Folgerungen für die Entstehung der Basalte aus dem speziellen Auftreten der Pyroxene in diesen Gesteinen

Zusammenfassung Die früheren Angaben über die Pyroxenführung, besonders über den Gehalt an rhombischem Pyroxen, wurden in den Basalten der südwestlichen Ausläufer des Vogelsberges überprüft. Es kann in Abhängigkeit vom SiO₂-Gehalt dieser Gesteine eine Beziehung über die Zusammensetzung der Basalte und die Art der auftretenden Pyroxene aufgestellt werden. Vereinfacht ergibt sich, daß die Olivinbasalte keinen rhombischen Pyroxen in der Grundmasse führen - abgesehen von den Olivinknollen - und die Gesteine mit Bronzitführung dem gabbrodioritischen bzw. dioritischen Magmentyp angehören. Daneben kommt Pigeonit in weiter Verbreitung vor. Diese Befunde unterstützen die Auffassung, daß die Olivinknollen der Basalte Reste von assimilierten Peridotiten sind. die dem basaltischen primären Magma zugefügt werden. Dadurch wird ein Hinweis auf den Ort der Bildung der basaltischen Magmen gegeben.     

Clinopyroxene chemistry of the high-Potassium suite from the Alban Hills,Italy

Summary Chemical data on clinopyroxene phenocrysts in twenty-four lava samples from the Alban Hills (Roman comagmatic region) show coexistence, within the same rock, of two core-rim evolution trends: diopside-salite and salite-diopside, respectively. The Alban volcanics can be divided in two groups depending on which type of core predominates.Geochemical mixing tests, conducted with elements showing a different degree of incompatibility, such as Ce, Sr, Th, La, Ta, and Hf, show no evidence of a mixing process which might be responsible for coexistence of both diopside and salite clinopyroxenes within the same lava.Taking into account the results of known experiments on the influence of water on clinopyroxene composition in potassium rich lavas, the reverse zoning trend observed and the consequent predominance of salite cores in some lavas are ascribed to the effect of volatiles, and particularly to water. Changes of water pressure may also be responsible for phenocryst corrosion and salitic clinopyroxene replacement by olivine, phlogopite and titaniferous magnetite.The prominent role of water in the Alban Hills magma evolution is also supported by the high fluorine content found in the Alban products, which enhances water solubility in the magmas, by the frequent occurrence of mica in the rock groundmass and, finally, by the explosive character of Alban volcanism.

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Zusammenfassung Die Ergebnisse chemischer Analysen von Klinopyroxen in vierundzwanzig Lavaproben aus den Albaner Bergen (Römische Komagmatische Region) zeigen die Koexistenz von zwei Kern-Rand-Entwicklungstendenzen: Diopsid-Salit und Salit-Diopsid. Die Vulkanite können auf Grund der Zusammensetzung der Kerne in zwei Gruppen unterteilt werden.Mit Elementen verschiedener Inkompatibilität, wie Ce, Sr, Th, La, Ta und Hf, ausgeführte Mischversuche geben keinen Hinweis dafür, daß ein Mischungsprozeß für die Koexistenz von Diopsid und Salit in derselben Lava verantwortlich sei.In Anbetracht der Ergebnisse von Experimenten über den Einfluß von H₂O auf die Klinopyroxen-Zusammensetzung in K-reichen Laven, werden die beobachtete Zonierung und die daraus folgende Dominanz von Salit-Kernen in bestimmten Lavatypen der Wirkung von volatilen Bestandteilen, besonders Wasser, zugeschrieben. änderungen des H₂O-Drucks können für Phenokristall-Korrosion und Verdrängung der salitischen Klinopyroxene durch Olivin, Phlogopit und Titanomagnetit verantwortlich sein.Die entscheidende Rolle des Wassers in der Entwicklung des Magmas stimmt mit dem hohen Fluor-Gehalt der Produkte, der die H₂O-Löslichkeit in Magmen erhöht, mit der Häufigkeit des Glimmers in der Grundmasse der Gesteine und mit der explosiven Natur des Vulkanismus im Untersuchungsgebiet überein.

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Zur Chemie der Klinopyroxene in den Kali-reichen Gesteinen der Albaner Berge

     

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.     

A secondary clinopyroxene-chlorite-spinel assemblage in clinopyroxenite of the Mann complex, Abitibi Belt, Ontario: An unusual hydrothermal alteration suite

Summary Small dispersed patches (< 1 cm) of chlorite + secondary clinopyroxene ± spinel occur within a unit of clinopyroxenite in a mafic/ultramafic complex located in Mann Township, approximately 47 km NE of Timmins, Ontario. Prior to hydrothermal alteration that resulted in formation of the chlorite patches, clinopyroxenite was a homogeneous, medium-grained clinopyroxene adcumulate. The abundances of major and trace lithophile elements and the compositions of magmatic clinopyroxene (augite, with average Mg number of 84.3, = 1.1, n = 80) are uniform across the section sampled. The most altered portions of clinopyroxenite consist of a total of 30 to 40% chlorite plus secondary diopsidic pyroxene with traces of spinel. Chlorite patches are, to some extent connected by very thin veins. Multiple generations of chlorite are inferred from cross-cutting relationships and variations in chlorite chemistry. Adjacent to chlorite patches, the magmatic clinopyroxene is occasionally converted to diopside. The secondary clinopyroxene is typically zoned from diopside to salite, and is characterized by very low minor element concentrations and a positive MnO-FeO correlation. Spinel in chlorite patches is iron-rich chromite. Magmatic chromite and iron-rich chromite are commonly zoned with outer rims of either ferrochromite or Cr magnetite or both. Occasionally trace amounts of copper-rich sulphides accompanied by platinum-group minerals occur only with the chlorite-clinopyroxene-spinel alteration assemblage. A proposed paragenetic sequence for the secondary minerals is based on reaction of magmatic clinopyroxene with a hydrothermal fluid during subsolidus cooling of the intrusion. The assemblage secondary clinopyroxene + chlorite ± iron-rich chromite suggests a fluid with maximum temperature of approximately 500°C.

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Eine sekundäre Klinopyroxen-Chlorit-Spinell Paragenese in Klinopyroxeniten, Mann Complex, Abitibi Belt, Ontario: Eine ungewöhnliche hydrothermale Alterationsabfolge

Zusammenfassung Kleine, dispers verteile Nester (< 1 cm) von Chlorit + sekundärem Klinopyroxen ±Spinell kommen in Klinopyroxeniten eines mafisch/ultramafischen Komplexes in Mann Township, ca. 47 km NE von Timmins, Ontario, vor. Vor der Alteration, die in der Bildung der Chloritnester resultierte, handelte is sich bei diesen Gesteinen um homogene mittelkörnige Klinopyroxen-Adkumulate. Die Verteilung der Haupt- und lithophilen Spurenelemente und die Zusammensetzung der magmatischen Klinopyroxene (Augit, mg 84.3, = l. l, n = 80) sind entlang des beprobten Profils einheitlich. Die am stärksten alterierten Klinopyroxenite bestehen aus 30-40% Chlorit plus sekundärem Diopsid und Spuren von Spinell. Die Chloritnester stehen über sehr dünne Gängchen miteinander in Verbindung. Auf Grund der Texturen und des Mineralchemismus sind mehrere Chloritgenerationen zu unterschieden. In der Nähe der Chloritnester wandelt sich magmatischer Klinopyroxen fallweise in Diopsid um. Der sekundär gebildete Klinopyroxen ist zonar gebaut (Diopsid zu Salit), weist sehr geringe Gehalte an Nebenelementen auf und ist durch eine positive Korrelation von FeO mit MnO charakterisiert. Der Spinell in den Chloritnestern ist Fe-reicher Chromit. Magmatischer und Fe-reicher Chromit sind normalerweise zoniert mit Rändern von Ferrochromit oder/und Cr-Magnetit. Spuren von Cu-reichen Sulfiden, die von PGM begleitet werden, kommen vereinzelt mit der Chlorit-Klinopyroxen-Spinell Alterationsgesellschaft vor. Die vorgeschlagene paragenetische Abfolge wird durch Subsolidus-Reaktion magmatischer Klinopyroxene mit hydrothermalen Fluiden im Zuge der Abkühlung der Intrusion erklärt. Die Vergesellschaftung von sekundärem Klinopyroxen + Chlorit ± Fe-reicher Chromit läßt auf ein Fluid mit ca. 500°C Maximaltemperatur schließen.

