Geochemical discrimination between shoshonitic and potassic volcanic rocks in different tectonic settings: A pilot study

Summary Potassic volcanic rocks (PVRs), such as shoshonites, are an important constituent of young volcanic suites in five main tectonic settings:Continental arcs (e.g. Andes);Post-collisional arcs (e.g. Alps);Oceanic arcs, subdivisible into initial (e.g. Marianas) andlate (e.g. Sunda Arc);and Within-Plate (e.g. inland N. American Cordillera). Since some PVRs are associated with world-class gold and base metal deposits, and can be important in tectonic reconstruction of ancient terranes, new diagrams based on immobile elements (Al, Ti, P, Y, Zr, Nb, La, Ce, Hf) are presented for discriminating the tectonic setting of PVRs from their geochemistry; spidergrams and previously published discrimination diagrams based on `normal' basalts proved unsuitable. Diagrams were derived, in part via multigroup linear discriminant analysis, using a database of fresh, primitive, Cenozoic PVRs (497 analyses), itself carefully screened from a newly erected database of 2,222 PVRs of all ages and compositions. To maximise discrimination, the diagrams are hierarchical: the first applies to all five settings and removes the most distinctive group (Within-Plate), while the remainder target more subtle distinctions. Overall, concentrations of most LILE, LREE and HFSE, and ratios such as Zr/Al and Ti/Al, tend to be highest in Within-Plate PVRs, intermediate in Continental and Postcollisional Are PVRs, and lowest in Oceanic Arc PVRs. In detail, Postcollisional are distinguished from Continental Arc PVRs by higher Ce/P, and lower Zr/Ce, Ti/Nb ratios of the latter; late from initial Oceanic arc PVRs by higher Hf, La and P of the former. These geochemical differences have a firm theoretical foundation in petrogenetic processes during magma emplacement and/or in source heterogeneities related to subduction or mantle metasomatism.

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Zusammenfassung Potassische Vulkanite (PV), beispielsweise Shoshonite, bilden einen wichtigen Bestandteil von jungen vulkanischen Gesteinsserien aus fünf verschiedenen plattentektonischen Milieus: Aktive Kontinentalränder (z.B. die Anden); Post-Kollisionszonen (z.B. die Alpen); aktive ozeanische Plattengrenzen, weiter unterteilbar in frühgenetische (z.B. der Marianen Inselbogen) und spätgenetische (z.B. der Sunda Inselbogen); und Intra-Platten Intrusionen (z.B. Teile der nordamerikanischen Cordillera). In einigen dieser tektonischen Milieus findet man die potassischen Vulkanite (PV) in engem räumlichen Zusammenhang mit bedeutenden Gold- und Buntmetall-Lagerstätten. Die Möglichkeit, auch PV von unterschiedlichen proterozoischen oder archaischen tektonischen Milieus zu unterscheiden, mag deshalb nicht nur zum besseren genetischen Verständnis dieser Gesteine im akademischen Sinne beitragen, sondern auch zur Verbesserung der ökonomischen Evaluierung des metallischen Rohstoffpotentials alter Terrains.Spidergrams und konventionelle Diskriminierungs-Diagramme, die für `normale' Basalte entwickelt wurden, erscheinen ungeeignet zur geochemischen Diskriminierung zwischen PV. Diese Arbeit stellt deshalb neu entwickelte Diagramme vor, die auf den immobilen Elementen Al, Ti, P, Y, Zr, Nb, La, Ce und Hf beruhen. Die Grundlage der neuen Diagramme bildet eine eigens erstellte Datenbank mit 497 PV Analysen von jungen (Känozoischen) tectonic settings weltweit, die aufgrund ihrer unfraktionierten, primitiven Gesteinschemie aus einer ursprünglichen Datenbank mit 2222 PV Analysen aus allen Erdteilen und -zeitaltern herausgefiltert wurden.Einige Diagramme wurden mit Hilfe der `multigroup linear discriminant analysis' entwickelt und erlauben die Diskriminierung mit Hilfe der Elemente Ti, P, Y, Zr und Nb. Andere Diagramme wurden empirisch ermittelt und beruhen auf den seltener analysierten Elementen Hf, La und Ce. Die Anwendung der Diagramme auf unbekannte Proben sollte hierarchisch erfolgen, um die Diskriminierung der unterschiedlichen tektonischen Milieus schrittweise durchzuführen.Intra-Platten Intrusionen besitzen die höchsten Zr/AI bzw. Ti/Al Verhältnisse und die höchsten Konzentrationen an LILE, LREE and HFSE, aktive Kontinentalränder und Post-Kollisionszonen weisen intermediäre Konzentrationen dieser Elemente auf und aktive ozeanische Plattengrenzen besitzen die geringsten Konzentrationen dieser Elemente. Aktive Kontinentalränder unterscheiden sich von Post-Kollisionszonen aufgrund ihrer niedrigeren Zr/Ce und Ti/Nb und höheren Ce/P Verhältnisse. PV von spätgenetischen ozeanischen Plattengrenzen unterscheiden sich von denfrühgenetischen durch höhere Hf, La und P Konzentrationen. Die beobachteten chemischen Unterschiede lassen sich entweder durch petrogenetische Prozesse oder durch Mantelinhomogenitäten erklären.

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Witn 9 Figures     

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

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

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

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

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With 8 Figures

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Visiting Fellow, Geology Department, Australian National University, Australia     

Crustal assimilation versus subducted sediment input in west Sunda arc volcanics: An evaluation

Summary New geochemical and Sr, Nd, and Pb isotopic analyses of Quaternary to Cretaceous sediments from the northeastern Indian Ocean are used to estimate the composition of the sedimentary material subducted along the Sunda Trench, and to evaluate the effects of crustal contamination versus subducted sediment input in the Quaternary volcanics of the west Sunda arc. Two sediment endmember components are identified: siliceousclastic (SS) and calcareous-organogenic (CS); the latter can be regarded as SS strongly diluted by organogenic material, mainly CaCO₃. Siliceous-clastic sediments are characterised by a component isotopically and geochemically similar to typical average upper crust. Consequently, LILE and LREE concentrations, LILE/LILE and LILE/LREE values, and Sr, Nd, and Pb isotopic ratios in West Sunda arc volcanics cannot easily distinguish between assimilation of crustal material by uprising magmas and contamination of their mantle source by bulk sediments. Post-Miocene siliceousclastic sediments sampled in the vicinity of the Sunda arc are largely derived from the arc itself, and therefore should not be used to evaluate the extent of sediment contamination of Indonesian arc volcanics. In addition, geophysical evidence suggests that post-Miocene sediments are largely accreted rather than subducted, and existing¹⁰Be isotopic data imply that post-Miocene sediments are not recycled by present-day volcanism. As the least contaminated arc volcanics occur in the eastern section of the west Sunda arc, where the highest sediment fluxes have been calculated, subduction of pre-Miocene northeastern Indian Ocean sediments or incorporation of fluids released from them into the sources of west Sunda are volcanics seem unable to reproduce the range and spatial distribution of Sr, Nd, and Pb isotopic values in the arc volcanics. By contrast, assimilation of crustal material by uprising melts derived from Indian Ocean-type mantle wedge, up to a maximum of approximately 10% for the most contaminated arc volcanics, seems better able to account for the Sr, Nd, and Pb isotope systematics of the arc volcanics, and is consistent with the variations in crustal thickness and composition along the arc, and with the spatial distribution of Sr, Nd, and Ph isotope values in mafic arc volcanics. These conclusions are also supported by the low¹⁰Be coupled with high B/Be values, and by the positive B/Be-SiO₂ and B/Be-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr correlations in calc-alkaline Sunda arc volcanics.

