Rishiri volcano. One basalt and three andesites from Shiribeshi volcano have the restricted range of low⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios of 0.70297–0.70300, which indicates that the magma source for Shiribeshi volcano may be slightly more enriched in Sr isotopic compositions than theN-type MORB source.

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Geochemie des neuentdeckten quartären submarinen Vulkans Shiribeshi im Nordöstlichen Japanischen Meer

Zusammenfassung Der Shiribeshi Seamount liegt östlich des Okushiri Rückens im nordöstlichen Japanischen Meer. Gesamtgesteins K-Ar Alter von Olivin-Augit-Andesiten von diesem Seamount ergeben Werte von 0,9 ± 0,2 Ma (Tsuchiya et al., 1989), und weisen darauf hin, daß Shiribeshi ein quartärer Vulkan im back-arc Bereich nahe dem Kreuzungspunkt des nordostjapanischen und des Kurilen-Inselbogens ist. Er besteht aus Gesteinen, deren Zusammensetzung von Basalt bis Rhyolit reicht. Petrographische Daten von 25 Proben, die von vier submarinen Lokationen durch Dredging aufgesammelt wurden, weisen auf eine typische kalk-alkalische Inselbogenzusammensetzung hin. Die Verbreitung von inkompatiblen Elementen, die unter anderem K, Rb, Sr, Nb, P, Ti, Y und Zr umfassen, in 16 representativen Proben wird zusammen mit denen von quartären vulkanischen Gesteinen aus dem nordöstlichen Japanischen und den Kurilen-Inselbogen diskutiert; dabei wird Variationen der Zusammensetzung über die Bögen hinweg besondere Beachtung geschenkt. Die so ermittelte Zusammensetzung des primären Magmas des Shiribeshi Vulkans wird durch höhere inkompatible Elementgehalte und höhere Zr/Y Verhältnisse charakterisiert, wenn man sie mit primären Magmen an der vulkanischen Stirn des Inselbogens vergleicht. HFS Element-Konzentrationen lassen erkennen, daß der Grad teilweiser Aufschmelzung für drei primäre Magmen von Oshima-Oshima, Shiribeshi und Rishiri im nordöstlichen Japanischen Meer graduell mit zunehmender Entfernung von der vulkanischen Stirm abnimmt. Die Gehalte an LIL Elementen und besonders an K und Rb sind in dem primären Magma des Rishiri Vulkans, der weit von der vulkanischen Front entfernt liegt, höher als in den zwei anderen primären Magmen. Dies weist darauf hin, daß LIL/HFS Verhältnisse (oder der Beitrag von LIL Elementen, die aus subduzierter ozeanischer Kruste stammen) am Rishiri Vulkan ein Minimum erreichen. Ein Basalt und drei Andesite von Shiribeshi zeigen⁸⁷Sr/⁸⁶Sr Verhältnisse von 0,70297 bis 0,70300; dies läßt erkennen, daß die Quelle des Magmas für Shiribeshi etwas mehr an⁸⁷Sr angereichert war, als dieN-Typ Quelle.

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With 7 Figures     

Iron-formations and epigenetic ironstones in the Palaeoproterozoic Willyama Supergroup, Olary Domain, South Australia

Summary Iron-formations occur as massive to compositionally layered, Fe oxide-rich, concordant bodies in the Palaeoproterozoic Willyama Supergroup of the Olary Domain, South Australia. They have constitutional similarities to those occurring in the neighbouring Broken Hill Domain. The most abundant iron-formations are in the Quartzofeldspathic Suite and comprise magnetite-quartz assemblages (± hematite, barite, actinolite, apatite). Hematite, magnetite, albite, quartz, Ca(Na) amphibole(s), CaNaFe clinopyroxene and andraditic garnet are major constituents of rare calc-silicate iron-formations in the Bimba and Calcsilicate Suites, whereas magnetite, quartz, almandine-spessartine, manganoan fayalite, manganoan grunerite and apatite form manganiferous iron-formations in the Pelite Suite. The pronounced differences in mineralogy of the three iron-formation types are the result of regional metamorphism of diverse hydrothermal precipitates with variable elastic components, together with the local effects of high-temperature metasomatic alteration. Metasomatic fluids were produced as a result of devolatilisation of the evaporite-bearing volcanosedimentary sequence, during and following amphibolite grade metamorphism and deformation, which led to localised and regional-scale hydrothermal alteration. In places, there was extensive metasomatic reconstitution (veining, brecciation, replacement) of iron-formations and associated rocks, caused by high-temperature (350°–650°C), oxidising, saline fluids. The resulting epigenetic ironstones are dominated by magnetite-hematite-quartz with minor sulfides and display enrichment in Fe, Ti, Cu, Au, Sc, U, V, Y, Zn and HREE relative to parental iron-formations.

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Eisenformationen und epigenetische Eisensteine in der Paläoproterozoischen Willyama Supergroup, Olary Domäne, Südaustralien

Zusammenfassung Eisenformationen kommen als massige bis in der Zusammensetzung geschichtete, Eisenoxidreiche, konkordante Körper in der paläoproterozoischen Willyama Supergroup der Olary Domäne, Südaustralien, vor. Sie haben konstitutionelle Ähnlichkeiten mit Vorkommen in der benachbarten Broken Hill Domäne. Die häufigsten Eisenformationen befinden sich in der Quartzofeldspathic Suite and bestehen aus Magnetit und Quarz (± Hämatit, Baryt, Aktinolit, Apatit). Hämatit, Magnetit, Albit, Quarz, Ca(Na) Amphibol(e), CaNaFe Klinopyroxen und andraditischer Granat sind Hauptbestandteile von seltenen Kalksilikat-Eisenformationen in den Bimba und Calcsilicate Suites, während Magnetit, Quartz, Almandin-Spessartin, manganhaltiger Fayalit, manganhaltiger Grunerit und Apatit manganhaltige Eisenformationen in der Pelite Suite bilden. Die ausgeprägten Unterschiede in der Mineralogie der drei Typen von Eisenformationen sind durch Regionalmetamorphose von diversen hydrothermalen Ausfällungen mit variablen klastischen Komponenten verursacht worden, zusammen mit lokalen Wirkungen einer hock-Temperatur metasomatischen Alteration. Metasomatische Fluide wurden während und nach der Amphibolitmetamorphose und Deformation durch Devolatilisation der evaporithaltigen vulkanosedimentären Abfolge produziert, die sowohl zu lokaler, wie auch zu weiträumiger hydrothermaler Alteration führten. Örtlich kam es zu umfangreicher metasomatischer Rekonstitution (Gangbildung, Brekkzierung, Verdrängung) von Eisenformationen und assoziierten Gesteinen verursacht durch hoch-Temperatur (350°–650°C), oxidierte, saline Fluide. Die resultierenden epigenetischen Eisensteine bestehen hauptsächlich aus Magnetit, Hämatit, und Quarz mit Sulfiden und weisen eine Anreicherung in Fe, Ti, Cu, Au, Sc, U, V, Y, Zu und SREE relativ gegenüber den ursprünglichen Eisenformationen auf.

     

Metamorphe Basalte und Tuffe des Stavanger-Gebietes

Zusammenfassung Eine Reihe von kaledonischen Metamorphiten wurde mikroskopisch und chemisch untersucht. Die Lagerungsverhältnisse, makroskopischen und mikroskopischen Strukturmerkmale dieser Gesteine zeigen, daß es sich um metamorphe Basalte, Tuffe und Tuffite des kaledonischen Geosynklinalvulkanismus handelt, die jetzt in Grünschiefer- und Amphibolitfazies vorliegen. Die chemischen Analysen, CIPW-Normen und AFM-Koordinaten der Metabasalte liegen im Bereich ummetamorpher Basalte. Die Niggli-Werte entsprechen dem femischen bis schwach femischen Charakter von gabbroiden bis lenkogabbroiden Magmen der Kalkalkalireihe.Auf den basaltischen Ursprung solcher Gesteine des Boknfjords hatte bereits Goldschmidt (1921) hingewiesen.Ferner wurde eine ausgewählte Reihe von Metatuffen und -tuffiten, die dem basaltischen Vulkanismus entstammen, vergleichend untersucht: Eine im Felde nicht sehr häufig vertretene Gruppe von Metatuffen besitzt annähernd identische mineralogische und chemische Zusammensetzung mit den Metabasalten. Bei einer anderen Gruppe bestätigen sich die bereits bei der Kartierung gemachten Beobachtungen, daß das tuffogene Material zum großen Teil umgelagert wurde und einer Fraktionierung in dunkle schwere Minerale und helle leichte unterlag. Eine dritte am weitesten verbreitete Gruppe von Metatuffiten enthält mehr oder weniger bedeutende Anteile gewöhnlichen klastischen Verwitterungsmaterials, welches aus der Abtragung präkambrischer Mikroklingranite stammt.Die Untersuchungen zeigen, daß die von Oftedahl (1968) mitgeteilte Karte über die Verbreitung von unterordovizischen Grünsteinen ergänzt werden kann. Die Grenze des Verbreitungsgebietes verschiebt sich von der Insel Karmøy nach SE über den Boknfjord und das Gebiet von Strand hinaus.