     

Petrology of clinopyroxenite ejecta from Somma-Vesuvius and their genetic implications

Summary A suite of clinopyroxenite nodules, megacrysis and associated lavas from Somma-Vesuvius, Italy, has been investigated to establish its possible genetic relationships with the leucitebearing lavas of the Roman Region. The clinopyroxenites are essentially composed of clinopyroxene + mica and subordinate olivine, plagioclase, spinels, apatite and glass. The megacrysts are clinopyroxene fragments. The associated lavas are leucite-tephrites and a tephritic leucitite.The mineralogy of the clinopyroxenites is distinctive but gradational to that of the Somma-Vesuvius lavas and reflects subvolcanic crystallization of a silica-undersaturated, mafic magma. The megacrystic clinopyroxene is probably related to the clinopyroxenites.The chemical composition of the clinopyroxenites shows strong affinites to that of the Somma-Vesuvius lavas and corresponds to leucite basanite compositions. Interstitial glass in the clinopyroxenites represents a residual liquid from clinopyroxenite crystallization. This glass approaches the chemical composition of the Somma tephrites.The experimental melting of two clinopyroxenites at 1 atm demonstrates that the essential assemblage of the Somma-Vesuvius lava, leucite + clinopyroxene, may develop from basanite compositions where olivine disappears by reaction with the liquid to form clinopyroxene. It is concluded that the clinopyroxenites represent basanitic magma crystallized at depth and that the Somma-Vesuvius leucite-bearing lavas are potential derivatives of this magma.

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Petrologie von Klinopyroxenit-Auswürflingen von Somma-Vesuv und ihre genetische Bedeutung

Zusammenfassung Leucit-Tephrite und tephritische Leucitite der Romana enthalten Klinopyroxenit-Einschlüsse sowie Kristalle von Klinopyroxen, Glimmer, und untergeordnet Olivin, Plagioklas, Spinell, Apatit und Glas. Die genetischen Beziehungen zwischen Laven und Einschlüssen wurden an Hand der Ergebnisse petrologischer und geochemischer Untersuchungen überprüft.Die Mineralogie der Klinopyroxenite kann mit der der Somma-Vesuv-Laven korreliert werden und weist auf subvulkanische Kristallisation eines Si-untersättigten, mafischen Magmas hin.Die chemische Zusammensetzung der Klinopyroxenite zeigt deutliche Beziehungen zu den Laven von Somma-Vesuv und entspricht einem leucit-basanitischen Typ. Restschmelze der Klinopyroxenit-Kristallisation ist als Glas auf der Intergranulare erhalten. Die Zusammensetzung dieser Gläser ähnelt der von Somma-Tephriten.Schmelzversuche an zwei Klinopyroxeniten bei 1 atm zeigen, daß die wichtigste Mineralassoziation der Somma-Vesuv-Laven, Leucit und Klinopyroxen, aus einer basanitischen Zusammensetzung abzuleiten sind. Olivin verschwindet dabei durch Reaktion mit der Schmelze und Klinopyroxen wird gebildet. Die Untersuchungen lassen erkennen, daß die Klinopyroxenite Kristallisationsprodukte in der Tiefe erstarrter basanitischer Magmen sind, und daß die leucitführenden Magmen von Somma-Vesuv als mögliche Abkömmlinge dieser Magmen zu sehen sind.

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With 3 Figures     

Geochemistry of Mesozoic intracontinental basalts from Yunnan, southern China: Implications for geochemical evolution of the subcontinental lithosphere

Summary Southwestern Yunnan, comprising the Yangtze and Shan-Thai microcontinents and the Simao block, has successively undergone subduction of an oceanic plate, followed by a collision of the microcontinents and intracontinental rifting associated with basaltic volcanism during Late Paleozoic to Mesozoic.The Triassic Nanjian basalts, erupted on the Yangtze microcontinent, have more enriched isotopic ratios and higher LREE/HFSE and LREE/HREE ratios. This suggests the existence of an enriched subcontinental lithosphere under the Yangtze microcontinent which stabilized over long periods of the earth's history (> 2Ga).The Middle Jurassic Simao basalts have more depleted geochemical features and also have element enrichments characteristic of a subduction zone environment, although the basalts were erupted in an intracontinental graben. It may be inferred that the lithospheric mantle of the Simao block was modified by subduction processes during Latest Carboniferous to Late Triassic prior to the onset of the Middle Jurassic continental rifting. The lack of correlation between depletion of HFSE, Y and HREE, and relative enriched Nd isotopic ratios suggests that the source depletion of the Simao basalts is not an old feature and has been contemporaneous with the subduction-related enrichment through mantle metasomatism shortly before the basalts were produced.The Middle Jurassic Baoshan basalts which erupted during the continental rifting on the Shan-Thai microcontinent have an Sr-Nd isotopic composition similar to the bulk earth and higher concentrations of incompatible trace elements. These features suggest that the subcontinental lithosphere under the Shan-Thai microcontinent underwent mantle metasomatism just prior to eruption of the Baoshan basalt.

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Geochemie mesozoischer interkontinentaler Basalte aus Jünnan, Südchina: Hinweise auf die geochemische Entwicklung der subkontinentalen Lithosphäre

Zusammenfassung Südwestjünnan umfaßt den Jangtse und den Shan-Thai Mikrokontinent und den Simao Block. Das Gebiet wurde von aufeinander folgenden Subduktionsphasen einer ozeanischen Platte betroffen, auf die Kollision der Mikrokontinente und interkontinentales Rifting folgte. Dieses war mit basaltischem Vulkanismus während des späten Paläozoikums bis ins Mesozoikum assoziiert.Die triassischen Nanjian-Basalte, die auf dem Jangtse Mikrokontinent eruptierten, haben mehr angereicherte Isotopenverhältnisse und höhere LREE/HFSE und LREE/HREE Verhältnisse. Dieses weist auf eine angereicherte subkontinentale Lithosphäre unter dem Jangtse Mikrokontinent hin, die sich während langer Perioden der Erdgeschichte stabilisierte (>2Ga).Die mittel jurassischen Simao-Basalte haben eine mehr verarmte geochemische Signatur aber auch Elementanreicherungen, die für ein Subduktionszonen-Milieu charakteristisch sind, obwohl die Basalte in einem interkontinentalen Graben ausgetreten sind. Man kann daraus schließen, daß der lithosphärische Mantel des Simao-Blockes durch Subduktionsprozesse während des jüngsten Karbons bis in die späte Trias vor dem Beginn des mittel-jurassischen kontinentalen Riftings modifiziert worden war. Das Fehlen einer Korrelation zwischen der Anreicherung von HFSE, Y und HREE und relativ angereicherter Nd-Isotopenverhältnisse weist darauf hin, daß die Verarmung der Quelle der Simaobasalte nicht weit zurückreicht. Sie dürfte viel eher gleichaltrig mit der subduktions-bedingten Anreicherung durch Mantel-Metasomatose kurz vor der Entstehung der Basalte sein.Die mittel-jurassischen Baoshan-Basalte, die während des kontinentalen Riftings auf den Shan-Thai Mikrokontintent eruptierten, haben eine Sr-Nd-Isotopensignatur, die ähnlich der Gesamterde ist, jedoch höhere Konzentrationen inkompatibler Spurenelemente zeigt. All dies legt nahe, daß die subkontinentale Lithosphäre unter dem Shan-Thai-Mikrokontinent kurz vor der Eruption der Baoshan-Basalte von Mantel-Metasomatose betroffen worden ist.

