Hornblende thermobarometry of granitoids from the Central Odenwald (Germany) and their implications for the geotectonic development of the Odenwald

Summary The three major units of the Bergstr?sser Odenwald (Frankenstein Complex, Flasergranitoid Zone and southern Bergstr?sser Odenwald) are, according to literature, separated by two major shear zones. The aim of the present paper is to evaluate the importance of these sutures by comparing new hornblende geothermobarometry data from five plutons of the Flasergranitoid Zone with published P-T data from the entire Bergstr?sser Odenwald. Furthermore radiometric, geochemical and structural data from the literature were also used for this purpose. Temperatures were calculated with the amphibole-plagioclase thermometer and range from 600 to 800 °C. Determinations of the intrusion depth, using the Al-in-hornblende barometer show that most plutons intruded at pressures ranging from about 4 to 6 kbar (13 to 20 km). These combined data do not allow to postulate a major suture zone between the Flasergranitoid Zone and the southern Bergstr?sser Odenwald, while comparison of similar data from the Flasergranitoid Zone and the Frankenstein Complex verify the importance of this shear zone. Moreover, our P-T data show that the high temperature – low pressure metamorphism in the Bergstr?sser Odenwald can also be interpreted as contact metamorphism and not necessarily as regional metamorphism.

---

Zusammenfassung Hornblende-Thermobarometrie an Granitoiden des Mittleren Odenwaldes (Deutschland) und ihre Implikation für die geotektonische Entwicklung des Odenwaldes Die drei Haupteinheiten des Bergstr?sser Odenwaldes (Frankenstein-Komplex, Flasergranitoid-Zone und südlicher Bergstr?sser Odenwald) werden nach der Literatur durch zwei bedeutende Scherzonen voneinander getrennt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die wirkliche Bedeutung dieser beiden Suturen herauszuarbeiten. Dazu wurden eigene, neue Hornblende-Geothermobarometrie-Daten, die an fünf Plutonen der Flasergranitoid-zone ermittelt wurden, mit bereits publizierten P-T-Date aus dem gesamten Bergstr?sser Odenwald verglichen. Zudem wurden radiometrische, geochemische und strukturgeologische Datens?tze aus der Literatur für diesen Zweck benutzt. Kristallisationstemperaturen wurden mit Hilfe des Amphibol-Plagioklas-Thermometers errechnet und liegen zwischen 600 und 800 °C. Die Bestimmung der Intrusionstiefe mit dem Al-in-Hornblende-Barometer ergab für die meisten Plutone Drücke im Bereich von 4–6 kbar (13–20 km). Diese, sowie radiometrische, geochemische und strukturgeologische Daten aus der Flasergraitoid-zone und dem südlichen Bergstr?sser Odenwald geben keinen Hinweis auf eine wichtige Suturzone zwischen diesen beiden geotektonischen Einheiten, wohingegen der Vergleich ?hnlicher Daten aus der Flasergranioid-Zone und dem Frankenstein-Komplex die Bedeutung der Scherzone zwischen diesen beiden Einheiten hervorhebt. Unsere P-T-Daten zeigen au?erdem, da? die Hochtemperatur-Niederdruck-Metamorphose im Bergstr?sser Odenwald nicht notwendigerweise eine Regionalmetamorphose sein mu?, sondern ebenso gut als Kontaktmetamorphose interpretiert werden kann.

---

---

Received July 14, 1999; revised version accepted October 6, 2000     

Early to Middle Carboniferous hornblende 40Ar/39Ar ages of amphibolites and gabbros from the Bergsträsser Odenwald

Summary Pre- to Early Variscan metamorphic rocks and intrusive calc-alkaline rocks are constituting the Odenwald accretionary complex. The predominant regional metamorphic formation of the amphibolite is postdated by the intrusion of the Frankenstein gabbro complex in the NW Odenwald at about 362 Ma. Thus indications of older metamorphic events might be preserved in the amphibolites. However, for the central and southern Odenwald zircon data revealed a thermal peak of regional metamorphism at about 336 Ma. Nine amphibole separates from two gabbroic intrusives and from seven amphibolites were dated by the K-Ar method, mainly using the ⁴⁰Ar/³⁹Ar technique. The two gabbro amphibole separates yielded ages of 335 and 329 Ma; i.e. they are about 30 Ma younger than the Frankenstein gabbro. The total argon ages of the amphibolite hornblendes are at about 359 Ma in the north and about 330 to 320 Ma in the south (early and late stages of the Early Carboniferous). The ages of the three metamorphic amphiboles from the north are in the age range of the Frankenstein gabbro intrusion, however, the four from the south slightly postdate the regional metamorphic climax. Two of the older amphibole separates of the north and two of the younger ones from the south yielded plateau ages slightly older than the total argon ages (about 358 Ma and 329 Ma, respectively). The southernmost amphibolite with a total argon age of 320 Ma shows an irregular spectrum with a maximum age step for 40% of its argon corresponding to an age of 344 Ma. It possibly has partly preserved an older argon component during the younger phase of regional metamorphism. Together with published data the results show that hornblende of amphibolites from the Odenwald offer the chance to unravel the metamorphic veil of the Mid-Carboniferous regional metamorphism.

---

Zusammenfassung Früh- bis mittel-karbonische ⁴⁰ Ar/ ³⁹ Ar-Alter an Amphibolit- und Gabbro-Hornblenden des Bergstr?sser Odenwaldes Der Odenwald, als ehemaliger akkretion?rer Komplex, besteht aus pr?- bis frühvariskischen metamorphen, sowie kalk-alkalischen Intrusivgesteinen. Die Bildung der regionalmetamorphen Gesteine erfolgte vor der Intrusion des Frankenstein-Gabbro-Komplexes im NW-Odenwald um 362 Ma. Ihre Amphibol-führenden Vertreter bieten die Chance, mittels Hornblende-Datierungen nach zeitlichen Anzeichen dieser Metamorphose zu suchen. Im zentralen und südlichen Odenwald sprechen andererseits Zirkon-Daten für einen Peak der Regionalmetamorphose um ca. 336 Ma. Aus sieben Amphiboliten und zwei Gabbros der drei strukturellen Einheiten des Bergstr?sser Odenwaldes wurden neun Hornblende-Pr?parate unter strenger Beachtung m?glicher Kontaminationen und Umbildungen hergestellt und nach der K-Ar-Methode datiert, wobei sowohl konventionelle als auch ⁴⁰Ar/³⁹Ar-Technik eingesetzt wurde. Die Gabbro-Hornblenden ergaben mit 335 und 329 Ma um ca. 30 Ma jüngere Werte als die Alter des Frankenstein-Gabbros. Die Totalargon-Alter der Hornblenden aus den Amphiboliten im Norden und Süden unterscheiden sich deutlich und geh?ren mit ca. 359 Ma bzw. 330 Ma dem frühen und sp?ten Unterkarbon an. Die Alter der drei untersuchten metamorphen Hornblenden aus dem Norden fallen in den Altersbereich der Frankenstein-Intrusion. Die Alter der drei ungest?rten Hornblenden aus dem Süden sind etwas jünger als der Zeitraum der sp?ten Regionalmetamorphose. Zwei Hornblenden aus dem Norden und zwei aus dem Süden zeigen Plateau-Alter, die geringfügig über den Totalargon-Altern liegen (ca. 358 und 329 Ma). Die südlichste Probe mit einem Total-Argonalter von 320 Ma hat ein irregul?res Spektrum mit einem Altersmaximum (für ca. 40% des Argons) bei 344 Ma. M?glicherweise rührt es von einer Hornblendekomponente her, welche durch die sp?tere Regionalmetamorphose nicht verjüngt worden ist. Zusammen mit wenigen Literaturdaten best?tigen die gewonnenen Hornblende-Daten aus dem Norden, da? Hornblenden aus Amphiboliten potentiell geeignet sind, Ereignisse vor der mittelkarbonen Metamorphose- und Intrusionsphase isotopisch zu datieren.

