The role of fluorine in the evolution of ultrapotassic magmas

Summary The distribution of F and, to a lesser extent, Cl between phlogopite, amphibole, apatite, and glass in kamafugites from the West Eifel, Germany, and South-West Uganda, and from lamprophyres (minettes) from Hopi-Navajo, Arizona has been determined. In addition, these elements have been analyzed in the same phases from mantle-derived xenoliths from the kamafugitic rocks. All halogen determinations were made using a JEOL 8600 electron microprobe. The F contents and trends in the minerals and glass in the kamafugites and lamprophyres are very similar to those reported for lamproites (Edgar and Charbonneau, 1991). The results indicate that F in the minerals of ultrapotassic magmas is much greater then that found in the xenoliths that are believed to represent likely source regions for such magmas. Chlorine is present in much lower amounts and in the same phases. The discrepancy between F in the xenoliths and in the lavas, and the preference for F to be incorporated in solid phases suggest that F is insufficient to account for the F found in ultrapotassic magmas or to provide for the reduced fluid conditions proposed by Foley (1988) for the genesis of such magmas. Based on these results, the genesis of ultrapotassic magmas may occur if they are partial melts of a mantle source that has been further enriched in F by repeated partial melting of mantle-derived xenoliths such as those of southwest Uganda. Alternatively the slightly higher Cl in the minerals of the xenoliths relative to the magmas suggests that Cl has been lost during degassing of the ascending magma. This may enrich the magmas in F by a dilution effect that may take place prior to the formation of phenocrystal F-rich phlogopites that are often present in ultrapotassic magmas.

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Die Rolle von fluor in der evolution ultrapotassischer magmen

Zusammenfassung Die Verteilung von Fluor and untergeordnet von Chlor zwischen Phlogopit, Amphibol, Apatit and Glas wurde an Kamafugiten aus der westlichen Eifel, Deutschland and aus Südwest-Uganda sowie an Lamprophyren (Minetten) aus Hopi-Navajo, Arizona bestimmt. Außerdem wurde der Gehalt an diesen Elementen in den gleichen Mineralphasen von Mantel-Xenolithen aus kamafugitischen Gesteinen analysiert. Die Halogenbestimmungen wurden an einer JEOL 8600 Mikrosonde durchgeführt. Die Gehalte und Verteilungstrends von Fluor in den Mineralphasen und im Glas der Kamafugite und Lamprophyre sind vergleichbar mit jenen aus Lamproiten (Edgar und Charbonneau, 1991). Die Resultate deuten an, daß der Fluorgehalt in Mineralen ultrapotassischer Magmen viel höher ist als in Xenolithen, die als Repräsentanten der Herkunftsregion derartiger Magmen gelten. Chlor tritt in den selben Mineralphasen in viel geringeren Mengen auf. Das unterschiedliche Auftreten von Fluor in den Xenolithen und in den Laven sowie der bevorzugte Einbau von Fluor in feste Mineralphasen lassen vermuten, daß dieser Gehalt an Fluor nicht ausreicht, um den hohen Fluorgehalt in ultrapotassischen Magmen und die reduzierenden Fluida-Bedingungen, wie sie von Foley (1988) für die Genese von solchen Magmen angenommen worden sind, zu erklären. Auf der Basis dieser Ergebnisse können ultrapotassische Magmen nur dann entstehen, wenn das Mantelmaterial als Herkunft für die partielle Schmelze zum Beispiel durch wiederholtes Teilaufschmelzen von Mantelxenolithen wie jenen aus Südwest-Uganda an Fluor angereichert worden ist. Als Alternative wird angenommen, daß die leicht höheren Chlorgehalte in den Mineralen der Xenolithe verglichen mit dem der Magmen durch Chlorverlust während Entgasung beim Aufstieg des Magmas zustande gekommen sind. Dadurch kam es zu einem Verdünnungseffekt, der zu einer Anreicherung von Fluor führt, vor der Bildung von F-reichem Phlogopit als Phenokristall, Kristalle, die häufig in ultrapotassischen Magmen auftreten.

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With 9 Figures     

The Jaala-Iitti rapakivi complex. An example of bimodal magmatism and hybridization in the Wiborg rapakivi batholith,southeastern Finland

Summary The dyke-like 1.63 Ga Jaala-Iitti rapakivi complex forms a 25 km long and up to 2 km wide intrusive body at the northwestern margin of the Wiborg rapakivi batholith cutting both the granites of the batholith and the surrounding 1.9 Ga Svecofennian crust. The subvolcanic-epizonal Jaala-Iitti complex consists of silicic (quartz-feldspar porphyry) and basic (diabase) rocks as well as more abundant intermediate hornblende-bearing hybrid rocks.The hybrid rocks are characterised by: 1) diabase pillows and enclaves that commonly contain quartz and feldspar xenocrysts, 2) quartz megacrysts mantled by amphibole coronas, and 3) large, (up to 10 cm) rounded alkali feldspar megacrysts mantled by shells of micrographic plagioclase-quartz intergrowths. The observed data indicate that hybridization is caused by: 1) mixing of basic and silicic magmas, 2) incorporation of megacrysts from one of the interacting magmas into the another, and 3) assimilation and disaggregation of xenoliths and xenocrysts. It is proposed that the hybridization took place mainly before eruption deep in the crust where basic mantle-derived magmas and silicic crust-derived magmas interacted.

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Der Jaala-Iitti Rapakivi Komplex: Beispiel eines bimodalen Magmatismus und einer Hybridisierung im Wiborg Rapakivi Batholith, Südost-Finnland

Zusammenfassung Der gangförmige, 1.63 Mia alte Jaala-Iitti Rapakivi Komplex stellt einen 25 km langen und bis zu 2 km breiten Intrusionskörper am Nordwestrand des Wiborg Rapakivi Batholithes dar, der sowohl die Granite des Batholithes, wie auch die umgebende 1.9 Mia alte svekofennische Kruste durchschneidet. Der subvulkanische, epizonale Jaalalitti Komplex besteht aus sauren (Quarz-Feldspat-Porphyr) und basischen (Diabase) Gesteinen und aus häufig vorkommenden, intermediären, hornblendeführenden, hybriden Gesteinen.Die hybriden Gesteine sind durchfolgende Charakteristika gekennzeichnet: 1) Diabas-Pillows und Enklaven, die überwiegend aus Quarz- und FeldspatXenokristallen bestehen, 2) Quarz-Megakristalle, die einen kronenartigen Amphibolsaum zeigen, und 3) große (bis 10 cm), runde Alkalifeldspat-Megakristalle, die von mikrographisch verwachsenem Quarz-Feldspat umrandet sind. Die beobachteten Erscheinungen deuten an, daß die Hybridisierung durch 1) Mischung von basischen und sauren Magmen, 2) Inkorporation von Megakristallen von einem in das andere der beiden sich mischenden Magmen, und 3) Assimilation und Disaggregation von Xenolithen und Xenokristallen, verursacht ist. Es wird angenommen, daß die Hybridisierung tief in der Kruste, vor der Eruption entstanden ist, dort, wo basische, aus dem Mantel stammende mit sauren, aus der Kruste stammenden Magmen in Wechselwirkung getreten sind.