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With 8 Figures

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Visiting Fellow, Geology Department, Australian National University, Australia     

Zusammensetzung und Genese der Basalte des Pauliberges und von Stoob-Oberpullendorf (Burgenland)

Zusammenfassung Die Basalte des Pauliberges und von Stoob-Oberpullendorf im nördlichen Burgenland sind dem Finalvulkanismus der alpinen Orogenese zuzuordnen. Es handelt sich hierbei um Alkaliolivinbasalte.Die Basalte des Pauliberges sind an einer NW—SE verlaufenden Spalte aufgedrungen und lagern dem Kristallin direkt auf, die von Stoob-Oberpullendorf liegen auf Sanden und Tegeln und werden zum Unterschied von den Pauliberger Basalten wieder mit tertiären und quartären Sedimenten bedeckt. Den Pauliberger Basalten wird ein dazisch-levantines Alter zugeschrieben, die Stoob-Oberpullendorfer Basalte dürften schon etwas früher an der Grenze Sarmat-Pannon entstanden sein.Innerhalb der Basalte des Pauliberges sind vier verschiedene Basalttypen festzustellen: ein dunkler und heller Alkaliolivinbasalt, ein Sonnenbrenner und ein doleritischer Trachybasalt, die drei aufeinanderfolgenden Eruptionsphasen, ausgehend vom dunklen Alkaliolivinbasalt über hellen Alkaliolivinbasalt und Sonnenbrenner zum doleritischen Trachybasalt, zuzuschreiben sind. Die Entstehung dieser einzelnen Basalttypen, die in einer Differentiationsreihe vom Alkaliolivinbasalt über Trachybasalt zum Trachyt hin liegen, kann durch fraktionierte Kristallisationsdifferentiation erklärt werden.Der doleritische Trachybasalt als letztes Eruptionsprodukt ist in bereits abgekühlte Basaltmassen eingedrungen und hat die Oberfläche nicht mehr ganz erreicht, wobei er hypabyssisch erstarrt ist. Der Sonnenbrenner weist einen beträchtlichen Gehalt an Analzim, der primär aus der Restschmelze gebildet wurde, auf; der fleckenhaften Verteilung dieses Minerals hat dieses Gestein seine Sonnenbrennerstruktur zu verdanken.An den Basalten von Stoob-Oberpullendorf sind keine Differentiationserscheinungen festzustellen gewesen, wenn auch übereinanderlagernde Basaltdecken auf mehrere Eruptionen hinweisen.

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Composition and genesis of the basalts from the Pauliberg and from Stoob-Oberpullendorf (Burgenland, Austria)

Summary The basalts comprising the Pauliberg and from the Stoob-Oberpullendorf region in nothern Burgenland are a part of the final vulcanic activity of the Alpine orogenesis. They consist chiefly of alkaline olivine basalts.The Pauliberg basalts were extruded along a fracture trending NW—SE and overlie the cristalline basement while those from Stoob-Oberpullendorf flowed onto sands and green marls and were, in contrast to the Pauliberg basalts, subsequently covered with Tertiary and Quartary sediments. The Pauliberg basalts are Dazic-Levantinic in age whereas those of Stoob-Oberpullendorf were probably extruded somewhat earlier: possibly near the Pannon boundary.The Pauliberg basalts are divided into four different types: dark alkaline olivine basalt, light alkaline olivine basalt, bunch light basalt, and doleritic trachybasalt. These four types crystallized in three successive erruptive phases. In the first phase the dark alkaline olivine basalt was extruded. The light alkaline olivine basalt comprises the second phase along with the bunch light basalt. During the third phase the doleritic trachybasalt crystallized. The origin of these individual flows, whose compositions lie along the differentiation line from alkaline olivine basalt through trachybasalt to trachyte, can best be explained by differentiation through fractional crystallization. The last phase, the doleritic trachybasalt, intruded the earlier cooled basaltic rocks, and is only found as hypabyssal bodies. The bunch light basalt contains considerable analcime, formed primarily from the residual melt, and gives rise to the bunch light structure due to the spotty distribution of the analcime.Features of differentiation are not found in the Stoob-Oberpullendorf basalts, although superposed basalt flows indicate several periods of eruption.

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Mit 10 Abbildungen     

Al-spinels in primitive arc volcanics

Summary Al-rich spinels (100Cr/(Cr + Al) < 5, Al₂O₃ > 50 wt%) are common in alpine peridotites, both terrestrial and lunar mafic and ultramafic cumulates, and in certain metamorphic rocks, but they are apparently rare in terrestrial volcanic rocks. Here we describe the occurrence of Al-rich spinel inclusions in olivine phenocrysts in island arc volcanic rocks from five new localities: Bukit Mapas (Sumatra) and eastern Bali in the Sunda arc, and Epi, Merelava, and Ambrym islands in the Vanuatu arc. More commonly, relatively Cr-rich spinels also occur as inclusions in the saine olivine phenocrysts, and it appears that the Cr-poor aluminous spinels must be in disequilibrium with the host basaltic melts. In the rocks studied, Al-rich spinels also coexist with trapped silicate glasses and highly aluminous clinopyroxene in melt inclusions in olivine. This paragenesis suggests an origin involving contamination by localized Al-rich melt pockets as opposed to a xenocrystic origin. Two mechanisms to produce this high-Al melt in basaltic magma chambers are suggested: (1) localized high-Al melt production by complete breakdown of assimilated lower crustal gabbroic rocks. In this model the high-Al melt may crystallise Al-rich spinels which are subsequently trapped as solid inclusions by phenocryst phases of the host basaltic melt or may be trapped as melt inclusions in which Al-rich spinels and Al-rich clinopyroxene crystallise as daughter phases, and (2) in congruent breakdown of amphibole in amphibole-rich cumulates in sub-arc, or sub-OIB volcano magma chambers. The latter reaction produces a melt with 20–22% of Al₂O₃, aluminous clinopyroxene, Al-rich spinel and olivine. Mixing between these amphibole breakdown products and host basaltic melt may occur throughout the evolution of a magmatic system, but particularly during recharge with hot magnesian basalt batches. Aluminous spinels and aluminous clinopyroxene produced during amphibole breakdown, or perhaps crystallised from aluminous melt produced in the saine reaction, are incorporated into the magma during recharge, and subsequently trapped, together with the coexisting Cr-spinels, by crystallising olivine and clinopyroxene.

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Al-Spinelle in primitiven Inselbogen-Vulkaniten

Zusammenfassung Al-reiche Spinelle (100Cr/(Cr + Al) < 5, Al₂O₃ > 50 Gew.%) sind in alpinen Peridotiten, in terrestrischen und lunaren mafischen und ultramafischen Kumulaten und in manchen metamorphen Gesteinen weit verbreitet, aber sie scheinen in terrestrischen, vulkanischen Gesteinen selten zu sein. Wir beschreiben hier das Vorkommen von Al-reichen Spinell-Inklusionen in Olivinkristallen von Inselbogen-Vulkaniten von 5 neuen Lokalitäten: Bukit Mapas (Sumatra) und Ost-Bali im Sunda-Bogen und die Inseln Epi, Merelava und Ambrym im Vanuatu-Bogen. Relativ Cr-reiche Spinelle kommen häufiger auch als Einschlüsse in denselben Olivin-Kristallen vor, und es scheint, daß Chrom-arme Aluminiumspinelle im Ungleichgewicht mit ihren basaltischen Mutterschmelzen stehen. In den untersuchten Gesteinen kommen Al-reiche Spinelle zusammen mit Silikatgläsern und Aluminium-reichen Klinopyroxenen in Schmelzeinschlüssen in Olivinen vor. Diese Assoziation weist auf einen Ursprung hin, der Kontamination durch lokalisierte Al-reiche pockets von Schmelze involviert; dies steht im Gegensatz zu einem Ursprung als Xenokristalle. Wir schlagen zwei Mechanismen vor, die diese Aluminium-reiche Schmelze in basaltischen Magmakammern erzeugen können: (1) lokalisierte Produktion von Aluminium-reicher Schmelze durch vollkommene Auflösung von assimilierten gabbroischen Gesteinen aus der unteren Kruste. In diesem Modell kann die Aluminium-reiche Schmelze Al-reiche Spinelle kristallisieren, die dann anschließend als feste Einschlüsse von Phenokristallen in der basaltischen Mutterschmelze eingefangen werden oder als Schmelzeinschlüsse, in denen Al-reiche Spinelle und Al-reiche Klinopyroxene als Tochterphasen kristallisieren. (2) Inkongruenter Zerfall von Amphibol in Amphibol-reichen Kumulaten in Magmakammern unter Inselbögen oder unter OIB-Vulkanen. Die letztgenannte Reaktion erzeugt eine Schmelze mit ungefähr 20–22% Al₂O₃, Aluminium-haltigen Klinopyroxen, Al-reichen Spinell und Olivin. Mischung zwischen diesen Produkten des Zerfalls von Amphibol und basaltischer Mutterschmelze kann während der ganzen Evolution eines magmatischen Systems stattfinden, aber besonders während der Zufuhr neuer heißer Magnesium-reicher Basalte. Aluminium-haltige Spinelle und Klinopyroxene, die während des Zerfalls von Amphibol entstanden sind oder vielleicht aus einer Aluminium-haltigen Schmelze in derselben Reaktion produziert wurden, werden während der Neuzufuhr in das Magma inkorporiert und im Anschluß daran, zusammen mit den koexistierenden Cr-Spinellen, von kristallisierendem Olivin und Klinopyroxen eingefangen.

