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.

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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.

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

Structural-metamorphic evolution of the Southern Yenisey Range of Eastern Siberia: implications for the emplacement of the Kanskiy granulite Complex

Summary ?The Southern Yenisey Range of Eastern Siberia consists of the granulite facies Kanskiy Complex bordered in the west by the lower-grade Yeniseyskiy and Yukseevskiy Complexes. Three deformational events were recognized in each of the three complexes along the Yenisey River cross-section: a D1 fabric forming event, a D2 shear and folding event, and a D3 shear event. Thrust kinematics across the Southern Yenisey Range suggest that during the D2 event the Kanskiy Complex was thrusted along a regional ductile shear zone onto the lower-grade complexes. This resulted in shearing and folding as well as the development of a dynamic metamorphic zonation. In the low-grade greenstone belt part of the cross section (Yukseevskiy complex) D2 shearing is associated with peak prograde (T ∼ 660 °C and P ∼ 5.8 kbar) metamorphism. The retrograde P-T path of the Yukseevskiy Complex coincides with minimum T of the near-isobaric cooling P-T paths for the adjacent granulites of the Kanskiy Complex (Perchuk et al., 1989). The metamorphism can therefore be attributed to deformation and heat transfer caused by exhumation of the Kanskiy Complex in the time period 2000–1800 Ma which also defines the most significant tectono-thermal event in the Southern Yenisey Range. The tectono-metamorphic pattern and evolution of the low- to high-grade metamorphic complexes of the Southern Yenisey Range is very similar to that described for the ∼ 2600 Ma Limpopo Complex of Southern Africa and the ∼ 1900 Ma Lapland Complex of the Kola Peninsula. Similar geodynamic processes were therefore possibly responsible for the formation of these high-grade terrains suggesting that their formation is linked to a general geodynamic model.

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Zusammenfassung ?Strukturelle und metamorphe Entwicklung des südlichen Jenissei-Gebirges in Ost-Sibirien: Bedeutung für die Platznahme des Kanskiy Granulit-Komplexes Das südliche Jenissei-Gebirge in Ost-Sibirien besteht aus dem granulit-faziellen Kanskiy Komplex, der im Westen durch die niedrig-gradigen Jenisseiski und Jukseevski-Komplexe begrenzt wird. Drei Deformations-Phasen k?nnen in jedem der drei Komplexe l?ngs eines Profiles am Jenissei-Fluss beobachtet werden: Eine Phase, die zur Entwicklung des D1 Gefüges führte, eine Phase D2 mit Scher- und Faltvorg?ngen und eine D3 Scher-Phase. Die Kinematik von überschiebungen über das südliche Jenissei-Gebirge deuten an, dass w?hrend der D2-Phase der Kanskiy-Komplex l?ngs einer regionalen duktilen Scherzone auf die niedriggradigeren Komplexe überschoben wurde. Dies führte zu Scherung und Faltung, sowie zur Entwicklung einer dynamischen metamorphen Zonierung. In dem niedriggradigen Grünsteingürtel innerhalb des Profils (Jukseevski-Komplex) ist D2-Scherung mit dem H?hepunkt der prograden Metamorphose (T ≈ 660 °C und P ≈ 5,8 kbar) zusammengefallen. Der retrograde P-T-Pfad des Jukseevski-Komplexes f?llt mit der Minimum-Temperatur der fast isobaren Abkühlung der P-T-Pfade für die benachbarten Granulite des Kanskiy-Komplexes zusammen (Perchuk et al., 1989). Die Metamorphose kann deshalb auf Deformation und W?rmefluss zurückgeführt werden, die durch die Freilegung des Kanskiy-Komplexes zwischen 2.00 und 1.80 Ma verursacht wurde; letztere f?llt auch mit der wichtigsten tektono-thermalen Phase im südlichen Jenissei-Gebirge zusammen. Das tektono-metamorphe Muster und die Entwicklung von niedrig- zu hochgradigen metamorphen Komplexen des südlichen Jenissei-Gebirges ?hnelt in vielf?ltiger Weise dem ungef?hr 2.600 Ma alten Limpopo-Komplex im südlichen Afrika und dem 1.900 Ma alten Lappland-Komplex der Kola-Halbinsel. ?hnliche geodynamische Prozesse waren deshalb m?glicherweise für die Entstehung dieser hochgradig metamorphen Terrains verantwortlich; dies wiederum weist darauf hin, dass ihre Entstehung einem allgemeinen geodynamischen Modell entspricht.

