Elektronenstrahl-Mikroanalyse des Meteoriten von Steinbach

Zusammenfassung Eine uns vom Naturhistorischen Museum in Wien freundlicherweise zur Verfügung gestellte Probe des Meteoriten von Steinbach wurde mit einem Elektronenstrahl-Mikroanalysator vom Typ CAMECA qualitativ und quantitativ auf die chemische Zusammensetzung der einzelnen Phasen untersucht.Besonders eingehend wurde dabei die Metallphase analysiert, da diese sich durch die Anwesenheit einer gut ausgebildeten Widmanstättenschen Struktur in Gegenwart von Tridymit als Druckindikator auszeichnet.Die nichtmetallischen Phasen wurden ebenfalls quantitativ bestimmt und ergeben leicht abweichende Ergebnisse von den Analysen vonN. Story-Maskelyne, O. Winkler undF. Heide. Interessant sind vor allem der relativ hohe Mangangehalt in Bronzit und Chromit sowie der Chromgehalt des Troilits.Die Anwendung der neuen Berechnungen über die Abkühlungsgeschichte der Meteoritenmutterkörper vonWood auf unsere quantitativen Analysen ergab eine Abkühlungsgeschwindigkeit von 10°/Million Jahre, was einem Mutterkörper von ca. 50–90 km Durchmesser und einem Zentraldruck von 200 b entspricht.

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Summary A sample of the meteorite of Steinbach, made available by the Naturhistorisches Museum at Vienna, has been analyzed qualitatively and quantitatively by a CAMECA electron-beam microanalyzer.Detailed examination has been made on the structure of the metal phase, as the presence of a well-grown Widmanstätten-structure in contact with trydimite as a pressure-indicator is a direct proof for the formation of the Widmanstätten-structure without pressure.The nonmetallic phases have been analyzed quantitatively and the results are slightly different from those ofStory-Maskelyne, Winkler andHeide. Very interesting is the relatively high content of manganese in bronzite and chromite, also the chromium content of troilite.The application of the new computations ofWood, dealing with the cooling history of meteorite-parentbodies to our quantitative analyses indicate a cooling rate of 10° C/Million years, according to a parentbody of appr. 50–90 km diameter and a central pressure of appr. 200 b.

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Mit 8 Textabbildungen

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Herrn Professor Dr.F. Machatschki zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Bestimmung sehr kleiner Verteilungskoeffizienten von Cs,Na und Ba zwischen Lösung und KCl-Einkristallen mit Hilfe radioaktiver Isotope

Distribution of Cs, Na, and Ba between great monocrystals of KCl and water solution was investigated. Impurity was either labelled by long-lived radioactive isotopes or was activated after growth of the crystals by neutrons in a nuclear reactor. No influence on partition coefficients was caused by using radioactive tracers, e.g. due to raised inclusion of mother liquor. Between impurity concentrations from 3·10^–4 to 10^–1 in the solution the partition coefficients were nearly constant and about 10^–3 for Na, about 10^–4 for Cs, and <5·10^–5 for Ba in KCl at temperatures of 40° C. If different impurity ions were built in simultaneously, the partition coefficients were independent of composition of solution. In case of Cs in KCl capture of Cs increased with increasing temperature.

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Meinem hoehverehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr. W. von Engelhart, danke ieh für die freundliehe Überlassung des interessanten Themas. Für die stete Förderung und die zahlreichen fruehtbaren Diskussionen und Anregungen bin ich ihm und Herrn Dr. H. Puchelt zu großem Dank verpflichtet.Dem Bundesnlinisterium für wissensehaftliehe Forsehung danke ieh ffir die großzügige Unterstützung der Arbeit.Herrn Prof. Dr. W. Seelmann-Eggebert und Herrn Dr. V. Schneider vom Kernforsehungszentrum Karlsruhe und Herrn Dr. Bartel von der Kernforsehungsanlage Jülich danke ich für die Unterstützung bei der Neutronenaktivierung und Herrn Dr. J. Ottemann vom Mineralogischen Instigut der Universität Heidelberg für die Untersuchung mit der Elektronenmikrosonde.     

Petrology of metamorphic rocks of almandine-amphibolite facies in Saidapuram-Podalakuru area,Nellore district,Andhra Pradesh,India

Summary Precambrian amphibolites and quartz-mica schists in the Saidapuram-Podalakuru area fall within the almandine-amphibolite facies of regional metamorphism. The analysed rocks represent metamorphosed basic igneous rocks. It is suggested that the quartz-muscovite-staurolite schists underwent metamorphism between 550° and 700° C at an average pressure of 7.2 kb; the quartz-muscovite (±biotite), hornblende-biotite (±garnet), and hornblende-garnet schists between 600°–700° C/7.5 kb; and the quartz-biotitekyanite schists between 650°–700° C/8 kb.