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Krustenassimilation versus Subduktions-bedingter Sedimenteintrag im westlichen Sunda-Vulkanbogen: eine Evaluation

Zusammenfassung Neue geochemische und Sr-, Nd-, und Pb-Isotopenanalysen von quartären und kretazischen Sedimenten des nordöstlichen Indischen Ozeans werden dazu herangezogen, um die Zusammensetzung des entlang des Sunda-Tiefseegrabens subduzierten Sedimentmaterials und die Effekte von Krustenassimilation versus Subduktionsbedingtem Sedimenteintrag in die quartären Vulkanite des westlichen Sundabogens zu evaluieren. Zwei sedimentäre Endglieder wurden identifiziert: eine silikatischklastische (SS) und eine karbonatisch-organische (CS) Komponente, letztere kann als durch organisches Material, insbesondere durch CaCO₃. stark verdünnte SS-Komponenete betrachtet werden. Silikatisch-klastische Sedimente sind durch eine Komponente charakterisiert, die isotopisch und geochemisch ähnlich der typischen durchschnittlichen Oberkruste ist. Daher erlauben LILE und LREE Konzentrationen, LILE/LILE und LILE/LREE Werte, sowie Sr-, Nd-, und Pb-Isotopenverhältnisse von Vulkaniten des West-Sundabogens keine einfache Unterscheidung zwischen Assimilation von Krustenmaterial durch aufsteigende Magmen und Kontamination ihrer Mantelquelle durch Sedimente. Post-miozäne silikatisch-klastische Sedimentproben, die in der Nähe des Sunda-Bogens genommen wurden, stammen großteils selbst vom Inselbogen und sollten daher nicht für eine Abschätzung des Ausmasses der Sedimentkontamination im indonesischen Vulkanbogens verwendet werden. Ferner gibt es geophysikalische Evidenz, die eher für Akkretion als Subduktion dieser Sedimente spricht und auch die¹⁰Be Isotopendaten zeigen, daß post-miozäne Sedimente nicht vom derzeitigen Vulkanismus rezykliert werden. Da die am geringsten kontaminierten Vulkanite im Ostabschnitt des Sunda-Bogens, von wo der höchste Sediment-Flux berechnet worden ist, zu finden sind, scheint die Subduktion prämiozäner Sedimente des nordöstlichen Indischen Ozeans oder die Beteiligung von aus diesen in die Quelle der Vulkanite Westsundas freigesetzten Fluiden, nicht auszureichen, um den Streubereich und die räumliche Verteilung von Sr-, Nd-, und Pb-Isotopenwerten in den Vulkaniten zu reproduzieren. Im Gegensatz dazu scheint Assimilation von Krustenmaterial - bis zu 10% für die am stärksten kontaminierten Vulkanite — durch aufsteigende Schmelzen, die aus dem Indischen Ozean-Typ Mantelkeil stammen, die Sr-, Nd- und Pb-Isotopensystematik der Vulkanite besser zu erklären. Sie ist auch konsistent mit der Variation der Krustendicke und Zusammensetzung entlang des Vulkanbogens und mit der räumlichen Verteilung der Sr-, Nd-, und Pb-Werte in den mafischen Vulkaniten. Diese Schlußfolgerungen werden durch die niedrigen¹⁰Be, gekoppelt mit hohen B/Be Werten und durch die positive B/Be-SiO₂ und B/Be-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr Korrelationen in den kalk-alkalischen Sunda-Vulkaniten, untermauert.

     

Mineral chemistry of Monte Vulture volcanics: petrological implications

Summary Two distinct periods of volcanic activity are distinguishable at Monte Vulture volcanic complex: the first activity started with tephritic and foiditic volcanics, documented by xenoliths in the phonotrachytic (Ph-T) ignimbrites, lava blocks in a basal explosion breccia deposit beneath the Ph-T ignimbrites, sandy lenses rich in volcanic components in fluviatile conglomerates, and ended with emplacement of phonotrachytic deposits (Ph-T ignimbrites and lava domes); whereas subsequent activity produced deposits of foiditic and tephritic composition which built up the central volcano. The volcanics of the two periods do not fit a simple evolutionary model on the basis of geochemical signatures.New whole-rock and microprobe analyses of mafic minerals from volcanics of the first period are presented here, together with the published data on M. Vulture volcanics, to give a more comprehensive picture of the magma evolution.Principal features can be summarized as follows: (i) melanitic garnet occurs as a stable phase only in the volcanics of the first period of activity; (ii) olivine and diopside occur only in the cone building deposits; (iii) pyroxenes from the volcanics of the first stage crystallized under different physico-chemical conditions with respect to those occurring in volcanics of the central edifice; (iv) the analyzed lavas occurring as blocks in the explosion breccia deposit of the first stage display diversities with respect to the lavas of the central volcano, and it is likely that diverse parental magmas fed the first and the subsequent activities. During the first stage, crystal/liquid fractionation processes determined the evolution from the mafic parental magmas towards phonotrachytic compositions, as with the foidite-tephrtte sequence of the second stage (cone building deposits). Mineralogical evidence of mixing processes is present in the volcanics of the sequences of the two stages.