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Received April 27, 1999;/revised version accepted July 14, 1999     

Disequilibrium melting in granulite-facies metasedimentary rocks of the Northern Serre (Calabria-Southern Italy)

Summary Leucosomes, mesosomes and melanosomes, including 12 leucosome-host rock pairs have been studied for Sr and Nd isotopic systematics in migmatitic metapelites of the Serre (southern Calabria) which experienced granulite facies conditions in Hercynian times. Most samples came from the deep to middle part of a metapelitic unit, which is 5–6 km thick. The leucosomes presently occurring in the migmatites are mainly K-poor peraluminous leucotonalites; the host rocks (metapelites, metagreywackes and opx-bearing rocks) are more or less depleted in “granitic” component and have molar Al₂O₃/(CaO + Na₂O + K₂O) (A/CNK) ratios up to 15; the highest values relate to garnet + sillimanite-rich metapelites. Sm/Nd ratios are generally lower in the leucosomes and Rb/Sr ratios are very low (≪ 1) and lower than in related mesosomes and melanosomes. The isotopic Sr and Nd values vary in a wide range within the various kinds of host-rocks and within the leucosomes. A correlation of Nd- and Sr- isotopic compositions between coexisting leucosomes and host-rocks has not been found. The isotopic Sr and Nd values of the leucosomes are less variable than the host-rocks; melanosomes having A/CNK ratios > 3 concentrate at the lowest εNd_290 Ma values, owing to retention of garnet and accessories and depletion of feldspars. The leucosomes define a hyperbolic trend where most samples concentrate in the middle part. These features are interpreted as reflecting melting of several rock types generating melts having a weighted mean composition from the contributing sources. The prevailing leucotonalites and their very low Rb/Sr ratios indicate that plagioclase played a more important role than mica in the melting processes which produced the studied leucosomes. Since assemblages lacking or very poor in biotite and K-feldspar are common in metapelitic restites, potassic melts, as one should expect from melting of micas, must have been extracted before the leucosomes under study formed. Zusammenfassung Aufschmelzung im Ungleichgewicht dokumentiert an granulitfaziellen Metasedimenten der n?rdlichen Serre (Kalabrien, Süditalien) Die Sr und Nd Isotopensystematik von Leuko-, Meso- und Melanosomen, einschlie?lich von 12 Leukosom- und Nebengesteinspaaren, wurde untersucht. Sie treten in migmatitischen Metapeliten der Serre (südliches Kalabrien) auf, deren granulitfazielle Metamorphose als hercynisch eingestuft wird. Die meisten Proben stammen aus dem unteren Teil der mittleren Metapeliteinheit, die eine M?chtigkeit von 5–6 km erreicht. Die in den Migmatitien auftretenden Leukosome sind haupts?chlich K-arme, peralumin?se Leukotonalite. Die Nebengesteine (Metapelite, Metagrauwacken, und Opx-führende Gesteine) sind mehr oder weniger an “granitischer” Komponente verarmt und haben molare A/CNK Verh?ltnisse bis 15, mit den h?chsten Werten in Granat- Sillimanit- reichen Metapeliten. Die Sm/Nd- Verh?ltnisse sind generell niedriger in den Leukosomen. Rb/Sr ist sehr niedrig (≪ 1) und niedriger als in den Meso- und Melanosomen. Die Sr- und Nd-Isotopenzusammensetzungen variieren stark innerhalb der verschiedenen Nebengesteine und ihrer assoziierten Leukosome. Eine Korrelation der Nd- und Sr- Isotopenzusammensetzungen zwischen koexistierenden Leukosomen und Nebengesteinen konnte nicht festgestellt werden. Die Sr- und Nd-Isotopie der Leukosome ist weniger variabel als die der Nebengesteine. Die Melanosome, sie haben A/CNK > 3, zeigen die niedrigsten εNd_290 Ma Werte als Folge der Retention von Granat und Akzessorien und der Verarmung an Feldspat. Die Leukosome definieren einen hyperbolischen Trend, wobei die meisten Proben in der Mitte zu liegen kommen. Dies wird so interpretiert, dass mehrere Gesteinstypen, die eine gewichtete mittlere Zusammensetzung der an der Aufschmelzung beteiligten Ausgangsmaterialien darstellen, aufgeschmolzen wurden. Die vorherrschenden Leukotonalite und ihre sehr niedrigen Rb/Sr Verh?ltnisse zeigen, dass Plagioklas eine wichtigere Rolle bei den leukosombildenden Schmelzprozessen spielte als Glimmer. Da Mineralvergesellschaftungen, die arm an Biotit und Alkalifeldspat sind, h?ufig in metapelitischen Restiten auftreten, müssen K-reiche Schmelzen – sie sind zu erwarten wenn Glimmer aufgeschmolzen werden – vor der Bildung der Leukosome extrahiert worden sein. Received November 11, 1998; revised version accepted October 21, 1999     

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.

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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.