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Metamorphic rocks of basaltic origin of the Stavanger-district

A metamorphic series of Cambro-Silurian sediments and granitic rocks in the Boknfjord area (SW-Norway) have been described in some earlier papers. In the upper division of the Boknfjord series metamorphic basalts and associated tuffs are the most important rocks. In the present paper chemical and mineralogical compositions of metabasalts and metatuffs have been investigated. Niggli values and CIPW norms demonstrate the basaltic origin of the samples. The original effusive rocks were transformed to amphibolites and greenstones by Caledonian metamorphism. Main part of the tuffs was found to be mixed with clastic sediments.

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Mein Dank gilt den Herren Professoren Dr. T. F. W. Barth, Oslo, und Dr. F. Karl, Kiel, für ihre tatkräftige Förderung meiner Untersuchungen sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bad Godesberg, für die Bewilligung finanzieller Mittel.     

Geochemical discrimination between shoshonitic and potassic volcanic rocks in different tectonic settings: A pilot study

Summary Potassic volcanic rocks (PVRs), such as shoshonites, are an important constituent of young volcanic suites in five main tectonic settings:Continental arcs (e.g. Andes);Post-collisional arcs (e.g. Alps);Oceanic arcs, subdivisible into initial (e.g. Marianas) andlate (e.g. Sunda Arc);and Within-Plate (e.g. inland N. American Cordillera). Since some PVRs are associated with world-class gold and base metal deposits, and can be important in tectonic reconstruction of ancient terranes, new diagrams based on immobile elements (Al, Ti, P, Y, Zr, Nb, La, Ce, Hf) are presented for discriminating the tectonic setting of PVRs from their geochemistry; spidergrams and previously published discrimination diagrams based on `normal' basalts proved unsuitable. Diagrams were derived, in part via multigroup linear discriminant analysis, using a database of fresh, primitive, Cenozoic PVRs (497 analyses), itself carefully screened from a newly erected database of 2,222 PVRs of all ages and compositions. To maximise discrimination, the diagrams are hierarchical: the first applies to all five settings and removes the most distinctive group (Within-Plate), while the remainder target more subtle distinctions. Overall, concentrations of most LILE, LREE and HFSE, and ratios such as Zr/Al and Ti/Al, tend to be highest in Within-Plate PVRs, intermediate in Continental and Postcollisional Are PVRs, and lowest in Oceanic Arc PVRs. In detail, Postcollisional are distinguished from Continental Arc PVRs by higher Ce/P, and lower Zr/Ce, Ti/Nb ratios of the latter; late from initial Oceanic arc PVRs by higher Hf, La and P of the former. These geochemical differences have a firm theoretical foundation in petrogenetic processes during magma emplacement and/or in source heterogeneities related to subduction or mantle metasomatism.

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Zusammenfassung Potassische Vulkanite (PV), beispielsweise Shoshonite, bilden einen wichtigen Bestandteil von jungen vulkanischen Gesteinsserien aus fünf verschiedenen plattentektonischen Milieus: Aktive Kontinentalränder (z.B. die Anden); Post-Kollisionszonen (z.B. die Alpen); aktive ozeanische Plattengrenzen, weiter unterteilbar in frühgenetische (z.B. der Marianen Inselbogen) und spätgenetische (z.B. der Sunda Inselbogen); und Intra-Platten Intrusionen (z.B. Teile der nordamerikanischen Cordillera). In einigen dieser tektonischen Milieus findet man die potassischen Vulkanite (PV) in engem räumlichen Zusammenhang mit bedeutenden Gold- und Buntmetall-Lagerstätten. Die Möglichkeit, auch PV von unterschiedlichen proterozoischen oder archaischen tektonischen Milieus zu unterscheiden, mag deshalb nicht nur zum besseren genetischen Verständnis dieser Gesteine im akademischen Sinne beitragen, sondern auch zur Verbesserung der ökonomischen Evaluierung des metallischen Rohstoffpotentials alter Terrains.Spidergrams und konventionelle Diskriminierungs-Diagramme, die für `normale' Basalte entwickelt wurden, erscheinen ungeeignet zur geochemischen Diskriminierung zwischen PV. Diese Arbeit stellt deshalb neu entwickelte Diagramme vor, die auf den immobilen Elementen Al, Ti, P, Y, Zr, Nb, La, Ce und Hf beruhen. Die Grundlage der neuen Diagramme bildet eine eigens erstellte Datenbank mit 497 PV Analysen von jungen (Känozoischen) tectonic settings weltweit, die aufgrund ihrer unfraktionierten, primitiven Gesteinschemie aus einer ursprünglichen Datenbank mit 2222 PV Analysen aus allen Erdteilen und -zeitaltern herausgefiltert wurden.Einige Diagramme wurden mit Hilfe der `multigroup linear discriminant analysis' entwickelt und erlauben die Diskriminierung mit Hilfe der Elemente Ti, P, Y, Zr und Nb. Andere Diagramme wurden empirisch ermittelt und beruhen auf den seltener analysierten Elementen Hf, La und Ce. Die Anwendung der Diagramme auf unbekannte Proben sollte hierarchisch erfolgen, um die Diskriminierung der unterschiedlichen tektonischen Milieus schrittweise durchzuführen.Intra-Platten Intrusionen besitzen die höchsten Zr/AI bzw. Ti/Al Verhältnisse und die höchsten Konzentrationen an LILE, LREE and HFSE, aktive Kontinentalränder und Post-Kollisionszonen weisen intermediäre Konzentrationen dieser Elemente auf und aktive ozeanische Plattengrenzen besitzen die geringsten Konzentrationen dieser Elemente. Aktive Kontinentalränder unterscheiden sich von Post-Kollisionszonen aufgrund ihrer niedrigeren Zr/Ce und Ti/Nb und höheren Ce/P Verhältnisse. PV von spätgenetischen ozeanischen Plattengrenzen unterscheiden sich von denfrühgenetischen durch höhere Hf, La und P Konzentrationen. Die beobachteten chemischen Unterschiede lassen sich entweder durch petrogenetische Prozesse oder durch Mantelinhomogenitäten erklären.

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Witn 9 Figures     

Chemical mineralogy and illite crystallinity in low grade metasediments,Zarouchla Group,northern Peloponnesus,Greece

Summary Low grade metasediments from the Zarouchla Group of the Phyllite-Quartzite series in northern Peloponnesus have been investigated. Mineralogically, there is a clear distinction between the lowermost and the overlying formations. Rocks of the former contain characteristic minerals such as chloritoid or garnet whereas the other formations contain the assemblage muscovite + chlorite + qz ± paragonite ± paragonite/muscovite. Illite crystallinity values are low to middle anchizone in the uppermost formation and increase progressively through upper anchizone values in the intermediate formations, reaching low epizone values in the lowermost formation. Pumpellyite-actinolite facies metabasic rocks are sandwiched between metaclastites with upper anchizone or anchizone-epizone illite crystallinity values; and chloritoid bearing quartzites with low epizone illite crystallinity values. Although geothermometric data obtained from metasediments of the lowermost formation do not support a simple burial-related pattern of metamorphism, illite crystallinity data point to a progressive increase in metamorphic grade with stratigraphic depth.

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Chemische Mineralogie und Illitkristallinität in niedriggradigen Metasedimenten, Zarouchla, Gruppe, nördlicher Peleponnes, Griechenland

Zusammenfassung In Metasedimenten niedrigen Metamorphosegrades aus der Zarouchla Gruppe der Phyllit-Quarzit-Serien im nördlichen Peleponnes bestehen klare mineralogische Unterschiede zwischen der tiefsten und den darüber-liegenden Formationen. Gesteine der ersteren enthalten als charakteristische Minerale Chloritoid oder Granat, während die darüberliegenden Formationen weithin durch die Paragenese Muskovit + Chlorit + Quarz + Paragonit + Paragonit/Muskovit gekennzeichnet werden. Die Werte der Illit-Kristallinität entsprechen in der obersten Formation der unteren bis mittleren Anchizone und nehmen graduell zu: Werte der oberen Anchizone wurden in den dazwischenliegenden Formationen registriert um schließlich Werte der unteren Epizone zu erreichen. Metabasite in Pumpellyit-Aktinolith-Fazies treten zwischen Metaklastiten mit Illit-Kristallinitätwerten der oberen Anchizone oder des Bereiches Anchizone-Epizone und chloritoid-führenden Quarziten mit Illit-Kristallinität der niedrigen Epizone auf. Obwohl geothermometrische Daten, die von Metasedimenten der untersten Formation gewonnen wurden nicht ein einfaches Schema der Überlagerungs-Metamorphose unterstützen, weist die Illit-Kristallinität doch auf eine progressive Zunahme des metamorphen Grades mit stratigraphischer Tiefe hin.