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With 6 Figures     

Cryptic metasomatism in the upper mantle beneath Southeastern Austria: A laser ablation microprobe-ICP-MS study

Summary Upper mantle xenoliths from the classical location, Kapfenstein, Styria, as well as from Fehring, Styria, and Tobaj, Burgenland, have been analyzed by laser ablation microprobe inductively-coupled plasma mass spectrometry (LAM-ICP-MS). At all locations spinel lherzolite is the predominant xenolith type and thus our sample contains nine spinel lherzolites and only one harzburgite (from the richest location, Kapfenstein, sample Ka 167). All the rocks have protogranular to protogranular — porphyroclastic transitional textures. Mineral compositions are typical for fertile upper mantle rocks with 0.89 mg 0.92 for silicates and 0.10 cr 0.12 for spinel (0.18 for the harzburgite). The minerals are equilibrated with respect to major, minor and trace elements, except for clinopyroxenes in the sample from Tobaj (To 100) and one sample from Fehring (Feh 002) which have variable incompatible trace element contents.Trace element abundances are highest in clinopyroxene (3–4 × primitive mantle rare earth element — REEs — abundances) followed by orthopyroxene (about 0.5 × mantle REEs) and olivine (0.0005–0.05 × mantle REEs). Abundances of trace elements in all phases are usually correlated with their compatibility. The most incompatible elements (e.g., U, Th, Nb, Ta, La, Ce) are depleted with respect to the more compatible elements in three samples from Fehring and two from Kapfenstein. The remaining samples are enriched in either U, or U and Th, or the most incompatible REEs as compared to Nb and Ta which are usually depleted with respect to less incompatible elements. Clinopyroxenes of the sample from Tobaj (To 100) and one sample from Fehring (Feh 002) have variable U, Th, Nb and Ta contents. In sample Feh 002 this variation is accompanied by a correlated variation of the light REE contents and their abundances are also correlated with the closeness to the surface. The enrichments in U and Th are, however, not accompanied by any significant enrichment in Nb and Ta, the concentrations of which stay at low levels.The non-equilibrium trace element distribution in Clnopyroxenes suggests that the metasomatic events took place shortly before the rocks were delivered to the Earth's surface. Thus, metasomatism and volcanic activity seem to be related and a consequence of the rising diapir underneath the Pannonian Basin. Several metasomatic events probably related to fluids dominated by CO₂, water, or both were taking place. However, the intensity of that activity was generally low, as was the tectonic activity in the border zone of the Pannonian Basin. Only harzburgite Ka 167 provides evidence for some elevated activity of depletion and enrichment processes comparable to what has been found in the central region of the basin.

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Kryptische Metasomatose im Oberen Erdmantel unterhalb Südost-Österreich: eine Studie mittels Laser-Ablations-Mikrosonde-ICP-MS

Zusammenfassung Erdmantel-Xenolithe vom klassischen Vorkommen in Kapfenstein, Steiermark, und von Fehring, Steiermark, und Tobaj, Burgenland, wurden mittels Laser-Ablations-Mikrosonde-induktiv gekoppeltes Plasma-Massenspektrometer (LAM-ICP-MS) analysiert. An allen Lokalitäten dominieren Spinell-Lherzolithe die Xenolith — Population. Unsere Proben umfassen daher neun Spinell-Lherzolithe und nur einen Harzburgit (von der an Xenolithen reichsten Lokalität, Kapfenstein, Probe Ka 167). Alle Gesteine haben protogranulare bis protogranular-porphyroklastische Textur. Die Mineral-Zusammensetzungen sind typisch für fertile Gesteine aus dem Oberen Erdmantel mit 0,89 mg 0,92 in den Silikaten und 0,10 cr 0,12 im Spinell (0,18 im Harzburgit). Die Minerale sind hinsichtlich Haupt-, Neben- und Spurenelement-Verteilung im Gleichgewicht, ausgenommen die Klinopyroxene in der Probe von Tobay (To 100) und einer Probe von Fehring (Feh 002). Diese haben variable Gehalte an inkompatiblen Spurenelementen.Klinopyroxene haben die höchsten Spurenelement-Gehalte (3–4-fache Seltene-Erden-Element (SEE)-Gehalte des primitiven Erdmantels) gefolgt von Orthopyroxen (etwa 0,5-fache Erdmantel SEE) und Olivin (0,0005–0,005-fache Erdmantel SEE). Spurenelement-Häufigkeiten in allen Phasen sind üblicherweise mit ihrer Kompatibilität korreliert. In drei Proben von Fehring und zwei von Kapfenstein sind die inkompatibelsten Elemente (wie U, Th, Nb, Ta, La, Ce) gegenüber den etwas kompatibleren Elementen verarmt. Die übrigen Gesteine sind entweder an U, oder U und Th, oder den inkompatibelsten SEE relativ zu Nb und Ta angereichert. Die Letzteren sind üblicherweise relativ zu den weniger inkompatiblen Elementen verarmt. Klinopyroxene in der Probe von Tabaj (To 100) und einer Probe von Fehring (Feh 002) haben variable Gehalte an U, Th, Nb und Ta. Diese Variabilität ist in der Probe Feh 002 korreliert mit jener der Gehalte an leichten SEE und die Elementhäufigkeiten sind zusätzlich korreliert mit der Nähe zur Kornoberfläche. Die Anreicherungen an U und Th sind allerdings nicht von merklichen Anreicherungen an Nb und Ta begleitet, deren Häufigkeiten niedrig bleiben. Die unequilibrierte Spurenelementverteilung in den Klinopyroxenen deutet darauf hin, daß die Metasomatose kurz vor dem Transport der Gesteine an die Erdoberfläche stattfand. Metasomatose und vulkanische Aktivität scheinen daher verbunden und eisüdöstlichenne Konsequenz des unterhalb des Pannonischen Beckens aufsteigenden Erdmantel-Diapirs zu sein. Mehrere metasomatische Aktivitäten durch Fluide dominiert von CO₂, Wasser, oder beiden sind erkennbar. Die Intensität der Ereignisse war allerdings gering, vergleichbar der geringen tektonischen Aktivität in der Grenzzone des Pannonischen Beckens. Nur der Harzburgit Ka 167 zeigt Spuren intensiver Verarmungs- und Anreicherungs-Prozesse, die vergleichbar sind jenen, welche in der zentralen Region des Beckens die Erdmantel-Gesteine geprägt haben.

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With 5 Figures     

The upper mantle beneath Kapfenstein and the Transdanubian volcanic region,E Austria and W Hungary: A comparison

Summary A representative suite of ultramafic xenoliths from Kapfenstein, Austria, has been investigated petrographically. Textures and mineral chemistries are compared with published data on Hungarian xenoliths and discussed within the framework of the hypothesis of a mantle diapir beneath the Transdanubian Volcanic Region (TVR) of E Austria and W Hungary. We succeeded in recognizing important differences which seem to support the TVR mantle diapir concept. Below the external part of the TVR (Kapfenstein) the upper mantle seems to be essentially untectonized and lithologically rather monotonous (e.g., Type II clinopyroxenites are absent). In contrast, both deformed (equigranular) and undeformed (protogranular) peridotite xenoliths occur in the internal part (Balaton area) where Type II clinopyroxenite xenoliths as well as Type I/Type II composite rocks are present. It is remarkable that at Gérce (Hungary), situated approximately mid-way between the internal and external regions, almost exclusively porphyroclastic xenoliths occur.The undeformed xenoliths from Kapfenstein are largely unfractionated. A small proportion exhibits depletions in basaltic component or some mild influence of mantle metasomatism. Several mineral chemical parameters, such asmg-number of olivine, Al₂O₃ content of spinel and clinopyroxene, apparent pyroxene equilibration temperature, etc., show a narrow distribution with a pronounced maximum in the undeformed Kapfenstein xenoliths. By contrast, the deformed xenoliths from the internal TVR show a much broader range of values with no distinct maximum, attesting to a more complex chemical and physical evolution. Thus a direct relationship between deformation and chemistry seems to be confirmed. The deformed rocks can be extreme in two ways: they can either be strongly depleted or strongly enriched as documented by the high contents of clinopyroxene in equigranular xenoliths from Szigliget. Tectonization apparently opens the way for mass transport in either direction.