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Petrologie der metamorphen Gesteine in Almandin-Amphibolit-Fazies im Gebiet von Saidapuram-Podalakuru, Distrikt Nellore, Andhra Pradesh, Indien

Zusammenfassung Präkambrische Amphibolite und Quarz-Glimmer-Schiefer im Gebiet von Saidapuram-Podalakuru gehören der Almandin-Amphibolit-Fazies an. Die analysierten Gesteine stellen metamorphe basische Erstarrungsgesteine dar. Die Quarz-Muskovit-Staurolith-Schiefer wurden bei 550°–700°C und einem durchschnittlichen Druck von 7,2 kb metamorph, die Quarz-Muskovit-(±Biotit-), die Hornblende-Biotit- (±Granat-) und die Hornblende-Granat-Schiefer bei 600°–700° C/7,5 kb, die Quarz-Cyanit-Schiefer bei 650°–700° C/8 kb.

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With 6 Figures     

Die Anatexis des Winnebachgranites (Ötztaler Alpen, Österreich) am Beispiel eines Aufschlusses

Zusammenfassung Im Winnebachmigmatit (Ötztaler Alpen, Österreich) wurde ein frischer Gletscherschliff hinsichtlich seiner Bildungsbedingungen untersucht. Das Fehlen von Orthoklas im anatektisch neugebildeten Gestein spricht für Drucke über 3,2 kb zur Zeit der Anatexis. Die Temperatur der Anatexis ist durch das Auftreten von Gneis-Schollen im Migmatit mit ca. 680–685°C (4 kb) bestimmt. Mit Hilfe von Experimenten wurde versucht, den Grad der Anatexis und die Schmelzmengen zu rekonstruieren. Die größten Schmelzbereiche werden ca. 20°C betragen haben. Dabei entstand in den günstigsten Fällen 60–70% Schmelze im Gestein. In den meisten Fällen blieb während der Anatexis von den hellen Gemengteilen außer Quarz auch Plagioklas als kristalliner Rest übrig.

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The anatexis of the Winnebachmigmatite (Ötztal Alps, Austria) illustrated by an outcrop

Summary Investigations on the conditions of formation of the Winnebachmigmatite were made on fresh rocks from an outcrop polished by glacial ice. The lack of orthoclase in the anatectically formed rock is interpreted to be due to a pressure more than 3.2 kb during the anatexis. The temperature of the anatexis is fixed at 680–685°C (4 kb) by unaltered gneiss-blocks within the migmatite. We have tried experimentally to reconstruct the degree of anatexis and the amount of melt. The largest temperature range of melting in this migmatite is considered to have been approximately 20°C. Thereby a maximum amount of melt of 60–70% was formed. Of the leucocratic minerals apart from quartz, some of the plagioclase remained also as crystalline residue.

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Mit 7 Abbildungen     

Mineralogy of the Permian laterite of Northwestern Iran

Summary Laterite horizons of Permian age in NW Iran contain diagenetic and low grade metamorphic minerals. Chloritoid is ubiquitous in the metamorphic mineral assemblages. The chemical compositions of three meta-laterites satisfy the conditions for the formation of chloritoid. The comparison of the metamorphic mineral assemblages with experimental data indicates an equilibration temperature not exceeding 375–400°C.

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Zur Mineralogie permischer Laterite in Nordwest-Iran

Zusammenfassung Permische Laterithorizonte in Nordwest-Iran enthalten diagenetische und schwach metamorphe Minerale. Chloritoid kommt in den metamorphen Mineralparagenesen überall vor Die chemischen Zusammensetzungen dreier Metalaterite erfüllen die Bedingungen für die Bildung von Chloritoid. Der Vergleich der metamorphen Mineralvergesellschaftungen mit experimentellen Daten weist auf eine Gleichgewichtseinstellung bei einer Temperatur von nicht über 375–400°C hin.

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With 2 Figures     

Experimentelle Bildung von Alunit-Jarosit durch die Einwirkung von Schwefelsäure auf Mineralien und Gesteine

Zusammenfassung Die Alunitisierung von natürlichem Leucit, Nephelin, Sodalith, Kalifeldspat, Oligoklas, Sericit sowie Basaltglas, Trachyandesit, Nephelinbasanit und Nephelinit wurde experimentell im Temperaturbereich zwischen 90° C und 180° C bei verschiedenen H₂SO⁴-Konzentrationen untersucht. Je nach Ausgangssubstanz wurden Alunit, Natroalunit, Jarosit oder Mischkristalle zwischen diesen Endgliedern der Alunitreihe gebildet. Das bei diesen Reaktionen freiwerdende SiO₂ bildet ein röntgenamorphes Gel, alle anderen nicht in den Alunitmineralien gebundenen Komponenten gehen in Sulfate über.Die Alunitisierung erfolgt nur in einem bestimmten Konzentrationsbereich, dessen unterste Grenze unabhängig von der Temperatur ist und für alle Ausgangssubstanzen bei einer Normalität der zugegebenen H₂SO₄-Lösung 0,1–0,2 liegt. Die obere Grenzkonzentration ist temperaturabhängig und liegt für die Alunitbildung bei einer Normalität 0,7 bei 90° C und 1,3 bei 180° C, für die Natroalunitbildung bei etwas (ca. 0,2) tieferen Werten. Oberhalb dieses Konzentrationsbereiches reagieren die Mineralien und Gesteine zu einer röntgenamorphen gelartigen Masse, unterhalb des Bereiches bleibt die Ausgangssubstanz unverändert.In den Versuchen mit Gesteinen als Ausgangssubstanz wird bei tieferen Temperaturen bevorzugt Jarosit und bei höheren Temperaturen bevorzugt Alunit gebildet. Im mittleren Temperaturbereich tritt Jarosit bei höheren und Alunit bei tieferen Säurekonzentrationen auf.Im Temperaturbereich von 90° C bis 180° C findet innerhalb von einigen Wochen bei den meisten Ausgangssubstanzen ein vollständiger Reaktionsumsatz statt. Dennoch ist die Reaktionsgeschwindigkeit bei gleichem Körnungsgrad unterschiedlich: Am schnellsten reagiert der Sodalith, während die Feldspäte besonders reaktionsträge sind. Für die untersuchten Mineralien gilt folgende Reihenfolge: Sodalith — Leucit — Nephelin — Sericit — Oligoklas — Kalifeldspat.Vergleiche der experimentellen Ergebnisse mit der natürlichen Alunitisierung ergaben gute Übereinstimmung.