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With 6 Figures     

Spinels in Harzburgite and Lherzolite inclusions from the San Giovanni Ilarione Quarry,Lessini Mountains,Veneto Region,Italy

Summary Chrome-bearing spinels in 21 ultramafic nodules contained in a basanite from San Giovanni Ilarione (SGI), Veneto Region, Italy, have been grouped from a textural and chemical standpoint into five types: (1) Interstitial, surrounded by silicates, homogeneous, with a Cr/(Cr + Al) ratio averaging 0.11; (2) Within alteration pods and veinlets, in contact with either silicates or alteration products, showing zonation with Mg/(Mg + Fe²⁺), Cr, and Ti increasing and Al decreasing from core to rim; (3) In contact with the basalt or surrounded by basalt but distinct from ground-mass grains. The former are strongly zoned while the latter, referred to as xenocrysts, are relatively homogeneous. Both belong to a trend distinct from that of (2); (4) Symplectic, intergrown with pyroxenes and homogeneous, or in contact with plagioclase and/or reaction products and showing more variable composition than the former. Both are generally richer in Cr than all other spinet types and define a trend parallel to and with higher Cr/(Cr + Al) and Cr values than that of (3); and (5) groundmass grains within the host basalt, showing lower Mg/(Mg + Fe²⁺) and Cr/(Cr + Al), and higher Fe values than for all other, types.Group 1 spinels and the cores of group 2 and group 3 spinets display very similar compositions, suggesting a common origin, modified by later events such as partial melting, solid-liquid reactions, and subsolidus reactions which occurred prior to, during, and subsequent to interaction with the host basalt. Group 2 and 3 spinels define trends diverging from a common composition—i.e., the same origin. Group 4 spinels are probably due to exsolution which occurred after formation of the original spinels, while group 5 spinels are not directly related to types 1–4.

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Spinelle in Harzbugit- und Lherzolitheinschlüssen vom Steinbruch San Giovanni Ilarione, Lessini-Berge, Region Veneto, Italien

Zusammenfassung Chromhaltige Spinelle 21 ultramafischer Knollen aus einem Basanit von San Giovanni Ilarione (SGI), Region Veneto, Italien, wurden nach texturellen und chemischen Gesichtspunkten in fünf Gruppen eingeteilt: 1. Interstitiell, von Silikaten umgeben, mit einem durchschnittlichen Cr/(Cr + Al)-Verhältnis von 0,11.2. In Umwandlungstaschen und -gängchen, in Kontakt entweder mit Silikaten oder mit Umwandlungsprodukten, zoniert mit Mg/(Mg + Fe²⁺), Cr und Ti vom Kern zum Rand zunehmend, Al aber abnehmend. 3. Im Kontakt zum Basalt oder vom Basalt umgeben, aber von den Körnern der Grundmasse verschieden. Die ersteren sind stark zonar, während die Letzteren, die als Xenokrysten angesehen werden, relativ homogen sind. Beide gehören zu einem Trend, welcher von jenem der Gruppe 2 verschieden ist. 4. Simplektitisch, mit Pyroxenen verwachen und homogen, oder im Kontakt zu Plagioklas und/oder Reaktionsprodukten und von variablerer Zusammensetzung ab die ersteren. Beide sind allgemein reicher an Cr als alle anderen Spinelltypen und sie definieren einen Trend parallel zu und mit höheren Cr/(Cr + Al)- und Cr- Werten als jene von Gruppe 3. 5. Körner der Grundmasse des Wirtsbasaltes, die niedrigere Mg/(Mg + Fe²⁺)- und Cr/(Cr + Al)- Werte und höhere Fe-Werte zeigen als alle anderen Typen.Die Spinelle der Gruppe 1 und die Kerne der Spinelle der Gruppen 2 und 3 zeigen sehr ähnliche Zusammensetzungen, die auf einen gemeinsamen Ursprung hinweisen, der später modifiziert wurde durch Ereignisse wie partielles Schmelzen, fest-flüssig-Reaktionen und subsolidus-Reaktionen, die vor, wärend und nach der Wechselwirkung mit dem Wirtsbasalt stattfanden. Die Spinelle der Gruppen 2 und 3 definieren Trends, die von einer gemeinsamen Zusammensetzung und damit von einem gemeinsamen Ursprung her auseinanderlaufen Spinelle der Gruppe 4 entstanden wahrscheinlich durch Entmischung, die nach Bildung der Ursprungsspinele eintrat, während die Spinelle der Gruppe 5 zu denen der Gruppen 1 bis 4 in keiner direkten Beziehung stehen.

     

Plutonic inclusions and olivines in high-K volcanics from Ulreung island,Korea

Summary Major and trace element data are presented for four alkali gabbroic inclusions, two monzonitic inclusions, and nine syenitic inclusions from Ulreung island, Korea. Analytical results are also given for the mineral constituents. Although the major element chemistry suggests that the plutonic inclusions are comagmatic with the associated volcanic rocks, the trace element data demonstrate that they do not represent a simple liquid line of descent. In addition, the mineralogical data indicate that they are not likely to represent cumulates on the floor of the magma chamber from which the observed volcanic rocks have been derived. Titanbiotite crystallization preceded kaersutite crystallization in the plutonic rocks but that order was inverse in the volcanic rocks. The trachytic-phonolitic rocks contain Fe-rich olivine phenocrysts, whereas the plutonic inclusions do not. These discrepancies can be accounted for by the assumption that the investigated plutonic rocks represent some cumulus parts of intrusive bodies solidified at shallower depth than the magma reservoir beneath the island. Petrographic features of the gabbroic inclusions are suggestive that olivine was probably in a reaction relationship with liquid to form titanbiotite. Comparison with petrological data of the volcanic rocks also implies that olivine was in a reaction relationship with an intermediate alkalic magma in both the intruded magmas at shallow depth and in the magma chamber at great depth. This is the cause of the olivine compositional gap in the high-K volcanic suite. Titanbiotite is a major reaction product.

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Plutonische Einschlüsse und Olivine in Kalium-reichen Vulkaniten von Ulreung Island, Korea

Zusammenfassung Haupt- und Spurenelementdaten von vier alkalischen gabbroiden, zwei monzonitische Haupt- und Spurenelementdaten von vier alkalischen gabbroiden, zwei monzonitische und neun syenitischen Einschlüssen von Ulreung Island, Korea, sowie analytische Daten der Mineralkomponenten werden vorgelegt. Obwohl der Hauptelementchemismus andeutet, daß die plutonischen Intrusionen und die vergesellschafteten vulkanischen Gesteine comagmatisch sind, zeigen die Spurenelementdaten, daß diese nicht eine einfache Magmenlinie darstellen. Außerdem zeigen die mineralogischen Daten an, daß die Gesteine wahrscheinlich keine Kumulate vom Boden der Magmenkammer sind, von welcher die beobachteten vulkanischen Gesteine herstammen. In den plutonischen Gesteinen kristallisierte Titan-Biotit früher als der Kaersutit. In den vulkanischen Gesteinen ist diese Reihenfolge jedoch umgekehrt. Die trachitischen/phonolitischen Gesteine enthalten im Gegensatz zu den plutonischen Einschlüssen Fe-reiche Olivin-Phenokrysten. Diese Unterschiede können durch die Annahme erklärt werden, daß die untersuchten plutonischen Gesteine bestimmte Kumulate eines intrusiven Körpers sind, der in geringerer Tiefe als das Magmenreservoir unterhalb der Inseln erstarrte. Petrographische Kennzeichen von gabbroischen Einschlüssen deuten darauf hin, daß der Olivin wahrscheinlich mit der Schmelze reagiert hat und Titan-Biotit bildete. Ein Vergleich der petrographischen Daten der vulkanischen Gesteine Vergleich der petrographischen Daten der vulkanischen Gesteine läßt ebenfalls den Schluß zu, daß Olivin mit einem intermediären alkalischen Magma in beiden, dem intrudierten Magma in geringer Tiefe und der Magmakammer in großer Tiefe, reagierte. Dies ist der Grund für die Lücke in der Olivinzusammensetzung in der Kalium-reichen vulkanischen Suite. Titan-Biotit ist ein Hauptreaktionsprodukt.