---

---

Received August 5, 1999; revised version accepted August 7, 2000     

U/Pb and Pb/Pb zircon ages from granitoid rocks of Wallagga area: constraints on magmatic and tectonic evolution of Precambrian rocks of western Ethiopia

Summary The Precambrian rocks in western Ethiopia consist of high- and low-grade terranes intruded by granitoids with a wide compositional spectrum. The formation ages of these granitoid rocks are, so far, poorly understood. Single-grain zircon Pb/Pb evaporation and conventional U/Pb dating conducted on four granitoids places time constraints on their emplacement and tectonothermal events. Three granitoid magmatic events were identified at 815 Ma, 700–730 Ma, and 620–625 Ma, which were marked by emplacement of the calc-alkaline Ujjukka granite and granodiorite, the anatectic Suqii-Wagga two-mica granite and the Guttin K-feldspar megacrystic granite, and the anorogenic Ganjii monzogranite, respectively. We interpret the 815 Ma age to mark a major magmatic episode in this part of Africa. A tectonothermal event at ∼ 630 Ma preceded the emplacement of the within-plate granitoids at 620–625 Ma. The decrease of ages from the calc-alkaline to anorogenic granitoids suggests a shift of magmatic styles and tectonic setting of the granitoids over a period of 200 million years. The Suqii-Wagga and Guttin granites, representing the granitoid population in the migmatitic terrane, formed as part of the successive evolution of the granitoid magmatism in the region. The presence of xenocrystic zircons of Mesoproterozoic ages in both granitoid populations emplaced into the low-grade volcanosedimentary sequence and the high-grade, often migmatitic, gneisses suggest contribution of pre-Pan-African crust to the origin and evolution of the granitoids. Conventional U/Pb studies of zircons from the Guttin K-feldspar megacrystic granite and the Ganjii monzogranite yielded upper intercept ages of ∼ 3 Ga and ∼ 2 Ga, respectively, possibly indicating the presence of reworked Archean-Proterozoic crustal material.

---

Zusammenfassung U/Pb und Pb/Pb Zirkonalter granitoider Gesteine aus dem Gebiet von Wallagga: Hinweise zur magmatischen und tektonischen Entwicklung pr?kambrischer Gesteine in A¨thiopien Das Pr?kambrium im westlichen ?thiopien besteht aus hoch- und niedrigmetamorphen Basement Serien, die von Granitoiden unterschiedlichster Zusammensetzung intrudiert werden. Die Bildungsalter dieser Magmatite sind bisher nur ungenügend bekannt gewesen. Neue Pb/Pb-Evaporations- und konventionelle U/Pb-Datierungen an Einzelzirkonen von vier verschiedenen Plutoniten erlauben nun Rückschlüsse auf deren Intrusionsalter und die damit verbundene tektonische Entwicklung der Region. Drei zeitlich getrennte magmatische Ereignisse lassen sich unterscheiden: Intrusion der kalk-alkalischen Ujjukka Granite um 815 Ma; Bildung der anatektischen Zweiglimmer Granite der Suqii-Wagga Suite um 700–730 Ma; Intrusion der grob porphyrischen K-Feldspat Granite von Guttin und der anorogenen Ganjii Monzogranite um 620–625 Ma. Das 815 Ma Ereignis wird als wichtige magmatische Phase in diesem Teil von Afrika interpretiert. Ein thermisches Ereignis um 630 Ma geht der Platzname von “within-plate” Granitoiden um 620–625 Ma voraus. Die beobachtete Altersabnahme von den kalk-alkalischen zu den anorogenen Granitoiden spricht für eine pr?gnante ?nderung des tektonischen Regimes über einen Zeitraum von ca. 200 Ma. Die Suquii-Wagga und Guttin Granite sind in das hochgradige, migmatische Basement intrudiert. Dies mag für eine sukzessive tektonische Entwicklung dieser Abfolgen sprechen. Ererbte, mesoproterozoische Zirkone deuten auf die Aufarbeitung pr?-panafrikanischer Gesteine hin. Obere Einstichpunkte von den U/Pb Analysen im Altersbereich von ca. 3 Ga in den Guttin Graniten und von ca. 2 Ga in den Ganjii Monzograniten sprechen ebenfalls für die Inkorporation von proterozoischen bis archaischen Krustenkomponenten.

---

---

Received June 7, 2000; accepted October 29, 2000     

Geochemistry and geodynamics of a Late Cretaceous bimodal volcanic association from the southern part of the Pannonian Basin in Slavonija (Northern Croatia)

Summary ?In this paper we present petrological and geochemical information on a bimodal basalt-rhyolite suite associated with A-type granites of Late Cretaceous age from the South Pannonian Basin in Slavonija (Croatia). Basalts and alkali-feldspar rhyolites, associated in some places with ignimbrites, occur in volcanic bodies that are interlayered with pyroclastic and fossiliferous Upper Cretaceus sedimentary rocks. The petrology and geochemistry of the basalts and alkali-feldspar rhyolites are constrained by microprobe analyses, major and trace element analyses including REE, and radiogenic and stable isotope data. Basalts that are mostly transformed into metabasalts (mainly spilites), are alkalic to subalkalic and their geochemical signatures, particularly trace element and REE patterns, are similar to recent back-arc basalts. Alkali-feldspar rhyolites have similar geochemical features to the associated cogenetic A-type granites, as shown by their large variation of Na₂O and K₂O (total 8–9%), very low MgO and CaO, and very high Zr contents ranging between 710 and 149 ppm. Geochemical data indicate an amphibole lherzolite source within a metasomatized upper mantle wedge, with the influence of upper mantle diapir with MORB signatures and continental crust contamination. Sr incorporated in the primary basalt melt had an initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of 0.7039 indicating an upper mantle origin, whereas the ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio for the alkali-feldspar rhyolites and associated A-type granites is 0.7073 indicating an apparent continental crust origin. However, some other geochemical data favour the idea that they might have mainly originated by fractionation of primary mafic melt coupled with contamination of continental crust. Only one rhyolite sample appears to be the product of melting of continental crust. Geological and geodynamic data indicate that the basalt-rhyolite association was probably related to Alpine subduction processes in the Dinaridic Tethys which can be correlated with recent back-arc basins. The difference in geological and isotope ages between the bimodal basalt-rhyolite volcanism with A-type granite plutonism (72 Ma) and the final synkinematic S-type granite plutonism (48 Ma) can be taken as a lifetime of the presumed BARB system of the Dinaridic Tethys. Remnants of this presumed subduction zone can be traced for 300 km along the surrounding northernmost Dinarides.

---

Zusammenfassung ?Zur Geochemie und Geodynamik einer sp?tkretazischen bimodalen Vulkanit-Assoziation aus dem südlichen Pannonischen Becken, Slavoníen (Nordkroatien) In dieser Arbeit pr?sentieren wir petrologische und geochemische Daten einer bimodalen Basalt – Rhyolithsuite aus dem südlichen Pannonischen Becken in Slavonien (Kroatien), die mit A-Typ Graniten kretazischen Alters assoziiert ist. Die Basalte und Alkalifeldspat-Rhyolithe – sie sind stellenweise mit Ignimbriten vergesellschaftet – treten in vulkanischen K?rpern auf, die mit pyroklastischen und fossilführenden Sedimentgesteinen der Oberen Kreide wechsellagern. Die Petrologie und Geochemie der Basalte und Alkalifeldspat-Rhyolithe wird durch Mikrosondenuntersuchungen, Haupt- und Spurenelementgeochemie, inklusive der SEE, sowie durch radiogene und stabile Isotope eingegrenzt. Die Basalte, die gro?teils in Metabasalte (haupts?chlich Spilite) umgewandelt wurden, sind alkalisch bis subalkalisch und ihre geochemischen Charakteristika, haupts?chlich die Spurenelement- und die SEE- Patterns, sind ?hnlich rezenten Back-Arc Basalten. Die Alkalifeldspat-Rhyolithe zeigen geochemische Auml;hnlichkeiten mit den assoziierten cogenetischen A-Typ Graniten, was sich in der gro?en Variation der Na₂O und K₂O-Gehalte (in Summe 8–9%), in niedrigen MgO- und CaO- und in sehr hohen Zr- Gehalten, die zwischen 149 und 710 ppm liegen, widerspiegelt. Die geochemischen Daten zeigen eine Amphibolit-Lherzolithquelle innerhalb eines metasomatisierten Mantelkeils mit Einflüssen eines Diapirs des oberen Mantels mit MORB-Signatur und kontinentaler Krustenkontamination an. Sr der prim?ren Basalte hatte ein ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr Initial von 0.7039, was eine Herkunft aus dem oberen Mantel anzeigt. Das ⁸⁷/⁸⁶Sr Verh?ltnis der Alkalifeldspat-Rhyolithe und der assoziierten A-Typ Granite von 0.7073 weist auf eine krustale Herkunft hin. Andere geochemische Daten allerdings favorisieren die Idee, da? diese durch Fraktionierung prim?rer mafischer Schmelzen, gekoppelt mit Kontamination durch kontinentale Kruste, entstanden. Nur eine Rhyolithprobe scheint ein tats?chliches Aufschmelzungsprodukt der kontinentalen Kruste zu sein. Die geologischen und geodynamischen Daten belegen, dass die Basalt–Rhyolithabfolge wahrscheinlich mit der alpidischen Subduktion in der Thetys der Dinariden, die mit rezenten Back-Arc Becken korreliert werden kann, in Beziehung zu setzen ist. Die Unterschiede zwischen den geologischen und Isotopenaltern des bimodalen Vulkanismus, mit A-Typ Granit-Plutonismus (72 Ma) und finalem synkinematischen S-Typ Granit-Plutonismus (48 Ma), repr?sentiert sehr wahrscheinlich die Dauer des vermuteten BARB Systems in der Thetys der Dinariden. Relikte der vermuteten Subduktionszone lassen sich über 300 km entlang der umgebenden n?rdlichsten Dinariden verfolgen.