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Der obere Mantel unterhalb Kapfenstein und der Transdanubischen Vulkanischen Region, E-Österreich und W-Ungarn: Ein Vergleich

Zusammenfassung Eine repräsentative Suite von ultramafischen Xenolithen von Kapfenstein, Steiermark, wurde petrologisch untersucht. Die Gefüge und Mineralchemismen werden mit publizierten Daten von ungarischen Vorkommen verglichen und im Rahmen der Mantel-Diapir-Hypothese für die Transdanubische Vulkanische Region (TVR) diskutiert. Der Vergleich ergab wesentliche Unterschiede, welche das TVR-Mantel-Diapir-Konzept unterstützen. Der Mantel unterhalb des äußeren Teiles der TVR (Kapfenstein) ist praktisch untektonisiert und lithologisch monoton (z.B. fehlen Typ II Klinopyroxenite). Im Gegensatz dazu finden sich im inneren Teil (Balaton-Region) sowohl deformierte (equigranulare) als auch nicht-deformierte (protogranulare) Xenolithe zusammen mit Typ II Klinopyroxeniten. Auch zusammengesetzte Xenolithe, bestehend aus Typ I und Typ II Gesteinen sind vorhanden. Bemerkenswert ist, daß bei Gérce (Ungarn), eine Lokalität, welche sich zwischen dem inneren und äußeren Teil der TVR befindet, fast ausschließlich nur porphyroklastische Xenolithe vorkommen.Die undeformierten Xenolithe von Kapfenstein sind größtenteils unfraktioniert. Einige wenige zeigen Verarmungen oder geringfügige metasomatische Anreicherungen. Histogramme mineralchemischer Parameter zeigen sehr deutlich die Unterschiede zwischen den undeformierten Kapfenstein Xenolithen und den deformierten der inneren TVR. Die Kapfenstein Xenolithe zeigen typischerweise regelmäßige Verteilungen mit einem deutlichen Maximum. Die Xenolithe der inneren TVR hingegen zeigen eine flache Verteilung und weisen damit auf eine wesentlich komplexere chemische Entwicklung hin. Unsere Daten scheinen einen direkten Zusammenhang zwischen Deformation und chemischer Veränderung aufzuzeigen. Die deformierten Gesteine können in dieser Hinsicht zwei Extreme annehmen: Sie können entweder stark verarmt oder stark angereichert sein. Letzeres wird z.B. beeindruckend durch die hohen Gehalte an Klinopyroxen der equigranularen Xenolithe von Szigliget dokumentiert. Tektonisierung scheint die Wege für Massen-Transporte in beiden Richtungen zu öffnen.

     

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     

Rock structures and mineral assemblage associated with hydroexpansion in mid-oceanic ridge basalts

Summary Detailed micromorphological studies show that zeolites, i.e., mesolite, cowlesite, mordenite and ferrierite, that precipitated exclusively in porous zones, are an important constituent of mid-oceanic ridge basalts (MORB). Such porous zones may result from hydroexpansive fragmentation processes operating during the eruption of the lava under water. Hydroexpansion structures and their secondary mineral assemblages in sea-floor basalts may be significant in the early alteration history of MORB. However, the original volume of these structures is difficult to assess owing to overprinting by subsequent alteration processes. The zeolite assemblage of porous zones is typically K-poor and may therefore be distinguished from the K-rich zeolites of palagonitic origin commonly found in MORB.

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Auf Hydroexpansion zurückzuführende Gesteinsstrukturen und Mineralbildungen in mittelozeanischen Rückenbasalten

Zusammenfassung Detaillierte mikromorphologische Studien haben gezeigt, daß Zeolithe, wie Mesolit, Cowlesit, Mordenit und Ferrierit, die ausschließlich in porösen Zonen gebildet werden, einen wichtigen Bestandteil von mittelozeanischen Rückenbasalten (MORB) darstellen. Derartige poröse Zonen dürften das Resultat hydroexpansiver Fragmentations-Prozesse sein, die während submariner Eruption der Laven stattfinden. Die Strukturen der Hydroexpansion und die sekundären Mineralvergesellschaftungen in den Meerboden-Basalten, scheinen in der frühen Alterationsgeschichte der MORB signifikant zu sein. Das ursprüngliche Volumen dieser Strukturen ist schwer abzuschätzen, da diese von subsequenten Alterationsprozessen überprägt sind. Die Zeolith-Paragenese der porösen Zonen ist typisch K-arm und kann deshalb von den K-reichen Zeolithen palagonitischen Ursprungs, die häufig in MORB vorkommen, unterschieden werden.

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With 6 Figures     

The Mt. Vulture volcanic complex (Italy): evidence for distinct parental magmas and for residual melts with melilite

Summary New data of mineral compositions, whole-rock major and trace element contents are presented for lava flows and dykes of Mt. Vulture volcano (southeastern Roman Magmatic Province). The dominant rock series ranges from basanite, through tephrite and foidite, to phonolite. Diopsidic to Fe-salitic (hedenbergitic) clinopyroxene is the major phenocryst phase, and shows a very strong Ti- and Al-enrichment trend (up to 5 wt% TiO₂ and 12 wt% Al₂O₃). Phonolites have Fe-rich pyroxenes low in Ti and Al, as a consequence of fractionation of Ti-magnetite and/or melanite garnet.Feldspar ranges in composition from bytownite to Ba- and Sr-rich anorthoclase (up to 7 wt % BaO and 4 wt % SrO); the latter is present in the groundmass of mafic and intermediate rocks. Phonolites are characterized by anorthoclase and sanidine with Ba-rich cores, and with Ba-depleted rims.Subordinate melilite-bearing rocks are also present, and are characterized by melilite with a very large compositional variation, Ca-rich nepheline (up to 8 wt% CaO) and lack of feldspar and amphibole. Some of them also show calcite-rich ocellar structures, possibly due to liquid immiscibility. They have also major and trace element contents different from those of the feldspar-bearing rocks. This all indicates distinct parental magmas for feldspar-bearing and melilite-bearing rocks. These latter were likely generated by differentiation processes starting from olivine- and melilite-bearing ultramafic parental magmas.Mineral compositions and suitable phase diagrams indicate that the Melfi haüynophyre, which is the most MgO-poor melilite-bearing rock of Mt. Vulture, is close to a residual melt analogous to phonolite, but in petrogenetic systems with melilite and without feldspar.The high- to very high-titanium content of most of the ferromagnesian phases, despite a relatively low TiO₂ of primitive Mt. Vulture rocks, is absent in other rocks of similar degree of evolution in the Roman Province. It resembles that found in anorogenic magmas and gives further indications for a within-plate signature in this particular volcanic complex.

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Der Mt. Vulture Vulkankomplex (Italien): hinweise für unterschiedliche Ausgangsmagmen und Residualschmelzen mit Melilith

Zusammenfassung Es werden neue Daten über Mineralzusammensetzungen sowie Haupt- und Spurenelemente des Gesamtgesteins für Lavaflüsse und Gänge des Mt. Vulture Vulkans (südöstliche Römische Magmatische Provinz) vorgestellt. Die auftretenden Gesteinsabfolgen reichen von Basaniten über Tephrite und Foidite zu Phonolithen. Diopsidischer bis Fe-salitischer (hedenbergitischer) Klinopyroxen stellt die hauptsächlichen Einsprenglinge und zeigt starke Ti- und Al-Anreicherungen (bis zu 5 Gew% TiO₂ und 12 Gew% Al₂O₃). Phonolite weisen als Konsequenz der Fraktionierung von Ti-Magnetit und/oder Melanit-Granat Fe-reiche Pyroxene mit niedrigen Ti- und Al-Gehalten auf.Der Feldspat reicht in seiner Zusammensetzung von Bytownit zu Ba- und Si-reichem Anorthoklas (bis zu 7 Gew%/o BaO und 4 Gew% SrO), der letztgenannte findet sich in der Grundmasse mafischer und intermediärer Gesteine. Phonolithe werden durch das Auftreten von Anorthoklas und Sanidin mit Ba-angereicherten Kernen und Ba-abgereicherten Rändern charakterisiert.Untergeordnet treten auch Melilith-führende Gesteine auf. Sie sind durch Melilithe mit einer großen kompositionellen Variation, durch Ca-reichen Nephelin (bis 8Gew% CaO) und durch das Fehlen von Feldspat und Amphibol gekennzeichnet. Einige dieser Melilithe zeigen auch Calcitreiche ocellare Strukturen, die möglicherweise aufgrund der Nicht-Mischbarkeit der Schmelzen entstanden sind. Sie weisen auch Gehalte an Haupt- und Spurenelementen auf, die von jenen Feldspat-führender Gesteine abweichen. All dies zeigt verschiedene Ausgangs-Magmen für Feldspat-führende und Melilith-führende vulkanische Gesteinean. Die Melilithgesteine entstanden wahrscheinlich durch Differentiationsprozesse aus Olvin- und Melilith-führenden ultramafischen Magmen.Mineralzusammensetzung und die entsprechenden Phasendiagramme zeigen, daß der Melfi Haüynophyr, welcher das MgOärmste Melilith-führende Gestein des Mt. Vulture ist, nahe an einer Ausgangschmelze analog zu einem Phonolith liegt, allerdings in einem petrogenetischen System mit Melilith und ohne Feldspat.Der hohe bis sehr hohe Titan-Gehalt der meisten ferromagnesischen Phasen fehlt, trotz des niedrigen TiO₂-Gehaltes primitiver Mte. Vulture Gesteine, in anderen Gesteinen ähnlicher Entwicklung in der Römischer Magmatischen Provinz. Dies ähnelt anorogenen alkalischen Magmen und ist ein weiterer Hinweis auf eine Intra-Platten Signatur für diesen besonderen vulkanischen Komplex.