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With 9 Figures     

Crustal assimilation versus subducted sediment input in west Sunda arc volcanics: An evaluation

Summary New geochemical and Sr, Nd, and Pb isotopic analyses of Quaternary to Cretaceous sediments from the northeastern Indian Ocean are used to estimate the composition of the sedimentary material subducted along the Sunda Trench, and to evaluate the effects of crustal contamination versus subducted sediment input in the Quaternary volcanics of the west Sunda arc. Two sediment endmember components are identified: siliceousclastic (SS) and calcareous-organogenic (CS); the latter can be regarded as SS strongly diluted by organogenic material, mainly CaCO₃. Siliceous-clastic sediments are characterised by a component isotopically and geochemically similar to typical average upper crust. Consequently, LILE and LREE concentrations, LILE/LILE and LILE/LREE values, and Sr, Nd, and Pb isotopic ratios in West Sunda arc volcanics cannot easily distinguish between assimilation of crustal material by uprising magmas and contamination of their mantle source by bulk sediments. Post-Miocene siliceousclastic sediments sampled in the vicinity of the Sunda arc are largely derived from the arc itself, and therefore should not be used to evaluate the extent of sediment contamination of Indonesian arc volcanics. In addition, geophysical evidence suggests that post-Miocene sediments are largely accreted rather than subducted, and existing¹⁰Be isotopic data imply that post-Miocene sediments are not recycled by present-day volcanism. As the least contaminated arc volcanics occur in the eastern section of the west Sunda arc, where the highest sediment fluxes have been calculated, subduction of pre-Miocene northeastern Indian Ocean sediments or incorporation of fluids released from them into the sources of west Sunda are volcanics seem unable to reproduce the range and spatial distribution of Sr, Nd, and Pb isotopic values in the arc volcanics. By contrast, assimilation of crustal material by uprising melts derived from Indian Ocean-type mantle wedge, up to a maximum of approximately 10% for the most contaminated arc volcanics, seems better able to account for the Sr, Nd, and Pb isotope systematics of the arc volcanics, and is consistent with the variations in crustal thickness and composition along the arc, and with the spatial distribution of Sr, Nd, and Ph isotope values in mafic arc volcanics. These conclusions are also supported by the low¹⁰Be coupled with high B/Be values, and by the positive B/Be-SiO₂ and B/Be-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr correlations in calc-alkaline Sunda arc volcanics.

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Krustenassimilation versus Subduktions-bedingter Sedimenteintrag im westlichen Sunda-Vulkanbogen: eine Evaluation

Zusammenfassung Neue geochemische und Sr-, Nd-, und Pb-Isotopenanalysen von quartären und kretazischen Sedimenten des nordöstlichen Indischen Ozeans werden dazu herangezogen, um die Zusammensetzung des entlang des Sunda-Tiefseegrabens subduzierten Sedimentmaterials und die Effekte von Krustenassimilation versus Subduktionsbedingtem Sedimenteintrag in die quartären Vulkanite des westlichen Sundabogens zu evaluieren. Zwei sedimentäre Endglieder wurden identifiziert: eine silikatischklastische (SS) und eine karbonatisch-organische (CS) Komponente, letztere kann als durch organisches Material, insbesondere durch CaCO₃. stark verdünnte SS-Komponenete betrachtet werden. Silikatisch-klastische Sedimente sind durch eine Komponente charakterisiert, die isotopisch und geochemisch ähnlich der typischen durchschnittlichen Oberkruste ist. Daher erlauben LILE und LREE Konzentrationen, LILE/LILE und LILE/LREE Werte, sowie Sr-, Nd-, und Pb-Isotopenverhältnisse von Vulkaniten des West-Sundabogens keine einfache Unterscheidung zwischen Assimilation von Krustenmaterial durch aufsteigende Magmen und Kontamination ihrer Mantelquelle durch Sedimente. Post-miozäne silikatisch-klastische Sedimentproben, die in der Nähe des Sunda-Bogens genommen wurden, stammen großteils selbst vom Inselbogen und sollten daher nicht für eine Abschätzung des Ausmasses der Sedimentkontamination im indonesischen Vulkanbogens verwendet werden. Ferner gibt es geophysikalische Evidenz, die eher für Akkretion als Subduktion dieser Sedimente spricht und auch die¹⁰Be Isotopendaten zeigen, daß post-miozäne Sedimente nicht vom derzeitigen Vulkanismus rezykliert werden. Da die am geringsten kontaminierten Vulkanite im Ostabschnitt des Sunda-Bogens, von wo der höchste Sediment-Flux berechnet worden ist, zu finden sind, scheint die Subduktion prämiozäner Sedimente des nordöstlichen Indischen Ozeans oder die Beteiligung von aus diesen in die Quelle der Vulkanite Westsundas freigesetzten Fluiden, nicht auszureichen, um den Streubereich und die räumliche Verteilung von Sr-, Nd-, und Pb-Isotopenwerten in den Vulkaniten zu reproduzieren. Im Gegensatz dazu scheint Assimilation von Krustenmaterial - bis zu 10% für die am stärksten kontaminierten Vulkanite — durch aufsteigende Schmelzen, die aus dem Indischen Ozean-Typ Mantelkeil stammen, die Sr-, Nd- und Pb-Isotopensystematik der Vulkanite besser zu erklären. Sie ist auch konsistent mit der Variation der Krustendicke und Zusammensetzung entlang des Vulkanbogens und mit der räumlichen Verteilung der Sr-, Nd-, und Pb-Werte in den mafischen Vulkaniten. Diese Schlußfolgerungen werden durch die niedrigen¹⁰Be, gekoppelt mit hohen B/Be Werten und durch die positive B/Be-SiO₂ und B/Be-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr Korrelationen in den kalk-alkalischen Sunda-Vulkaniten, untermauert.

     

Zur Geochemie einiger Pegmatite der Ostalpen

Zusammenfassung 139 Proben von Gesteinen und Mineralen des Villacher Granites und von Pegmatitvorkommen im Kärntner Altkristallin (Kärnten/Österreich) sowie vergleichsweise 13 Proben von anderen Pegmatiten der Ostalpen und solchen der Böhmischen Masse wurden mit Hilfe flammenphotometrischer, emissionsspektrographischer, röntgenfluoreszenzspektrometrischer und teilweise auch gammaspektrometrischer Methoden auf die Elemente Li, Na, K, Rb, Be, Ca, Sr, Ba, B, Sc, Y, Yb, (Th, U), Ti, Zr, Ni und Ga analysiert.Es konnte gezeigt werden, daß zwischen dem voralpidischen Villacher Granit und dem pegmatitischen und aplitischen Ganggefolge im Kärntner Altkristallin zwischen Ossiacher See und Drautal Blutsverwandtschaft bestehen sollte.Mit zunehmender Größe des Pegmatitvorkommens und offenbar auch mit Annäherung an den Granit nimmt der Gehalt an Li, Rb, Be, B, Ga und Pb zu, der Gehalt an Ca, Sr, Ba, Ti, Sc u. a. hingegen ab. Das K/Rb-Verhältnis ist ebenso ein verläßlicher Indikator. In kleineren Pegmatitkörpern nähert sich der Gehalt der pegmatophilen Spurenelemente dem des Nebengesteins.Es werden Abhängigkeiten zwischen Mindestkonzentrationen und Mineralisationen gefunden: Granite der Ostalpen mit Berylliumgehalten über 5 ppm Be lassen Beryllmineralisationen in ihren Pegmatiten erwarten. In Pegmatit-Proben mit über 50 ppm Be sind unter dem Mikroskop Beryllnädelchen nachweisbar.Zinnstein tritt auf, wenn das Pegmatitgestein mehr als 20 ppm Sn enthält, Spodumen bei>0,1% Li und Xenotim bei>20 ppm Y.

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Contribution to the geochemistry of some pegmatites in the Eastern Alps

Summary 139 samples of rocks and minerals from the granite of Villach and from pegmatites of the Carinthian Old Cristalline Complex (Austria) and additional 13 samples for comparison purposes from other pegmatites in the Eastern Alps and the Bohemian Mass were analyzed for the elements Li, Na, K, Rb, Be, Ca, Sr, Ba, B, Sc, Y, Yb, (Th, U), Ti, Zr, Mn, Co, Ni, and Ga using flamephotometric, emission-spectrographic, x-ray-fluorescence spectrometric and partially gamma-spectrometric methods.It could be shown that the prealpidic granite of Villach and the pegmatites of the Carinthian Old Cristalline Complex lying between the Lake of Ossiach and the Drau Valley are probably consanquineous. The contents of Li, Rb, Be, B, Ga, and Pb increase with the size of the pegmatite and with increasing proximity to the granite. Other elements, like Ca, Sr, Ba, Ti, Sc, show the reverse relation.Also the K/Rb-ratio is a good indicator. The trace-element content of small pegmatite bodies approaches that of the wall rocks.Relationships between the concentration of some elements and the mineralization have been found: One may expect beryllium minerals in pegmatites of granites of the Eastern Alps if the granite contains more than 5 ppm Be. Pegmatites samples containing more than 50 ppm Be show needles of beryll under the microscope. Cassiterite appeares, if the content of the pegmatitic rock reaches 20 ppm Sn, spodumen, if it exceeds 0,1% Li, and Xenotim, if it exceeds 20 ppm Y.