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

Origin, spectral characteristics and practical applications of the cathodoluminescence (CL) of quartz – a review

Summary Investigations of natural and synthetic quartz specimens by cathodoluminescence (CL) microscopy and spectroscopy, electron paramagnetic resonance (EPR) and trace-element analysis showed that various luminescence colours and emission bands can be ascribed to different intrinsic and extrinsic defects. The perceived visible luminescence colours in quartz depend on the relative intensities of the dominant emission bands between 380 and 700 nm. Some of the CL emissions of quartz from the UV to the yellow spectral region (175 nm, 290 nm, 340 nm, 420 nm, 450 nm, 580 nm) can be related to intrinsic lattice defects. Extrinsic defects such as the alkali (or hydrogen)-compensated [AlO₄/M⁺] centre have been suggested as being responsible for the transient emission band at 380–390 nm and the short-lived blue-green CL centered around 500 nm. CL emissions between 620 and 650 nm in the red spectral region are attributed to the nonbridging oxygen hole centre (NBOHC) with several precursors. The weak but highly variable CL colours and emission spectra of quartz can be related to genetic conditions of quartz formation. Hence, both luminescence microscopy and spectroscopy can be used widely in various applications in geosciences and techniques. One of the most important fields of application of quartz CL is the ability to reveal internal structures, growth zoning and lattice defects in quartz crystals not discernible by means of other analytical techniques. Other fields of investigations are the modal analysis of rocks, the provenance evaluation of clastic sediments, diagenetic studies, the reconstruction of alteration processes and fluid flow, the detection of radiation damage or investigations of ultra-pure quartz and silica glass in technical applications. Zusammenfassung Ursachen, spektrale Charakteristika und praktische Anwendungen der Kathodolumineszenz (KL) von Quarz – eine Revision Untersuchungen von natürlichen und synthetischen Quarzproben mittels Kathodolumineszenz (KL) Mikroskopie und -spektroskopie, Elektron Paramagnetischer Resonanz (EPR) und Spurenelementanalysen zeigen verschiedene Lumineszenzfarben und Emissionsbanden, die unterschiedlichen intrinsischen und extrinsischen Defekten zugeordnet werden k?nnen. Die sichtbaren Lumineszenzfarben von Quarz werden durch unterschiedliche Intensit?tsverh?ltnisse der dominierenden Emissionsbanden zwischen 380 und 700 nm verursacht. Einige der KL Emissionen vom UV bis zum gelben Spektralbereich (175 nm, 290 nm, 340 nm, 420 nm, 450 nm, 580 nm) stehen im Zusammenhang mit intrinsischen Defekten. Die kurzlebigen Lumineszenzemissionen bei 380–390 nm sowie 500 nm werden mit kompensierten [AlO₄/M⁺]-Zentren in Verbindung gebracht. Die KL-Emissionen im roten Spektralbereich bei 620 bis 650 nm haben ihre Ursache im “nonbridging oxygen hole centre” (NBOHC) mit verschiedenen Vorl?uferzentren. Die unterschiedlichen KL-Farben und Emissionsspektren von Quarz k?nnen oft bestimmten genetischen Bildungsbedingungen zugeordnet werden und erm?glichen deshalb vielf?ltige Anwendungen in den Geowissenschaften und in der Technik. Eine der gravierendsten Einsatzm?glichkeiten ist die Sichtbarmachung von Internstrukturen, Wachstumszonierungen und Defekten im Quarz, die mit anderen Analysenmethoden nicht oder nur schwer nachweisbar sind. Weitere wesentliche Untersuchungsschwerpunkte sind die Modalanalyse von Gesteinen, die Eduktanalyse klastischer Sedimente, Diageneseuntersuchungen, die Rekonstruktion von Alterationsprozessen und Fluidmigrationen, der Nachweis von Strahlungssch?den oder die Untersuchung von ultrareinem Quarz und Silikaglas für technische Anwendungen. Received March 29, 2000 Accepted October 27, 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).

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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).

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

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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.

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

Phase relations of calc-silicate assemblagesin the Auerbach marble, OdenwaldCrystalline Complex, Germany

Summary In the Odenwald Crystalline Complex, calc-silicate rocks are concentrated at the margins of the marble layer of Auerbach. They were presumably formed by metasomatic exchange between the calcite marble and the neighbouring granodioritic and quartz-dioritic intrusives. The investigated samples contain the characteristic mineral assemblages: garnet + clinopyroxene + epidote/clinozoisite + calcite + quartz ± titanite (1) and wollastonite + clinopyroxene + garnet + calcite ± quartz ± epidote/clinozoisite ± titanite (2). Microprobe analyses revealed the following compositional ranges: garnet grs_40–98adr_2–55alm_<5.5sps_<5.5pyp_<1; clinopyroxene di_46–88hed_9–47joh_0–5cats_0–6; epidote/clinozoisite ps_20–80. Different phase diagrams were calculated in the system CaO-MgO-Al₂O₃-TiO₂-SiO₂-CO₂-H₂O (CMATSCH) to decipher the P-T-X_CO2 parameters of metamorphism: isobaric T-X_CO2 sections and a P-T projection with mixed volatiles. The phase diagrams illustrate that the observed assemblages can only form in the presence of an H₂O-rich volatile phase. The assemblages are stable over a large range of temperatures, from 580 °C to < 400 °C (at 4 kbar) and at X_CO2 values of less than 0.055 (at 4 kbar). Higher temperatures can be inferred from reaction textures which indicate that garnet + plagioclase (T > 580 °C, at 4 kbar) and wollastonite + plagioclase (T > 660 °C, at 4 kbar) coexisted during an early metamorphic stage. A minimum pressure of 3.5 kbar can be inferred for the early high-temperature stage. Furthermore, on the basis of the calculated phase diagrams, combined with modal abundances in thin sections, it is possible to evaluate fluid behaviour; in the investigated specimens, infiltration of fluids from an external reservoir occurred. A minimum fluid:rock ratio of 3.6:1 can be estimated.