---

---

Received March 7, 1997;/revised version accepted May 18, 1999     

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

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

---

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

---

---

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

A muscovite age of a contact metamorphic gneiss from the SW Bergsträsser Odenwald/Germany

Summary The oldest rocks of the Bergstr?sser Odenwald are Variscan paragneisses. Most of them contain biotite and hornblende, but occasionally also muscovite-bearing varieties occur. Published K-Ar hornblende and biotite ages for these paragneisses are between 370 and 330 Ma. Muscovite from a sillimanite-muscovite gneiss (formerly called metamorphic schist) within the Heidelberg intrusive complex close to Weinheim was dated by the ⁴⁰Ar/³⁹Ar step degassing technique and yielded well-developed age plateaus. The total-argon ages of 327.5 ± 1.6 Ma correspond with the K-Ar biotite age of the neighbouring Heidelberg granite and other magmatic rocks of the southwestern Bergstr?sser Odenwald. No influence from the nearby Early Permian volcanism (Wachenberg rhyolite) is visible in the ⁴⁰Ar/³⁹Ar spectra. The dating results do not constrain the early regional metamorphism but indicate Late-Early Carboniferous contact-metamorphism by the granite intrusions.

---

Zusammenfassung Das Muskovit- ⁴⁰ Ar/ ³⁹ Ar-Alter eines kontaktmetamorphen Gneises im Südwesten des Bergstr?sser Odenwaldes Die ?ltesten Gesteine des Bergstr?sser Odenwaldes sind variszische Paragneise, normalerweise metamorphe Schiefer genannt. Sie treten im ganzen Bergstr?sser Odenwald auf, überwiegend mit Biotit und Hornblende, gelegentlich aber auch mit Muskovit. An Hornblende und Biotit solcher Paragesteine sind früher K-Ar-Altersdaten zwischen 370 und 330 Ma ermittelt worden. Muskovit aus einem Muskovit-Sillimanit-Gneis im Heidelberger Intrusiv-Komplex unweit von Weinheim wurde nach der ⁴⁰Ar/³⁹Ar-Stufentechnik datiert. Es ergaben sich ungest?rte Plateauspektren und Totalargonalter von 327.5 ± 1.6 Ma. Letztere sind identisch mit dem K-Ar-Biotit-Alter des benachbarten Heidelberger Granits und anderen Magmatiten im südwestlichen Odenwald. Die Spektren ergeben keine Hinweise auf thermische Beeinflussung durch den unmittelbar benachbarten frühpermischen Vulkanismus (Wachenberg-Rhyolith). Das ermittelte Alter zeigt nicht die frühe Regionalmetamorphose, sondern die sp?tere kontaktmetamorphe überpr?gung des Gesteins zur Zeit der magmatischen Intrusionen an.

---

---

Received August 27, 1999; revised version accepted June 21, 2000     

Age and origin of the Böllsteiner Odenwald

Summary The granitoid protoliths of the gneisses of the B?llsteiner Odenwald, a part of the Mid German Crystalline Rise, intruded at 405 ± 3 Ma. This age was obtained by single zircon ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb evaporation measurements. It is supported by an upper discordia intercept age of 410 ± 11 Ma from single zircon U/Pb data. These granitoids were derived from hybrid magmas according to their geochemical characteristics. Inherited zircon grains with apparent ages of 882 and 1138 Ma further constrain the source heterogeneity. The isotope data with Nd model ages for the granitoid gneisses between 1.3 and 1.7 Ga also underline the involvement of Proterozoic material into the magma sources. Since the geochemical data indicate a subduction zone environment we suggest that the B?llsteiner Odenwald was formed as part of a Silurian/Early Devonian magmatic arc in an active continental margin. The age data imply that the B?llsteiner Odenwald is closely related to the Spessart and Ruhla Crystalline Complexes but not to the Bergstr?sser Odenwald. Therefore the Otzberg zone is considered to be a Variscan suture zone.

---

Zusammenfassung Alter und Ursprung des B?llsteiner Odenwalds Die granitoiden Protolithe der Gneise des B?llsteiner Odenwaldes, eines Teils der Mitteldeutschen Kristallinschwelle, intrudierten vor 405 ± 3 Ma. Dieses Alter wurde mit Hilfe der Pb/Pb-Evaporationsmethode an Einzelzirkonen bestimmt und durch U/Pb Analysen an Einzelzirkonen untermauert, die im Concordia-Diagramm ein Oberes-Schnittpunkt-Alter von 410 ± 11 Ma ergaben. Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung sind die Granitoide von hybriden Magmen abzuleiten. Die ererbten Zirkone mit Altern von 882 und 1138 Ma best?tigen die Heterogenit?t des Ausgangsgesteins. Die Isotopendaten mit Modellaltern von 1.3 bis 1.7 Ga unterstreichen die Beteiligung von proterozoischem Material. Da die geochemischen Daten auf eine Subduktionszone hindeuten, folgern wir, da? der B?llsteiner Odenwald als Teil eines silurisch/unterdevonischen magmatischen Bogens an einem aktiven Kontinentalrand gebildet wurde. Die Altersstellung des B?llsteiner Odenwaldes korreliert mit dem Spessart und dem Ruhla Kristallin, aber nicht mit dem Bergstr?sser Odenwald. Wir interpretieren die Otzberg Zone deshalb als eine variskische Suturzone.

---

---

Received July 10, 1999; revised version accepted November 15, 1999     

Strike-slip and tectonics granitoid emplacement: an AMS fabric study from the Odenwald Crystalline Complex, SW Germany

Summary AMS fabric studies supported by field and microscopic work were applied to identify the internal structure and possible emplacement processes of the Variscan late-tectonic granodiorite-granite intrusions of the Unit III in the Odenwald Crystalline Complex. This Unit is bounded towards NW and NNE by steeply inclined shear zones, the southern part is unexposed. The magnetic susceptibility ranges between 10⁻³ and 10⁻⁶ SI units and is caused by paramagnetic and subordinately by ferromagnetic components. AMS ellipsoids are typically oblate with gently plunging long axes (lineations). AMS foliations and lineations trend mainly WSW-ENE and NNW-SSE, parallel with the NNW and ENE trending marginal shear zones of Unit III, respectively. As revealed by microstructural studies, a penetrative foliation in the plutons is related to emplacement processes. Therefore the observed AMS foliation and lineation are also interpreted as the result of syn-emplacement deformation which is dominantly strike-slip. Weakly inclined foliations around pluton roof xenoliths point to a component of buoyant rise of magma. It is suggested that the granitoid magma was generated in a low level anatectic zone along a left-lateral transpressive shear zone during local extension at releasing bends. During successive fault movements magma ascended through extensional parts of the shear zone. Local normal faults and the Otzberg zone at the eastern margin of Unit III document mostly brittle extension, which overprinted the strike-slip fabrics after the emplacement of the plutons.