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Mit 7 Abbildungen     

Geochemistry and petrogenesis of the Palampur metavolcanics, Lesser Himachal Himalaya, India

Summary The Palampur metavolcanics (PV) in the northwest Himalaya are part of the Late Archaean (2.5 Ga) Rampur flood basalt province (RFBP) which represents one of the oldest manifestation of worldwide mafic magmatism. The volcanics occur as mafic lava flows with evidence of two phases of deformation. The first phase resulted in recrystallisation which almost completely obliterated the primary mineralogy, and the second phase was of weak cataclasis. Immobile trace element ratios as well as cation percent Al - (Fe - Ti) - Mg indicate that the volcanics are tholeiitic in composition. The chemical characteristics, such as the decoupling between HFS and LIL elements i.e., distinct negative Sr, Nb and Ti anomalies in the double normalisation ratios spiderdiagram together with low Ti/Y and Zr/Y ratios, testify the rocks as low-Ti continental flood basalts. The chemical variations in the volcanics can be related to varying extents of partial melting of the mantle source(s), followed by fractional crystallisation (predominantly olivine and clinopyroxene over plagioclase). Positive correlation between LREE and Fe abundances, Ce-Nd and Y/Nd-Zr/Y data preclude any significant role of crustal contamination in the evolution of their bulk chemistry. The REE data and [Mg]-[Fe] relations rather suggest that the parental magma of the PV derived from non-pyrolitic source(s) which was heterogeneous with respect to enrichment in Zr, LREE and Fe/Mg ratios. Mantle metasomatism appears to be the main process of such source enrichment, possibly caused by the addition of a volatilerich silicate melt phase.[/ p]

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Geochemie und Petrogenese der Palampur Metavulkanite, Lesser Himachal Himalaya, Indien

Zusammenfassung Die Palampur Metavulkanite (PV), im nordwestlichen Himalaya, gehören zur spätarchaiischen (2.5 Ga) Rampur Plateau-Basalt-Provinz (RFBP), die einen der ältesten, weltweiten Phasen von mafischem Magmatismus manifestiert. Die Vulkanite treten als mafische Lavaströme auf und zeigen zwei Phasen von Deformation. Die erste resultierte in einer Rekristallisation, die nahezu den gesamten primären Mineralbestand überprägt hat. Die zweite Phase ist durch schwache Kataklase repräsentiert. Immobile Spurenelementverhältnisse, wie auch die Kationenprozent von Al- (Fe- (-Ti) -Mg, deuten eine tholeiitische Zusammensetzung der Vulkanite an. Die chemischen Charakteristika, die im unterschiedlichen Verhalten der HFS und LIL Elemente deutlich werden, deutlich negative Sr, Nb und Ti Anomalien in den zweifach normalisierten Spiderdiagrammen, niedrige Ti/Y und Zr/Y Verhältnisse, bezeugen, dass es sich um Ti-arme, kontinentale Plateaubasalte handelt. Die chemischen Unterschiede innerhalb der Vulkanite können auf unterschiedliche Grade von Aufschmelzung des (der) Mantelmaterials(e), gefolgt von fraktionierter Kristallisation (vor allem Olivin und Klinopyroxen, untergeordnet Plagioklas), zurückgeführt werden. Positive Korrelation der LREE mit Fe, wie auch die Ce-Nd und Y/Nd-Zr/Y Daten schließen eine signifikante Rolle von Krustenkontamination in der Evolution der Gesteinschemie aus. Die REE Daten und die /Mg/-/Fe/ Verhältnisse lassen eher vermuten, dass das Ausgangsmagma der PV von einem nicht-pyrolitischen Material stammt, welches bezüglich Anreicherung an Zr, LREE und Fe/Mg Verhältnis heterogen gewesen ist. Mantelmetasomatose scheint der Hauptprozeß für diese Anreicherng des Ausgangsmaterials gewesen zu sein, die möglicherweise durch Zufuhr einer silikatischen Schmelzphase, reich an flüchtigen Bestandteilen, hervorgerufen wurde.[/ p]

     

Petrogenesis of fore-arc metabasites from the paleozoic of New England,Eastern Australia

Summary Devonian metabasites in the New England Fold Belt of eastern Australia occur in three fault-bounded slices. Tectonic reconstruction places these and along-strike units in a fore-arc basin bordered to the west by an (eroded) are and to the east by an accretionary subduction complex. All twenty-one samples examined here have undergone prehnite-pumpellyite facies metamorphism and accompanying redistribution of alkaline earth and other LIL elements, although HFS and LRE elements are in magmatic abundances. Relict clinopyroxene compositions indicate crystallization from either MORB or calcalkalic magma, although immobile element variations favour a depleted magma type (e.g. MORB or low-K tholeiite). Fields for boninites, island arc tholeiites and calcalkaline rocks from the Mariana fore-arc have been delineated on a plot of Ce/Zr - Y/Zr. Metabasites from this study plot in the island arc tholeiite field but analyses from along strike (Glenrock) plot in the tholeiite field and closer to the boninite field. This, coupled with the occurrence of calc-alkalic volcanics at Glenrock and MORB and alkalic metabasites further southeast argues for variable loci of magma production and source region inhomogeneity along the fore-arc.As the western magmatic arc was established at the time of fore-arc volcanism, metabasites were not erupted at the inception of subduction as argued for the SW Japan fore-arc. Instead, rifting in the fore-arc could have lowered the pressure in the upper mantle instigating peridotite melting and allowing the passage of magma to the surface. A potential source region for magma is the mantle wedge overlying the subducting plate.

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Petrogenese von Fore-are Metabasiten aus dem Paläozoikum von New England, Australien

Zusammenfassung Die devonischen Metabasite aus dem New-England-Faltengürtel von Ostaustralien kommen in drei störungsgebundenen Schuppen vor. Tektonische Rekonstruktion ordnet diese und auch parallel streichende Gesteinseinheiten in ein Fore-arc-Becken ein, welches im Westen von einem (erodierten) Inselbogen und im Osten von einem Subduktions-Komplex begrenzt wird. Die 21 hier untersuchten Proben sind durch Metamorphose in der Prehnit-Pumpellyit-Fazies gekennzeichnet, mit der Umlagerung der Alkalien und anderer LIL-Elemente einherging, obwohl die HFS- und LRE-Elemente primär magmatische Gehalte zeigen. Reliktische Klinopyroxen-Zusammensetzungen deuten die Kristallisation aus einem MORB- oder Kalkalkali-Magma an, während immobile Elementverteilungen eher auf einen verarmten Magmentyp hinweisen (MORB oder low-K tholeiite). Als Vergleichsbasis wurden die Felder für Boninite, Inselbogentholeiite und Kalkalkali-Gesteine vom Mariana Fore-arc in ein Ce/Zr - Y/Zr-Diagramm eingetragen. Die Metabasite fallen in das Feld der Inselbogentholeiite. Die Analysen der parallel streichenden Gesteinseinheiten (Glenrock) fallen jedoch in das Tholeiit-Feld, in unmittelbarer Nähe zu Boniniten. Dies spricht für eine Magmenproduktion an verschiedenen Orten und für eine Inhomogenität des Ausgangsmaterials entlang des Fore-arcs, auch auf Grund des Vorkommens von Kalkalkali-Vulkaniten am Glenrock bzw. von MORB und alkalischen Metabasiten weiter im Südosten. Während der Entstehung des westlichen magmatischen Inselbogens, zur Zeit des Forearc-Vulkanismus, wurden am Beginn der Subduktion keine Metabasite eruptiert, wie sie für den SW-Japanischen Fore-arc angenommen werden. Rifting im Fore-arc hat möglicherweise den Druck im oberen Mantel gesenkt. Dies hat Aufschmelzung von Peridotit begünstigt und das Aufdringen des Magmas an die Erdoberfläche ermöglicht. Der über der subduzierenden Platte liegende Mantelkeil gilt als potentieller Herkunftsort für das Magma.

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With 6 Figures     

Die Rolle der glazialen Erosion im Formengebäude der Alpen

Zusammenfassung Das Formenstockwerkgebäude selbst ist fluviatiler Entstehung. Dies ergibt sich aus seinem Auftreten in unvergletschert gebliebenen Randgebieten der Alpen und in eisfrei gewesenen Gebirgen. Die Überformung durch das Eis besteht in einer Versteilung der Gehänge, in einer Auskolkung von Wannen am Fuße der Stufen und zugleich Versteilung dieser Stufen und in einer Verzierung der ebenen Fluren mit glazialem Kleinformenwerk. Die Schliffkehlen sind von den Terrassen eindeutig unterscheidbar. Sie ziehen mit mehrweniger Gefälle talauswärts, während die Terrassen horizontal verlaufen und kon- bzw. divergieren mit ihnen. Auch rein formal sind die mit ebenen Böden ausgestatteten Terrassen von den Schliffkehlen, die ein Stück flacheren Gehänges darstellen, leicht auseinander zu kennen.     