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With 5 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     

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     

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     

A fluid inclusion study of the Sinceni rare-element pegmatites of Swaziland

Summary Fluid inclusions were studied from two groups of pegmatite minerals. One (schorl, garnet, quartz, beryl) represents the main stage of crystallization and the second (cassiterite, schorl-dravite, elbaite) formed in late-stage, mineralized units.Three fluid types were recognized. Type 1 fluid is aqueous and moderately saline with very low C0₂ contents. It forms secondary or pseudosecondary inclusions in the main-stage minerals and primary inclusions in late-stage elbaite, schorl-dravite and cassiterite. Type 2 fluid is carbonic, mixed H₂O-CO₂, and it forms secondary inclusions in main-stage quartz and beryl which were trapped at the solvus conditions (about 325°C), well below the pegmatite solidus. Type 3 fluid is aqueous, highly saline, and contains cubic daughter salts. It occurs as secondary or pseudosecondary inclusions in main-stage quartz.Isochore trajectories and independent P-T information show that inclusions of type 1 fluid in the main-stage minerals cannot be primary although many look to be so. Type 1 fluids were exsolved at a late stage of pegmatite consolidation, forming secondary inclusions in main-stage minerals and primary inclusions in tourmaline and cassiterite from mineralized units. Evidence is inconclusive whether type 2 and 3 fluids represent evolved type 1 fluid or are external fluids.

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Eine Untersuchung der Flüssigkeitseinschlüsse in den Seltenelementpegmatiten von Sinceni in Swaziland

Zusammenfassung Flüssigkeitseinschlüsse zweier Probengruppen wurden untersucht. Die eine Gruppe mit Quarz, Schörl, Granat and Beryll wurde bei der Hauptkristallisation der Pegmatite gebildet, die andere Gruppe mit Cassiterit, Schörl-Dravit und Elbait entstand in spätgebildeteten Mineralisationszonen.Drei Fluidarten wurden erkannt. Fluide vom Typ 1 sind wäßrig mit mittlerer Salinität und sehr kleinen Mengen an CO₂. Einschlüsse dieses Types sind sekundär oder pseudosekundär in Minerale, die bei der Hauptkristallisation gebildet wurden und primär in Minerale der Mineralisationszonen. Fluiden vom Typ 2 sind CO₂-H₂O-Gemische, die scheinbar primäre Einschlüsse in Quarz und Beryll bilden, welche aber an dem CO₂-H₂O Solvus (ca. 300°C) gebildet sein müßten und somit sekundär sind. Fluid vom Typ 3 ist hochsalinar mit kubischen Tochterkristallen. Sekundäre oder pseudosekundäre Einschlüsse dieses Typs finden sich in Quarz, der bei der Hauptkristallisation gebildet wurde.Die Lage der Isochoren und unabhängigen P-T-Abschätzungen zeigen, daß die Einschlüsse vorn Typ 1 nicht während der Hauptkristallisation gebildet worden sind, obwohl viele wie primär erscheinen. Daraus folgt, daß die Hauptkristallisation unter fluid-freien Bedingungen verlief. Das Magma entmischte Fluide vom Typ 1 in einem späten Stadium und die Fluide bildeten primäre Einschlüsse in Turmalin und Kassiterit der Mineralisationszonen. Es ist unklar, ob die Fluide der Typen 2 und 3 einer weiteren Entwicklung des Typs 1 entsprechen oder ob sie externe Fluide darstellen.

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With 4 Figures     

Proterozoic anorogenic magmatism in the Central Amazonian Province,amazonian araton: Geochronological,petrological and geochemical aspects

Summary In the Central Amazonian Province, the anorogenic granites are older in the eastern block (1.88 Ga, U-Pb; 1.8 - 1.6 Ga Rb-Sr and K-Ar) and in the central block (1.75 -1.7 Ga, Rb-Sr) than in the western one (1.55 Ga, U-Pb). The country rocks are of Archaean age in the eastern block, and in the western block they are of Lower Proterozoic age (Trans-Amazonian Event). There is a minimum difference of 200 Ma between the last metamorphic event and the formation of the anorogenic granites. Metaluminous to peraluminous subsolvus granites are largely dominant but hypersolvus granites, sometimes peralkaline, as well as syenites and quartz-syenites also occur. Wiborgites and pyterlites are found only in the western block but rapakivi-like textures are described in the province as a whole. Mineralizations include large deposits of Sn, as well as small occurrences of F, Zr, REE, Y, and W. The granites are generally rich in Si, K, Fe, Zr, Ga, Nb, Y, and REE and show very high K/Na, Fe/(Fe + Mg) and Ga/Al₂O₃ ratios. They are geochemically similar to A-type and within-plate granites and more particularly to the Proterozoic rapakivi granites of the Fennoscandian shield and the metaluminous granites of the North American anorogenic province. Petrographic, geochemical and Sr isotopic data indicate crustal sources for the granite magmas. Differences in the sources should explain the contrast observed in some of the granites. The model of crustal anatexis induced by underplating or intrusion of mantle-derived basic magmas is preferred to explain the generation of the crustal granitic magmas.