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Zusammenfassung Phasenbeziehungen in Kalksilikat-Paragenesen des Marmorzuges von Auerbach, Odenwald-Kristallin-Komplex, Deutschland Im kristallinen Odenwald konzentrieren sich kalksilikatische Gesteine in den Randbereichen des Marmorzuges von Auerbach. Die kalksilikatischen Partien wurden vermutlich duch metasomatischen Austausch zwischen dem Calcit-Marmor und benachbarten Granodioriten und Quarzdioriten gebildet. Die untersuchten Proben enthalten die charakteristischen Mineralparagenesen: Granat + Klinopyroxen + Epidot/Klinozoisit + Calcit + Quarz + Titanit (1) und Wollastonit + Klinopyroxen + Granat + Calcit ± Quarz ± Epidot/Klinozoisit ± Titanit (2). Mikrosondenanalysen ergaben folgendes Zusammensetzungsspektrum: Granat grs_40–98adr_2–55alm_<5.5sps_<5.5pyp_<1; Klinopyroxen di_46–88hed_9–47joh_0–5cats_0–6s; Epidot/Klinozoisit ps_20–80. Verschiedene Phasendiagramme wurden für das Modellsystem CaO-MgO-Al₂O₃-TiO₂-SiO₂-CO₂-H₂O (CMATSCH) berechnet, um die P-T-X_CO2-Parameter der Metamorphose einzugrenzen: Isobare T-X_CO2-Schnitte und eine P-T-Projektion mit einer Fluid-Mischphase. Die Phasendiagramme verdeutlichen, da? die beobachteten Paragenesen nur in Anwesenheit eines H₂O-reichen Fluids gebildet werden k?nnen. Die Paragenesen sind über einen gro?en Temperaturbereich hinweg stabil, von 580 °C bis < 400 °C (bei 4 kbar) und bei X_CO2-Gehalten von < 0.055 (bei 4 kbar). Ursprünglich h?here Temperaturen k?nnen anhand von Reaktions-Texturen rekonstruiert werden, die zeigen, da? Granat + Plagioklas (T > 580 °C, bei 4 kbar) und Wollastonit + Plagioklas (T > 660 °C, bei 4 kbar) w?hrend eines früheren Metamorphosestadiums koexistierten. Ein Minimaldruck von 3.5 kbar kann für dieses frühe Hochtemperatur-Stadium abgeleitet werden. Mit Hilfe der berechneten Phasendiagramme, in Kombination mit beobachteten Modalgehalten, ist es m?glich, das Verhalten der fluiden Phase abzusch?tzen. Die untersuchten Gesteine implizieren Fluidinfiltration, wobei ein minimales Verh?ltnis Fluid:Gestein von 3.6:1 abgesch?tzt werden kann.

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Received July 29, 1999; accepted March 28, 2000     

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.

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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.

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

Compositional variations in ferrotapiolite + tantalite pairs from the beryl-columbite pegmatite at Moravanynad Váhom, Slovakia

Summary ?Three texturally and compositionally distinct pairs of ferrotapiolite + tantalite, all spatially related to a cleavelandite unit, were distinguished in the zoned beryl-columbite pegmatite at Moravany nad Váhom, Považsky Inovec Mts., Slovakia. (1) Inclusions of ferrotapiolite I (∼200 μm) in zoned ferrotantalite I exhibit crosscutting tielines of coexisting compositions in the columbite-tantalite quadrilateral. (2) Large ferrotapiolite II grains and adjacent, compositionaly variable grains of ferro- to manganotantalite II (∼100 μm) display remarkably diverse tielines, not yet observed in a single sample or locality. (3) Sn-depleted and slightly Mn,Ta-enriched narrow rims (∼20 μm) of ferrotapiolite III with small inclusions of manganotantalite III (≤ 5 μm) are located along a late, hydrothermal, fracture-filling microlite vein cross-cutting ferrotapiolite II. Changes in fO₂ derived from calculated Fe₂O₃ as well as variations in Ti, Sn, W concentrations through the ferrotapiolite + tantalite pairs I to III are negligible. Consequently, it seems plausible to explain the broadening of the two-phase field and the enrichment of ferrotapiolite and tantalite in Mn and Ta particularly by decreasing temperature. A disequilibrium crystallization from highly evolved residual melt and/or fluids is suggested for all textural types.