---

Zusammenfassung Horizontalverschiebungen und Granitoidintrusion: AMS Gefüge am Beispiel des SW Odenwaldes Durch AMS Gefügestudien und Gel?nde- und mikroskopische Arbeiten werden die Internstruktur und m?gliche Aufstiegsmechanismen des Granit-Granodiorit-Plutons der Einheit III des SW Odenwaldes erfasst. Dieser sp?t-tektonische, variscische Plutonkomplex ist nach NW und NNE durch steile Scherzonen begrenzt, das südliche Ende ist nicht aufgeschlossen. Die magnetische Suszeptibilit?t variiert von 10⁻³ bis 10⁻⁶ SI Einheiten und wird vor allem durch paramagnetische, untergeordnet auch durch ferromagnetische Komponenten verursacht. Die AMS Ellipsoide sind überwiegend oblat mit flachen langen Achsen (Lineationen). AMS Foliationen und Lineationen verlaufen haupts?chlich WSW-ENE und NNW-SSE, jeweils parallel mit den NNW und ENE orientierten Scherzonen am Rand der Einheit III. Nach mikrostrukturellen Ergebnissen entstand die penetrative Foliation der Plutone w?hrend ihrer Platznahme. Dabei entstand auch das beobachtete AMS Gefüge, das durch flache Lineationen und Horizontal-verschiebungen bestimmt ist. Flache Foliationen im Bereich der Xenolithe des Pluton-Daches sprechen für eine Komponente des gravitativen Aufstiegs des Magmas. Die granitoiden Magmen entstanden offenbar w?hrend einer Transpression mit sinistralen Horizontalverschiebungen in NNE-SSW-Richtung, in denen lokal auch Dehnung erfolgte. Dabei stieg das in der Tiefe gebildete Magma durch die Bereiche der Dehnung in der aktiven St?rungszone auf. Lokale Abschiebungen und die Otzberg Zone am Ostrand der Einheit III belegen überwiegend spr?de Deformation, die nach der Platznahme der Plutone die Gefüge der Horizontalverschiebungen überpr?gte.

---

---

Received June 21, 1999; revised version December 24, 1999     

Inverse modeling approach for obtaining kinetic parameters of diffusion-controlled metamorphic reactions in the Kharlovo Contact Aureole (South Siberia, Russia)

Summary A new approach for deriving kinetic parameters of diffusion-controlled metamorphic reactions is described. It is based on comparison of models of temperature field evolution near a cylindrical intrusion and observable chemical changes in biotite at the contact aureole of the Kharlovo massif. Unlike other methods used to construct quantitative models of reactions which produce distinctly expressed zoned microtextures, the proposed approach allows better understanding of the processes occurring in texture-homogeneous rocks, where complete consumption of some reactant mineral phases prevent accurate reconstruction of the metamorphic process. The calculations yielded estimates of the effective rates of metamorphic reactions (10⁻¹² s⁻¹) and the effective diffusion coefficient (5.29 × 10⁻¹⁶ cm² s⁻¹). These values are consistent with experimentally and theoretically derived estimates of solid-state diffusion, including grain-boundary diffusion.

---

Zusammenfassung Inverse Modellierung zur Bestimmung kinetischer Parameter diffusionskontrollierter metamorpher Reaktionen in der Kontaktaureole von Kharlovo (Südsibirien, Ru?land) Ein neuer Ansatz zur Herleitung kinetischer Parameter diffusionskontrollierter metamorpher Reaktionen wird beschrieben. Er basiert auf einem Vergleich der Modelle für die Temperaturentwicklung um eine zylindrische Intrusion mit beobachtbaren ?nderungen im Chemismus von Biotit in der Kontaktaureole des Kharlovo Massivs. Im Unterschied zu anderen Methoden, die quantitative Modelle von Reaktionen mit deutlich zonierten Mikrotexturen verwenden, erlaubt dieser Ansatz ein besseres Verst?ndnis der Prozesse in texturell homogenen Gesteinen, in denen die vollst?ndige Reaktion einiger Reaktanden (Mineralphasen) sonst die Rekonstruktion des Metamorphoseprozesses verhindert. Die Berechnungen erlauben eine Absch?tzung der metamorphen Reaktionsraten und des effektiven Diffusionskoeffizienten . Diese Werte sind mit experimentell und theoretisch ermittelten Werten der Diffusion in Festk?rpern, einschlie?lich der Diffusion entlang von Korngrenzen, konsistent.

---

---

Received July 14, 1998; revised version accepted June 28, 2000     

Clinopyroxenes from metasomatized spinel-peridotite mantle xenoliths from Nemby (Paraguay): crystal chemistry and petrological implications

Summary The Nemby mantle xenoliths are represented by spinel peridotites variably affected by “metasomatic processes” in Proterozoic times (1.2–0.5 Ga). Clinopyroxene compositional variations mainly reflect variably degrees of basalt extraction and mantle “metasomatic processes”. Clinopyroxene crystal chemistry allows to estimate the equilibration pressure by V(Cell) and V(M1) relationship. The investigated clinopyroxenes yielded a pressure range of 12–18 kb. Therefore, the Nemby xenoliths are representative of about 20 km thickness of subcontinental lithospheric mantle of the South America platform at Tertiary times (ca. 46 Ma).

---

Zusammenfassung Klinopyroxene aus metasomatischen Spinell-Peridotit-Mantel Xenolithen aus Nemby (Paraguay): Kristallchemie und petrologische Bedeutung Die Mantelxenolithe aus Nemby sind Spinellperidodite, die in verschiedenem Ausma? im Proterozoikum (1.2 bis 0.5 Ga) durch “metasomatische Prozesse” beeinflusst wurden. Variationen in der Zusammensetzung der Klinopyroxene lassen variable Ausma?e von Basaltextraktion und Mantelmetasomatose erkennen. Die Kristallchemie der Pyroxene erm?glicht es, den Gleichgewichtsdruck durch V(Cell) und V(M1) Beziehungen zu bestimmen. Die untersuchten Klinopyroxene zeigten Drucke im Bereich von 12 bis 18 kb. Die Nemby Xenolithe sind deshalb repr?sentativ für einen ungef?hr 20 km dicken subkontinentalen lithosph?rischen Mantel der südamerikanischen Plattform im Terti?r (ca. 46 Ma).

---

---

Received February 1, 1999; revised version accepted November 26, 1999     

Comparative petrology and metamorphic evolution of the Limpopo (South Africa) and Lapland (Fennoscandia) high-grade terrains

Summary ?Detailed studies of rocks from the Limpopo (South Africa) and Lapland (Kola-Fennoscandia) high-grade terrains were carried out in order to reveal similar geological and thermodynamic conditions in their formation. Both complexes (1) are situated between Archean greenstone belts, (2) are younger than the belts, (3) are bounded by crustal-scale shear zones, (4) have a similar intrusive-like (harpolith) geometry, and (5) show similar reaction textures that reflect both breakdown and growth of garnet in each high-grade terrain. Local mineral equilibria within the textures indicate their successive formation with cooling of the granulite facies rocks. Some of the textures in the metapelites must have resulted from the following reverse reactions: Grt + Qtz ⇌Opx + Crd and/or Grt + Sil + Qtz ⇌ Crd. Based on these data, both the decompression cooling P-T path and the near-isobaric cooling P-T path were deduced for each HGT. However the near-isobaric cooling P-T path is not a characteristic of the central zones of both complexes studied. Similar structural framework of the high-grade terrains, similar morphologies (shapes of granulitic bodies), similar reaction textures developed in metapelites, and similar shapes of P-T paths suggest similarity in geodynamic history of both complexes.