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The formation of alunite from natural leucite, nepheline, sodalite, potassium-feldspar, oligoclase and sericite as well as from basaltic-glass, trachyandesite, nephelinebasanite and nephelinite was experimentally investigated at different H₂SO₄-concentrations in the temperature range from 90° to 180° C. Depending on the starting material, alunite, natroalunite, jarosite or mixed crystals of the alunite solid solution series were formed. The SiO₂ set free in these reactions, forms a gel amorphous to X-rays, while all other components which do not enter into the alunite minerals, yield sulfates.The formation of alunite occurs only within a distinct range of H₂SO₄-concentrations, the lower limit being independent of the temperature and of the starting material; this limit corresponds to a normality of the H₂SO₄-solution of 0,1–0,2. The upper limit of the H₂SO₄-concentration is depending on the temperature; at 90° C this limiting concentration lies at 0,7, at 180° C it is 1,3; for the formation of natroalunite, the upper limit lies at somewhat lower concentrations (0,2). If the concentration of H₂SO₄ exceeds the upper limit, the minerals and rocks react to X-ray amorphous, gel-like products, at concentrations below the lower limit, the starting material remains unchanged. In the experiments with rocks as starting material, jarosite is generally formed at lower temperatures, at higher temperatures alunite is predomin ant. At intermediate temperatures higher acid concentrations yield jarosite and lower concentrations alunite. In the temperature range of 90° to 180° C, the reactions of most starting materials are completed in a few weeks. Nevertheless, the reaction rate at equal grain size is dependent on the starting material: sodalite showed the highest reaction rate, while sluggish reactions were observed for the feldspars. The rate of reaction decreases from sodalite, leucite, nepheline, sericite, oligoelase to potassium feldspar. The experimental data agree closely to results obtained for the natural formation of alunite.

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Herrn Professor Dr. H. Heritsch danke ich für sein dauerndes Interesse an dieser Arbeit, für Ratschläge und kritische Bemerkungen sowie dafür, daß die Experimente am Institut für Mineralogie und Petrographie der Universität Graz durchgeführt werden konnten. Herrn Professor Dr. C. W. Coerens danke ich für wertvolle Diskussionen sowie für die Möglichkeit, die experimentelle Technik kennenzulernen. Mein Dank gilt ferner Techn. Oberkontroll. J. Macher für technische Hilfen bei der Ausführung der Experimente.     

Experimentelle Sideritbildung aus Calcit + FeCl2

The stability relations of calcite and siderite in the system Ca²⁺-Fe²⁺-CO ₃ ^2– Cl ₂ ^2– -H₂O have been determined between 150 and 400° C in the pressure range from 250 to 2000 bars.It was found that the composition of the fluid phase coexisting with calcite and siderite is very poor in Fe²⁺ and correspondingly very rich in Ca²⁺ (see Tab. 1 and Fig. 3). The mole proportion Ca²⁺/(Ca²⁺+Fe²⁺) exceeds the value 0.98 at temperatures below 250° C when fluid pressure is 1000 bars. The stability field of calcite narrows with decreasing temperature, increasing pressure, and decreasing concentration of dissolved salts (CaCl₂₊+FeCl₂). In our experiments siderite becomes unstable at about 400° C (see p. 158).The experimental data indicate that siderite will be formed by reaction of calcite with FeCl₂-bearing solutions that have very low concentrations of Fe²⁺ as well as high Ca²⁺/(Ca²⁺+Fe²⁺)-ratios. Solutions coexisting with calcite must be very poor in Fe²⁺, otherwise siderite is formed.

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Herrn Prof. Dr. H. G. F. Wikkleb danke ich sehr für sein förderndes Interesse an dieser Arbeit und für eine kritische Durchsicht des Manuskriptes. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft gebiihrt Dank für die Arbeitsmöglichkeit mit den Apparaturen, die Herrn Prof. Dr. Winkler zür Verfugung gestellt wurden.     