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Zusammenfassung ?Zusammensetzung von Ferrotapiolit-Tantalit-Paaren im Beryll-Columbit Pegmatit von Moravany nad Váhom (Považsky Inovec Mts., Slowakei) Drei Ferrotapiolit-Tantalit-Paare k?nnen in dem zonierten Beryll-Columbit-Pagmatit von Moravany nad Váhom, Povazsky Inovec Mts., Slowakei, auf der Basis detaillierter textureller und chemischer Untersuchungen unterschieden werden. Sie wurden in verschiedenen Stadien der Pegmatit-Kristallisation gebildet und sind r?mlich in Beziehung zu der Cleavelandit-Einheit (1). Einschlüsse von Ferrotapiolit I (∼200 μm) in zoniertem Ferrotantalit I zeigen sich kreuzende Konoden im Columbit-Tantalit Quadrilateral, die koexistierende K?rner beider Minerale miteinander verbinden. Dies legt nahe, dass Ferrotapiolit ein Produkt prim?rer (magmatischer) Disequilibrium-Kristallisation ist, und gleichzeitig mit den assoziierten Mineralen der Columbit-Gruppe gebildet wurde (2). Gro?e Ferrotapiolit II K?rner und K?rner von angrenzenden Ferro- bis Manganotantalit II (∼100 μm) zeigen Konoden mit bemerkenswerter Verschiedenheit, die bisher nicht in einer einzigen Probe beobachtet wurden. Eine sehr betonte Disequilibrium-Kristallisation aus stark fraktionierter Restschmelze dürfte hierfür verantwortlich sein (3). An Zinn verarmte und etwas an Mn, Ta angereicherter Ferrotapiolit III bildet dünne R?nder (∼20 μm) mit schmalen Einschlüssen von Manganotantalit III (≤5 μm) l?ngs einer Mikrolit-Ader. Erhat sich w?hrend hydrothermaler Subsolidus Verdr?ngung von Ferrotapiolit II durch Sprünge füllenden Microlit gebildet. Schwankungen in fO₂, berechnet aus Fe₂O₃ und die Gehalten an Ti, Sn und W k?nnen in den Ferrotapiolit-Tantalit-Paaren (1) bis (3) vernachl?ssigt werden. Dementsprechend erscheint es naheliegend, die Erweiterung des Zweiphasenfeldes und die Anreicherung von Ferrotapiolit und Tantalit an Mn und Ta durch Temperaturabnahme zu erkl?ren.

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Received May 4, 1999;/revised version accepted January 5, 2000     

Garnet and diopside-bearing diamondites (framesites)

Summary ?Rocks consisting almost entirely of diamonds (diamondites) that contain minor amounts of silicates were analyzed for trace element abundances in the silicates by Laser Ablation ICP Mass Spectrometry for the first time. Diamondites, previously described as polycrystalline diamond “aggregates” and “framesite”, extend the range of monomineralic rocks known from the Earth’s upper mantle. Our samples are intergrowths of diamonds with abundant open cavities and some interstitial silicates. The most common silicate is pyrope which occurs in two different colors (and chemical compositions): orange and lilac similar to garnet inclusions in diamonds and garnets known from upper mantle eclogites and garnet peridotites, respectively. In our sample, the “peridotitic” garnet is accompanied by Cr-rich diopside whereas the “eclogitic” garnet is unaccompanied. Trace element abundances suggest that both types of garnet formed from upper mantle fluids of similar origin which were rich in a carbonatitic component. The diamondites likely formed from the same fluids. Diamonds precipitated first and – in smaller amounts – contemporaneously with the silicates. Major upper mantle minerals like olivine, orthopyroxene and omphacite are missing, possibly indicating that these minerals behaved as refractory phases and were not mobilized by fluids. The chemical composition of “eclogite” and “peridotite” garnets differ in Cr and high field strength elements contents but not in the moderately compatible elements. They also have the same low Fe/Mg ratio which indicates a peridotitic source for the fluids. The compositional difference in minor and trace elements appears to be the result of different fluid processing rather than of a different source, i.e., peridotite or eclogite.