---

Zusammenfassung ?Vergleichende Petrologie und metamorphe Entwicklung der hochgradig metamorphen Terrains von Limpopo (Südafrika) und Lappland (Fennoscandia) Eingehende Untersuchungen an Gesteinen aus den hochgradig metamorphen Terrains von Limpopo (Südafrika) und Lappland (Kola-Fennoscania) sollen m?gliche ?hnlichkeiten in den geologischen und thermodynamischen Bildungsbedingungen aufzeigen. Beide Komplexe sind Lokale Mineralgleichgewichte innerhalb der Texturen weisen auf ihre schrittweise Bildung w?hrend der Abkühlung der granulitfaziellen Gesteine hin. Einige der Texturen in den Metapeliten gehen auf folgende reversible Reaktionen zurück: Grt + Qtz ⇌Opx + Crd und/oder Grt + Sil + Qtz ⇌ Crd. Diese Daten erm?glichten es, sowohl den P-T Pfad der Abkühlung bei Druckentlastung sowie den fast-isobaren P-T Pfad der Abkühlung für jedes HGT zu ermitteln. Der fast-isobare P-T Pfad der Abkühlung ist jedoch kein Charakteristikum der Zentralzonen beider Komplexe. Ein ?hnlicher struktureller Rahmen der hochgradigen Terrains, ?hnliche Morphologien (Ausbildung der Granulitk?rper), ?hnliche Reaktionstexturen in Metapeliten und ?hnliche P-T Pfade weisen auf ?hnlichkeiten der geodynamischen Entwicklungsgeschichte beider Komplexe hin.

---

---

Received March 8, 1999; revised version accepted September 17, 1999     

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

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

---

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

---

---

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

Paleostress-tensor analysis of late deformation events in the Odenwald Crystalline Complex and comparison with other units of the Mid-German Crystalline Rise, Germany

Summary Geometric data of fault planes and fault plane lineations, together with the observed sense of shear on the slip planes, were used to calculate paleostress tensors and fields responsible for the post metamorphic peak D3 and D4 deformation events in the four Odenwald units sensu Krohe (1991). The paleostress fields were calculated using the method of Will and Powell (1991). As inferred from the paleostress analysis, the D3 strike-slip deformation west of the Otzberg fault zone was caused by a, ± N-S directed, compressional regional stress field, with shallowly plunging σ₁ axes and σ₃ directions that plunge at shallow to moderate angles to the E or W; the calculated mean orientations are: σ₁ 06 → 350, σ₂ 77 → 234 and σ₃ 12 → 085. The B?llsteiner Odenwald east of the Otzberg fault zone was not affected by this stress field. This implies that the Bergstr?sser and B?llsteiner Odenwald were spatially separated and formed independent crustal blocks during D3. The D4 faulting event is recognised in all areas investigated, even though most prominently in units III and IV, and juxtaposed the Bergstr?sser and B?llsteiner Odenwald. This faulting episode was caused by a paleostress field with a steeply westerly plunging σ₁ axis and a shallowly southsoutheasterly plunging σ₃ axis. The orientations of the principal stresses are: σ₁ 52 → 270, σ₂ 38 → 085 and σ₃ 06 → 174. With continued deformation from D3 to D4, there was a progressive change in the orientation of the stress field indicating a change from a N-S compressional to extensional stress field, accompanied by the progressive development of strike-slip faults and late normal faults. Paleostress field orientations in the Pfalz Forest, SW of the Odenwald, determined by Fl?ttmann and Oncken (1992) are very similar to those obtained for the Odenwald region and indicate a regionally consistent stress pattern in the southwestern part of the Mid-German Crystalline Rise (MGCR) during strike-slip and normal faulting deformations.

---

Zusammenfassung Paleostress-Tensor Analyse sp?ter Deformationsereignisse im Odenwald-Kristallin und ein Vergleich mit anderen Einheiten der Mitteldeutschen Kristallinzone, Deutschland Für die vier Odenwald-Einheiten im Sinne von Krohe (1991) wurden Pal?ostressfelder für die Blattverschiebungs- und Abschiebungsereignisse D3 und D4 mit der Methode von Will und Powell (1991) berechnet. Die Analyse ergibt, da? das regionale Spannungsfeld, das westlich der Otzberg-Zone im Bergstr?sser Odenwald zum D3-Ereignis führte, ein ± N-S gerichtetes kompressives Stresssfeld war. Die σ₁-Achse f?llt flach nach N bzw. S ein, die σ₃-Achse mit kleinen bis moderaten Winkeln nach E bzw. W; die berechneten Orientierungen der Hauptspannungsrichtungen sind: σ₁ 08 → 350, σ₂ 77 → 234 and σ₃ 12 → 085. Der B?llsteiner Odenwald, ?stlich der Otzberg-Zone, wurde von diesem Spannungsfeld nicht erfa?t. Dies impliziert, da? Bergstr?sser und B?llsteiner Odenwald w?hrend des D3-Ereignisses voneinander getrennt waren und separate Krusteneinheiten darstellten. Auswirkungen der D4-Deformation k?nnen im gesamten Untersuchungsgebiet erkannt werden, am st?rksten jedoch in den Einheiten III und IV. Dieses Ereignis wurde von einem Pal?ostressfeld mit einer steil nach W einfallenden σ₁- und einer flach nach SSE einfallenden σ₃-Achse verursacht und führte zum Zusammenschlu? von Bergstr?sser und B?llsteiner Odenwald. Die berechneten Orientierungen der Hauptspannungsrichtungen sind: σ₁ 52 → 270, σ₂ 38 → 085 und σ₃ 06 → 174. Die Rotation der Hauptspannungsrichtungen war mit einer ?nderung von einem kompressionalen N-S gerichteten (D3) hin zu einem extensionalen (D4) Stressfeld verbunden. Die erzielten Ergebnisse sind sehr ?hnlich mit Resultaten, die Fl?ttmann und Oncken (1992) im Pf?lzer Wald ermittelten. Dies weist auf ein regional übereinstimmendes Spannungsfeld im SW-Teil der Mitteldeutschen Kristallinzone hin.

---

---

Received July 8, 1999; revised version accepted March 28, 2000     

P-T paths and tectonic evolution of shear zones separating high-grade terrains from cratons: examples from Kola Peninsula (Russia) and Limpopo Region (South Africa)

Summary ?The petrology and P-T evolution of mica schists from two regional scale tectonic (shear) zones that separate high grade terrains (“mobile belts”) from cratons are described. These are the 2.4–1.9 Ga Tanaelv Belt, a suture zone that separates the Lapland granulite complex from the Karelian craton (Kola Peninsula–Fennoscandia), and the 2.69 Ga Hout River Shear Zone that separates the > 2.9 Ga Kaapvaal craton from the 2.69 Ga South Marginal Zone of the Limpopo high-grade terrain (South Africa). Two metamorphic zones are identified in strongly deformed mica schists from the 1.9 Ga Korva Tundra Group of the Tanaelv belt: (1) a chlorite-staurolite zone tectonically overlaying gneisses of the Karelian craton, and (2) a kyanite-biotite zone tectonically underlying garnet amphibolites of the Tanaelv Belt, which are in tectonic contact with the Lapland granulite complex. The prograde reaction Chl+St+Ms ↠ Ky+Bt+Qtz+H₂O clearly defines a boundary between zones (1) and (2). Rotated garnet porphyroblasts from zone (1) contain numerous inclusions (Otz, Chl, Ms), and show clear Mg/Fe chemical zoning, suggesting garnet growth during prograde metamorphism. The metamorphic peak, T = 650°C and P = 7.5 kbar, is recorded in the kyanite-biotite zone and characterized by unzoned snowball garnet. In many samples of mica schists euhedral garnet porphyroblasts of the retrograde stage are completely devoid of mineral inclusions while N _Mg decreases from core to rim, indicating a decrease in P-T from 650°C, 7.5 kbar to 530°C, 5 kbar. The Hout River Shear Zone (South Africa) shows metamorphic zonation from greenschists through epidote amphibolites to garnet amphibolites. Rare strongly deformed mica schists (Chl+Grt+Pl+Ms+Bt+Qtz) occur as thin layers among epidote-amphibolites only. Garnet porphyroblasts in the schists are similar to that of the Tanaelv Belt recording a prograde P-T path with peak conditions of T = 600°C and P∼ 5.5 kbar. The retrograde stage is documented by the continuous reaction Prp+2Ms+Phl ↠ 6Qtz+3East recording a minimum T = 520°C and P ∼ 3.3 kbar. Similar narrow clock-wise P-T loops recorded in mica schists from both studied shear zones suggest similarities in the geodynamic history of both shear zones under consideration.