Mineralbestand und Genesis des Eisgarner Granits im niederösterreichischen Waldviertel

Zusammenfassung Der jüngste Granit im österreichischen Moldanubikum ist der im nordwestlichen Waldviertel aufgeschlossene Eisgarner Granit.Das Gestein ist ein Zweiglimmergranit. Der Plagioklas (20–28 Vol.-%), selten zonar gebaut, hat einen durchschnittlichen An-Gehalt von 13%; daneben treten basischere Plagioklase (An bis 30%) als Einschlüsse im Mikroklin auf. Der Alkalifeldspat (25–38 Vol.-%) ist ein gegitterter, perthitisch entmischter Mikroklin mit Or 67–72%, Ab 24–28%, An 1,8–2,8%. Durch den Gehalt an Spurenelementen unterscheidet er sich stark von dem der älteren moldanubischen Granite. Die Triklinität liegt meist unter 0,90. Quarz tritt stellenweise als frühes Kristallisat auf, gehört aber im allgemeinen zu den Letztausscheidungen. Biotit (4–7 Vol.-%) bildel 2M-Polymorphe, ebenso Muskowit (6,5–7,5%), der entweder durch Reaktion von Andalusit mit der Schmelze oder aus Alkalifeldspat durch Reaktion mit der fluiden Phase hervorgegangen ist. Die Akzessorien Spinell, Rutil, Granat und Andalusit weisen darauf hin, daß der Granit durch Anatexis hochmetamorpher Gesteine (Silimanitgneise?) entstanden ist. Die Kristallisation verlief im Temperaturbereich zwischen ca 700° und 600°C bei einem Wasserdampfdruck von ca 5000 bar.

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Summary The youngest granite in the Moldanubian zone of Austria is theEisgarn granite which is exposed in the northwestern part of the Lower Austrian Waldviertel.The rock is a two-mica granite. The plagioclase (20–28 vol.-%) has an average An-content of 13% and shows only a weak zonary structure. Also more basic plagioclases (up to An 30) occur as inclusions in microcline. The alkalifeldspar (25–38 vol.-%) is a cross-hatched microcline perthite with the composition Or 67–72, Ab 24–28, An 1,8–2,8. It is distinguished from the microcline perthites of older granites by its content in trace elements. Its obliquity lies below 0,90. Partly the quartz is an early crystallisate, it is commonly a very late product, however. Biotite (4–7 vol.-%) forms the 2M polymorphe, as well as muscovite (6,5–7,5 vol.-%) which may develop by reaction of andalusite with the melt or from alkalifeldspar by reaction with the fluid phase. The accessories rutile, spinel, garnet and andalusite indicate a development of the granite by anatexis of high-metamorphic rocks (sillimanite-bearing gneisses?). Crystallization took place in the temperature range of 700° to 600°C under a water-vapor-pressure of 5000 bars.

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Mit 11 Texiabbildungen

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Herrn Prof. Dr.H. Leitmeier zum 80. Geburtstag gewidmet.     

Composition of hydrous melts in equilibrium with quartz eclogites

Summary Compositions of the hydrous melts in equilibrium with garnet, omphacitic clinopyroxene and quartz have been investigated experimentally at 28.5 and 35 kbar. They are represented by silica-rich liquids (> 70% SiO₂) with low MgO, FeO and CaO contents. The removal of ca 10–15% of the magma of this composition may be sufficient to convert quartz eclogite formed after subduction of altered MORB into a quartz-free bimineralic eclogite assemblage, which is a common type of xenoliths in kimberlites.At 28.5 kbar the solidus temperature is between 700 and 750° C in the system quartz eclogite—water, and the high pressure amphibole-out boundary lies at ca 25 kbar in accord with the previous studies.

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Die Zusammensetzung wasserhältiger Schmelzen im Gleichgewicht mit Quarz-Eklogiten

Zusammenfassung Um Prozesse zu simulieren, die bei der Subduktion von Ozeanbodenbasalten durch partielle Anatexis im Stabilitätsfeld von Eklogiten ablaufen, wurde die Zusammensetzung wasserhältiger Schmelzen in Gleichgewicht mit Granat, Omphacit und Quarz bei 28.5 und 35 Kbar experimentell untersucht. Diese Schmelzen sind reich an SiO₂ (> 70 Gew%) und arm an Mg0, Fe0 and CaO. Die Extraktion von ca. 10–15% derartiger Schmelzen würde genügen, um quarzführende Eklogite, die durch die Subduktion von alteriertem MORB Material entstanden sind, in quarzfreie bimineralische Eklogite umzuwandeln wie sie häufig als Xenolithe in Kimberliten beobachtet werden.Im System Quarz-Eklogit-Wasser liegt die Solidustemperatur bei 28.5 Kbar zwischen 700 und 750°C. Die obere Stabilitätsgrenze von Amphibol liegt in diesem Temperaturbereich bei ca. 25 Kbar.