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Die Mineralchemie der Monte Vulture Vulkanite: Petrologische Konsequenzen

Zusammenfassung Zwei Stadien vulkanischer Aktivität sind im Monte Vulture Komplex zu unterscheiden. Das erste Stadium ist durch tephritische und foiditische Vulkanite, die als Xenolithe in den phonotrachytischen (Ph-T) Ignimbriten erhalten sind, durch Lava Blöcke in einer basalen Explosionsbrekkzie im Liegenden der Ph-T Ignimbrite und durch Sandlinsen in fluviatilen Konglomeraten, die reich an vulkanogenen Komponenten sind, gekennzeichnet. Es endet mit der Eruption der Phontrachyte (Ph-T Ignimbrite und Lava Kuppen). Während des zweiten Stadiums wurden vulkanogene Ablagerungen foiditischer und tephritischer Zusammensetzung, die heute den Zentralteil des Vulkans aufbauen, eruptiert. Die Geochemie der Vulkanite läßt sich nicht mit Hilfe eines einfachen Bildungsmodelles erklären. Neue Gesamtgesteins- und Mikrosondenanalysen von Vulkaniten des Erststadiums und deren mafischer Minerale werden gemeinsam mit bereits publizierten Daten über die Vulkanite des Monte Vulture präsentiert, um ein zusammenfassendes Bild seiner Magmenentwicklung zu geben.Grundsätzlich kann folgendes festgehalten werden: (i) Granat tritt als stabile Phase nur in den Vulkaniten des ersten Stadiums auf. (ii) Olivin und Diopsid sind auf die Vulkanschlote beschränkt. (iii) Die Pyroxene der Vulkanite des Frühstadiums kristallisierten unter anderem physikalisch-chemischen Bedingungen, als die im Zentralteil des Vulkans. (iv) Die untersuchten Laven, die als Blöcke in der basalen Explosionsbrekkzie auftreten, unterscheiden sich ebenfalls von denen des zentralen Teiles. Wahrscheinlich sind sie von unterschiedlichen Ausgangsmagmen abzuleiten. Durch Fraktionierung entstanden während des ersten Stadiums aus einem ursprünglich mafischen ein phonotrachytisches Magma und während des zweiten die foiditisch-tephritische Abfolge der Vulkanschlote. Hinweise auf Mischungsprozesse liegen vor.

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With 6 Figures     

Multistage evolution of a volcanic suite in the Eastern Mecsek Mountains, Southern Hungary

Summary This paper proposes a magmagenetic model for the Lower Cretaceous volcanic rocksuite from the Eastern Mecsek Mountains in Southern Hungary based on both major and trace element analysis as well as mineralogical investigations.Trace element patterns of these volcanic rocks refer to a parental melt that originated from a re-enriched mantle. Relatively low Cr, Ni, and Mg# even in the least fractionated olivine-clinopyroxene basalts indicate fractionation of olivine and clinopyroxene prior to the ascent ofolivine-clinopyroxene basaltic magmas which is evident by glomeroporphyritic clinoproxenes with forsterite-rich olivines. Subsequent fractionation of some more 35% of the olivine-clinopyroxene basaltic magma resulted in the formation ofplagioclase basaltic magmas which are devoid of olivine. Instead plagioclase and opaques became the dominant crystallizing phases. After about 60% fractionationmugearites formed from the residual melt. These are depleted in Ni and Cr as well as in Fe, Ti, and V indicating the fractionation of additional Fe-Ti oxides.Tephriphonolitic dike-rocks formed by further fractionation totalling 70–80%, with apatite and feldspar as additional fractionating phases. Finally, thephonolites represent 15–20% residuum of the olivine-clinopyroxene basaltic melt which these calculations started with. They are characterized by strong depletion of Ti and V and all compatible elements; Zr/Hf ratios increase due to clinopyroxene and Fe-Ti oxide fractionation, P and middle rare earth elements are depleted due to apatite fractionation, and Sr, Ba, and Eu are depleted due to feldspar fractionation. Incompatible trace elements such as rare earth elements, Zr, Hf, Nb, Ta, and Rb reach maximum concentrations in the phonolites, yet their distribution patterns resemble still those of olivine-clinopyroxene basalts confirming their cogenetic relationship.The suggested crystallization sequence of olivine + clinopyroxene Fe-Ti oxides plagioclase indicates a high-pressure regime (> 5Kbar) in the magma chamber. Corroded and rimmed clinopyroxene-phenocrysts and the comparison of rims with matrix minerals suggest stepwise pressure release due to adiabatic ascent of magma batches and crystallization under varying conditions.The rocks are classified as within-plate alkali basalts and their fractionation products. Magma genesis is suggested to have been triggered by rifting of the passive European continental margin. Consequent compression indicated by uplift and erosion of the surface, however, prohibited the bulk magma from further ascent causing high-pressure fractionation with only small magma batches reaching the surface.

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Mehrphasige Entwicklung der Magmenabfolge im östlichen Mecsek-Gebirge, Süd- Ungarn

Zusammenfassung Anhand von Haupt- und Spurenelementanalysen sowie mineralogischen Untersuchungen wird ein magmagenetisches Modell für die Abfolge der Vulkanite im östlichen Mecsek-Gebirge (Süd-Ungarn) vorgeschlagen.Spurenelementverteilungsmuster dieser Vulkanite weisen auf eine Ausgangsschmelze aus einem wiederangereicherten Mantel hin. Relativ niedrige Cr- und Ni-Gehalte und niedrige Mg#, selbst in den am wenigsten fraktionierten Olivin Clinopyroxen-Basalten, zeigen eine Fraktionierung derOlivin-Klinopyroxen-basaltischen Magmen noch vor deren Aufstieg an, was durch glomerophyrische Klinopyroxene mit Forsterit-reichen Olivinen bestätigt wird. Die folgende Fraktionierung von weiteren 35% des Olivin-Klinopyroxen-basaltischen Magmas führte zuPlagioklas-basaltischen Magmen, die Olivin-frei sind. Statt Olivin wurden Plagioklas und Erzphasen die vorherrschenden kristallisierenden Phasen. Nach etwa 60% Fraktionierung bildeten sich aus der RestschmelzeMugearite. Diese sind an Ni und Cr sowie an Fe, Ti und V verarmt, was auf die zusätzliche Fraktionierung von Fe-Ti Oxiden zurückgeführt wird.Tephriphonolith-Gänge bildeten sich durch weitere Fraktionierung (70–80%), wobei Apatit und Feldspat als fraktionierende Phasen zunehmend wichtiger wurden. DiePhonolithe repräsentieren eine Restschmelze von 15–20% bezogen auf die Olivin-Clinopyroxenbasaltische Schmelze, die den Berechnungen zugrunde liegt. Sie zeichnen sich durch eine starke Verarmung an allen kompatiblen Elementen sowie Ti and V, durch steigende Zr/Hf-Verhältnisse aufgrund von Klinopyroxen- und Fe-Ti-Oxid-Fraktionierung, durch Verarmung an P und mittleren Seltenerdelementen durch Apatit-Fraktionierung und durch eine Abnahme von Sr, Ba und Eu durch Fraktionierung von Feldspäten aus. Inkompatible Spurenelemente wie die Seltenerdelemente, Zr, Hf, Nb, Ta und Rb erreichen in den Phonolithen Höchstwerte. Ihre Verteilungsmuster ähneln jedoch noch immer jenen der Olivin-Klinopyroxen-Basalte, was ihre kogenetische Beziehung bestätigt.Die ermittelte Kristallisationsfolge Olivin + Clinopyroxen Fe - Ti - Oxide Plagioklas spricht für Drucke > 5 Kbar in der Magmenkammer. Korrodierte Clinopyroxen-Phänokristalle mit Anwachssäumen, sowie der Vergleich der Anwachssäume mit Matrixmineralen, sprechen für einen schrittweisen Druckabfall durch adiabatischen Aufstieg einzelner Magmenschübe und Kristallisation unter sich ändernden Bedingungen.Diese Gesteine werden als Intraplatten-Alkalibasalte und deren Fraktionierungsprodukte klassifiziert. Wahrscheinlich wurde die Magmenbildung durch Dehnung im passiven Kontinentalrand Europas ausgelöst. Nachfolgende Kompression, angezeigt durch Hebung und Erosion der Oberfläche, verhinderte jedoch den weiteren Aufstieg der Magmen. Dies bewirkte eine Hochdruck-Fraktionierung, und nur kleine Magmenschübe konnten die Oberfläche erreichen.