---

Zusammenfassung ?P-T Pfade und tektonische Entwicklung von Scherzonen, die hochgradige Terranes von Kratonen trennen: Zwei Beispiele von der Halbinsel Kola (Russland) und der Limpopo-Region (Südafrika) Die Petrologie und P-T Entwicklung von Glimmerschiefern aus zwei regionalen tektonischen Scherzonen, die hochgradige Terranes (“mobile belts”) von Kratonen trennen, werden beschrieben. Diese sind der 2.4−1.9 Ga Tanaev Belt, eine Suturzone, die die Lappland Granulite vom karelischen Pluton (Halbinsel Kola - Fennoskandien) trennt, sowie die 2.69 Ga Hout River Shear Zone, die den > 2.9 Ga Kaapvaal Kraton von der 2.69 Ga South Marginal Zone des hochgradigen Limpopo Terranes (Südafrika) trennt. Zwei metamorphe Zonen sind in stark deformierten Glimmerschiefern der 1.9 Ga Korva Tundra Group zu unterscheiden: (1) eine Chlorit-Staurolith-Zone, die den Gneisen des karelischen Kratons auflagert, und (2) eine Kyanit-Biotit-Zone, die die Granatamphibolite des Tanaev Belt unterlagert und in tektonischem Kontakt mit dem Lappland Granulitkomplex steht. Die prograde Reaktion Chl+St+Ms ↠ Ky+Bt+Qtz+H₂O trennt die beiden Zonen. Rotierte Granatporphyroblasten aus der Zone (1) enthalten zahlreiche Einschlüsse (Qtz, Chl, Ms) und zeigen eine Mg/Fe Zonierung, die Granatwachstum w?hrend des prograden Metamorphosestadiums nahelegen. Der Metamorphoseh?hepunkt (650°C, 7.5 kbar) wurde in der Kyanit-Biotit-Zone erreicht und ist durch nicht zonierte Schneeballgranate charakterisiert. In vielen Glimmerschieferproben sind die euhedralen Granatporphyroblasten des retrograden Stadiums vollkommen einschlu?frei und N _Mg nimmt vom Kern zum Rand hin ab. Das zeigt eine Abnahme der P-T Bedingungen von 650°C, 7.5 kbar auf 530°C, 5 kbar an. Die Hout River Shear Zone in Südafrika zeigt eine metamorphe Zonierung von Grünschiefern, über Epidotamphibolite zu Granatamphiboliten. Selten kommen stark deformierte Glimmerschiefer (Chl+Grt+Pl+Ms+Bt+Qtz) als dünne Lagen zwischen den Epidotamphiboliten vor. Die Granatporphyroblasten sind ?hnlich wie die aus dem Tanaev Belt und belegen eine prograde P-T Entwicklung mit Peak-Bedingungen von 600°C und ≈ 5.5 kbar. Das retrograde Stadium ist durch die kontinuierliche Reaktion Prp+2Ms+Phl ↠ 6Qtz+3East mit minimal 530°C und ≈ 3.3 kbar dokumentiert. Die sehr ?hnlichen P-T Pfade der Glimmerschiefer belegen ?hnlichkeiten in der geodynamischen Geschichte der beiden bearbeiteten Scherzonen.

---

---

Received January 29, 1999;/revised version accepted August 10, 1999     

Re-equilibration textures of fluid inclusionsin exhumed high-pressure rocks: the exampleof the Tuscan Archipelago (NorthernTyrrhenian Sea, Italy)

Summary  Occurrence of (Fe, Mg)-carpholite-bearing parageneses in metapelites from Giglio and Gorgona islands (Tuscan Archipelago, Northern Tyrrhenian Sea) attests a continuity of blueschist metamorphism from Alpine Corsica to the Tuscan region. Numerous fluid inclusions have been trapped in quartz crystals associated with (Fe, Mg)-carpholite fibers from the two blueschist metamorphic cores. Textures of fluid inclusions (annular, semi-annular, negative crystal shaped), microthermometry (constancy of values) and SEM investigations (presence of primary Fe-rich fluid/s) confirm that re-equilibration occurred during a nearly isothermal (T not in excess of 300 °C) exhumation path.

---

Zusammenfassung. Reequilibrierungstexturen von Flüssigkeitseinschlüssen in exhumierten Hochdruckgesteinen: Ein Beispiel aus dem toskanischen Archipel (Nordthyrrhenisches Meer) Das Auftreten von (Fe-Mg)-Karpholith-führenden Paragensen in Metapeliten auf den Inseln Giglio und Gorgona (toskanischer Archipel, Nordthyrrhenisches Meer) best?tigt die Kontinuit?t einer blauschieferfaziellen Metamorphose vom alpinen Korsika bis in die Toskana. Zahlreiche Flüssigkeitseinschlüsse wurden in Quarz eingeschlossen, der gemeinsam mit (Fe-Mg)-Karpholithfasern in diesen beiden blauschieferfaziellen metamorphen Kernen vorkommt. Die Textur der Einschlüsse (annular, semi-annular, negative Kristallgestalt), die Mikrothermometrie (Konstanz der Werte) und die SEM Untersuchungen (Vorhandensein prim?rer Fe-reicher Fluide) best?tigen, dass die Reequilibrierung entlang eines beinahe isothermen Exhumationspfades (T nicht über 300 °C) erfolgte.

---

---

Received February 22, 2000; revised version accepted July 17, 2000     

The diapiric emplacement and related magmatic fabrics of the porphyritic Ludwigshöhe granite, Central Odenwald (Germany)

Summary The Ludwigsh?he pluton is a 1.5 by 2.5 km, oval-shaped, NE-SW oriented, distinct body of medium-grained porphyritic granite with large euhedral to lensoid K-feldspar phenocrysts and discoidal microdioritic enclaves. The granite shows a well developed NE-SW striking, steeply inclined foliation defined by mafic minerals, K-feldspar phenocrysts, and enclaves. All phenocrysts have an orthorhombic symmetry with respect to the foliation. Monoclinic shear sense criteria are absent. Shape orientation analysis of enclaves, K-feldspar phenocrysts, magmatic hornblende and plagioclase and strain analyses (R _f /Φ) result in uniaxial, oblate ellipsoids, plotting in the field of apparent flattening on the Flinn diagram. In thin section no penetrative ductile deformation of feldspars, hornblende and biotite can be observed. Twinning in feldspars occurs parallel to their flat faces, which are oriented parallel to the magmatic foliation. Quartz, growing in interstitial positions, shows early penetrative ductile deformation under high temperature (HT) late magmatic/early solid-state conditions and later deformation under low temperature (LT) conditions accompanied by sinistral shear. The latter is responsible for an oblique orientation of the quartz c-axes fabric. AMS studies as well as cathodoluminescence investigations and quartz c-axes textures indicate flattening processes under a NW-SE directed compressive strain regime during the magmatic stage and/or emplacement of the granites.

---

Zusammenfassung Platznahmeprozesse des porphyrischen Ludwigsh?he-Granits, Mittlerer Odenwald (Deutschland) Der Ludwigsh?he-Pluton ist ein 1,5 km breiter und 2,5 km langer, ovaler, NE-SW-orientierter, mittelk?rniger Granit mit gro?en, idiomorphen bis linsenf?rmigen Kalifeldspat-Einsprenglingen und oblaten mikrodioritischen Enklaven. Der Granit zeigt eine deutliche NE-SW-streichende, steilstehende Foliation, die durch die Einregelung der mafischen Minerale, der Kalifeldspat-Einsprenglinge und der Enklaven definiert wird. Alle Einsprenglinge besitzen orthorhombische Symmetrie in Bezug zur Foliation. Monokline Schersinnindikatoren fehlen. Formregelungsanalysen an Enklaven, Kalifeldspat-Einsprenglingen, magmatischer Hornblende und Plagioklas sowie Strainanalysen (R _f /Φ) ergeben uniaxiale, oblate Ellipsoide, die im Pl?ttungsfeld des Flinn-Diagramms plotten. Im Dünnschliff kann keine durchgreifende, plastische Verformung, weder der Feldsp?te, noch von Hornblende oder Biotit, beobachtet werden. Feldsp?te sind generell parallel zu ihren Flachseiten verzwillingt und die L?ngsachsen liegen parallel zur magmatischen Foliation. Quarz w?chst im allgemeinen in Zwickelr?umen, er zeigt penetrative, plastische Verformung. Sie beginnt unter Hoch-Temperatur-Bedingungen nahe dem Solidus und endet unter Niedrig-Temperatur-Bedingungen und sinistraler Scherung. Diese Scherdeformation ist verantwortlich für die Schiefregelung des Quarz-c-Achsen Gefüges. AMS- und Kathodolumineszenz-Untersuchungen, sowie Quarz-c-Achsen-Messungen unterstützen die Interpretation, da? Pl?ttung unter einem NW-SE-gerichteten, einengenden Strainregime die gefügepr?gende Rolle w?hrend der Platznahme des Ludwigsh?he-Plutons spielte.