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With 1 Figures     

Das System KFeSi3O8−KAlSi3O8−H2O mit Untersuchungen über die Mikroklin-Sanidin-Beziehungen

Zusammenfassung Im System KFeSi₃O₈–KAlSi₃O₈ wird eine Mischungslücke gefunden, welche den Bereich von 10–60 Mol. % K-Fe-Feldspat umfaßt. Die Mischkristalle links und rechts der Mischungslücke verhalten sich ähnlich wie ihre benachbarten Endglieder. Das Fehlen von intermediären Phasen auf der Eisenseite und die Mischungslücke machen es wahrscheinlich, daß das Verhalten des K-Fe-Feldspates nicht auf das Verhalten des K-Al-Feldspates extrapoliert werden darf.

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Summary In the system KFeSi₃O₈–KAlSi₃O₈ a miscibility-gap is found from 10 to 60 Mol.% K-Fe-felspar. The mixed crystals on the right and left side of the miscibility-gap show a behaviour similar to the corresponding end-members. The lack of intermediate phases on the iron-side and the miscibility-gap make probable that one cannot extrapolate the behaviour of the K-Fe-felspar to the behaviour of the K-Al-felspar.

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Mit 3 Textabbildungen

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Herrn Professor Dr.F. Machatschki zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Geology and geothermometry of vein-type W-Sn deposits at Pennaichaung and Yetkanzintaung Prospects,Tavoy Township,Tennasserim Division,southern Burma

The Pennaichaung and Yetkanzintaung W-Sn Prospects are located in Tavoy Township, Tennasserim Division, southern Burma. The W-Sn mineralization at the Pennaichaung is closely related with a small, satellitic granitoid pluton of presumably Late Mesozoic age, which intruded the metaclastic rocks of Mergui Group (mostly Carboniferous). The mineralized quartz veins at the Pennaichaung penetrated the granitoid-metasedimentary rocks contact. In contrary to the Pennaichaung deposit, the W-Sn veins at the Yetkanzintaung are exclusively in the metasedimentary rocks of slates and quartzites of Margui Group. Mineralized quartz veins in the Pennaichaung area trend NNE-SSW, NW-SE and NE-SW with a maximum thickness of 30 cm, but only quartz veins trending NNE-SSW are found to be productive and contained economically workable wolframite and cassiterite. Majority of the mineralized quartz veins in the Yetkanzintaung area trend approximately N-S with easterly dip of 50°–70°. The thickness of the ore veins in the Yetkanzintaung area are thinner than those of the Pennaichaung and range from 1 cm to 20 cm with an average width of 5 cm. Fluid inclusion studies of the quartz from the ore veins cutting the granitoid in the Pennaichaung area have yielded a filling temperature range of 170°–270°C with a maximum mode of 220°C, while quartz crystals from the ore veins in the nearby metasedimentary rocks gave a filling temperature range of 140°–220°C with a maximum mode of 160°C. Hence, the Pennaichaung deposit was thought to have emplaced under a filling temperature range of 140°–270°C. A similar low filling temperature range was recorded for the Yetkanzintaung deposit. Quartz from the Yetkanzintaung ore veins have yielded filling temperatures of 200°–240°C, whereas the fluorites associated with the mineralized quartz veins gave a temperature range of 140°–160°C. Limited freezing runs indicate a salinity of less than 5 NaCl equivalent weight percent for inclusions in quartz from both orebodies. No fluid inclusion evidence of boiling of ore fluids nor presence of liquid CO₂ was observed in this study. Thus, the ore fluids responsible for the W-Sn mineralization at the Pennaichaung and Yetkanzintaung areas were of low temperature, diluted, CO₂-deficient, NaCl brines.     

Le massif ultrabasique des Beni Bouchera (Rif Interne,Maroc): Etude des péridotites de haute température et de haute pression,et des pyroxénolites, à grenat ou sans grenat,qui leur sont associées

The ultrabasic rocks which form the Beni Bouchera massif are schistose and folded isoclinally. They outcrop at the center of a late formed anticline under a series of granulite facies precambrian or lower paleozoic rocks. The ultrabasic rocks appear to have been in situ during the major structural development of the series and were emplaced at the time of metamorphism. The massif itself is essentially a peridotite, apparently layered, which contains pyroxenite bands (about 3% of the total volume of the massif). The peridotites are olivinerich containing two aluminous pyroxenes and spinel. The pyroxenites are however quite varied. They are frequently banded themselves and in several centimeters thickness can vary from enstatite rocks at the exterior of the layers to garnet clinopyroxenites at the center with websterite and garnet websterite as intermediate rock type. They are also present as monofacies bands of enstatite or garnet clinopyroxenite rock. Occasionally the minerals in these bands show exsolution features.Thirty six new rock and mineral chemical analyses are presented here. An attempt is made to use these data correlated with abundant bibliographic material in order to evaluate the conditions of formation of the rock types. The temperature range is estimated to be 1100–1200° C, pressures between 15 and 20 kbs in the latest facies and 1400°C and 25 kbs for a primary phase represented by the pyroxenites showing marked exsolution features. Various arguments lead to the conclusion that the pyroxenite bands crystallized from a liquid which was in equilibrium with the solid lherzolite.One sees in the Beni Bouchera the results of anatectic melting of an aluminous peridotite which originated in the upper mantle. This partial fusion was caused by the adiabatic upward movement of the mantle material toward the lower crust where tangential tectonic movements emplaced it as a solidified mass in an orogenic root zone under granulite facies conditions.