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With 7 Figures     

Geochemistry and petrology of the late cenozoic alkali basalts of the western Carpathians (Czechoslovakia)

Summary Miocene to Quaternary alkali volcanism in the Western Carpathians followed calcalkali volcanism in the same region. The alkali volcanics have restricted composition ranging from alkali basalts and basanites to rare trachyandesites. They contain ultramafic xenoliths, megacrysts and xenocrysts of olivine, pyroxene and amphibole. Pyroxene xenocryst cores differ in color compared to pyroxene phenocrysts. Alkali basaltic rocks are enriched in LILE, LREE (La_n/Yb_n = 10–19) and HFS elements. Based on major and trace element distribution and Nd, Sr and Pb isotopic composition, we suggest that metasomatically-enriched manlte peridotite was the source material of the alkali magmas. The range in composition of rocks and their minerals was probably controlled by (1) inhomogenities in the mantle-source and/or different degrees of melting, and (2) metasomatism associated with infiltration of alkali basalt magma through peridotite during ascent through the subcontinental lithosphere. The origin of fluids metasomatically enriching the mande is unclear. Their derivation from the subducted slab cannot be excluded.

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Geochemie und Petrologie jungkänozoischer Alkali-Basalte der Westkarpaten (Tschechoslowakei)

Zusammenfassung Der miozäne bis quartäre alkalische Vulkanismus der Westkarpaten folgt in Raum und Zeit auf den Kalk-Alkali-Vulkanismus. Die Zusammensetzung der alkalischen Vulkanite verändert sich nur in einem begrenzten Ausmaß von überwiegend alkalischen Basalten und Basaniten zu seltenen Trachyandesiten. Die Vulkanite enthalten ultramafische Xenolithe, Megakriste und Xenokriste von Olivin, Pyroxen und Amphibol. Die Pyroxen-Xenokriste bilden Kerne abweichender Farbe in einigen Pyroxen-Phenokristen. Die alkalischen Basaltgesteine sind an LILE, LREE (La_n/Yb_n = 10–19) und HFS Elementen angereichert. Aufgrund der Haupt- und Spurenelementverteilung, sowie der Isotopen-Zusammensetzung von Nd, Sr un Pb kann angenommen werden, daß das Ursprungsmaterial der alkalischen Magmen ein metasomatisch angereicherter Mantel-Protolith war. Die in der Zusammensetzung der Gesteine und Minerale beobachtete Variabilität ist wahrscheinlich das Resultat der (1) Inhomogenität des Ursprungsmaterials und/oder des unterschiedlichen Aufschmelzungsgrades und (2) metasomatischen Erscheinungen in Verbindung mit der Infiltration des alkalibasaltischen Magmas in Mantel-Peridotite während ihres Emporsteigens durch die subkontinentale Lithosphäre. Der Ursprung des Fluids, welches den Mantel metasomatisch angereichert hat, ist unklar. Eine Herkunft aus der subduzierenden Platte kann nicht ausgeschlossen werden.

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With 6 Figures     

Crystal-chemistry of high-pressure clinopyroxene from spinel lherzolite nodules Mts. Leura and Noorat Suites,Victoria, Australia

Summary The clinopyroxene suites from lherzolite nodules from Mts. Leura and Noorat (Victoria, Australia) have been investigated by X-ray diffraction and electron probe microanalyses (Dal Negro et al., 1984; Cundari et al., 1986).The evolution of the host nodule is shown by general depletion of AlIv, AVI, Ti⁴⁺, Fe²⁺ and enrichment of Si, Mgm,, Fe³⁺, Cr³⁺, Ca, while Na depletion occurs only in the clinopyroxenes from Mt. Noorat. Different mechanisms of cation substitution are thus involved in the two clinopyroxene suites, suggesting different total pressures of equilibration in the stability field of spinel.Modifications involving the M1 octahedron are mainly ascribed to variable amounts of trivalent cations, the volume of the M 1 site increasing with decreasing content of trivalent cations in each suite. The differences in M 1 site configuration between the Mt. Leura and Mt. Noorat clinopyroxene suites are ascribed to the different amounts of A1v1 and FeM,.The volume of the T tetrahedral site is generally related to A1Iv in each suite. An increase in T site volume from Mt. Leura to Mt. Noorat clinopyroxenes was found however, due to lengthening of the T-O_brg bond lengths, for similar AIIv contents. The volume of the M2 site, generally related to Ca content, was generally higher in the Noorat clinopyroxenes for similar Ca (and Ca + Na) contents, due to the longer M₂-O₃C₁ bond length, strongly related to Na content. Cell volume is linearly correlated to M 1 volume in each suite, but is definitely higher in the Noorat clinopyroxenes for similar M 1 volume. All the structural data show that the total pressure of equilibration in the Noorat clinopyroxenes was lower than that in the Leura clinopyroxenes, as suggested by chemical data.

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Die Kristallchemie von hochdruck-klinopyroxenen aus spinell-lherzolithknollen von Mt. Leura und Mt. Noorat, Victoria, Australien

Zusammenfassung Die Klinopyroxenparagenesen aus Lherzolitheinschlüssen von Mt. Leura und Mt. Noorat (Victoria, Australien) wurden mittels Röntgendiffraktometrie und Elektronenmikrosonde untersucht (Dal Negro et al., 1984; Cundari et al., 1986). Die Lherzolitheinschlüsse zeigen generell eine Abnahme von Al^IV, Al^VI, Ti⁴⁺, Fe _MI ²⁺ und eine Zunahme von Si, Mgm,, Fe³⁺, Cr³⁺ und Ca. Eine Abnahme von Na tritt nur in Klinopyroxenen von Mt. Noorat auf. Verschiedene Substitutions-Mechanismen der Kationen weisen auf verschiedene Equilibrationsdrucke im Stabilitätsbereich der Spinelle hin und sind daher in den beiden Klinopyroxenserien zu berücksichtigen. Modifikationen in der oktaedrischen M1-Position wurden vor allem dem wechselnden Anteil an dreiwertigen Kationen zugeschrieben, wobei in jeder der beiden Serien das Volumen der Ml-Position mit abnehmenden Gehalten dreiwertiger Kationen zunimmt. Die unterschiedliche Konfiguration der M1-Position der Klinopyroxene von Mt. Leura und Mt. Noorat wird mit unterschiedlichen Gehalten an Al^VI und Fe _MI ²⁺ , in Zusammenhang gebracht.Das Volumen der tetraedrischen T-Position ist normalerweise mit den Gehalten an All^IV in jeder Serie verknüpft. Ein Vergleich der Klinopyroxene von Mt. Leura und Mt. Noorat zeigte jedoch, daß bei gleichen Gehalten an Al^VI das Volumen der tetraedrischen Position infolge einer Aufwertung der T-O_brg.-Bindungen zunimmt. Das Volumen der M2-Position, üblicherweise mit dem Ca-Gehalt korreliert, ist in den Klinopyroxenen von Mt. Noorat bei ähnlichen Ca (und Ca f Na) Gehalten infolge größerer M2--O₃C₁-Abstände größer. Sie stehen also mit den Na-Gehalten in Verbindung.Das Volumen der Elementarzelle korreliert mit dem der M1-Position in jeder Serie; es ist aber in den Klinopyroxenen von Mt. Noorat deutlich höher. Die Ergebnisse der Strukturuntersuchungen zeigen-wie auch die chemischen Daten-, daß die genannten Equilibrationsdrucke für die Klinopyroxene von Mt. Noorat niedriger waren als für die von Mt. Leura.