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Proterozoischer, anorogener Magmatismus in der zentralen Amazonas-Provinz, Amazonas Kraton: Geochronologie, petrologische und geochemische Aspekte

Zusammenfassung In der zentralen Amazonas-Provinz sind die anorogenen Granite im östlichen (1.88 Mia, U-Pb; 1.8-1.6 Mia, Rb-Sr und K-Ar) und im zentralen Block (1.75-1.7 Mia,Rb-Sr) älter als im westlichen Block (1.55 Mia, U-Pb). Die Nebengesteine sind im östlichen Block archaiischen Alters, während sie im westlichen Block im unteren Proterozoikum (Transamazonas Event) gebildet worden sind. Dies ergibt eine minimale Altersdifferenz von 200 Mio zwischen dem letzten metamorphen Ereignis und der Intrusion der anorogenen Granite. Es dominieren metaluminöse bis peraluminöse Subsolvus-Granite, jedoch treten auch Hypersolvus-Granite, stellenweise Peralkaline, wie auch Syenite und Quarz-Syenite auf. Wiborgite und Pyterlite kommen lediglich im westlichen Block vor, Rapakivi-ähnliche Texturen werden jedoch aus der gesamten Provinz beschrieben. An Mineralisationen treten große Sn-Lagerstätten und kleinere Vorkommen von F, Zr, SEE, Y und W auf. Die Granite sind generell reich an Si, K, Fe, Ga, Nb, Y und SEE und zeigen sehr hohe K/Na, Fe/(Fe + Mg) und Ga/Al₂O₃ Verhältnisse. Sie zeigen geochemische Ähnlichkeiten mit A-Typ und Intraplatten-Graniten, besonders jedoch mit den proterozoischen Rapakivi Graniten des fennoskandischen Schildes und mit den metaluminösen Graniten der nordamerikanischen anorogenen Provinz. Petrographische, geochemische und Sr-Isotopendaten deuten krustale Ausgangsgesteine der granitischen Magmen an. Unterschiede im Ausgangsmaterial sollen die verschiedenen Granittypen erklären. Als Modell für die Entstehung krustaler granitischer Magmen wird krustale Anatexis, hervorgerufen durch underplating oder Intrusion von aus dem Mantel stammenden, basischen Magmen angenommen.

     

PGE mineralization in the western sector of the eastern Bushveld Complex

Summary Unusual facies of the Merensky Reef, the UG-2 and the UG-1 chromitite layers are developed in the western sector of the eastern Bushveld Complex. Within the basal pyroxenite of the Merensky unit, mineralization can be developed at up to four levels. Some of these contain significant mineralization with an increase in the Pt/Pd ratio upward in the succession.The UG-2 chromitite layer consists of a lower, sulphide-rich layer and an upper, sulphide-poor layer. Although these two layers are separated by a pyroxenite parting in places, both contain high platinum-group element (PGE) values. Textural features such as inclusions of base metal sulphides in chromite grains, and the moulding of sintered chromite grains around sulphides, indicates that immiscible sulphide liquid separated prior to or simultaneously with chromite crystallization. The presence of platinum minerals within the sulphides of the inclusions and enclosed in all the base metal sulphides interstitial to chromite, indicates that the PGE were extracted from the magma by the sulphide liquid.Textural and compositional evidence suggests that the sulphide enrichment in the UG-1 chromitite layer is also of magmatic origin, but that these sulphides underwent remobilization at high temperatures.Magma mixing processes are considered to have produced the chromitite layers. The high sulphide content associated with the chromitite layers in the upper critical zone in this sector is ascribed to favourable compositions and proportions of the magmas involved in the mixing process.

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PGE-Vererzung im westlichen Sektor des östlichen Bushveld-Komplexes

Zusammenfassung Ungewöhnliche Fazies des Merensky-Reefes sowie der UG-2 und der UG-1 Chromitite kommen im westlichen Sektor des östlichen Bushveld Komplexes vor. In den basalen Pyroxeniten der Merensky-Einheit liegt Vererzung in bis zu vier verschiedenen Niveaus vor. Einige von diesen enthalten signifikante Metallgehalte, wobei das Pt/Pd Verhältnis gegen das Hangende hin zunimmt.Der UG-2 Chromitit besteht aus einer unteren, Sulfid-reichen, und einer oberen, Sulfid-armen Lage. Obwohl diese beiden Lagen stellenweise durch eine pyroxenitische Zwischenschicht getrennt sind, enthalten beide hohe Platin-Gruppen-Elementgehalte (PGE). Texturen wie z.B. Einschlüsse von Buntmetallsulfiden in Chromitkörnern, und die Anordnung von gesinterten Chromitkörnern um Sulfide herum weisen darauf hin, daß eine unmischbare Sulfidschmelze vor oder gleichzeitig mit der Chromitkristallisation abgetrennt wurde. Das Vorkommen von Platin-Mineralen in den Sulfiden der Einschlüsse, und in allen Buntmetallsulfiden die zwischen Chromitkörnern vorkommen, zeigen, daß die PGE durch eine Sulfidschmelze aus dem Magma entfernt worden sind.Texturelle und chemische Parameter zeigen, daß die Sulfidanreicherung in den UG-1 Chromititen auch einen magmatischen Ursprung hat, jedoch waren diese Sulfide später von einer Hochtemperatur-Mobilisation betroffen.Die Chromitit-Lagen werden durch Magmen-Mischung, der hohe Sulfid-Gehalt in den Chromitit-Lagen der oberen Kritischen Zone in diesem Sektor durch günstige Zusammensetzungen und Verhältnisse der Magmen, die an diesem Mischungsprozess teilgenommen haben erklärt.

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With 7 Figures     

The Cima di Vila (Zinsnock) intrusion,eastern alps: Evidence for crustal melting,acid-mafic magma mingling and wall-rock fluid effects

Summary The Alpine (29 Ma) stock of Cima di Vila (CdV, Zinsnock), South Tyrol/Alto Adige, Eastern Alps consists of dominant granodiorites with a few tonalites. Late granitic and aplitic dykes cut the pluton, which also contains several microgranular mafic enclaves. Major, trace element and Sr isotopic data reported for samples of various lithologies indicate that mafic, intermediate and acidic magmas in the CdV intrusion are not all strictly comagmatic. Crustal melting of lower continental crust appears to explain better the mineralogical and geochemical characteristics of granodiorites. Mingling between salic and mantle-derived mafic magmas is responsible for the genesis of tonalites, whereas granites and aplites are the products of separation of residual liquid fromin situ crystallized granodioritic magma. Studies of mafic enclaves and adjoining host rocks indicate that mafic and acidic magmas interacted extensively during the emplacement and crystallization of the granodioritic mass. This interaction produced selective enrichments of some elements (Rb, K, Ba) in the mafic magmas at the expense of the nearby acid magmas. Partial crystallization of the mafic magma and equilibration between the residual liquid and the host granodioritic magma produced a depletion of LREE contents in the enclaves. Sr isotopic data indicate that equilibrium between acidic magma and enclaves was not reached, in spite of the large chemical exchanges between mafic blobs and host granodiorites. Late stage fluids from the wall-rocks had an important role in determining Sr isotopic composition of the latest crystallized granitic and aplitic melts.