Early miocene post-collisional calc-alkaline magmatism along the easternmost segment of the periadriatic fault system (Slovenia and Croatia)

Summary Early Miocene calc-alkaline igneous rocks from the easternmost segment of the Periadriatic fault system can be subdivided into two series of different alkalinity: (1) Volcanics which occur in the vicinity of the Velenje-Rogatec Line range from high-alumina basalt via low-K and medium-K andesites to medium-K dacites. (2) In the Pohorje Mountains mafic rocks are lacking. A high-K tonalitic pluton crystallized at pressures of about 0.7 GPa as indicated by Al-in-hornblende barometry and accessory magmatic epidote. Rapid exhumation of the tonalite during dextral transtension along the Periadriatic fault system is indicated by tonalitic pebbles in Helvetian (?) clastic sediments. High-K andesitic to dacitic volcanics are interlayered with, and dikes cut, the clastic sediments.Compositional variations shown by the volcanics from the Velenje-Rogatec Line are consistent with fractionation of the observed phenocryst assemblages (olivine, plagioclase, clinopyroxene, orthopyroxene, titanomagnetite). Substantial fractionation of plagioclase is indicated by decreasing Sr/Nd and Sr/Y values and increasing negative Eu anomalies with increasing SiO₂. All samples have chondrite-normalized HREE > 9.6 and low (Tb/Yb)_n ratios (1.29–1.08). With increasing SiO₂, the abundances of HREE and Y (18 to 39 ppm) increase and those of Sc (32.5 to 20.9 ppm) decrease slightly. These features, together with low Hf/Lu and Zr/Y values (10.1–5.7 and 5.7–3.6, respectively), rule out garnet as a major fractionating phase. Since (La/Yb)_n values (3.24–6.59) do not increase with SiO₂ and chondrite-normalized REE patterns do not show concave-upward shapes, fractionation of amphibole was probably insignificant. Although Rb/Cs values ( 18) are generally low, a significant contribution by continental crustal materials to the magmas by an AFC process is suggested by negative correlations of Nb/U(7.16 to 3.14) and Nb/Th(2.14 to 0.87) values with SiO₂, as well as by low Hf/Ta(7.8–3.4), and in part also by K/Rb (340-71) and Zr/Rb (5.0–1.7) values.Rocks from the Pohorje Mountains have high abundances of U. Values of Nb/U and Nb/Th are low (3.55 to 1.85 and 1.27 to 0.64, respectively) and are negatively correlated with SiO₂. These features, in combination with high values of Ba/Nb (56 to 93), Ba/La (23–30), and Rb/Cs (19–56), as well as with previously published ¹⁸O values ( 9) for the tonalite indicate a substantial contribution of the continental crust to these magmas. High Sr abundances (455 to 984 ppm) and moderate negative Eu anomalies suggest that fractionation of plagioclase was of minor importance. Although the rocks have relatively low Sc (9.3 to 3.8 ppm) and Y (21 to 14 ppm) contents, low (Tb/Yb)_n values (1.67–1.14) indicate that garnet was not a major fractionating phase. Instead, fractionation of amphibole is a viable mechanism to explain the combination of high (La/Yb)_n (21.8–13.1) and low (Tb/Yb)_n.

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Untermiozäner, kalkalkaliner Post-Kollisions-Magmatismus entlang des östlichsten Segmentes des periadriatischen Störungssystems (Slowenien und Kroatien)

Zusammenfassung Untermiozäne Kalkalkali-Magmatite aus dem östlichen Bereich des Periadriatischen Lineaments gliedern sich in zwei Serien unterschiedlicher Alkalinität: (1) Entlang der Velenje-Rogatec-Linie treten High-Al-Basalte, Low-K- und Medium-K-Andesite und Medium-K-Dazite auf. (2) Im Pohorje-Gebirge, wo basische Magmatite fehlen, kristallisierte ein High-K-Tonalit bei Drücken von ca. 0.7 GPa (Al-in-Hornblende-Barometer, magmatischer Epidot). Gerölle dieses Tonalits in einer untermiozänen (Helvet?) klastischeu Abfolge belegen eine schnelle Heraushebung des Tonalits durch dextrale Transtension im östlichsten Bereich des periadriatischen Lineaments. Eingeschaltet in die klastischen Sedimente sind andesitische bis dazitische Pyroklastika und Laven sowie diskordante dazitische Gänge, die alle der High-K-Serie angehören.Die chemische Variation innerhalb der Vulkanitserie von der Velenje-Rogatec-Linie läßt sich durch Fraktionierung der Einsprenglingsminerale Olivin, Plagioklas, Klinopyroxen, Orthopyroxen und Titanomagnetit erklären. Abnehmende Sr/Nd- und Sr/Y-Werte und zunehmende negative Eu-Anomalien mit steigendem SiO₂ weisen auf eine bedeutende Plagioklas-Fraktionierung hin. Alle Vulkanite besitzen hohe Gehalte an schweren Seltenen Erden (chondritnormiert > 9.6) und geringe (Tb/Yb)_n-Werte (1.29–1.08). Mit zunehmendem SiO₂ nehmen die Gehalte an Yb(2.02 bis 4.30 ppm) und Y(18 bis 39 ppm) zu, während die Sc-Gehalte (32.5 bis 20.9 ppm) nur geringfügig abnehmen. Diese Charakteristika, zusammen mit geringen Hf/Lu- und Zr/Y-Werten (10.1–5.87 bzw. 5.7–3.6), schließen Granat als wesentliche, fraktionierende Phase aus. Da die (La/Yb)_n-Verhältnisse (3.24–6.59) nicht mit SiO₂ korrelieren und die chondritnormierten SeltenenErden-Muster keine nach oben konkaven Formen aufweisen, spielte die Fraktionierung von Amphibol keine wesentliche Rolle. Trotz geringer Rb/Cs-Werte ( 18) wird eine beträchtliche krustale Kontamination der Magmen angenommen. Für einen AFC-Prozeß sprechen negative Korrelationen von Nb/U(7.16–3.14) und Nb/Th(2.14–0.87) mit SiO₂ (bei steigenden Nb-, U- und Th-Gehalten), geringe Hf/Ta-Werte (7.8–4.3) und teilweise auch geringe K/Rb- (340-71) und Zr/Rb-Verhältnisse (5.0–1.7).Die Magmatite des Pohorje-Gebirges weisen hohe U-Gehalte sowie geringe Nb/U-und Nb/Th-Verhältnisse auf (3.55–1.85 bzw. 1.27–0.64), die eine schwache negative Korrelation mit SiO₂ zeigen. Zusammen mit hohen Ba/Nb-(56–93), Ba/La-(23-30) und Rb/Cs-Verhältnissen (19–56) sowie bereits publizierten ⁸O-Werten ( 9) weisen diese Eigenschaften auf einen beträchtlichen Anteil assimilierten Krustenmaterials in den Magmen hin. Hohe Sr-Gehalte (455–984 ppm) und relativ geringe negative Eu-Anomalien machen es unwahrscheinlich, daß während des AFC-Prozesses in der Unterkruste wesentliche Mengen an Plagioklas fraktioniert wurden. Obwohl die Gehalte an Sc (9.3–3.8 ppm) und Y (21–14 ppm) relativ gering sind, scheidet Granat aufgrund der geringen (Tb/Yb)_n- Verhältnisse (1.67–1.14) als dominierende Fraktionierungsphase aus. Die Kombination von hohen (La/Yb)_n- Verhältnissen (21.8–13.1) und geringen (Tb/Yb)_n-Verhältnissen deutet eher auf Amphibol als wichtige, fraktionierende Phase hin.

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With 9 Figures     

Geologic model of the magmatichydrothermal system of vulcano (Aeolian Islands, Italy)

Summary This paper presents a model of the active magmatic-hydrothermal (high-sulfidation) system of La Fossa volcano, based on mineralogical and geochemical studies of hydrothermal alteration on the surface and in the subsoil (geothermal wells and lithic clasts from explosive eruptions).The main engine of this system is represented by the shallow magmatic feeding system of La Fossa, which produces substantial degassing of volatiles (H₂O, S, Cl). The introduction of magmatic fluids into the conduit system causes high temperature recrystallisation and metasomatism of the volcanic and sub-volcanic rocks. Lateraly to the volcanic conduits, the magmatic fluids undergo a primary neutralization, forming neutral low permeability hydrothermal zones. During their rise to the surface, the magmatic vapours may condense in groundwater, forming acid solutions that react with rocks to form superficial hydrothermal alteration. Silicic, advanced argillic and intermediate argillic alteration facies develop. This reflects the progressive neutralisation of extremely acid fluids. High contents of trace elements, like TI and Bi, supporting evidence for magmatic fluid transport, were found close to the high temperature fumaroles (up to 500°Q in the silicic alteration zone of La Fossa.