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With 2 Figures     

Petroloy of the Taga Volcano Group,Izu Peninsula,Central Japan

The Taga Volcano Group of the Izu Peninsula is divided into four volcanoes: Older Taga, Atami, Shimo-Taga and Himenosawa. Each volcano consists of basalt-andesite lavas and volcaniclastic sediments, mainly of low alkali tholeiite composition.The activity of the Shimo-Taga Volcano is divided into three stages (early, middle and later). Rocks of the first two stages consist of lavas and volcaniclastic sediments of olivine basalt, phyric and aphyric basaltic andesite. The later stage rocks consist of volcaniclastic sediments which were erupted as mudflow deposits.Basalts and andesites of the first two stages are considered to have been derived from a zoned magma chamber. They were produced by fractional crystallization, which involved the gravitational separation of plagioclase, olivine and/or pyroxene crystals. Eruption of aphyric and phyric basaltic andesite from the upper part of the chamber occurred first, followed by olivine basalt from lower parts of the chamber.

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Zusammenfassung Die Taga-Vulkan Gruppe besteht aus dem älteren Taga, dem Atami, dem Shimo-Taga und dem Himenosawa Vulkan. Jeder dieser Vulkane wird aus basaltisch-andesitischen Laven und vulkano-klastischen Sedimenten, hauptsächlich subalkalisch tholeiitischer Zusammensetzung, aufgebaut.Die Eruptionstätigkeit des Shimo-Taga Vulkans läßt sich in drei Phasen, eine Früh-, Mittel- und Spätphase untergliedern. Laven und vulkanoklastische Sedimente der ersten beiden Phasen bestehen aus Olivinbasalten, sowie aus basaltischen Andesiten mit porphyrischem und nichtporphyrischem Gefüge. Während des letzten Stadiums wurden vulkanoklastische Sedimente in Form von vulkanoklastischen Schlammströmen eruptiert.Die Basalte und Andesite der ersten beiden Stadien werden als Produkte einer zonierten Magmenkammer gedeutet. Sie entstanden durch fraktionierte Kristallisation und durch die gravitative Abtrennung von Plagioklas, Olivin und/oder Pyroxenkristallen. Der Eruption der porphyrischen und nichtporphyrischen basaltischen Andesite aus dem obersten Teil der Magmakammer folgte die Eruption von Olivinbasalten aus dem tieferen Teil der Magmakammer.

     

Mineralbestand und Genese einiger Eisenerzvorkommen in den Sedimenten der “Landseer Bucht”, Burgenland

Zusammenfassung In den neogenen Lockersedimenten der Landseer Bucht, Burgenland, sind zahlreiche lokale Eisenerzanreicherungen verbreitet, deren Genese mit den Abtragungsprodukten nahegelegener Vulkanite am Pauliberg und bei Stoob-Oberpullendorf in Zusammenhang gebracht werden.Es handelt sich um Limonite verschiedener Ausbildung in der Art von See- und Sumpferzen und um Siderit. Dementsprechend umfaßt der Mineralbestand neben den für derartige Sedimente üblichen Gangarten Goethit, Lepidocrocit, Hämatit, maghemitisierten Magnetit und Siderit.Hinweise auf den Transportmechanismus der Metallionen ergeben sich aus der Gegenüberstellung der Erze zu den Basalten und deren Verwitterungsprodukten: Fumarolentätigkeit mit lokal unterschiedlicher Intensität leiteten die Umwandlungsprozesse ein und schufen die zum Transport von Eisen und Mangan notwendigen Bedingungen in Ionenform als kolloidale Hydroxide und als Oberflächenfilme silikatischer Gemengteile.Die Ausfällung erfolgte durch Änderung des Milieus am Ufer von Seen und anderen Gewässern und führte je nach Konzentration und Dauer der Lösungszufuhr zu chemisch-klastischen Mischsedimenten, Eisensteinen und Siderit.

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Mineral content and genesis of iron ore in sediments of the Landseer Bucht, Burgenland, Austria

Summary Numerous small beds of limonitic iron ores are spread within the Neogene loose sediments of the Landseer Bucht, Burgenland, Austria. Their genesis communicates with the detritus of some closely placed volcanic rocks next to the villages of Stoob-Oberpullendorf and the top of the Pauliberg.According to their formation in the sediments they can be classified as limonites, bog iron- and lake ores and siderite. Their mineral content is consisting of goethite, lepidocrocite, hematite, magnetite with some transformation to maghemite, siderite and the usual accompanying gangue minerals.The comparison of ores to basalts and their detritus gives some indications for the mobilization of the metallic ions: A locally varying fumarole-activity started the weathering processes and formed the conditions being necessary for the transport of iron and manganese as ions, colloidal hydroxides and on surfaces of mineral particles.The precipitation chiefly took place by changing of the environment in shallow lake-like waters. According to the local conditions chemical-clastical mixed sediments and ironstones have been formed.

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Mit 3 Abbildungen

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

Pyroxene mineral chemistry of the Jinchuan intrusion,China

Summary Chemical compositions of orthopyroxene and clinopyroxene from the Jinchuan ultramafic intrusion have been obtained by electron microprobe analysis. The Mg number (MgO/(MgO + FeO)) for both pyroxenes falls within narrow ranges, 82–87 for clinopyroxene and 81–85.5 for orthopyroxene, suggesting limited magma differentiation in regard to the present igneous body. The Al₂O₃ content ranges from 2.44 wt.% to 4.43 wt.% and increases with decreasing Mg of the pyroxenes, i.e., with the more evolved magma. This is attributed to the relatively greater effects of Al₂O₃, TiO₂, Cr₂O₃ and Fe₂O₃ than that of SiO₂ on pyroxene crystallization.Negative linear relationships between Ti⁴⁺ and Si⁴⁺, and Al³⁺ and Si⁴⁺ characterize the pyroxenes. In clinopyroxene, regression of Si⁴⁺ versus Al³⁺ results in a straight line with a slope of –1.012, indicating that the decrease of Si⁴⁺ in the crystal structure is matched by an increase only in tetrahedral Al³⁺; octahedral Al³⁺ has remained relatively constant. The negative linear relationship between Ti⁴⁺ and Si⁴⁺ in clinopyroxene reflects either a greater tendency of Ti⁴⁺ to occupy octahedral sites than Al³⁺, or that replacement of Al³⁺ for Si⁴⁺ demands a more efficient charge balance. The scatter in plots of Ti⁴⁺ versus Si⁴⁺ for orthopyroxene indicates that charge balance is not as critical as structure symmetry.The crystallization temperature of pyroxene is calculated to be 1108–1229°C usingWood andBanno's (1973) two pyroxene thermometer, and is within 40°C of that calculated fromWells's (1977) thermometer. The distribution coefficient (Kd) for Mg²⁺ and Fe²⁺ between clinopyroxene and orthopyroxene is estimated to be 0.86, which is higher than that of the other intrusions and lower than that of mantle nodules, but still falls within their Kd-1/T trend. This suggests that the Kd value of pyroxene is controlled mainly by temperature.

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Mineralchemie der Pyroxene der Jinchuan-Intrusion, China