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Die Cima di Vila (Zinsnock) Intrusion, Ostalpen: Krustenaufschmelzung, sauermafische Magmenmischung und Nebengesteins-Fluideffekte

Zusammenfassung Der appidische (29 Ma) Cima di Vila (Zinsnock) Pluton (CdV) in südtirol besteht hauptsächlich aus Granodioriten and wenigen Tonaliten. Späte granitische und aplitische Gänge durchsetzen den Pluton, der auch einige mikrogranulare malische Enklaven enthält. Haupt-, Spuren- and Sr-Isotopenanalytik belegen, daß die mafischen, intermediären and sauren Magmen in der CdV Intrusion nicht alle streng comagmatisch sind. Aufschmelzung der unteren kontinentalen Kruste erklärt die mineralogischen und geochemischen Charakteristika weitaus besser. Die Tonalite werden als Mischung saurer und mafischer (Mantel-) Magmen erklärt, während die Granite und Aplite Produkte einer Separation von Restschmelzen von einemin situ kristallisierten granodioritischen Magma repräsentieren.Eine Studie der mafischen Enklaven und der Nebengesteine zeigt außerdem eine intensive Interaktion der mafischen und der sauren Magmen während der Platznahme und Kristallisation des Granodioritkörpers. Diese Interaktion hatte eine selektive Anreicherung einiger Elemente (Rb, K, Ba) in den mafischen Magmen zur Folge.Teilkristallisation des mafischen Magmas und die Interaktion der Restschmelzen mit dem granodioritischen Wirtsmagma resultierten in einer LREE-Abreicherung in den Enklaven. Sr-Isotope zeigen, daß, trotz der weitldufigen Austauschprozesse zwischen dem sauren Magma and den Enklaven, kein Gleichgewicht errreicht wurde. Späte Fluide aus den Nebengesteinen spielten eine wichtige Rolle für die Sr- Isotopenzusammensetzungen in den spät kristallisierten granitischen und aplitischen Schmelzen.

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With 7 Figures     

Microsyenitic dykes from the Northern Part of the Ilimaussaq Peninsula,Southern Greenland

Summary Among the igneous rocks of the Gardar period of the Precambrian of Southern Greenland numerous dykes occur. Microsyenitic types are an outstanding feature among these. Many of them can be traced over 15 km in length; widths over 10 m are not uncommon. There are porphyritic and non-porphyritic varieties. Alkali feldspars form the main-constituents and are accompanied by aegirine-augite, riebeckite, fayalitic olivine, ilmeno-magnetite, apatite. Riebeckite seems to appear in quartz-bearing types only. Quartz or nepheline appear in slight amounts in some of these rocks.There is no differentiation in the dykes. Undersaturated, saturated and slightly oversaturated types can be distinguished. The undersaturated types are closely connected with the augite syenites. of the main-masses which are supposed to be the original magma of the alkaline province. In many places the dykes are prior to the main intrusions. The saturated and slightly oversaturated dykes are thought to belong to the main quartz-syenites which are hybridization products of the augite syenite magma contaminated by later alkalic acidic magmas.

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Zusammenfassung Unter den magmatischen Gesteinen der Gardar Periode im Präkambrium Südgrönlands sind Ganggesteine sehr zahlreich vertreten, unter denen wiederum Mikrosyenite eine ausschlaggebende Rolle spielen. Manche lassen sich über 15 km hin verfolgen; Breiten von über 10 m sind keine Seltenheit. Man kann porphyrische und nicht-porphyrische Typen unterscheiden. Alkalifeldspate sind die Hauptgemengteile, die von Aegirin-Augit, Riebeckit, fayalitischem Olivin, Ilmeno-Magnetit, Apatit begleitet werden. Riebeckit scheint nur in Quarz führenden Typen aufzutreten. Quarz oder Nephelin sind in untergeordnetem Maße in einigen Gesteinen vorhanden.Es ist keinerlei Differentiation festzustellen. Es werde untersättigte, gestättigte und übersättigte Typen unterschieden. Die untersättigten sind eng mit den Augitsyeniten der Hauptmassive verbunden, von denen angenommen wird, daß sie aus dem ursprünglichen Magma dieser Alkaliprovinz erstarrien. In vielen Fällen sind die Gänge vor den Hauptintrusionen eingedrungen. Die gesättigten und leicht übersättigten Typen werden den Quarzsyeniten der Hauptmassive genetisch zugeordnet. Diese werden als Hybridisationsprodukte aus dem Originalmagma der Augitsyenite mit späteren kieselsäurereichen, alkalischen Magmen gedeutet.

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With 5 Figures     

Late caledonian lamprophyre dyke swarms of South-Eastern Scotland

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

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Spätkaledonische Lamprophyrgänge in SE Schottland

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

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Deceased

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With 10 Figures     

Geochemistry of newly discovered quaternary Shiribeshi Volcano,Northeast Japan Sea

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

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Geochemie des neuentdeckten quartären submarinen Vulkans Shiribeshi im Nordöstlichen Japanischen Meer

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

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With 7 Figures     

Migration of trace elements during contact metamorphism in the santa rosa range,nevada, and its bearing on the origin of ore deposits associated with granitic intrusions

Eighty-two samples from eight granodioritic stocks and adjacent metasedimentary rocks were analysed spectrochemically for B, Li, Sn, Pb, Cu, Zn, Ni, Mn, Cr, V and Ti, to detect changes in element distribution during hornblende hornfels facies metamorphism. Results show that B, Li, Sn, Pb and in some instances Cu and Zn diffused from the country rocks into the magmas, suggesting that such a process may enhance the potential of a magma as a source of epigenetic ore deposits.

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Zusammenfassung 82 Proben von acht Granodiorit-Stöcken und metasedimentärem Rahmengestein der Hornblende-Hornfels Fazies sind spektrochemisch auf B, Li, Sn, Pb, Cu, Zn, Ni, Mn, Cr, V und Ti analysiert worden. Es wird gezeigt, daß B, Li, Sn, Pb, und gelegentlich auch Cu und Zn, während der Kontaktmetamorphose aus dem Rahmengestein in die Magmen diffundiert sind. Verwandte Prozesse könnten das Potential von Magmen für die Bildung epigenetischer Erzlagerstätten erheblich verstärken.