     

Olivine phenocrysts in some Cameroonian Basalts—implications for primary magma composition

Summary The chemical composition of olivine phenocrysts was determined for 13 basaltic samples taken from the central part of the Cameroon Volcanic line to estimate the compositions of the primary olivine phenocrysts and the primary magmas. The Mg/(Mg + Fe) ratios of the olivines attain 0.91, though many of the magnesian olivines are identified on a textural basis as xenocrysts from peridotite inclusions. Most magnesian olivine phenocrysts have Mg/(Mg + Fe) ratios of 0.87–0.88 and NiO contents of 0.32–0.35 wt %. The NiO versus Mg/(Mg + Fe) ratios of the olivines can be used to estimate the compositions of the primary phenocrysts in a range of Mg/(Mg + Fe) = 0.88–0.90. Assuming the Fe(3)/(total Fe) ratios of the magmas are 0.17–0.25, which is estimated from the Fe-Mg partitioning between plagioclase and groundmass, the compositions of the primary magmas were obtained from the Fe²⁺-Mg partition equilibrium with the primary olivine phenocrysts. The primary magmas of the Cameroonian basalts have 13.5 ± 4.0 wt MgO, which is similar to the compositions of basalts with highest MgO contents reported so far from the Cameroon volcanic line.

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Olivin Kristalle in einigen Basalten aus Kamerun: Hinweise auf die Zusammensetzung des primitiven Magmas

Zusammenfassung Die chemische Zusammensetzung von Olivin Phenokristallen wurde in 13 Basalt-Proben, die vom Zentralteil .des Kamerun-Vulkangürtels stammen, bestimmt, um Hinweise auf die Zusammensetzung der primären Olivineinsprenglinge and des primären Magmas zu erlangen. Die Mg/(Mg + Fe) Verhältnisse der Olivine reichen bis 0.91, obwohl viefle dieser Mg-Olivine auf Grund textureller Kriterien als aus Peridotit-Einschlüssen stammende Xenokristalle zu identifizieren sind. Die Mg/(Mg + Fe) Verhältnsse der Hauptmasse der Olivin-Phenokristalle liegen im Bereich von 0.87 bis 0.88, die Ni0 Gehalte zwischen 0.32 und 0.35 Gew %. Die Ni0 gegen Mg/(Mg + Fe) Verhältnisse eignen sich zur Abschätzung der Zusammensetzung der primären Phenokristalle, solange die Mg/(Mg + Fe) Verhältnisse im Bereich von 0.88 bis 0.90 liegen. Die Zusammensetzung des Primärmagmas wurde mittels der Fe²⁺-Mg-Verteilung zwischen dem Magma und den sich mit dem Magma im Gleichgewicht befindlichen primären Olivinkristallen unter der Annahme eines Fe³⁺/Fe total Verhältnisses von 0.17–0.25, welches sich aus der Mg-Fe Verteilung zwischen Plagioklas und Grundmasse ergibt, bestimmt. Demnach ergibt sich für das primäre Magma der Kamerun Basalte ein MgO Gehalt von 13.5 + 4.0 Gew%. Dieser Wert ist mit der Zusammensetzung von Basalten mit höchsten MgO-Gehalten, wie sie bisher vom Kamerun-Vulkangürtel berichtet worden sind, vergleichbar.

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With 6 Figures     

Die Herkunft des Mo,V, As und Cr im Wulfenit der alpinen Blei-Zinklagerstdtten

Zusammenfassung der Ergebnisse Zur Ermittlung der Herkunft der Elemente Mo, V, As, Cu, Cr und Ni, die teils im Wulfenit, teils im Vanadinit und Descloizit auf einigen alpinen Blei-Zinklagerstätten des Wettersteinkalkes enthalten sind, wurden 59 Proben von Mineralien und Nebengesteinen dieser Lagerstätten im Kohlebogen spektrographiert und etwa tausend Einzelbestimmungen durchgeführt. Außer den 6 erwähnten Elementen wurden die meisten Proben auch auf Pb, Zn, Cd, Mn, Fe, Co, Ti, Ba, Sr, Be, Al, Si, Ca und Mg untersucht, entweder zur Prüfung des Reinheitsgrades der Proben oder allgemein genetischer Verhältnisse wegen.Bei 6 verschiedenen alpinen Wulfeniten konnten spektrochemisch folgende Gehalte, die zwischen den angegebenen Werten stark schwanken, festgestellt werden: für V 0,02–0,8%, As 0,1–0,7%, Ca 0,007 bis über 5%, Cu < 0,0005 bis 0,01%. Ferner wurden in den Wulfeniten noch geringe Mengen von Mg, Fe, Mn, A1 und Si festgestellt (Tabelle 1, S. 698). Cr konnte nur in, einer von 6 Proben mit 0,003% bestimmt werden.Die spektrographische Analyse eines Vanadinits von Bleiberg zeigte unter anderem 0,01 % Ni und 0,03 % Cr an, die eines Descloizits von Eisenkappel 0,03 % Ni, 0,05 % Cu und 0,1 % Cr neben geringen Mengen von Na, K u. a. Elementen (S. 698).Nach dem geochemischen Untersuchungsbefund ist der Wulfenit auf den alpinen Blei-Zinklagerstättenkeine hydrothermale Bildung, wie bisher fast allgemein angenommen, sondernein Produkt der Oxydationszone. Auch die beiden auf einigen alpinen Blei-Zinklagerstätten neben Wulfenit vorkommenden Mineralien.Vanadinit undDeseloizit sind durch Vorgänge der Oxydationszone entstanden.     