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Zusammenfassung Granat- und Diopsid-führende Diamantite (Framesite) Silikat-führende Gesteine aus Diamanten (Diamantite) wurden erstmals mittels Laser Ablation ICP Massenspektrometrie auf ihre Gehaltean Spurenelementen analysiert. Diese ursprünglich als polykristalline Diamant-“Aggregate” und Framesite beschriebenen Diamantite werden den monomineralischen Gesteinen des Erdmantels zugeordnet. Unsere Proben sind Verwachsungen von Diamanten mit verbreitet offenen Hohlr?umen und wenig interstitialen Silikaten. Das verbreitetste Silikat ist Pyrop, welcher zwei verschiedene Farben und chemische Zusammensetzungen hat: orange und fliederfarben, ?hnlich den Granat-Einschlüssen in Diamanten und den Granaten aus Erdmantel-Eklogiten und Peridotiten. In unserer Probe ist der “peridotitische” Granat von Cr-Diopsid begleitet, der “eklogitische” Granat ist unbegleitet. Die Spurenelement-H?ufigkeiten in beiden Granaten machen es wahrscheinlich, da? diese von Erdmantel-Fluiden gebildet wurden, die reich an einerkarbonatitischen Komponente waren und aus ?hnlichen Quellen stammten. Die Diamanten wurden wahrscheinlich von denselben Fluiden gebildet. Diamanten wurden zuerst ausgef?llt und wuchsen – in geringerem Ausma?– auch gemeinsam mit den Silikaten. Hauptminerale des Erdmantels wie Olivin, Orthopyroxen und Omphazit fehlen. M?glicherweise verhielten sich diese Minerale refrakt?r und wurden von den Fluiden nicht mobilisiert. Die chemische Zusammensetzung von “eklogitischem” und “peridotitischem” Granat unterscheidet sich in den Gehaltenan Cr und den Elementen, welche lonen hoher Feldst?rke bilden, aber nicht in den moderat kompatiblen Elementen. Die beiden Granate haben auch das gleiche niedrige Fe/Mg-Verh?ltnis, welches auf eine peridotitische Quelle für die Fluide hinweist. Die Unterschiede in der H?ufigkeit von Neben- und Spurenelementen in den Granaten k?nnte auf verschiedene Entwicklung der Fluide zurückzuführen sein und wahrscheinlich nicht auf eine Herkunft der Fluide aus verschiedenen Quellen, wie Peridotiten oder Eklogiten.

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Received July 10, 1999;/revised version accepted November 8, 1999     

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.

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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.

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Received June 7, 2000; accepted October 29, 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.

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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.

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

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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.

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

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.

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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.

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

Base metal – platinum-group element sulfidesfrom the Urals and the Eastern Alps:characterization and significance formineral systematics

Summary ?A mineralogical classification of sulfides containing base metals (BM) and platinum group elements (PGE) is proposed based on BM-PGE ratios. Group A comprises BM sulfides carrying PGE as trace or minor elements (e.g., pentlandite). Group B is characterized by BM/PGE > 1 comprising kharaelakhite and some poorly defined minerals (thiospinels and monosulfides) which are described in detail. In group C, all sulfides with BM/PGE < 1 are summarized, comprising PGE-rich thiospinel, minerals related to the thiospinel group (e.g. xingzhongite, konderite, inaglyite), and the Pd-Pt±Ni sulfides. A number of BM-PGE sulfides are described from podiform chromite occurrences in ultramafic portions of ophiolite complexes in the southern Urals (Kempirsai, Kazakhstan) and the Eastern Alps (Kraubath, Austria). Copper- and (Ir, Rh, Pt)-rich thiospinel (general formula AB₂S₄, with A = Cu, Ni, Fe and B = Ir, Rh, Pt) is present in complex assemblages in Kraubath, usually intergrown with laurite, Pt-Fe alloy and Rh sulfide. These thiospinels are commonly associated with lamellae and inclusions of Ni-and/or Fe-rich (Ir, Rh) sulfide showing either monosulfide or BM-rich thiospinel stoichiometry. In massive chromitite from Kempirsai, (Ni,Cu,Fe,Ir,Rh,Os) sulfides are intergrown with laurite-erlichmanite, Ir-Os alloy, and rarely, PGE sulfarsenides (e.g. irarsite), and usually have monosulfide (BM,PGE)S compositions. A small number of grains have (BM+PGE)/S matching PGE-rich thiospinel (cuproiridsite) and BM-rich thiospinel (Ni,Cu,Fe)_1.5(Ir,Rh)_1.5S₄. In the occurrences studied, monosulfides exhibit sulfur-deficient stoichiometries (e.g., (BM,PGE)_1−xS) and are characterized by BM/PGE ranging from 0.8 to 2.2. Although anisotropic in reflected light, their reflectance spectra (Y% = 33–38) differ only slightly from those of isotropic cuproiridsite and cuprorhodsite (Y% = 36–38). At least three groups of monosulfides can be distinguished on chemical grounds using literature data: monosulfides dominated by Ni and Ir (“iridian millerite”) with BM/PGE ranging from 1.6 to 5.9, monosulfides dominated by Fe and Rh (“rhodian pyrrhotite”) with BM/PGE ranging from 1.6 to 7.1, and monosulfides dominated by Cu, Ir or Rh (“xingzhongite”-type) with BM/PGE ranging from 0.6 to 1.1. While the first two types presumably crystallize in a hexagonal NiAs structure and exhibit extensive solid solution between each other, xingzhongite is cubic (BM-rich thiospinel?) and usually poor in Ni and Fe. Monosulfides and thiospinel may form from PGE-rich base metal sulfide liquids after cooling and equilibration in chromite-precipitating magmatic systems.