---

---

Received July 10, 1999; revised version accepted October 4, 2000     

The geochemistry of the PGE Subzone in the Selukwe Subchamber, Great Dyke: an intraformational layer model for Platinum Group Element enrichment in layered intrusions

Summary ?The zone of enrichment of platinum group elements (PGE) in the pyroxenite hosted Main Sulphide Zone (MSZ) of the Great Dyke coincides with the stage at which the magma had become saturated in sulphide. No fundamental characteristics of the MSZ have previously been recognized other than the concentration of PGE at the base of the sulphide zone. This zone of enrichment, referred to here as the PGE Subzone, as well as the footwall and hangingwall sequences to the PGE Subzone, are recognized in this work as comprising a series of petrologically and chemically distinct rock layers. Characterization is on the basis of (a) distinct Pd:Pt ratios, (b) cyclicity in pyroxene compositions and, (c) cyclicity in the concentrations of incompatible elements in the whole rock. The incompatible element contents in whole rocks (eg. Zr) are closely linked with the TiO₂ contents of the orthopyroxene. The strong interdependence of these parameters indicates an integrated primary process for the PGE mineralization and does not support an origin by which late stage metasomatising fluids transported PGE into the mineralized zone. It also does not support previous models for the MSZ based on progressive fractional segregation of sulphide as a continuous process extracting PGE. An intraformational layer model is suggested by which liquid layers in a double diffusive convective system break down and become sequentially incorporated into the crystallizing zone resulting in offset chemical trends in silicate compositions together with extraction of PGE into sulphide of effectively constant values for Pd:Pt ratio. Reequilibration of pyroxene is recognized for each of the sublayers as well as minor redistribution of PGE across the boundaries of the sublayers.

---

Zusammenfassung ?Die Geochemie der PGE – Subzone in der Selukwe Subchamber, Great Dyke: ein intraformationales Modell für Anreicherung von Platingruppenelementen in geschichteten Intrusionen Die Anreicherungszone von Platinelementen in der Main Sulphide Zone (MSZ) in den Pyroxeniten des Great Dyke entspricht dem Entwicklungsstadium, in dem das Magma an Sulfiden ges?ttigt wurde. Bisher wurden keine grunds?tzlichen Eigenschaften der MSZ erkannt, abgesehen von der Anreicherung der PGE an der Basis der Sulfidzone. Diese Anreicherungszone, die wir hier als PGE Subzone bezeichnen, wie auch die Abfolgen in ihrem Hangenden und im Liegenden enthalten eine Serie von petrologisch und chemisch eindeutig charakterisierten Gesteinsschichten. Diese Erkenntnis beruht auf (a) klaren Pd-Pt-Verh?ltnissen, (b) der Zyklizit?t der Pyroxenzusammensetzungen und (c) den Konzentrationen inkompatibler Elemente im Gesamtgestein. Letztere (z.B. Zr) sind eng mit den TiO₂-Gehalten der Orthopyroxene verbunden. Die deutliche gegenseitige Abh?ngigkeit dieser Parameter weist auf einen integrierten prim?ren Prozess für die PGE-Vererzung hin und liefert keine Unterstützung für eine Entstehung, bei der sp?te metasomatische Fluide PGE in die mineralisierte Zone transportiert haben. Es unterstützt auch nicht frühere Modelle für die MSZ, die auf einer progressiven fraktionalen Trennung von Sulfiden als einem kontinuierlichen Anreicherungsprozess für PGE beruhten. Ein intraformationales Schichtmodell wird hier vorgeschlagen, wobei flüssige Lagen in einem doppelt diffusiven Konvektionssystem aufbrechen und sequentiell in die kristallisierte Zone inkorporiert werden. Dies resultiert in abweichenden chemischen Trends für Silikat-Zusammensetzungen und ebenso auch in einer Extraktion der PGE in Sulfide mit konstanten Pd/Pt-Verh?ltniszahlen. Reequilibrierung von Pyroxenen wird für jede der Sublayers nachgewiesen, wie auch geringfügige Umverteilung der PGE über die Grenzen der einzelnen Sublayers hinaus.

---

---

Received November 30, 1998;/revised version accepted July 12, 1999     

Högbomite in migmatitic paragneiss in the Betroka shear belt, Vohidava area, Precambrian of southern Madagascar

Summary ?The Betroka sinistral shear belt is a major geotectonic unit in the Precambrian of southern Madagascar. It consists of migmatitic paragneiss commonly interlayered with phlogopite-bearing diopsidite, phlogopite-humite-diopside-spinel marble, sillimanite-garnet quartzite and syn-tectonic S-type leucogranite. H?gbomite occurs sporadically in the migmatitic paragneiss in patches of magnetite with hercynite, and at the border of magnetite where it is in contact with hercynite, rare ilmenite, rutile and cordierite, which contains a network of chlorite, pyrophyllite and rare corundum/diaspore. X_Mg = Mg/(Mg + Fe) decreases as follows: Crd > Bt > Chl > H?g > Hc. The textural relations suggest the following h?gbomite-participating reactions: Ti-bearing hercynite ↠ hercynite + h?gbomite (intergrown/exsolution lamellae) ilmenite + cordierite ↠ hercynite + h?gbomite + rutile + chlorite/pyrophyllite   h?gbomite ↠ hercynite + ilmenite + corundum The chemical composition of h?gbomite varies substantially from grain to grain in individual samples and from sample to sample, this variation being highly dependent on the associated minerals. There is a weak zoning from core to rim in individual grains intergrown with hercynite and also in grains at the margin of hercynite, but this zoning is overprinted by zones formed at grain rims depending on the surrounding phases. In contact with hercynite, h?gbomite has FeO (total Fe as FeO) 27.1–28.5 wt.%, and MgO 4.5–5.8 wt.%, and in contact with magnetite FeO 24.9–26.5 wt.%, and MgO 6.0–8.5 wt.% and the core contents are within these values. TiO₂7.5–4.0 wt.% and Al₂O₃62.0–59.0 wt.% show zonations with increase from core to rim. Estimated P-T conditions are 6.0 ± 1.0 kbar and 700 ± 100 °C reached during a peak metamorphic stage of the Pan-African orogeny. However, the presence of diaspore with exsolved hercynite-magnetite indicates extreme retrograde metamorphism in the decompressional central part of this shear belt of southern Madagascar.

---

Zusammenfassung ?H?gbomit in migmatitischem Paragneis von Vohidava in der Betroka Scherzone im südlichen Pr?kambrium von Madagaskar Die sinistrale Betroka Scherzone ist eine ausgepr?gte tektonische Einheit des Pr?kambriums in Süd Madagaskar. Sie besteht aus migmatitischem Paragneis, in dem Phlogopit-führender Diopsidit, Phlogopit-Humit-Diopsid-Spinell-Marmor, Sillimanit-Granat-Quarzit und syntektonischer S-Typ Granit eingelagert sind. Im migmatitischen Paragneis kommen sporadisch H?gbomit/Hercynit Nester im Magnetit vor und am Magnetitrand findet sich H?gbomit im Kontakt mit Hercynit und Cordierit, der mit einem Netzwerk aus Chlorit/Pyrophyllit gefüllt ist, sowie sporadisch mit Korund/Diaspor, Ilmenit und Rutil. X_Mg = Mg/(Mg + Fe) nimmt in folgender Reihung ab: Crd > Bt > Chl > H?g > Hc. Aus den texturellen Beziehungen werden folgende H?gbomit-partizipierende Reaktionen abgeleitet: Ti-führender Hercynit ↠ Hercynit + H?gbomit (verwachsen/Entmischungslamellen)   H?gbomit ↠ Hercynit + Ilmenit + Korund Die chemische Zusammensetzung von H?gbomit variiert betr?chtlich von Korn zu Korn in einer Probe und von Probe zu Probe; wobei die Variation von den Kontaktmineralen abh?ngt. H?gbomit im Hercynit hat eine schwache Zonierung von Kern zum Rand. Im H?gbomit am Hercynitrand ist die Kern-Rand-Zonierung durch die von den Kontaktmineralen abh?ngige Randzusammensetzung überpr?gt. Im Kontakt zum Hercynit hat H?gbomit 27,1–28,5 Gew.% FeO (total Fe als FeO) und 4,5–5,8 Gew.% MgO und im Kontakt zu Magnetit 24,9–26,5 Gew.% FeO und 6,0–8,5 Gew.% MgO, die Kernzusammensetzung liegt zwischen den beiden Randwerten. TiO₂nimmt vom Kern zu den R?ndern von 7,5 bis 4,0 Gew.% ab und Al₂O₃von 62,0 bis 59,0 Gew.%. Die P-T Bedingungen des Metamorphose-Peaks w?hrend der Pan-Afrikanischen Orogenese erreichten 6,0 ± 1,0 Kbar und 700 ± 100 °C. Die sp?te Bildung von Diaspor und die Hercynit-Magnetit-Entmischung weisen auf eine tiefgreifende retrograde Metamorphose im Dekompressions-Zentralbereich der Betroka-Scherzone im südlichen Madagaskar hin.