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     

Trace elements distribution and mineralogical composition in the < 2-μm size fraction of shales from the Southern Apennines,Italy

Summary Mineralogical composition and trace elements distribution in the < 2-m size fraction of Late Cretaceous-Oligocene shales from the Southern Apennines (Italy) are presented.The clay mineral assemblage consists of illite, smectite, kaolinite and minor chlorite. Analytical evidence points to a detrital micaceous precursor for illite and smectite. Accessory phases were also found. Chemical data, normalized with respect to the Post-Archean Australian Shales (PAAS), indicate depletion of Ba, Rb, Y, Zr and enrichment of Nb. PAAS-normalized REE-patterns exhibit a positive Eu anomaly and HREE depletion. A kaolinite-rich sample has high REE contents in contrast to smectite-rich fractions. A REE-pattern without appreciable Eu anomaly is displayed by the illite-rich sample.Statistical data processing indicates a link between Ti, P, Y, Zr, Nb and Yb, suggesting that accessory phases may play a role in controlling HREE and that the observed LREE/HREE fractionation may also be due to hydraulic sorting of these phases. An important La-kaolinite relationship accounts for the capability of this phase to host LREE. Smectite and, thus, adsorption mechanisms, appear to exert a limited role in distributing REE. The Eu anomaly is a source inherited feature, probably not determined solely by clay minerals.

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Spurenelement-Verteilung und mineralogische Zusammensetzung der < 2m Fraktion von Schiefern aus dem südlichen Appenin (Italien)

Zusammenfassung Die mineralogische Zusammensetzung und die Verteilung der Spurenelemente in der < 2 m Fraktion von spät-kretazischen-oligozänen Schiefern aus dem südlichen Appenin (Italien) werden in Übersicht gebracht. Die Tonmineral-Vergesellschaftung besteht aus Illit, Smectit, Kaolinit und kleineren Mengen von Chlorit. Analytische Daten weisen darauf hin, daß Illit und Smectit aus einem detritischen Glimmermineral hervorgegangen sein dürften. Auch akzessorische Phasen kommen vor. Chemische Daten zeigen gegenüber post-Archaischen australischen Schiefern (PAAS) eine Verarmung in Ba, Rb, Y, Zr und eine Anreicherung von Nb. PAAS-normalisierte SEE-Verteilungsmuster zeigen eine positive Eu Anomalie und eine Verarmung an HSEE. Eine Kaolinit-reiche Probe zeigt hohe Gehalte an gesamten SEE im Gegensatz zu einer Smectit-reichen. Die Illit-reiche Probe zeigt ein SEE-Verteilungsmuster ohne deutliche Eu Anomalie.Statistische Verarbeitung der Daten läßt eine Verbindung zwischen Ti, P, Y, Zr, Nb und Yb erkennen; dies weist darauf hin, daß akzessorische Phasen einen Einfluß auf die HSEE-Verteilung haben und daß die beobachtete LSEE/HSEE Fraktionierung auch auf hydraulische Sortierung dieser Phasen zurückgehen könnte. Es gibt eine bedeutsame Beziehung zwischen La und Kaolinit und diese unterstreicht die Fähigkeit des Kaolinits für die Aufnahme von LSEE. Smectit und Adsorptionsmechanismen scheinen eine geringe Rolle für die Verteilung der SEE zu spielen. Die Eu Anomalie ist eine Erscheinung, die auf die Quelle der sedimentären Minerale zurückgeht und wahrscheinlich nicht ausschließlich durch Tonminerale bestimmt wird.

     

Physical properties and the chemical composition of sphalerites from Yugoslavia

Chemical and spectral analyses are given for 16 sphalerites from Yugoslavia. Since they were formed under various conditions the content of Fe and other metals (Mn and Cd especially) varies widely. The relation between the dimensions of elementary cell and the molar percent of FeS in the sphalerites of Yugoslavia shows only slight differences from Vegard's rule. The indices of refraction and reflectivity as well as dispersion for the wavelengths 440, 460, 480, 500, 540, 580, 620, and 660 nm were measured. For the wavelengths mentioned, diagrams are given showing the relation between reflectivity and microhardness of sphalerite and its chemical composition.

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Zusammenfassung Für 16 jugoslawische Zinkblenden wurde die chemische Zusammensetzung und spektralanalytisch der Gehalt an Spurenelementen ermittelt. Da die Zinkblenden unter sehr verschiedenen Bedingungen entstanden, schwankt ihr Gehalt an Fe und anderen Metallen, besonders Mn und Cd stark. Die Verhältnisse zwischen der Größe der Elementarzelle und den Molprozenten von FeS zeigen nur geringe Abweichungen von der Vegard-Regel. Für die Wellenlängen 440, 460, 480, 500, 540, 580, 620 und 660 nm wurden Refraktionsindices, Absorptionskoeffizient und Reflexionsvermögen ermittelt. Die Beziehungen zwischen Reflexionsvermögen, Mikrohärte und chemischer Zusammensetzung werden in Diagrammen dargestellt.

     

Significance of the pyroxene chemistry from leucite-bearing and related assemblages

Summary The mineral chemistry of the pyroxene from representative suites of leucite-bearing and related assemblages occurring in south-west Uganda, Roman Region, Australia and Antarctica is considered in terms of some serial characteristics of the host rocks. The pyroxene compositions show distinct and systematic chemical variations, which are evaluated in terms of the ratios Ti/Al and (2–Si)/Al=Td, calculated from the structural formula. Both ratios generally increase from early- to late-crystallized pyroxene compositions but the variations are typical of individual rock series and depend on the level of alkalinity of the host rocks, i.e. (Na+K)/Al and the pressure under which the pyroxene crystallized. Low Ti/Al and Td values result largely from the influence of pressure, while Ti/Al>0.5 and Td>1.0 reflect the chemistry of the host rock, particulary in terms of high (Na+K)/Al ratio. Some experimental data bearing on the genetic interpretation of the pyroxene chemistry from the above assemblages are reappraised.