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Zusammenfassung ?Buntmetall-PGE-Sulfide aus dem Ural und den Ostalpen: Charakterisierung und Bedeutung für die Mineral-Systematik In diesem Beitrag wird eine Einteilung von Sulfiden mit bedeutenden Konzentrationen von Buntmetallen (BM) und Platingruppenelementen (PGE) aufgrund ihrer BM/PGE-Verh?ltnisse vorgestellt. Gruppe A enth?lt Buntmetallsulfide mit Spuren- oder Nebenelementgehalten von PGE (z.B. Pentlandit). Sulfide der Gruppe B sind charakterisiert durch BM/PGE-Verh?ltnisse > 1, z.B. Kharaelakhit sowie einige schlecht definierte Minerale (Thiospinelle und Monosulfide), die im folgenden n?her beschrieben werden. In Gruppe C werden alle Sulfide mit BM/PGE < 1 zusammengefasst, wie z.B. PGE-reiche Thiospinelle, einige mit Thiospinell verwandte Minerale (z.B. Xingzhongit, Konderit, Inaglyit), sowie die Pd-Pt±Ni Sulfide. Verschiedene BM-PGE Sulfide treten als Einschlüsse in ophiolitischen podiformen Chromiten im Südural (Kempirsai, Kasachstan) und in den Ostalpen (Kraubath, ?sterreich) auf. In Kraubath sind Cu- und (Ir, Rh, Pt)-reiche Thiospinelle (generelle Formel AB₂S₄, mit A = Cu, Ni, Fe und B = Ir, Rh, Pt) in Verwachsung mit Laurit, Pt-Fe Legierungen und Rh-Sulfiden recht h?ufig. Soche Thiospinelle sind manchmal mit Lamellen und winzigen Einschlüssen eines Ni- und/oder Fe-reichen (Ir, Rh)-Sulfids assoziiert, das st?chiometrisch entweder einem Monosulfid oder einem BM-reichen Thiospinell entspricht. In massiven Chromititen von Kempirsai sind (Ni, Cu, Fe, Ir, Rh, Os)-Monosulfide mit Laurit-Erlichmanit, Ir-Os Legierungen und selten PGE-Sulfarseniden (Irarsit) vergesellschaftet. Die (BM+PGE)/S Verh?ltnisse einiger K?rner entsprechen denen von PGE-reichem Thiospinell (Cuproiridsit) bzw. BM-reichem Thiospinell [(Ni,Cu,Fe)_1.5(Ir,Rh)_1.5S₄]. In den meisten F?llen weisen die Monosulfide leichte Schwefeldefizite auf [z.B. (BM,PGE)_1−xS] und sind charakterisiert durch BM/PGE Verh?ltnisse von 0.8 bis 2.2. Obwohl sie im Auflicht, soweit erkennbar, schwach anisotrop sind, differieren ihre Reflexionsspektren (Y% = 33–38) nur schwach von isotropem Cuproiridsit und Cuprorhodsit (Y% = 36–38). Zumindest drei chemische Gruppen von Monosulfiden konnten anhand einer Literaturrecherche identifiziert werden: Ni- und Ir-dominierte Monosulfide (“Iridium-Millerit”) haben BM/PGE Verh?ltnisse von 1.6 bis 5.9; Fe- und Rh-dominierte Monosulfide (“Rhodium-Magnetkies”) haben BM/PGE Verh?ltnisse von 1.6 bis 7.1; Cu-, Ir oder Rh-dominierte Minerale vom “Xingzhongit-Type” habben BM/PGE-Verh?ltnisse von 0.6 bis 1.1. Die ersten beiden Typen kristallisieren wahrscheinlich in einer hexagonalen NiAs-Struktur und weisen weitgehende Mischbarkeiten miteinander auf. Xingzhongit dagegen ist kubisch (BM-reicher Thiospinell?) und hat general niedrige Ni- und Fe-Gehalte BM-PGE-Monosulfide und Thiospinelle bilden sich wahrscheinlich aus kleinen PGE- und BM-reichen Sulfidschmelztropfen bei der Abkühlung und ?quilibrierung von Chromit.

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Received June 17, 1998;/Revised version accepted July 1, 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.

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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.

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

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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.

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

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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.