     

Appinitic intrusions in the English Lake District

Summary Within the Skiddaw Group, which underlies the mid-Ordovician volcanic arc of the English Lake District, are minor intrusions of calc-alkaline, hornblende-augite rich, dioritic to picritic bodies reminiscent of the appinite suite of the Scottish Caledonides. Representative of these is the Scawgill Bridge microdiorite, a variable, hornblendic body which includes augite-phyric meladiorite and pyroxenite; others include the picrtte (augite-meladiorite or cortlandtite) plugs at Dash and Barkbeth. They are distinct from tholeiitic intrusions of similar age represented by the Embleton Diorite, and also from late Silurian biotite-lamprophyres. Despite alteration, primary variation trends indicated by immobile trace elements are also expressed by major elements including Mg, Fe and Ca. Differentiation at Scawgill Bridge is modelled as fractionation of olivine, augite, hornblende and chromite, and a similar process is inferred for the meladiorite intrusions. It is concluded these bodies represent primitive, calc-alkaline magmas related to the Lower Borrowdale Volcanic Group, which fractionated under confined conditions of high P(inH2o). In contrast, the Lower Borrowdale Volcanic Group itself is dominated by plagiophyric rocks which resulted from fractionation at lower P(inH2O).

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Appinitische Intrusionen im englischen Lake District

Zusammenfassung Die Skiddaw-Gruppe im Liegenden des mittelordovizischen Vulkanbogens des englischen Lake District enthält kleinere Intrusionen von kalkalkalischen, HornblendeAugit-reichen, dioritischen bis pikritischen Magmen, die an das Appinit-Vorkommen in den schottischen Kaledoniden erinnern. Für diese Intrusionen ist der Scawgill Bridge-Mikrodiorit repräsentativ. Er stellt einen variablen, Hornblende-reichen Körper mit Einschlüssen von Augit-porphyrischem Meladiorit und Pyroxenit dar; zu den anderen gehören die pikritischen (Augit-Meladiorit oder Cortlandit) Stöcke bei Dash und Barkbeth. Sie unterscheiden sich von tholeiitischen Intrusionen gleichen Alters, die durch den Embleton-Diorit vertreten sind, und auch von den spätsilurischen Biotit-Lamprophyren. Trotz Alteration werden primäre Korrelationen, die durch immobile Spurenelemente angezeigt werden, auch von Hauptelementen einschließlich Mg, Fe und Ca nachgezeichnet. Die Differentiation bei Scawgill Bridge wird als eine Fraktionierung von Olivin, Augit, Hornblende und Chromit modelliert, und ein ähnlicher Prozeß wird für die Meladiorit-Intrusion angenommen. Daraus wird geschlossen, daß diese Körper primitive, kalkalkalische Magmen repräsentieren, die zur Unteren Borrowdale Volcanic Group gehören und die unter hohem P_H2O fraktionierten. Im Gegensatz dazu wird die Untere Borrowdale Volcanic Group selbst von plagiophyrischen Gesteinen dominiert, die durch Fraktionierung unter niedrigem P(inH2O) entstanden sind.

     

The mesothermal gold-lamprophyre association: significance for an accretionary geodynamic setting,supercontinent cycles,and metallogenic processes

Summary Archean shoshonitic lamprophyres are cotemporal and cospatial with gold mineralization in the Superior Province of Canada, both being emplaced along translithospheric structures that demark subprovince boundaries. By analogy with geochemically similar Phanerozoic counterparts, the dikes are a product of specific plate interactions rather than a deep asthenosphere plume-initiated event, and their onset in the late-Archean at 2.7 Ga signifies that Phanerozoic style plate-tectonics was operating at this time. Fresh shonshonitic dikes are characterized by normal background gold contents of 3.9 ± 8.1 ppb (l), close to the value of 3.0 ppb for the bulk continental crust, and average abundances of As, Sb, Bi, W, TI, B, Cu, Pb, Zn, and Mo are also close to their values in bulk continental crust. Thus, fresh lamprophyres are not intrinsically enriched either in Au or elements affiliated with gold in mesothermal deposits, and accordingly do not constitute a special source rock. Platinum group element contents (Ir = 0.4 ± 0.58 ppb; Pt = 5.9 ± 26.5, Pd = 5.5 ± 1.8), in conjunction with Cu, Au, and Ni abundances, define approximately flat patterns on primitive mantle-normalized diagrams, consistent with derivation of the alkaline magmas from a depleted mantle source variably enriched by incompatible elements. Comparable abundances and ratios of Pd/Au, Os/Ir, and Ru/Ir in Archean lamprophyres, Archean komatiites, and Gorgona komatiites signify that the Archean and Phanerozoic upper mantle had similar noble metal contents, such that the prolific greenstone belt Au-Ag vein deposits cannot be explained by secular variations in upper mantle Au abundance alone. The lack of covariation between Au and light rare earth elements in lamprophyres rules out mantle metasomatism as a process generating intrinsically Au-rich magmas.Emplacement of the lamprophyres was diachronous from north (2710 Ma) to south (2670 Ma) in the Superior Province, as was the gold mineralization. Both were related to late transpressional tectonics during successive accretions of individual subprovinces. Alkaline magmatism and gold mineralization are temporally and spatially related because they share a common geodynamic setting, but they are otherwise the products of distinct processes. Much of Archean time was devoid of shoshonites and mesothermal gold deposits. The first widespread inception of this duality at 2.71–2.65 Ga in the Superior and Slave Provinces, Canada, and in India and Australia, may reflect one of the first supercontinent aggregations involving accretionary, Cordilleran style tectonics. Giant mesothermal gold provinces and shoshonites recur through time in the Palaeozoic and Mesozoic in this geodynamic setting.