---

---

Received January 15, 1999;/revised version accepted July 6, 1999     

Phase relations in garnet-bearing metabasites of prehnite-pumpellyite facies from the Darbut-Sartuohai ophiolite, Western Junggar of Xinjiang, China

Summary Previous petrogenetic grids for very low grade metamorphism do not apply to garnet-bearing prehnite-pumpellyite facies rocks. Garnet-bearing metabasites with Act – absent of prehnite-pumpellyite facies have been found in the Darbut-Sartuohai ophiolite, Xinjiang, China. Results of thermodynamic calculation in the CMASH system using the internally consistent mineral thermodynamic database of Berman (1988) show that equilibria reactions among the end-member species in mineral paragenesis of Pmp-Prh-Grs-Zo-Chl-Qtz intersect at a pressure of 4.75 kbar and temperature of 350 °C. The association of grossular-rich garnet and pumpellyite occurs at pressures and temperatures similar to the Pmp-Act facies. Based on the petrogenetic grid derived in this study, peak metamorphic conditions for metabasites from the Darbut-Sartuohai ophiolite are 310 to 330 °C, and 3.0 to 4.0 kbar, which are affected by the substitution of Fe³⁺Al₋₁. This study shows that grossular-rich garnet can appear in metabasites of the prehnite-pumpellyite facies, but it depends on the substitution between Fe³⁺ and Al in the CMASH+Fe³⁺ system.

---

Zusammenfassung Phasenbeziehungen in Grandit-führenden Metabasiten (Prehnit-Pumpelleyit Fazies) vom Darbut-Sartuohai Ophiolit, westliches Junggar (Xinjiang, China) Bereits existierende petrogenetische Netze für niedrig-gradige Metamorphose k?nnen nicht auf Grandit-führende Metabasite angewendet werden. Solche Metabasite der Prehnit-Pumpellyit Fazies wurden in Darbut-Sartuohai Ophiolit gefunden. Thermodynamische Berechnungen mit dem Datensatz von Berman (1988) zeigen, dass die Endglieder der Mineralparagenese Pmp-Prh-Grs-Zo-Chl-Qtz einen invarianten Punkt bei 4.75 kbar und 350 °C bilden. Daher kommen Grossular-reicher Grandit und Pumpellyit unter ?hnlichen PT-Bedingungen der Pmp-Act Fazies vor. Anhand des petrogenetischen Netzes, das in der hier vorliegenden Arbeit berechet worden ist, konnten die Peak-metamorphen Bedingungen für den Darbut-Sartuohai Ophiolit mit 310–330 °C und 3.0–4.0 kbar ermittelt werden. Diese Bedingungen sind vom Fe³⁺Al₋₁ Austausch abh?ngig. Diese Arbeit zeigt, dass Grossular-reiche Granate im CAMSH-System in der Prehnit-Pumpellyit Fazies selbst bei Anwesenheit von Chlorit stabil sind.

---

---

Received September 25, 1999; revised version accepted July 3, 2000     

Glass-bearing inclusions in Nakhla(SNC meteorite) augite: heterogeneouslytrapped phases

Summary Nakhla augite and olivine grains commonly contain glass-bearing inclusions. In contrast to olivines, augites host only one type of multiphase inclusions which consists of euhedral to subhedral augite, Ti-magnetite and pigeonite plus silica-rich glass and a bubble. No fractures surround these inclusions, making it likely that they are of a pristine composition. Heating experiments with a final temperature of 1150 °C were done for the first time with Nakhla augite inclusions. During heating the glass melted and crystals inside the inclusions were dissolved in the melt whereby its chemical composition changed. The quenched glass is poorer in SiO₂ and Al₂O₃ and richer in CaO, FeO and MgO compared to unheated inclusion glass. Our in situ analyses allowed us to estimate the initial composition of a liquid co-existing with Nakhla augite at 1150 °C and 1 atm pressure. Several features of Nakhla, such as the high Fe/Mg ratio of the augite, which is out of equilibrium with the glass, the highly variable alkali content and the Na/K ratio of the glasses are incompatible with the standard model that states that SNC meteorites are all igneous rocks formed from basaltic magmas. Our results on re-melted glasses suggest a more complex and possibly non-magmatic genesis of Nakhla. Both types of glass-bearing inclusions (those hosted by augite or olivine) could represent heterogeneously trapped mineral + glass inclusions. Those hosted by augites mimic at least in part parental melt inclusions. However, the quenched glass is out of equilibrium with the host with respect to the Fe/Mg ratio and has too much compositional variation to be representative of a parental melt.

---

Zusammenfassung Glasführende Einschlüsse im Augit von Nakhla (SNC-Meteorit): Heterogeneingeschlossene Phasen Augite und Olivine im Achondriten Nakhla enthalten h?ufig glasführende Einschlüsse. Im Gegensatz zu den Olivinen enthalten die Augite nur einen Typ Multiphasen-Einschlu?, welcher aus idiomorphem bis subidiomorphem Augit, Ti-Magnetit, Pigeonit und einem SiO₂-reichen Glas mit Blase besteht. Diese Einschlüsse sind nicht von Sprüngen umgeben, was es wahrscheinlich macht, dass sie ihre ursprüngliche Zusammensetzung unver?ndert erhalten haben. Erstmals wurden Schmelz-Experimente mit Endtemperaturen von 1150 °C an Nakhla Augiten durchgeführt. In diesen Experimenten schmolz das Glas der Einschlüsse, l?ste die koexistierenden kristallinen Phasen auf und ?nderte dabei seine chemische Zusammensetzung. Das durch Abschrecken dieser Schmelze erzeugte Glas ist ?rmer an SiO₂ und Al₂O₃ und reicher an CaO, FeO und MgO als das ursprüngliche Einschlu?glas. Diese in situ-Analyse erlaubt eine Absch?tzung der ursprünglichen Zusammensetzung einer Schmelze im Gleichgewicht mit Nakhla Augit bei 1150 °C und 1 atm Druck. Einige Eigenschaften von Nakhla, wie das hohe Fe/Mg-Verh?ltnis des Augites, welches nicht im Gleichgewicht mit dem Glas ist, die variablen Alkali-Gehalte und die Na/K-Verh?ltnisse im Glas sind inkompatibel mit dem Standard-Modell für die SNC-Meteorite, welches diese als magmatische Gesteine basaltischer Herkunft sieht. Unsere Ergebnisse weisen auf eine komplexe, m?glicherweise nicht-magmatische Entstehung von Nakhla hin. Sowohl die glasführenden Einschlüsse im Olivin als auch jene im Augit von Nakhla k?nnten Produkte eines heterogenen Aufsammelns von Mineral plus Glas sein. Die Einschlüsse im Augit imitieren zumindest zum Teil Schmelzeinschlüsse. Allerdings sind sie mit ihrem Fe/Mg – Verh?ltnis nicht im Gleichgewicht mit dem Augit und sind auch in ihrer Zusammensetzung zu inhomogen, um für ein m?gliches Mutter-Magma repr?sentativ zu sein.

---

---

Received April 10, 2000; revised version accepted October 19, 2000