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Equipe de recherches associée au C.N.R.S.: Pétrogenèse des roches éruptives et métamorphiques

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Plusieurs missions sur le terrain ont été effectuées avec le concours du Service Géologique du Maroc et grâce, particulièrement, à G. Choubert, M. Diouri, Y. Ennadifi et A. FaureMuret. Les études pétrographiques ont été poursuivies à la Sorbonne sous la direction de J. Jung et de J. Ravier. Une aide inestimable m'a été apportée par M. J. O'Hara pour la rédaction de ce mémoire. A divers titres j'ai largement bénéficié des conseils et critiques de B. Azambre, F. Conquere, M. Durand-Delga, M. Fonteilles, J. R. Kienast, B. Velde, D. Velde et J. C. Vilminot     

Über die Synthese von Albiten bei Temperaturen von 250 bis 700° C

A glass of composition NaAlSi₃O₈ with small contents of Fe has been crystallized in the presence of water vapor under 1000 bars, at temperatures in the range of 250 to 700° C for varying periods of time. The synthetic crystals were investigated microscopically and by x-ray powder diffraction methods. Most of the crystals are twinned according to the albite law, but other twins are found too. Size and form of the crystals seem to depend on the temperature of crystallization. The optic axial angles (2V _x ) of the albites being measurable on the universal stage are in the range of 50 to 100 degrees. There seems to exist a linear relation between the 2₁₃₁–2_1¯31 values (used as an indicator for the degree of ordering) and the 2V _x values. The change of the lattice parameters from albite (D) to albite (O) is suggested to deviate slightly from linearity.In contrast to previous investigations the steady value of 2₁₃₁–2_1¯31 which is characteristic of the temperature of crystallization was reached more rapidly. These results suggest that small content of Fe in the glass had a catalytic effect on the Al/Si ordering.

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Herrn Dr. F. Seifert (Ruhruniversität Bochum) danken wir herzlich für die Einweisung in die experimentellen Untersuchungsmethoden sowie für manchen kritischen Hinweis. Danken möchten wir auch Herrn Dr. P. K. Hörmann für die Kontrolle der chemischen Zusammensetzung des Albitglases sowie Herrn Dr. C. W. Burnham (Harvard University) für die Bereitstellung des Rechenprogramms. Nicht zuletzt danken wir Herrn Prof. Dr. F. Karl für die kritische Durchsicht des Manuskriptes.     

Über ein Datolithvorkommen am Basaltkontakt im Kaliwerk Buggingen (Südbaden)

Zusammenfassung Kleine Datolith-Knöllehen wurden unmittelbar auf dem Kontakt von Ankaratrit-Gängen mit dem Unteren Kalilager auf dem Kaliwerk Buggingen aus hydrothermalen Lösungen im Gefolge der Gangbildung und vielleicht im Zusammenhang mit der Serpentinisierung gebildet. Ihre Bildungstemperatur ließ sich aus der volumenkonstanten Umwandlung der Sylvinite in Hallt-Gesteine im Kontaktbereich zu etwa 300° C abschätzen.

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Small spherolites of datolite occur immediately on the contact of the lower potash seam with cross-cutting ankaratrite-dikes in the mine of Buggingen, southern Baden. They are hydrothermal in origin and perhaps connected with the serpentinization of the ankaratrites. Their temperature of formation of about 300° C was estimated from the fact, that the volum of the potash seam remained constant during the metasomatic replacement of sylvite by halite in the neighbourhood of the dikes.

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Herrn Prof. Dr.C. W. Correns zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Ca−Sr substitution in clinopyroxenes along the join CaMgSi2O6−SrMgSi2O6

Summary In order to define the limits of expansion of the M2 polyhedron in theC2/c clinopyroxenes of formulaX ^M2Mg^M1 [Si₂O₆] as the mean ionic radius in the M2 site increases, the join CaMgSi₂O₆–SrMgSi₂O₆ (Di–SrPx) has been investigated atP=1 atm and between 1090°C and 1350°C. The extent of the clinopyroxene solid solutions is limited to the compositional range Di₁₀₀–Di₇₀SrPx₃₀. Within this range the unit-cell parameters of the clinopyroxenes show a linear variation with the increase of Sr content. The comparison of the variations caused in the unit-cell dimensions by the increase of the mean ionic radius in the M2 site (Di–SrPx series) with those caused by the decrease of the mean ionic radius in M2 (Di–En series) displays a different trend ofb in the two series. This different trend ofb suggests a different mechanism of the structure deformation in the two solid solution series. The narrow extent of the Di–SrPx solid solutions atT=1200°C shows that the increase of the mean ionic radius in the M2 site is restricted to the range 1.12–1.16 Å.