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Zur Bedeutung des Pyroxen-Chemismus in Leuzit-führenden und verwandten Gesteinen

Zusammenfassung Die Mineralchemie des Pyroxens aus repräsentativen Leuzit-führenden und verwandten Gesteinen in Südwest-Uganda, in der Romana, in Australien und in der Antarktis steht in Beziehung zur Charakteristik der Muttergesteine. Die Zusammensetzungen der Pyroxene zeigen klare und systematische chemische Variationen, die auf der Basis der aus der Strukturformel berechneten Verhältniszahlen Ti/Al und (2-Si)/Al=Td bewertet werden. Beide Verhältniszahlen nehmen grundsätzlich von früh- zu spätkristallisierten Pyroxenen zu, jedoch sind diese Variationen typisch für bestimmte Gesteinsserien und abhängig vom Grad der Alkalinität des Muttergesteins, d.h. (Na+K)/Al und vom Druck unter dem der Pyroxen kristallisierte. Niedrige Ti/Al und Td-Werte resultieren vor allem aus dem Einfluß des Druckes, während Ti/Al>0,5 und Td>1,0 die chemische Zusammensetzung des Muttergesteins reflektieren, besonders im Hinblick auf hohe Na+K/Al-Verhältnisse. Einige experimentelle Daten zur genetischen Interpretation des Pyroxen-Chemismus aus den oben genannten Vorkommen werden im Lichte dieser neuen Ergebnisse betrachtet.

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With 2 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.

     

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

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

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

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

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With 6 Figures     

Ergebnisse aus dem Ostalpenorogen mit Ausblicken auf östlich anschliessende Räume

Zusammenfassung Folgende Gesichtspunkte werden bei der Weiterentwicklung des Orogenbegriffes in den Ostalpen im Auge zu behalten sein:Die heutige Endausgestaltung des Alpen-Karpaten-Außenaufschiebungsrandes ist als ein zeitlich und räumlich gerichteter Vorgang über einen Horizontalabstand von mehr als 500 km in annähernd 10 Mill. Jahren abgerollt. Die tektonische Konsolidierung der Alpen-Nordrandüberschiebung in der heute vorliegenden Form ist demnach als langsam von W nach NE fortschreitende Welle in einem Tempo von rund 50 km pro 1 Million Jahre vor sich gegangen (Abschnitt I).Die Absatzbereiche der nördlichen und nordöstlichen Kalkalpen dürften jenen der ungarischen Mesozoikumtröge und der nördlichen Südalpen vor der tektonischen Raumverengung engstens benachbart gewesen sein (Abschnitt II).Sollten Olivineinschlüsse von der Sohle der Kruste oder den oberen Teilen des Erdmantels abzuleiten sein, so werden die ostalpinen und ungarischen Vulkanite in ihrer Anordnung im Orogen als wichtiges in die Tiefen weisendes Element zu werten sein (Abschnitt III).Die tektonische Aktivität nach den oberkretazischen und alttertiären Hauptgeschehnissen im Orogen folgt nicht unbedingt der räumlichen Vorzeichnung dieser Großereignisse, sondern greift vielleicht sogar unabhängig von diesen in die inneren Teile des Orogens ein (Abschnitt IV).     

Petrogenesis and geochemical composition of biotites in rare-element granitic pegmatites in the southwestern Grenville Province,Canada

Summary Field, mineralogical, and chemical determinations of biotite from late-tectonic rare-element (U, Th, Mo, Nb, REE) Grenville pegmatites are used to characterize and evaluate their petrogenesis in part of the southwestern Grenville Province. These pegmatites occur within middle to upper amphibolite facies rocks along and adjacent to shear zones and have hybridized margins because of interaction with their host rocks. Endo- and exomorphic biotite forms by the mechanical incorporation or hydrothermal replacement of pre-existing biotite, hornblende, Ca pyroxene and/or feldspar; accompanied by chemical re-equilibration, an increase in grain size, and inherit some of the chemical characteristics of the pegmatite. In general, the Fe/(Fe + Mg) ratio ranges between 0.22 and 0.86. The most highly fractionated biotites have high Fe/(Fe + Mg), Al, Mn, Rb, Nb, and Zn and low Ba. The chemical compositions of biotite from unzoned, partially-zoned, and zoned pegmatites indicate a trend of increasing chemical fractionation based on LIL enrichment.Overlap in calculated log (3.2 to 4.7) and log (1.3 to 2.8) for biotite (@ 600°C) among the different pegmatites is extensive. Commonly, magnetite and microcline coexist with biotites having an Fe/(Fe + Mg) between 0.54 to 0.65. Volatile enrichment and vapor-phase saturation are probably responsible for the development of zonation in the pegmatites. The diffusive loss of H₂ at or near H₂O vapor saturation at high H₂O/Fe²⁺ may be responsible for the oxidized nature of some pegmatites.Rare-element enrichment due to pegmatite fractionation combined with partitioning of rare-elements from the pegmatite melt into the volatile phase and subsequent interaction with the host rocks is key to the formation of these rare-element mineral deposits.

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Petrogenese und geochemische Zusammensetzung von Biotiten in seltenen Element-führenden granitischen Pegmatiten der südwestlichen Grenville Provinz, Kanada

Zusammenfassung Die Ergebnisse von Geländearbeiten, sowie von mineralogischen und geochemischen Untersuchungen an Biotit aus spättektonischen seltenen Element-Pegmatiten (U, Th, Mo, Nb, REE) von Grenville-Alter bilden die Basis einer Diskussion ihrer Petrogenese in der südwestlichen Grenville Provinz. Diese Pegmatite kommen in Gesteinen der mittleren bis oberen Amphibolit-Fazies längs und in der Nähe von Shearzonen vor und haben hybridisierte Ränder, die auf Interaktion mit ihren Wirtsgesteinen zurückgehen. Endo- und exomorphe Biotite sind durch mechanische Einschließung oder durch hydrathermale Verdrängung von Biotiten, Hornblenden, Kalziumpyroxenen und/oder Feldspäten gebildet worden. Dies wird durch chemische Reequilibrierung, eine Zunahme der Korngröße und durch Übernahme einiger chemischer Charakteristika der Pegmatite begleitet. Im allgemeinen schwanken die Fe/(Fe + Mg) Verhältnisse von 0.22 bis 0.68, die am stärksten fraktionierten Biotite haben hohe Fe/(Fe + Mg), Al, Mn, Rb, Nb und Zn Gehalte und niedrige Ba Gehalte. Die chemische Zusammensetzung von Biotit aus nicht zonierten, teilweise zonierten und zonierten Pegmatiten zeigt einen Trend mit zunehmend chemischer Fraktionierung, die auf einer Anreicherung von LIL-Elementen basiert.Beträchtliche überschneidungen in den berechneten log (3.2 bis 4.7) und log (1.3 bis 2.8) für Biotit (600°C) von verschiedenen Pegmatiten sind zu erkennen. Im allgemeinen koexistiert Magnetit und Mikroklin mit Biotiten von Fe/ (Fe + Mg) Verhältnissen zwischen 0.54 und 0.65. Anreicherung von volatilen Phasen und eine Sättigung der Dampfphase sind wahrscheinlich für die Entwicklung der Zonierung der Pegmatite verantwortlich. Der Verlust von H₂ durch Diffusion im Bereich der H₂O Dampfsättigung bei hohen H₂O/Fe²⁺ Werten dürfte für die oxidierte Natur einiger Pegmatite verantwortlich sein.Wichtigster Faktor für die Bildung dieser Lagerstätten seltener Elemente ist die Anreicherung von seltenen Elementen durch Pegmatit-Fraktionierung, wobei diese von der Pegmatit-Schmelze in die volatile Phase gehen, und die anschließende Interaktion mit den Nebengesteinen.