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Die mesothermale Gold-Lamprophyrassoziation und ihre Bedeutung für Akkretionsgeotektonik, Superkontinent-Zyklen und metallogenetische Prozesse

Zusammenfassung Archaische schoschonitische Lamprophyre sind zeitlich und räumich mit Goldmineralisationen in der Superior Provinz Kanadas vergesellschaftet; beide sind an translithosphärische Strukturen, die die Grenzen von Subprovinzen markieren, geknüpft. Ein Vergleich mit geochemisch ähnlichen phanerozoischen Abfolgen weist darauf hin, daß die Gänge eher durch spezifische Platteninteraktions- und nicht durch Hot Spot initiierte asthenosphärische Prozesse entstanden sind. Ihre spät-archaische Alterseinstufung (ca. 2.7 Ga) belegt somit, daß bereits zu dieser Zeit plattentektonische Prozesse, wie sie für das Phanerozoikum typisch sind, funktionierten.Frische schoschonitische Gänge zeigen mit Durchschnittskruste vergleichbare Untergrundgehalte an Gold von 3.9 ± 8.1 ppb (l), Auch die Gehalte an As, Sb, Bi, W, Tl, B, Cu, Pb, Zn und Mo entsprechen Gehalten der durchschnittlichen Erdkruste. Frische Lamprophyre sind daher nicht an Gold bzw. an anderen für mesothermale AuLagerstätten typischen Elementen angereichert und stellen somit keine spezifischen Muttergesteine dar. Die Gehalte an Platingruppen-Elementen (Ir = 0.4 ± 0.58 ppb; Pt = 5.9 ± 26.5; Pd 5.5 ± 1.8) in Verbindung mit der Verteilung von Cu, Au und Ni definieren einen flachen Trend in auf primitiven Mantel normierten Diagrammen, was mit einer Herkunft der alkalischem Magmen aus einer abgereicherten Mantelquelle, die im unterschiedlichen Ausmaß an einzelnen inkompatiblen Elementen angereichert ist, hinweist. Ähnliche Elementverteilungen bzw. verhältnisse von Pd/Au, Os/Ir und Ru/Ir in archaischen Lamprophyren, archaischen Komatiiten und Gorgona-Komatiiten belegen, daß der archaische und phanerozoische obere Mantel ähnliche Gehalte an Edelund Buntmetallen aufweisen. Die Au-Ag Ganglagerstätten in Greenstone Belts können daher nicht ausschließlich mit einer Variation der Au-Gehalte des oberen Erdmantels erklärt werden. Die fehlende Korrelation zwischen Au und den leichten Seltenen Erden in den Lamprophyren schließt mantelmetasomatische Prozesse für die Bildung von Au-reichen Magmen aus.Die Platznahme der Lamprophyre in der Superior Provinz erfolgte zeitgleich von N (2710 Ma) nach S (2670 Ma) mit der Bildung der Goldmineralisationen. Beide stehen mit einer späten transpressionalen Tektonik während der sukzessiven Akkretion einzelner Subprovinzen in Beziehung. Alkalimagmatismus und Goldmineralisationen sind deshalb räumlich und zeitlich vergesellschaftet, weil sie innerhalb desselben geodynamischen Settings gebildet wurden. Sie sind sonst aber Produkte unterschiedlicher Prozesse. Über weite Zeiträume des Archaikums fehlen Schoschonite und mesothermale Goldlagerstätten. Das erste großangelgte Auftreten beider in der Superior und Slave Provinz Kanadas während 2.71-2.65 Ga und in Indien und Australien könnte eine der ersten Superkontinentaggregationen im Stile einer Cordillera-style Akkretionstektonik widerspiegeln. Riesige mesothermale Goldprovinzen und Schoschonite treten während des Paläo- und Mesozoikums immer wieder, gebunden an diese geotektonische Position, in Erscheinung.

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With 7 Figures     

Platinum-group minerals from the Troodos ophiolite,Cyprus

Summary Platinum-group minerals have been identified in chromitites from the Troodos ophiolitic complex of Cyprus. The host chromitites occur as podiform bodies within the basal harzburgite of the ophiolite, as occasional discontinuous layers in the dunites at the base of the overlying cumulate sequence and rarely as minor schlieren in clinopyroxene dunites at higher levels. Podiform chromitites are generally highly deformed and frequently brecciated while those from the cumulate sequence are well-preserved and display cumulate textures. Chromite grains from bodies at all levels host a broad and mineralogically complex assemblage of inclusions including silicates, platinum-group minerals, base metal sulphides and fluid inclusions, all of which have been studied in detail. The platinum-group minerals (PGM) and base metal sulphides (BMS), which are described here, are modally much less abundant than the silicate inclusions and generally small in size (< 50 µm). PGM comprise sulphides and alloys and are dominated by laurite (RuS₂). Other sulphides are Ru-poor. Alloys include iridosmine, osmian ruthenium and Ru-Fe alloys. Two generations of PGM are believed to be present, the first having been trapped during chromite formation, the second (including most of the alloys) having been formed during serpentinization. The base metal sulphides include common small Ni-Fe sulphides, sometimes associated with silicate inclusions, and larger Cu-rich inclusions, some of which are almost pure chalcopyrite. The origin of the latter is of genetic significance.

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Minerale der Platin-Gruppe aus denn Troodos-Ophiolith, Zypern

Zusammenfassung Minerale der Platin-Gruppe wurden in verschiedenen Chromititen des Troodos Ophiolithes, Zypern, nachgewiesen. Die Chromitite kommen als podiforme Körper in den basalen Harzburgiten, als gelegentlich unregelmäßige Lagen in den Duniten an der Basis der Kumulat-Abfolge, und selten als Schlieren in den Klinopyroxen-Duniten in höheren Bereichen vor. Podiforme Chromitite sind im allgemeinen intensiv deformiert und häufig brekziiert, während jene aus der Kumulat-Abfolge gut erhalten sind und Kumulat-Texturen zeigen. In Chromiten aus allen Niveaus des Ophiolithes kommt eine umfangreiche, und mineralogisch komplexe Assoziation von Einschlüssen vor; diese umfassen Silikate, Platingruppen-Minerale, Buntmetallsulfide und FlüssigkeitsEinschlüsse. Die Platingruppen-Minerale (PGM) und Buntmetallsulfide (BMS) die hier beschrieben werden, sind modal weniger verbreitet als die Silikateinschlüsse, und sind meist sehr feinkörnig ( < 50 µm). Die PGM umfassen Sulfide, einerseits dominiert von Laurit (RuS₂), aber auch Ruthenium-arme Sulfide, und Legierungen, bestehend aus Iridosmin, Osmium-führendes Ruthenium und Ruthenium-Eisenlegierungen. Die PGM können zwei Generationen zugeordnet werden. Die erste wurde während der Bildung der Chromite eingeschlossen, die zweite (und hierzu gehören die meisten Legierungen) wurden während der Serpentinisierung gebildet. Die Buntmetallsulfide unfassen die bekannten Nickel-Eisen-Sulfide, die manchmal mit Silikateinschlüssen vergesellschaftet sind, und größere Kupfer-reiche Einschlüsse, die zum Teil reiner Kupferkies sind. Die Entstehung dieser Einschlüsse ist von Bedeutung für die Genese.