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Ein geologisches Modell des magmatisch-hydrothermalen Systems von Vulcano, Aeolische Inseln, Italien

Zusammenfassung Diese Arbeit stellt ein Modell für das aktive magmatisch-hydrothermale (highsulfidation) System des La Fossa Vulkans vor. Dieses beruht auf mineralogischen und geochemischen Studien der hydrothermalen Umwandlung an der Oberfläche und im Untergrund (geothermale Bohrungen und lithische Klasten von explosiven Eruptionen). Als Energiequelle fungiert das seichte magmatische Zufuhrsystem von La Fossa, das signifikante Entgasung volatiler Phasen (H₂O, S, HCl) mit sich bringt. Das Eindringen magmatischer Fluide in die Zufuhrkanäle verursacht Rekristallisation und Metasomatose der vulkanischen und subvulkanischen Gesteine bei hohen Temperaturen. In lateralen Bereichen der vulkanischen Zufuhrkanäle erfahren die magmatischen Fluide eine primäre Neutralisation, wobei neutrale hydrothermale Zonen niedriger Permeabilität entstehen. Während des Aufstiegs an die Oberfläche können die magmatischen Fluide im Grundwasser kondensiert werden, wobei sie saure Lösungen bilden, die wiederum mit den Gesteinen reagieren und zu Hydrothermalalteration führen. Dabei entstehen silizische, fortgeschrittene argillische und intermediäre agillische Umwandlungsfazies. Dies entspricht der zunehmenden Neutralisation extrem saurer Fluide. Hohe Gehalte an Spurenelementen, wie TI und Bi können als zusätzliche Hinweise für magmatischen Fluidtransport gesehen werden, sie treten in der Nähe der HochTemperatur-Fumarolen (bis 500'C) in der silizischen Alterationszone von La Fossa auf.

     

Major and trace element geochemistry of plutonic rocks from Francistown, NE Botswana: evidence for a Neoarchaean continental active margin in the Zimbabwe craton

The Neoarchaean Tati granite–greenstone terrane occurs within the southwestern part of the Zimbabwe craton in NE Botswana. It comprises 10 intrusive bodies forming part of three distinct plutonic suites: (1) an earlier TTG suite dominated by tonalites, trondhjemites, Na-granites distributed into high-Al (Group 1) and low-Al (Group 2) TTG sub-suite rocks; (2) a Sanukitoid suite including gabbros and Mg-diorites; and (3) a younger high-K granite suite displaying I-type, calc-alkaline affinities.

The Group 1 TTG sub-suite rocks are marked by high Sr/Y values and strongly fractionated chondrite-normalized rare earth element (REE) patterns, with no Eu anomaly. The Group 2 TTG sub-suite displays higher LREE contents, negative Eu anomaly and small to no fractionation of HREE. The primordial mantle-normalized patterns of the Francistown TTGs are marked by negative Nb–Ti anomalies. The geochemical characteristics of the TTG rocks are consistent with features of silicate melts from partial melting of flat subducting slabs for the Group 1 sub-suite and partial melting of arc mafic magmas underplated in the lower crust for the Group 2 sub-suite. The gabbros and high-Mg diorites of the Sanukitoid suite are marked by Mg#>0.5, high Al₂O₃ (>>16%), low TiO₂ (<0.6%) and variable enrichment of HFSE and LILE. Their chondrite-normalized REE patterns are flat in gabbros and mildly to substantially fractionated in high-Mg diorites, with minor negative or positive Eu anomalies. The primordial mantle-normalized diagrams display negative Nb–Ti (and Zr in gabbros) anomalies. Variable but high Sr/Y, Sr/Ce, La/Nb, Th/Ta and Cs/La and low Ce/Pb ratios mark the Sanukitoid suite rocks. These geochemical features are consistent with melting of a sub-arc heterogeneously metasomatised mantle wedge source predominantly enriched by earlier TTG melts and fluids from dehydration of a subducting slab. Melting of the mantle wedge is consistent with a steeper subduction system. The late to post-kinematic high-K granite suite includes I-type calc-alkaline rocks generated through crustal partial melting of earlier TTG material. The Neoarchaean tectonic evolution of the Zimbabwe craton is shown to mark a broad continental magmatic arc (and related accretionary thrusts and sedimentary basins) linked to a subduction zone, which operated within the Limpopo–Shashe belt at 2.8–2.65 Ga. The detachment of the subducting slab led to the uprise of a hotter mantle section as the source of heat inducing crustal partial melting of juvenile TTG material to produce the high-K granite suite.     

The shoshonite porphyry Cu-Au association at Bajo de la Alumbrera, Catamarca Province, Argentina

Summary Bajo de la Alumbrera forms an example of a series of world class copper-gold deposits that are hosted by potassic igneous rocks. The Bajo de la Alumbrera porphyry copper-gold deposit is situated in the Catamarca Province of Northwest-Argentina and belongs to the ten largest copper mines in the world; it is also one of the largest gold producers in South America.The deposit is characterized by an alteration-zoning pattern with a central potassic core which grades outwards into a zone with propylitic alteration and an intermediate annular phyllic overprint. Porphyry copper-gold mineralization consists mainly of disseminated and/or vein-related chalcopyrite within the central potassic alteration zone which also hosts the highest gold grades (up to 2 ppm). Mineralization is genetically related to co-magmatic hypabyssal dacite domes with shoshonitic compositions which intruded the high-K calc-alkaline andesitic to latitic lava flows, breccia tuffs, and agglomerates of the Upper Miocene Farallon Negro Formation. The Farallon Negro Formation is interpreted as the remnants of a major stratovolcano some 16 km in diameter, with volcanism being controlled by sinistral pull-apart tectonics along a major NW-trending lineament.The dacitic rocks associated with the porphyry copper-gold mineralization have porphyritic textures with phenocrysts of alkali feldspar, plagioclase, biotite, and very rare amphibole in a fine-grained feldspathic groundmass. The abundance of hydrous minerals, such as biotite phenocrysts and apatite microphenocrysts, is consistent with the volatile-rich nature of the melts. The rocks underwent moderate degrees of clinopyroxene-biotite-âpatite-titanite fractionation. Several samples are overprinted by weak to moderate potassic or carbonate-sericite alteration. Geochemically, the dacites are characterized by high LILE (e.g. K20 up to 7.16 wt%, and Rb, Sr, and Ba up to 145 ppm, 445 ppm, and 610 ppm, respectively), moderate LREE (La < 73 ppm and Ce < 140 ppm), and low HFSE (TiO₂ < 0.92 wt%, Zr < 142 ppm, Hf < 4.6) which are typical for subduction-related potassic igneous rocks from a mature continental-arc setting. The rocks have evolved compositions with relatively low mg# < 53. Their high Ba/Nb and high Rb/Nb ratios (up to 87 and 31, respectively) clearly distinguish them from rocks derived from within-plate settings.The rocks from Bajo de la Alumbrera contain average ratios of Fe₂O₃/(FeO+Fe₂O₃) as high as 0.49 reflecting the oxidized nature of their parental melts.

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Die Shoshonit Porphyry Cu-Au Assoziation von Bajo de is Alumbrera, Catamarca Provinz, Argentinien

Zusammenfassung Bajo de la Alumbrera ist ein Beispiel für eine bedeutende Gold-Kupfer Lagerstätte in Kalium-reichen Magmatiten. Die Kupfer-Gold Lagerstätte Bajo de la Alumbrera gehört zum sogenannten Porphyry-Typ und befindet sich in der Catamarca Provinz im Nordwesten von Argentinien. Bajo de la Alumbrera zählt zu den zehn größten Kupferminen der Welt und ist einer der größten Goldproduzenten in Südamerika.Die Lagerstätte zeichnet sich aus durch eine klassische Zonierung der Alterationszonen, beginnend mit der zentral aufgeschlossenen `potassischen' Alterationszone (sekundärer Biotit-Magnetit-Orthoklas), die weiträumig von propylitischer Alteration (sekundärer Epidot-Chlorit) umgeben wird. Beide Alterationstypen werden von einer spätgenetischen phyllischen Alteration (sekundäre Tonminerale-Serizit-Pyrit) umgewandelt. Die Kupfer-Gold-Vererzung besteht überwiegend aus Kupferkies, der entweder feinverteilt in den Silikaten oder in Quarzadern innerhalb der potassischen Alterationszone vorkommt. Diese Zone beherbergt neben den höchsten Kupfergehalten auch die höchsten Gold-Gehalte von bis zu 2 ppm. Die Vererzung steht in direktem genetischen Zusammenhang mit subvulkanischen Dazit-Domen mit außergewöhnlich hohen Kalium-Gehalten, die die kalkalkalischen Andesite, Latite, Tuffbrekzien und Agglomerate der Ober-Miozänen Farallon Negro Formation intrudierten. Die Farallon Negro Formation stellt die erodierten Reste eines Stratovulkans mit schätzungsweise 16 Kilometern Durchmesser dar. Der Vulkanismus ereignete sich innerhalb eines Pull-Apart Beckens, entlang eines großen Nordwest-streichenden Lineaments.Die dazitischen Muttergesteine der Kupfer-Gold-Vererzung haben porphyrische Texturen mit Phänokristallen bestehend aus Kalifeldspat, Plagioklas, Biotit, und, sehr selten, Amphibol in einer fein- bis mikrokristallinen Grundmasse. Die Häufigkeit von Mineralen wie Biotit und Apatit reflektiert die hohen Gehalte an volatilen Phasen in der Schmelze. Die mineralogische Zusammensetzung der Gesteine wurde von einer moderaten Klinopyroxen-Biotit-Apatit-Titanit Fraktionierung mitgeprägt. Einige der untersuchten Dazite wurden von einer schwachen bis moderaten Biotit-Magnetit-Orthoklas oder Karbonat-Serizit-Alteration überprägt.Die chemische Zusammensetzung der Dazite zeichnet sich aus durch hohe Gehalte an LILE (z. B. K₂0 bis zu 7.16 Gew%, Rb, Sr, und Ba bis zu 145 ppm, 445 ppm, und 610 ppm), moderate Gehalte an LREE (z.B. La < 73 ppm, und Ce < 140 ppm), und geringe Gehalte an HFSE (z.B. TiO₂ < 0.92 Gew%, Zr < 142 ppm, und Hf < 4.6 ppm), die typisch sind für Kalium-reiche Magmatite von kontinentalen Subduktionszonen. Die untersuchten Gesteine sind relativ fraktioniert und besitzen geringe mg# < 53. Ihre hohen Ba/Nb und Rb/Nb Verhältnisse sind typisch für Kalium-reiche Magmatite aus Subduktionszonen und unterscheiden sie eindeutig von Gesteinen aus within-plate settings.Die hohe Oxidationsstufe der Mutterschmelze reflektiert sich in den hohen Fe₂O₃/ (FeO + Fe₂O₃) Verhältnissen der untersuchten Gesteine von 0.49.