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With 9 Figures     

The shoshonite porphyry Cu-Au association in the Goonumbla District,N.S.W., Australia

Summary The Goonumbla porphyry copper-gold deposit in N.S.W., Australia, is hosted by late Ordovician (439.2 ± 1.2 Ma)shoshonitic igneous rocks. In terms of their petrography, the rocks vary from andesitic to dacitic lavas and tuffs which are partly intruded by monzonite stocks; they are characterized by high and variable Al₂O₃ (13.4–19.9 wt%), very high K₂O values (up to 6.8 wt%), and high K₂O/Na₂O ratios (0.58–1.48), which are typical for the shoshonite association. The rocks also have enriched LILE concentrations (Ba up to 1200 ppm, Sr up to 1350 ppm), low HFSE (TiO₂ < 0.67 wt%, Zr < 125 ppm, Nb < 10 ppm, Hf < 3.4 ppm), and very low LREE (La < 22.4 ppm, Ce < 31 ppm), which are typical for potassic volcanic rocks formed in alate oceanic-arc setting.Mineral chemistry of selected magmatic mica and apatite phenocrysts from host rocks reveals relatively high SrO and BaO contents (micas: 0.15 wt% and up to 0.28 wt%, respectively; apatites: up to 0.28 wt% and 0.19 wt%, respectively) and very high halogen concentrations. Micas are characterized by up to 3.9 wt% F and 0.14 wt% Cl, whereas apatites have up to 3.6 wt% F and 0.68 wt% Cl. These very high halogen contents compared to those from barren intrusions imply that the shoshonitic magmatism was the source of mineralization.Copper-gold mineralization consists mainly of bornite, chalcopyrite, chalcocite and minor pyrite and tetrahedrite. Native gold occurs mainly as minute grains within silicates of the host rocks, and more rarely as fine inclusions in the sulphides. Mineralization is accompanied by wallrock alteration comprising a spatially restricted potassic type and a regional propylitic alteration type.Thus, the porphyry copper-gold deposit in the Goonumbla district can be viewed as an additional example of a worldwide association between potassic/shoshonitic magmatism and base- and precious-metal mineralization. More specifically, it appears to be the oldest recorded example of a shoshontie-associated porphyry Cu-Au deposit from a late oceanic-arc setting, a possible modern analogue being Ladolam at Lihir Island, Papua New Guinea

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Die Shoshonit Porphyry Cu-Au Assoziation im Goonumbla Distrikt, N.S.W., Australien

Zusammenfassung Die Porphyry Cu-Au Vererzung im Goonumbla Distrikt in New South Wales, Australien, sitzt in oberordovizischen (ca. 439.2 ± 1.2 Ma) Shoshoniten auf. Das petrographische Spektrum dieser Gesteine reicht von andesitischen bis dazitischen Laven und Tuffen, die lokal von Monzonit-Stöcken intrudiert werden; die Gesteine besitzen hohe, aber variable Al₂O₃ Gehalte (13.4–19.9 Gew%), sehr hohe K₂O Gehalte (bis zu 6.8 Gew%) und hohe K₂O/Na₂O Verhältnisse (0.58–1.48), die typisch sind für Shoshonite. Außerdem weisen sie hohe Konzentrationen an LILE Elementen (Ba bis 1200 ppm, Sr bis 1350 ppm) auf und geringe Konzentrationen an HFSE (TiO₂ < 0.67 Gew%, Zr < 125 ppm, Nb < 10 ppm, Hf < 3.4 ppm) sowie an LREE (La < 22.4 ppm, Ce < 31 ppm), die als typisch gelten für potassische Vulkanite von ozeanischen Plattengrenzen.Die Mineralchemie von repräsentativen Glimmer- und Apatit-Phänokristallen ist charakterisiert durch hohe SrO und BaO Gehalte (Glimmer: 0.15 Gew%, bzw. bis 0.28 Gew%; Apatite: bis 0.28 Gew%, bzw. 0.19 Gew%). Sie enthalten ferner sehr hohe Halogen-Konzentrationen. Die Glimmer enthalten beispielsweise bis zu 3.9 Gew% F und 0.14 Gew% Cl, während Apatite bis zu 3.6 Gew% F und 0.68 Gew% Ci aufweisen. Dies erscheint nicht ungewöhnlich, weil Glimmer und Apatite von vererzten Mag matiten zumeist deutlich höhere Halogengehalte besitzen, als solche von unvererzten Magmatiten. Die hohen Halogen-Gehalte in Phänokristallen aus den Shoshoniten legen nahe, die Vulkanite als den Ursprung der Vererzung zu interpretieren.Die Cu-Au Vererzung besteht überwiegend aus den Sulfiden Bornit, Kupferkies, Kupferglanz und vereinzelt auftretendem Pyrit und Tetrahedrit. Gediegen Gold wird in der Regel nur als kleine Partikel innerhalb von Silikaten der shoshonitischen Wirtsgesteine und seltener als feine Einschlüsse in Sulfiden gefunden.Die Vererzung wird von hydrothermaler Alteration der Wirtsgesteine begleitet und zwei Alterationsarten lassen sich unterscheiden: eine potassische sowie eine regional zu beobachtende propylitische Alteration.Die Porphyry Cu-Au Lagerstätte im Goonumbla Gebiet ist ein Beispiel für die weltweit beobachtete Assoziation von Bunt- und Edelmetallvererzungen und potassisch/shoshonitischem Magmatismus. Der Goonumbla Distrikt stellt die älteste bisher bekannte Porphyry Cu-Au Lagerstätte aus einerspätgenetischen ozeanischen Plattengrenze dar. Einmodernes Beispiel für eine Cu-Au Lagerstätte vergleichbaren Typs ist Ladolam auf Lihir Island, Papua New Guinea.