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With 13 Figures     

Schwach alkalischer frühgeosynklinaler Vulkanismus im Perm der Insel Timor

Zusammenfassung Die permischen Olivinbasalte, Trachybasalte, Alkalitrachyte und Alkalirhyolithe von Timor werden als effusive Glieder eines speziellen frühgeosynklinalen Magmatismus gedeutet, deren Genese mit der Entstehung der alpinen Geosynklinale zusammenhängt. Kalireicher Feldspat, Akmit und blauer Natronamphibol sind charakteristische Mineralien dieses frühgeosynklinalen Vulkanismus, aber fehlen in den Gesteinen der späteren Hauptperiode des geosynklinalen Magmatismus. Im devonischen bzw. silurischen Varistikum Deutschlands und Böhmens gibt es offenbar ein vollkommenes Analogon der alpinen Permvulkanite Timors. Wenn es keine unmittelbar vorhergehende Gebirgsbildung gibt, kann die magmatische Aktivität in einer orogenetischen Zone offenbar mit einem schwach alkalischen frühgeosynklinalen Magmatismus anfangen, der in einer Nomenklatur des vonStille vorgeschlagenen Typus als Embryonalmagmatismus bezeichnet werden könnte.     

Geochemistry and petrogenesis of the tertiary alkaline volcanic suite of the Labe tectonovolcanic zone,Czech Republic

Summary The Tertiary alkaline, nepheline-normative olivine melanephelinite-basanite-phonolite suite in the Labe tectono-volcanic zone, Czech Republic, displays mineralogical and geochemical features indicative of the presence of products of more than one fractionation series and of more than one parental magma. The Mg- and Ni-rich olivine melanephelinites (ankaratrites), which contain disintegrated lherzolite xenoliths, represent low degree (c. 4%) partial melts of a highly enriched mande source. Many of the abundant basanitic rocks also represent primary or near-primary basaltic melts subject to a small but variable degree Fof olivine fractionation. Other basanites with lower mg-numbers and Mg and Ni contents had a crystallization history involving hornblende and phlogopite.Melaphonolites (tephriphonolites) provide a link between basaltic rocks and phonolites with plagioclase fractionation progressively playing a more significant role. The phonolites represent products of crystallization of highly evolved melts but poor correlation between SiO₂, MgO, CaO, Na₂O and degree of undersaturation as well as between major and trace element contents indicate that a single line of descent cannot have been in operation: the products of different parental magmas showing a wide compositional range that evolved under different conditions of fractionation are represented. A very advanced stage of magma evolution, characterized by the dominance of alkali feldspar fractionation is represented by phonolites that contain the highest Hf, Nb, Rb, Ta, Th, Y, Zr and REE in the whole Tertiary volcanic suite.

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Geochemie und Petrogenese der tertiären alkalischen Vulkanit-Serie der Labe tektonovulkanischen Zone, Tschechische Republik

Zusammenfassung Die tertiäre alkalische Nephelin-normative Olivin Melanephelinit-Basanit-Phonolit Serie in der Labe tektono-vulkanischen Zone, Tschechische Republik, zeigt mineralogische und geochemische Eigenschaften, die auf die Anwesenheit von Produkten von mehr als einer Fraktionierungsserie und von mehr als einem Ausgangsmagma hinweisen. Die Mg- und Ni-reichen Olivin Melanephelinite (Ankaratrite), die umgewandelte LherzolitXenolite enthalten, stellen einen niedrigen Grad (ca. 4%) teilweiser Aufschmelzung einer stark angereicherten Mantelquelle dar. Viele der verbreiteten basanitischen Gesteine stellen auch primäre oder fast-primäre basaltische Schmelzen dar, die in kleinem, aber schwankendem Ausmaß von Olivinfraktionierung betroffen wurden. Andere Basanite mit niedrigen Mg-Zahlen und Mg- und Ni-Gehalten hatten eine Kristallisationsgeschichte in der Hornblende und Phlogopit eine Rolle spielte.Melaphonolite (Tephriphonolite) stellen ein Verbindungsglied zwischen basaltischen Gesteinen und Phonoliten dar, wobei Plagioklas-Fraktionierung eine zunehmend größere Rolle spielt. Phonolite sind Produkte der Kristallisation von Schmelzen, aber die schlechte Korrelation zwischen SiO₂, MgO, CaO, Na₂O und dem Grad der Untersättigung, wie auch zwischen Haupt- und Spurenelementen weist darauf hin, daß eine einzelne Entwicklungslinie nicht in Frage kommt. Die Produkte verschiedener Ausgangsmagmen zeigen ein weites Spektrum verschiedener Zusammensetzung, das sich unter verschiedenen Bedingungen der Fraktionierung entwickelt hat. Ein sehr fortgeschrittenes Stadium der Magmaentwicklung, charakterisiert durch die Vorherrschaft von Alkali-Feldspat-Fraktionierung wird durch Phonolite dargestellt, die die höchsten Gehalte an Hf, Nb, Rb, Ta, Th, Y, Zr und REE in der gesamten tertiären vulkanischen Abfolge führen.

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With 7 Figures     

Nephelinite-carbonatite liquid immiscibility at Shombole volcano,East Africa: Petrographic and experimental evidence

Summary We summarize the evidence for silicate-carbonate liquid immiscibility in two nephelinite lavas from Shombole volcano, East Africa, and discuss its significance for carbonatite petrogenesis. The nephelinite lavas contain spherical to irregular globules 0.5 cm containing low-Sr calcite, Sr-Ca and K-Ba zeolites, fluorite, aegirine, strontianite, and fluorapatite. The globules are interpreted to be magmatic in origin, and represent quenched immiscible carbonate liquid. Most phases in the globules form an interlocking mosaic of euhedral crystals, however, rare blebby intergrowths of calcite and strontianite indicate eutectic crystallization from a melt. The phase assemblages and respective compositions of minerals in the globules and silicate groundmass are nearly identical, indicating that the samples were quenched when two liquids were in near-equilibrium. Experiments with the samples at 200–500 MPa and 975–925 °C have reproduced the natural assemblages (phenocrysts + 2 liquids) exactly and the compositions of experimentally generated solid phases closely match the original phenocrysts. The natural and experimentally produced carbonatites are both sövitic (calcite carbonatite) in composition.The two-liquid experimental data from Shombole are compared with the 300 MPa experimental data ofFreestone andHamilton (1980) andHamilton et al. (1989), who utilized strongly peralkaline bulk compositions typical of the lavas erupted at Oldoinyo Lengai. Both data sets are nearly coplanar in the tetrahedron Si-(Ca + Mg + Fe²⁺)-(Al + Fe³⁺)-(Na + K) (SCAN), but the tielines have different orientations and the Oldoinyo Lengai bulk compositions generate alkali-rich carbonatitic liquids, rather than sövitic liquids. At both volcanic centers, only one type of extrusive carbonatite is known, and crystal fractionation schemes to generate one carbonatite from another are not supported by the data. Experiments illustrate that the full range of Ca-Mg-(Na + K) carbonatites can be generated by liquid immiscibility from nephelinitic magmas of different compositions.