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La substitution Ca–Sr dans les clinopyroxènes le long du joint CaMgSi₂O₆–SrMgSi₂O₆

Résumé Le joint CaMgSi₂O₆–SrMgSi₂O₆ (Di–SrPx) a été étudié entre 1090°C et 1350°C à 1 atm dans le but d'établir quelles sont les limites de l'expansibilité du polyhèdre M2 dans les clinopyroxènesX ^M2Mg^M1 [Si₂O₆] (group spatialC2/c) avec l'augmentation du rayon jonique moyen dans le site M2. La solution solide est limitée à l'intervalle de composition Di₁₀₀–Di₇₀ SrPx₃₀. Dans ce domaine les paramètres de la maille varient d'une façon linéaire avec la teneur croissante de Sr. Si on compare les variations de la maille, déterminées par le rayon jonique moyen croissant dans le site M2 (série Di–SrPx), avec celles causées par la diminution du rayon jonique moyen dans le site M2 (série Di–En), on observe une tendance différente du paramètreb dans les deux séries. Ceci indique un mécanisme différent de la déformation structuralle dans les deux séries de solutions solides. Puisque àT=1200°C le domaine des solutions solides Di–SrPx est étroit, l'augmentation du rayon ionique moyen dans le site M2 est bornée à l'intervalle 1.12–1.16 Å.

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With 5 Figures     

Hydrogen isotopic fractionation factor between brucite and water in the temperature range from 100° to 510° C

The hydrogen isotopic fractionation factor between brucite and water has been determined in the temperature range of 100°–510° C. Brucite is always depleted in deuterium relative to the coexisting water, and the degree of depletion becomes larger with decreasing temperature. The fractionation factor changes smoothly in the temperature range of 144°–510° C and its temperature dependence was obtained by the method of least square fit in the following form: 10³In=8.72×10⁶ T ^–2–3.86×10⁴ T ^–1+14.5However, a marked decrease of about 5 was observed at 100°–144° C. The D/H fractionation factor for the brucite-water system is not similar to that for serpentine-water system presented by Sakai and Tsutsumi (1978), though all the hydroxyl ions coordinate to magnesium ion in both minerals. This discrepancy cannot be attributed to hydrogen bonding but to distortion of Mg-octahedron of serpentine, in which the Mg-OH bonding length is shorter than the sum of ionic radius of Mg²⁺ and O^2– and there is no distortion in brucite. It is indicated that aside from hydrogen bonding, the structure effect also controls the D/H fractionation between hydrous mineral and water.     

Experimental study of a biotite-bearing granitic system under water-saturated and water-undersaturated conditions

Phase relationships in haplogranitic melts containing ferromagnesian minerals were investigated in the temperature range 760–850°C, atP _total=2 kbar, =0.25 1.00, and at NNO buffer conditions. The compositions of coexisting biotite, orthopyroxene, magnetite and granitic melt were determined by electron microprobe. Biotite was the only Fe–Mg mineral in the starting material. It disappeared in water-undersaturated melts at temperatures above 830°C and in melts saturated with water above 810°C. Magnetite was present in all runs. Orthopyroxene became stable between 780 and 800°C. The Mg/(Mg+Fe) ratios of biotite (0,63–0,72) and orthopyroxene (0,63–0,71) are similar in water-saturated and undersaturated melts at comparable temperatures and increase slightly with increasing temperature. The solubility of Mg in haplogranitic melts is very low (0,07–0,24 wt% MgO). It increases slightly with temperature and is independent of the prevailing water activity. The solubility of Fe is low (0,91–1,37 wt% FeO); it also increases with increasing temperature, and it is higher in water-saturated than in water-undersaturated melts.     

Granat-Spinell-Websterit und Lherzolith aus dem Basalttuff von Kapfenstein,Steiermark

Zusammenfassung Aus dem Basalttuff von Kapfenstein werden ein Granat-Spinell-Websterit und ein Lherzolith-Einschluß beschrieben. Elektronenstrahl-Mikrosondenanalysen der Phasen und Pauschalanalysen dieser Gesteine und des Basaltes werden angegeben.Die Zusammensetzung der koexistierenden Phasen deutet auf eine Gleichgewichtsbildung unter sehr hohen Temperaturen und Drücken hin (Lherzolith: 1100–1150° C, 20 kb; Websterit: 1250–1350° C, 24 kb). Beide Einschluß-Gesteine zeigen Deformationen und metamorphe Rekristallisationen. Es wird angenommen, daß sie Reste verschiedener Lagen des oberen Erdmantels darstellen.Die Basaltschlacken des Tuffs sind reich an Mineralbruchstücken dieser und anderer Gesteine. Sie fürhren jedoch auch Hp-HT-Minerale, welche kogenetisch sind. Die ungewöhnliche Zusammensetzung der Lapilli und der Schlacken deutet auf eine direkte Herkunft dieser Laven aus dem Erdmantel hin.