     

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

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

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

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

     

Environment of stratiform sulphide deposition; variation in Mn:Fe ratio in host rocks at Heath Steele Mine,New Brunswick,Canada

The varying response of Fe and Mn to changes in pH and Eh suggests that their ratio may be a sensitive indicator of changes in environment of deposition of sedimentary rocks. A volcanic-sedimentary model for the deposition of a massive stratiform sulphide deposit in northern New Brunswick is proposed and the physico-chemical nature of the various environments discussed. The disposition of the Mn:Fe ratios in sedimentary rocks surrounding the sulphide deposit is entirely consistent with the proposed model.

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Zusammenfassung Die unterschiedliche Reaktion von Fe und Mn auf Veränderungen in pH und Eh weist darauf hin, daß ihr Verhältnis ein empfindlicher Indikator für Milieuänderungen bei der Ablagerung von Sedimentgestein sein könnte. Für den Absatz einer massiven schichtförmigen Sulfidlagerstätte im nördlichen Brunswick wird ein vulkano-sedimentäres Modell vorgeschlagen und die physikalisch-chemische Natur der verschiedenen Milieus besprochen. Die Verteilung der unterschiedlichen Fe:Mn-Verhältnisse in dem die Sulfidlagerstätte umgebenden Sedimentgestein deckt sich völlig mit dem angenommenen Modell.

     

Petrogenesis of fore-arc metabasites from the paleozoic of New England,Eastern Australia

Summary Devonian metabasites in the New England Fold Belt of eastern Australia occur in three fault-bounded slices. Tectonic reconstruction places these and along-strike units in a fore-arc basin bordered to the west by an (eroded) are and to the east by an accretionary subduction complex. All twenty-one samples examined here have undergone prehnite-pumpellyite facies metamorphism and accompanying redistribution of alkaline earth and other LIL elements, although HFS and LRE elements are in magmatic abundances. Relict clinopyroxene compositions indicate crystallization from either MORB or calcalkalic magma, although immobile element variations favour a depleted magma type (e.g. MORB or low-K tholeiite). Fields for boninites, island arc tholeiites and calcalkaline rocks from the Mariana fore-arc have been delineated on a plot of Ce/Zr - Y/Zr. Metabasites from this study plot in the island arc tholeiite field but analyses from along strike (Glenrock) plot in the tholeiite field and closer to the boninite field. This, coupled with the occurrence of calc-alkalic volcanics at Glenrock and MORB and alkalic metabasites further southeast argues for variable loci of magma production and source region inhomogeneity along the fore-arc.As the western magmatic arc was established at the time of fore-arc volcanism, metabasites were not erupted at the inception of subduction as argued for the SW Japan fore-arc. Instead, rifting in the fore-arc could have lowered the pressure in the upper mantle instigating peridotite melting and allowing the passage of magma to the surface. A potential source region for magma is the mantle wedge overlying the subducting plate.

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Petrogenese von Fore-are Metabasiten aus dem Paläozoikum von New England, Australien

Zusammenfassung Die devonischen Metabasite aus dem New-England-Faltengürtel von Ostaustralien kommen in drei störungsgebundenen Schuppen vor. Tektonische Rekonstruktion ordnet diese und auch parallel streichende Gesteinseinheiten in ein Fore-arc-Becken ein, welches im Westen von einem (erodierten) Inselbogen und im Osten von einem Subduktions-Komplex begrenzt wird. Die 21 hier untersuchten Proben sind durch Metamorphose in der Prehnit-Pumpellyit-Fazies gekennzeichnet, mit der Umlagerung der Alkalien und anderer LIL-Elemente einherging, obwohl die HFS- und LRE-Elemente primär magmatische Gehalte zeigen. Reliktische Klinopyroxen-Zusammensetzungen deuten die Kristallisation aus einem MORB- oder Kalkalkali-Magma an, während immobile Elementverteilungen eher auf einen verarmten Magmentyp hinweisen (MORB oder low-K tholeiite). Als Vergleichsbasis wurden die Felder für Boninite, Inselbogentholeiite und Kalkalkali-Gesteine vom Mariana Fore-arc in ein Ce/Zr - Y/Zr-Diagramm eingetragen. Die Metabasite fallen in das Feld der Inselbogentholeiite. Die Analysen der parallel streichenden Gesteinseinheiten (Glenrock) fallen jedoch in das Tholeiit-Feld, in unmittelbarer Nähe zu Boniniten. Dies spricht für eine Magmenproduktion an verschiedenen Orten und für eine Inhomogenität des Ausgangsmaterials entlang des Fore-arcs, auch auf Grund des Vorkommens von Kalkalkali-Vulkaniten am Glenrock bzw. von MORB und alkalischen Metabasiten weiter im Südosten. Während der Entstehung des westlichen magmatischen Inselbogens, zur Zeit des Forearc-Vulkanismus, wurden am Beginn der Subduktion keine Metabasite eruptiert, wie sie für den SW-Japanischen Fore-arc angenommen werden. Rifting im Fore-arc hat möglicherweise den Druck im oberen Mantel gesenkt. Dies hat Aufschmelzung von Peridotit begünstigt und das Aufdringen des Magmas an die Erdoberfläche ermöglicht. Der über der subduzierenden Platte liegende Mantelkeil gilt als potentieller Herkunftsort für das Magma.

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With 6 Figures     

Geochemistry of spilites from South-West England: a statistical approach

Summary A suite of spilitic rocks from S.W. England has been analysed for 27 major and trace elements. Factor analysis was used to resolve the effects of primary magmatic variation and secondary spilitic alteration in determining the distribution of each element. The variation of REE, Nb, Zr, Fe, Ti, Sc and V is mainly attributed to igneous fractionation, whereas the variation of the other elements mainly reflects the results of spilitization. Spilitization is considered to be due to reaction between basalts and seawater soon after their original eruption, rather than the result of later regional metamorphism.

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Geochemie von Spiliten aus SW England: Eine statistische Annäherung

Zusammenfassung Spilitische Gesteine aus Südwest-England wurden auf 27 Haupt— und Spurenelemente untersucht.Faktorenanalysen wurden benützt, um zu unterscheiden, inwieweit die Variation einzelner Elemente durch primäre magmatische bzw. sekundäre Spilitisierungsprozesse bedingt ist. Die Verteilung der SEE, Nb, Zr, Fe, Ti, Sc und V wird hautsächlich von der magmatischen Fraktionierung, die der anderen Elemente von der spilitischen Alteration kontrolliert.Die Spilitisierung wird eher auf eine Reaktion der frisch eruptierten Basalte mit dem Meerwasser, als auf spätere regional-metamorphe Prozesse zurückgeführt.

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With 5 Figures