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

Origin of high-Si dacite from rhyolitic melt: evidence from melt inclusions in mingled lavas of the 1.6 Ga Gawler Range Volcanics, South Australia

Summary ?Part of the Mesoproterozoic (1.6 Ga) Gawler Range Volcanics in South Australia is composed of mingled feldspar- quartz- phyric dacite, rhyodacite and rhyolite lavas. Field relationships suggest that dacite erupted first, locally grading into rhyodacite, followed by mingled dacite and rhyolite or rhyodacite and rhyolite, and finally in some areas rhyolite, and imply that the three lithofacies co-existed in a compositionally stratified magma chamber. Data on the bulk rock, groundmass and melt inclusion compositions suggest that post-eruption alteration has had very little effect on the original rock compositions. Melt inclusions in quartz from rhyolite and rhyodacite-dacite, respectively, belong to two compositional populations. Inclusions in the rhyolitic quartz have less evolved compositions with lower SiO₂ (72–76.4 wt %) and higher Al₂O₃ (13.2–15.6 wt%) and Na₂O (2.5–4.2 wt%) abundances. In contrast, melt inclusions in quartz from the rhyodacite-dacite are more “evolved” (i.e., 75.5–78.3 wt% SiO₂, 11.2–12.7 wt% Al₂O₃ and 1.7–2.2 wt% Na₂O). The two melt populations define a single compositional trend towards groundmass compositions, which are essentially similar in all three lithofaci es (77.8–80.5 wt% SiO₂, 9.9–11.1  wt% Al₂O₃ and 2.2–2.4 wt% Na₂O). This trend is consistent with the derivation of the groundmass melt from a single precursor melt of rhyolitic composition by means of crystallisation of dominant plagioclase, K-feldspar and minor quartz. Plagioclase-enriched dacite-rhyodacite magma comprises a mixture of the residual melt and plagioclase phenocryst s that accumulated in the upper part of the magma chamber and erupted first. Similar residual melt containing quartz and K-feldspar phenocrysts was present deeper in the magma chamber and erupted later to form quartz-, K-feldspar-phyric rhyolite.

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Zusammenfassung ?Die Bildung von Si-reichem Dacit aus rhyolitischer Schmelze: Evidenz aus Schmelzeinschlüssen in Laven der 1.6 Ga Gawler Range Volcanics, Südaustralien Ein Teil der mesoproterozoischen (1.6 Ga) Gawler Range Volcanics in Südaustralien setzt sich aus “mingled” Feldspat- Quarz-phyrischen dacitischen, rhyodacitischen und rhyolithischen Laven zusammen. Gel?ndebefunde legen nahe, da? die Dacite, die lokal in Rhyodacite übergehen, zuerst eruptierten, gefolgt vom “mingled” Dacit und Rhyolith oder Rhyodacit und Rhyolith. Schlie?lich bildeten sich in einigen Gebieten Rhyolithe. Diese Beobachtungen lassen die Schlu?folgerung zu, da? die drei Lithofazies in einer geschichteten Magmenkammer koexistierten. Die Daten der Gesamtgesteins-, Grundmasse- und Schmelzeinschlu?- Zusammensetzungen zeigen, da? Alterationsvorg?nge nach der Eruption einen sehr minimalen Effekt auf die ursprüngliche Gesteinszusammensetzung hatten. Die Schmelzeinschl üsse in den Rhyolithen und Rhyodaciten geh?ren zwei unterschiedlich en Populationen an. Die Schmelzeinschlüsse in Quarz der Rhyolithe sind weniger deutlich “entwickelt” mit niedrigeren SiO₂ (72–76.4 Gew.%) und h?heren Al₂O₃ (13.2–15.6 Gew.%) und Na₂O-(2.5–4. 2 Gew.%) Gehalten. Im Unterschied dazu sind die Einschlüss e in Quarz aus Rhyodacit-Dacit st?rker “entwickelt” (i.e., 75.5–78.3 Gew.% SiO₂, 11.2–12.7 G ew.% Al₂O₃ und 1.7–2.2 Gew.% Na₂O). Die beiden Populationen von Schmelzeinschlüssen definieren einen einzigen Entwicklungstrend hin zur Zusammensetzung der Grundmasse, die in allen drei Lithofazies ?hnlich ist (77.8–80.5 Gew.% SiO₂, 9.9–11.1 Gew.% Al₂O₃ und 2.2–2.4 Gew.% Na₂O). Dieser Trend ist mit der Herkunft der Grundmasse-bildenden Schmelze aus einer einzigen Ausgangsschmelze rhyolithischer Zusammensetzung infolge der Kristallisation von haupts?chlich Plagioklas, Alkalifeldspat und untergeordnet Quarz konsistent. Dacit-Rhyodacitmagmen, die an Plagioklas angereichert sind, stellen eine Mischung der Residualschmelze mit Plagioklas- Ph?nokristallen, die sich in den oberen Teilen der Magmenkammer akkumuli ert haben, dar; sie eruptierten zuerst. ?hnliche residuale Schmelzen mit Quarz und Akalifeldspat-Ph?nokristallen waren auf die tieferen Teilen der Magmenkammer beschr?nkt; sie eruptierten sp?ter und bildeten die Quarz- und Akalifeldspat-phyrischen Rhyolithe.

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Received April 1, 1999;/revised version accepted July 27, 1999