Zusammenfassung Die chemische Zusammensetzung von Orthopyroxenen und Klinopyroxenen aus der ultramafischen Jinchuan Intrusion wurden mit der Mikrosonde bestimmt. Die Mg-Zahl (MgO/(MgO + FeO)) beider Pyroxene liegt innerhalb enger Grenzen, 82–87 für Klinopyroxen und 81–85.5 für Orthopyroxen. Dies weist auf beschränkte magmatische Differentiation der Intrusion hin. Der Al₂O₃-Gehalt liegt zwischen 2.44 Gew.%. und 4.43 Gew.%. und nimmt mit der abnehmenden Mg-Zahl der Pyroxene ab, d.h. mit dem mehr entwickelten Magma. Dies wird damit erklärt, daß Al₂O₃, TiO₂, Cr₂O₃ und Fe₂O₃ einen größeren Einfluß auf die Kristallisation der Pyroxene ausüben als SiO₂.Die Pyroxene werden durch negative lineare Beziehungen zwischen Ti⁴⁺ und Si⁴⁺, sowie Al³⁺ und Si⁴⁺ charakterisiert. In Klinopyroxenen resultiert die Regression von Si⁴⁺ gegen Al³⁺ in einer geraden Linie mit einer Neigung von –1.012. Dies weist darauf hin, daß die Abnahme der Si⁴⁺ Gehalte in die Kristallstruktur durch Zunahme von ausschliesslich tetraedrischem Al³⁺ kompensiert wird; oktaedrisches Al³⁺ ist relativ konstant geblieben. Die negative lineare Beziehung zwischen Ti⁴⁺ und Si⁴⁺ in Klinopyroxenen geht entweder auf eine stärkere Tendenz des Ti₄O₂, oktaedrische Plätze zu besetzen zurück, oder darauf daß ein Ersatz von Al³⁺ für Si⁴⁺ einen effizienteren Ladungsausgleich verlangt. Die unregelmäßige Verteilung der Plots von Ti⁴⁺ gegen Si⁴⁺ in Orthopyroxenen läßt erkennen, daß Ladungsausgleich hier nicht so kritisch ist wie die Symmetrie der Struktur.Die Kristallisationstemperatur der Pyroxene wurde mit dem Zwei Pyroxenthermometer nachWood undBanno (1973) mit 1108–1229°C bestimmt. Diese Werte liegen innerhalb von 40°C des vonWells (1977) berechneten. Der Verteilungskoeffizient (Kd) für Mg²⁺ und Fe²⁺ zwischen Klinopyroxen und Orthopyroxen wird auf 0.86 berechnet; das ist höher als der aus anderen Intrusionen und niedriger als der von Mantelxenolithen, fällt aber immer noch innerhalb des Kd-1/T Trends derselben. Dies legt den Gedanken nahe, daß der Kd Wert der Pyroxene hauptsächlich durch Temperatur bestimmt wird.

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With 6 Figures     

Zoned clinopyroxenes from the volcanic rocks of almopia (Voras Mts), Central Macedonia,Greece

Summary In the zoned clinopyroxene phenocrysts from the volcanic rocks of Almopia the Mg/Fe ratio and the contents of Mn, and mostly of Na, increase from the core towards the rim of the crystals, whereas the Fe³⁺/Fe²⁺ ratio, and in many cases the contents of Ca, decrease. On the contrary, the content of Si decreases from inside outwards or remains almost constant whereas Al and Ti increase.The high Ca-content of the clinopyroxenes, low Ti, and limited Fe-enrichment, with a trend from Ca_43.3: Mg_47.0: (Fe + Mn)_9.7 to Ca_46.6: Mg_42.2: (Fe + Mn)_11.2, illustrate the shoshonitic to cale-alkaline nature of the parental magma.The composition of the clinopyroxenes indicates that, of all possible controlling factors, the high water-vapour pressure is considered to play an important role for the Al^IV fluctuations during the crystallization.

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Zonierte klinopyroxene der vulkanite von almopia (Voras-Gebirge), Zentral-Mazedonien, Griechenland

Zusammenfassung Bei den zonierten Klinopyroxeneinsprenglingen der Vulkanite von Almopia nehmen das Mg/Fe-Verhältnis und die Gehalte an Mn und meistens an Na in den einzelnen Zonen vom Kern zum Rand zu, während das Fe³⁺/Fe²⁺-Verhältnis, und in vielen Fällen die Gehalte an Ca, abnehmen. Im Gegensatz dazu nimmt der Gehalt an Si von innen nach außen ab oder bleibt fast konstant, während Al und Ti zunehmen.Der hohe Ca-Gehalt und gleichzeitig niedrige Ti-Gehalt der Klinopyroxene, zusammen mit ihrer begrenzten Fe-Anreicherung und einem Trend von Ca_43.3: Mg_47.0: (Fe + Mn)_9.7 bis Ca_46.6: Mg_42.2: (Fe + Mn)_11.2 weisen auf die shoshonitische bis kalk-alkalische Natur des Stammagmas hin. Die Zusammensetzung der Klinopyroxene weist darauf hin, daß der hohe Wasserdampfdruck im Magma auch eine wichtige Rolle für Schwankungen im Al^IV-Gehalt während der Kristallisation darstellt.

     

Understanding Vesuvius magmatic processes: evidence from primitive silicate-melt inclusions in medieval scoria clinopyroxenes (Terzigno Formation)

Summary Microthermometric investigations of silicate-melt inclusions and electron microprobe analyses were conducted on experimentally homogenized silicate-melt inclusions and on the host clinopyroxenes from 4 scoria samples of different layers from the Mt. Somma-Vesuvius medieval eruption (Formazione di Terzigno, 893 A.D.). The temperature of homogenization, considered the minimum trapping temperature, ranges from 1190 to 1260 ± 5 °C for all clinopyroxene-hosted silicate melt inclusions.The major and minor-element compositional trends shown by Terzigno scoria and matrix glass chemical analysis are largely compatible with fractional crystallization of clinopyroxene and Fe-Ti oxides. Sulfur contents of the homogenized silicate-melt inclusions in clinopyroxene phenocrysts compared with that in the host scoria show that S has been significantly degassed in the erupted products; whereas, Cl has about the same abundance in the inclusions and in host scoria. Fluorine is low (infrequently up to 800 ppm) in the silicate-melt inclusions compared to 2400 ppm in the bulk scoria.Electron microprobe analyses of silicate-melt inclusions show that they have primitive magma compositions (Mg# = 75-91). The composition of the host clinopyroxene phenocrysts varies from typical plinian-related (Mg#85) to non plinian related (Mg#85). The mixed source of the host clinopyroxenes and primitive nature of the silicate-melt inclusions implies that these phenocrysts, in part, may be residual and/or have a polygenetic origin. The similar variation trends of major and minor-elements between homogenized silicate-melt inclusions from the Terzigno scoria, and silicate-melt inclusions in olivine and diopside phenocrysts from plinian eruptions (Marianelli et al., 1995) suggest that the trapped inclusions represent melts similar to those that supplied the plinian and sub-plinian magma chambers. These geochemical characteristics suggest that the Vesuvius magmatic system retained a vestige of the most recent plinian event.

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Primitive Silikatschmelz-Einschlüsse in Klinopyroxenen aus mittelalterlichen Schlaken der Terzigno Formation — Ein Beitrag zum besseren Verständnis der magmatischen Prozesse des Vesuvs

Zusammenfassung Mikrothermometrische Untersuchungen von Silikatschmelz-Einschlussen und EMS Analysen wurden an experimentell homogenisierten Silikatschmelz-Einschlussen und an Klinopyroxenen von vier Schlackenproben durchgeführt. Die Proben stammen aus verschiedenen Lagen der mittelalterlichen Mt. Somma-Vesuv Eruption (Terzigno Formation, 893 n. chr.). Die Homogenisierungstemperaturen, sie werden als die minimalen Einschlußtemperaturen interpretiert, reichen von 1190–1260±5 °C.Die Trends der Haupt- and Spurenelemente der Terzigno Schlacken and des MatrixGlases sind weitgehend mit fraktionierter Kristallisation von Klinopyroxen und Fe-TiOxiden kompatibel. Der Vergleich der Schwefel-Gehalte der homogenisierten Einschlüsse in den Klinopyroxen-Phdnokristallen mit denen der Schlacken zeigt, daß beträchtliche Mengen an Schwefel in den Eruptionsprodukten durch Entgasung verlorengingen. Chlor hingegen zeigt in etwa die gleiche Verteilung in den Einschlüssen und in der Wirtsschlacke. Die Fluorgehalte in den Einschlüssen (selten bis zu 800 ppm) Bind im Vergleich zu den Schlacken (2400 ppm) niedrig.EMS-Analysen der Silikatschmelz-Einschlüsse belegen eine primitive Schmelzzusammensetzung (#Mg = 75–91). Die Zusammensetzung der Klinopyroxen-Phänokristalle variiert zwischen plinianischen Typen (#Mg 85) und nicht-plinianischen (#Mg85). Die heterogene Quelle der Klinpyroxene and die primitive Natur der Einschlüsse lassen vermuten, daß die Phänokristalle residualen und/oder polygenetischen Ursprungs sind. Ähnliche Haupt- und Spurenelementtrends der untersuchten Einschlüsse mit jenen von Einschlüssen in Olivin- und Diopsid-Phänokristallen aus plinianischen Eruptionen (Marianelli et al., 1995) legen die Vermutung nahe, daß die Einschlüsse ähnliche Schmelzen repräsentieren, wie jene, die die plinianischen und die sub-plinianischen Magmenkammern versorgt haben. Diese geochemischen Charakteristika belegen, daß das magmatische System des Vesuvs eine Spur des jüngsten plinianischen Ereignisses bewahrt hat.

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With 11 Figures