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Nephelinit- und Karbonatitschmelzen des Shombole-Vulkans, Ostafrika, sind nicht mischbar.: Petrographische und experimentelle Ergebnisse

Zusammenfassung Wir fassen die Hinweise auf fehlende Mischbarkeit von Silikat-Karbonatschmelzen in zwei Nephelinitlaven des Shombole-Vulkans, Ostafrika, zusammen und diskutieren die Bedeutung der Ergebnisse für die Genese der Karbonatite. Die Nephelinitlaven enthalten rundliche bis unregelmäßig geformte Einschlüsse von bis zu 0,5 cm Durchmesser, die Sr-armen Kalzit, Sr-Ca und K-Ba Zeolite, Fluorit, Aegirin, Strontianit und Fluorapatit enthalten. Diese Einschlüsse (Globules) sind magmatischen Ursprungs und stellen rasch abgekühlte unmischbare Karbonat-Schmelze dar. Die meisten Phasen in den Einschlüssen bilden ein vernetztes Mosaik idiomorpher Kristalle. Selten kommen auch tröpfchenförmige Verwachsungen von Kalzit und Strontianit vor, die auf eutektische Kristallisation aus einer Schmelze hinweisen. Die Assoziationen der Phasen, und die Zuammensetzungen der Minerale in den Einschlüssen und in der silikatischen Grundmasse sind fast identisch, und weisen darauf hin, daß die Proben rasch abgekühlt wurden als beide Schmelzen beinahe im Gleichgewicht waren. Experimente mit den Proben bei 200–500 MPa und 975–925°C haben die natürlichen Assoziationen (idiomorphe Kristalle und zwei Schmelzen) genau wiedergegeben und Zusammensetzungen der experimentell hergestellten festen Phasen stimmen sehr gut mit denen der ursprünglichen idiomorphen Kristalle überein. Die natürlichen und die experimentell hergestellten Karbonatite sind sövitischer Zuammensetzung (Kalzit-Karbonatit).Die experimentellen Daten vom Shombole werden mit den bei 300 MPa durchgeführten experimentellen Daten vonFreestone undHamilton (1980) undHamilton et al. (1989) verglichen; letztere benützten stark peralkalische Gesamtzusammensetzungen die typisch für die Laven des Oldoinyo Lengai-Vulkans sind. Beide Datengruppen sind beinahe koplanar in den Tetraedern Si-(Ca + Mg + Fe⁺²)-(Al + Fe +3)-(Na + K) (SCAN), aber die Konoden haben verschiedene Orientierungen und die Oldoinyo Lengai-Zusammensetzungen erzeugen alkalireiche karbonatitische Schmelzen und nicht sövitische. In beiden vulkanischen Zentren ist nur ein Typ von Karbonatiten bekannt und Fraktionierungs-Mechanismen, die einen Karbonatit aus dem anderen ableiten könnten, werden von den erarbeiteten Daten nicht gestützt. Experimente zeigen, daß das volle Spektrum möglicher Ca-Mg(Na + K) Karbonatite durch Unmischbarkeit (immiscibility) aus nephelinitischen Magmen verschiedener Zusammensetzung abgeleitet werden kann.

     

Petrogenesis of sulphide-bearing reaction zones in the Coolac ultramafic belt,New South Wales,Australia

The Coolac ultramafic belt consists dominantly of variably serpentinised harzburgite and contains a diversity of tectonic inclusions. Reaction zones of chlorite-, talc- and Ca-Al silicate-rich rocks are commonly developed between serpentinites and either tectonic inclusions or country rocks. The chlorite-and talc-rich parts of the reaction zones typically contain sparsely disseminated to rarely massive Cu- and Fe-bearing sulphides, variable sphalerite, and minor Ni- (-Co-Fe) sulphides, arsenides and sulpharsenides, Pb and Bi minerals. The reaction zones have formed concomitantly with the serpentinisation of the harzburgite at temperatures of 100°–350°C and at pressures of <6 kb. Migration of Ca, Al, Ti, V, Sc, Cu and Zn has occurred from the ultramafic rocks to the reaction zones. The sulphur content of the ultramafic rocks increased during serpentinisation, but decreased markedly in the final stage of the process owing possibly to rising oxygen fugacity. The availability of sulphur during serpentinisation may have enabled sulphide minerals to form from the concentration of base metals in the reaction zones.

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Zusammenfassung Der ultrabasische Gürtel von Coolac besteht vorwiegend aus unterschiedlich serpentinisiertem Harzburgit und weist mannigfaltige tektonische Einschlüsse auf. Reaktionszonen Chlorit-, Talk-, und Ca-Al-Silikat-reicher Gesteine sind gewöhnlich entwickelt im Kontaktbereich zwischen serpentinisiertem Harzburgit und entweder tektonischen Einschlüssen oder Gesteinen der Umgebung. Die Chlorit- und Talk-reichen Partien der Reaktionszone enthalten typischerweise fein verteilte, seltene Konzentrationen von Cu- und Feführenden Sulphiden, mit wechselndem Zinkblendegehalt, und untergeordnet Ni(-Co-Fe) Sulphide, Arsenide und Schwefel-haltige Arsenide, sowie Pb-und Bi-haltige Mineralien. Die Reaktionszonen entstanden zusammen mit der Serpentinisierung des Harzburgits bei Temperaturen von 100°–350°C und unter einem Druck von <6 Kb. Migration von Ca, Al, Ti, V, Sc, Cu und Zn verlief von den ultrabasischen Gesteinen zu den Reaktionszonen. Der Schwefelgehalt der ultrabasischen Gesteine nahm während der Serpentinisierung zu, verringerte sich jedoch auffällig im letzten Stadium des Prozesses, möglicherweise wegen der zunehmenden Verflüchtigung des Sauerstoffes. Das Angebot von Schwefel während der Serpentinisierung mag der Grund für die Bildung von Sulphiden aus Schwermetallkonzentration in den Reaktionszonen gewesen sein.