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With 7 Figures     

Late caledonian lamprophyre dyke swarms of South-Eastern Scotland

Summary Cale-alkaline lamprophyre (minette) dykes in the eastern Southern Uplands of Scotland form part of a swarm nearly parallel to the inferred Iapetus Suture, stretching from the Ards Peninsula of Northern Ireland to St. Abbs Head in the east. The dykes are clustered close to several small granitoid bosses, but appear to be younger than the plutons and their associated porphyrite-porphyry dykes. Mica- (minette and kersantitic-minette) and hornblende-lamprophyres are present further west near Hawick where no intermediate-acid plutons or dykes occur. The lamprophyres have enrichments in LILE and LREE and relative depletions of HFS elements typical of subduction-related ultrapotassic magmas. These incompatible element enrichments are present in rocks with high Mg number and Ni and Cr contents, which combined with experimental constraints, their fine-grained nature and presence of chilled margins, imply a near-primary status for the least evolved varieties. High values of LREE, LILE, La/Nb, La/Yb, s Sr and low Nd imply derivation from a previously metasomatised source. The minettes were probably derived from a source containing garnet and phlogopite, and the hornblende varieties from a shallower source in the stability field of amphibole. The minettes of the eastern Southern Uplands have not provided a parental component to the 410 Ma. granitoids which were derived from a more depleted source. The similarity of the lamprophyres to those in the Lake District south of the Iapetus Suture is taken to indicate underthrusting of Lake District lithosphere beneath the Southern Uplands. Emplacement of lamprophyre dyke swarms is likely to be structurally controlled, and the presence of the main swarm in the Southern Uplands may indicate the sub-surface trace of the Iapetus Suture.

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Spätkaledonische Lamprophyrgänge in SE Schottland

Zusammenfassung Kalk-alkalische Lamprophyrgänge (Minette) im östlichen Teil der südlichen schottischen Uplands sind Teil eines Gangscharensystems, das fast parallel zu der vermuteten lapetus-Suturzone, die sich von der Halbinsel von Ards in Nordirland bis nach St. Abbs Head im Osten erstreckt, verläuft. Die Gänge konzentrieren sich um kleinere Granitoidkörper, scheinen aber jünger zu sein als die Plutone und ihre assoziierten Porphyrit-Porphyry Dikes. Glimmer- (Minette und kersantitische Minette) sowie Hornblende-Lamprophyre kommen westlich von Hawick vor, wo keine intermediären bis sauren Plutone oder Dikes anzutreffen sind. Die Lamprophyre sind an LIL- und LRE-Elementen an- bzw. an HFS-Elementen abgereichert, was typisch für subduktionsbezogene ultrapotassische Magmen ist. Diese Anreicherung an inkompatiblen Elementen ist in Gesteinen mit hohen Gehalten von Mg, Ni und Cr beobachtbar, was in Verbindung mit experimentellen Untersuchungen, der feinkörnigen Natur der Gesteine und dem Auftreten von gefritteten Intrusionskontakten einen nahezu primären Zustand der am wenigsten entwickelten Varietäten impliziert. Hohe LREE-, LILE-, La/Nb-, La/Yb-, Sr- und niedrige Nd-Werte belegen die Herkunft aus einer ursprünglich metasomatschen Quelle. Die Minetten stammen vermutlich aus einer granat- und phlogopitführenden, die hornblendeführenden Gesteine aus einer seichteren im Stabilitätsbereich von Amphibol liegenden Quelle. Die Minetten lieferten keinen Beitrag zu den 410 Ma Granitoiden, die aus einer stärker verarmten Quelle stammen müssen. Die Ähnlichkeit der schottischen Lamprophyre zu jenen im Lake District südlich der lapetus-Sutur zeigt ein Unterschieben der Lake Distric Lithospäre unter die südlichen Uplands an. Die Platznahme der Lamprophyrgänge ist sehr wahrscheinlich strukturell kontrolliert und die Anwesenheit der Gangsysteme könnte den Verlauf der Iapetus-Sutur in der Tiefe nachzeichnen.

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Deceased

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With 10 Figures     

Trace elements distribution and mineralogical composition in the < 2-μm size fraction of shales from the Southern Apennines,Italy

Summary Mineralogical composition and trace elements distribution in the < 2-m size fraction of Late Cretaceous-Oligocene shales from the Southern Apennines (Italy) are presented.The clay mineral assemblage consists of illite, smectite, kaolinite and minor chlorite. Analytical evidence points to a detrital micaceous precursor for illite and smectite. Accessory phases were also found. Chemical data, normalized with respect to the Post-Archean Australian Shales (PAAS), indicate depletion of Ba, Rb, Y, Zr and enrichment of Nb. PAAS-normalized REE-patterns exhibit a positive Eu anomaly and HREE depletion. A kaolinite-rich sample has high REE contents in contrast to smectite-rich fractions. A REE-pattern without appreciable Eu anomaly is displayed by the illite-rich sample.Statistical data processing indicates a link between Ti, P, Y, Zr, Nb and Yb, suggesting that accessory phases may play a role in controlling HREE and that the observed LREE/HREE fractionation may also be due to hydraulic sorting of these phases. An important La-kaolinite relationship accounts for the capability of this phase to host LREE. Smectite and, thus, adsorption mechanisms, appear to exert a limited role in distributing REE. The Eu anomaly is a source inherited feature, probably not determined solely by clay minerals.

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Spurenelement-Verteilung und mineralogische Zusammensetzung der < 2m Fraktion von Schiefern aus dem südlichen Appenin (Italien)

Zusammenfassung Die mineralogische Zusammensetzung und die Verteilung der Spurenelemente in der < 2 m Fraktion von spät-kretazischen-oligozänen Schiefern aus dem südlichen Appenin (Italien) werden in Übersicht gebracht. Die Tonmineral-Vergesellschaftung besteht aus Illit, Smectit, Kaolinit und kleineren Mengen von Chlorit. Analytische Daten weisen darauf hin, daß Illit und Smectit aus einem detritischen Glimmermineral hervorgegangen sein dürften. Auch akzessorische Phasen kommen vor. Chemische Daten zeigen gegenüber post-Archaischen australischen Schiefern (PAAS) eine Verarmung in Ba, Rb, Y, Zr und eine Anreicherung von Nb. PAAS-normalisierte SEE-Verteilungsmuster zeigen eine positive Eu Anomalie und eine Verarmung an HSEE. Eine Kaolinit-reiche Probe zeigt hohe Gehalte an gesamten SEE im Gegensatz zu einer Smectit-reichen. Die Illit-reiche Probe zeigt ein SEE-Verteilungsmuster ohne deutliche Eu Anomalie.Statistische Verarbeitung der Daten läßt eine Verbindung zwischen Ti, P, Y, Zr, Nb und Yb erkennen; dies weist darauf hin, daß akzessorische Phasen einen Einfluß auf die HSEE-Verteilung haben und daß die beobachtete LSEE/HSEE Fraktionierung auch auf hydraulische Sortierung dieser Phasen zurückgehen könnte. Es gibt eine bedeutsame Beziehung zwischen La und Kaolinit und diese unterstreicht die Fähigkeit des Kaolinits für die Aufnahme von LSEE. Smectit und Adsorptionsmechanismen scheinen eine geringe Rolle für die Verteilung der SEE zu spielen. Die Eu Anomalie ist eine Erscheinung, die auf die Quelle der sedimentären Minerale zurückgeht und wahrscheinlich nicht ausschließlich durch Tonminerale bestimmt wird.

     

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