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Garnet-spinel-websterite and lherzolite from the Basalt tuff from Kapfenstein, Styria

Summary A garnet-spinel websterite and a spinel lherzolite nodule as well as some scoriaceous basaltic fragments from the tuff of Kapfenstein have been investigated petrologically. Electron-microprobe analyses of the phase and bulk analyses of the rocks are presented.Compositions of the coexisting phases suggest equilibration at high temperatures and pressures; lherzolite at 1100–1150° C and 20 kb whereas websterite at 1250–1350° C and 24 kb. Both xenoliths show metamorphic recrystallization and stress deformation. It is believed that they represent accidental xenoliths of different strata of the upper mantle.The scoriaceous basaltic fragments contain abundant mineral fragments of the xenoliths and other rocks. They also contain cogenetic high pressure minerals. The unusual composition of the basaltic fragments suggests a direct derivation of their melts from the upper mantle by partial melting of different degrees.

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Mit 4 Abbildungen

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Herrn Prof. DDr.H. Wieseneder zum 65. Geburtstag gewidmet.     

The Cu-Se system

Phase-relations in the Cu-Se system were determined by evacuated silica-tube experiments. The phase diagram up to 1100° C was obtained from the results of differential thermal analyses of pure compounds and of their mixtures. The phases in the system are: Cu₂Se — undergoes a polymorphic transformation at 150° C. The symmetry of the low temperature form is not yet known. The high form is cubic with a fluorite-type structure. Cu_2–xSe — cubic, with x variable in a very narrow range, at room temperature. Cu₃Se₂ — tetragonal, breaks down to Cu_2–xSe and CuSe at 150° C. CuSe — hexagonal below 60° C and, presumably, orthorhombic at higher temperature, melts incongruently at 387° C to Cu_2–xSe and a Se-rich liquid. CuSe₂ — orthorhombic, melts incongruently at 347° C to CuSe and a Se-rich liquid. The presence of an eutectic at 523° C was inferred from differential thermal heating and cooling curves.

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Zusammenfassung Die Phasenbeziehungen im Cu-Se System wurden durch Versuche mit Hilfe evakuierter Quarzampullen bestimmt. Bis zu 1100° C wurden die Ergebnisse der Differential-Thermoanalyse verwendet. Die Phasen im System sind: Cu₂Se: wandelt sich bei 150° C polymorph um. Die Symmetrie der Tieftemperaturform ist noch nicht bekannt, während die Hochtemperaturform kubisch ist (Flusspatstruktur). Cu_2–xSe (kubisch) hat bei Raumtemperatur einen sehr kleinen x-Wert. Cu₃Se₂ (tetragonal) spaltet sich bei 150° C zu Cu_2–xSe und CuSe. CuSe (hexagonal) ist unterhalb 60° C vermutlich rhombisch und bei höherer Temperatur (387° C) zersetzt es sich inkongruent zu Cu_2–xSe und einer Se-reichen Schmelze. CuSe₂ (rhombisch) zersetzt sich bei 347° C inkongruent zu CuSe und einer Se-reichen Schmelze. Die Anwesenheit eines Eutektikum bei 523° C wird aufgrund von DTA-Analysen angenommen.

     

Untersuchungen über die Bildung von Analcim aus natürlichen Silikaten

Zusammenfassung Im Temperaturbereich zwischen 100–180° C wurde experimentell die Umwandlung einiger natürlicher Silikate und silikatischer Gesteine in Analcim untersucht. Der Analcim bildete sich im alkalischen Milieu nach Abbau der einzelnen Ausgangssubstanzen direkt und ohne das Auftreten irgendeiner Zwischenphase. Die Entstehung des Analcims zeigte sich dabei abhängig von der Art und der Konzentration der einwirkenden Lösungen, von der Temperatur und von den Ausgangssubstanzen. Bei geringeren Konzentrationen der Lösungen war die Reaktion bedeutend langsamer als bei größeren. Der Analcim bildete sich nur in einem bestimmten Konzentrationsbereich der alkalischen Lösungen, wobei dieser für die einzelnen Substanzen unterschiedlich war. In Abhängigkeit von der Ausgangssubstanz entstanden bei geringeren Alkalikonzentrationen an Stelle des Analcims Zeolithe und bei größeren Alkallkonzentrationen SiO₂-Mineralien.

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Investigations on the formation of analcite from natural silicates

The transformation of some natural silicates and silicatic rocks into analcite was experimentally investigated over a temperature range of 100° C to 180° C. Analcite was directly formed in alkaline surroundings after reduction of the various starting substances without any intermediate phases. The formation of analcite depended on the kind and concentration of the reacting solutions, on the temperature and on the starting substance. At lower concentrations of the solutions the reaction was considerably slower than at higher ones. Analcite was formed only within a certain concentration range of the alkaline solutions, this range being different for the different substances. Depending on the starting substance, zeolites were formed at lower alkali concentrations. At higher alkali concentrations SiO₂ minerals were formed.

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Herrn Prof. Dr. H. Heritsch danke ich für sein dauerndes Interesse an dieser Arbeit, für Ratschläge und kritische Bemerkungen sowie für die Zurverfügungstellung der Mittel des Institutes für Mineralogie und Petrographie der Universität Graz.

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Herrn Prof. Dr. C. W. Correns möchte ich auch an dieser Stelle für die Möglichkeit, die experimentelle Technik in Göttingen kennenzulernen, meinen Dank sagen.