Sulfur isotopic evidence for the supergene origin of alunite deposits,Tolfa district,Italy

Sulfur isotope abundance data for minerals of the historically important alunite deposits of the Tolfa district indicate (1) compositional similarity between sulfates and sulfides (mean S³⁴ values of +5.5⁴ and +6.3⁴ permil respectively), (2) negligible fractionation factors (0.995 to 1.004) for sulfate-sulfide mineral pairs, (3) two distinct sulfide isotopic populations characterized by pyrite (+8.3⁴ permil) and marcasite (–1.0⁵ permil) and with associated alunite displaying a covariant isotopic shift, and (4) possible contamination of the hydrothermal system by evaporite sulfate (+25.1 permil) because hypogene pyrite, galena, and cinnabar are enriched in S³⁴ (+6.1 to +10.3 permil). We suggest that alunite, barite, and possibly marcasite are of supergene origin and that the sulfate-sulfur was derived from the surficial oxidation of sulfides. Our conclusion is compatible with the geologic evidence and confirms the supergene hypothesis for the genesis of Tolfa alunites proposed by Fuchs and De Launay (1893) and De Launay (1906; 1913).

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Zusammenfassung Die Schwefel-Isotopen-Häufigkeiten von Mineralen der historisch wichtigen Alunit-Vorkommen des Gebietes um Tolfa zeigen (1) eine große Ähnlichkeit der Isotopen-Zusammensetzungen zwischen Sulfaten und Sulfiden (Mittelwerte für S³⁴ von +5,5₄ bzw. +6,3₄), (2) höchstens sehr geringe Fraktionierungs-Faktoren (0,995 bis 1,004) für Mineralpaare von Sulfat und Sulfid, (3) zwei verschiedene Gruppen von Isotopenverhältnissen bei den Sulfiden, und zwar für Pyrit (+8,3₄) und Markasit (–1,0₅), wobei der jeweils begleitende Alunit ähnliche Unterschiede aufweist, und (4) eine mögliche Beeinflussung des hydrothermalen Systems durch Sulfat aus Salzlagerstätten (+25,1), weil hypogener Pyrit, Galenit und Zinnober eine Anreicherung von S³⁴ zeigen (+6,1 bis +10,3). Wir nehmen an, daß Alunit, Baryt und möglicherweise auch Markasit supergen gebildet wurden, und daß der Sulfat-Schwefel durch die Oxydation von Sulfiden an der Erdoberfläche entstand. Unsere Schlußfolgerung ist mit den geologischen Befunden vereinbar und bestätigt die supergene Hypothese für die Bildung der Alunitvorkommen von Tolfa, wie sie von Fuchs und De Launay (1893) und De Launay (1906; 1913) vertreten wurde.

     

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     

Die niehtkarbonatisehen Bestandteile des Göttinger Musehelkalkes mit besonderer Berücksichtigung der Mineralneubildungen

Zusammenfassung Die mineralogische und chemische Zusammensetzung des Säurerückstandes von 32 Gesteinsproben des Göttinger Muschelkalkes wurde untersucht. Die Röntgenanalysen der feinsten Schlämm- und Zentrifugenfraktionen ergaben Illit, Quarz und geringe Mengen von Kaolinit. Für den Illit wurde durch Vergleich von mineralogischer und chemischer Analyse die Formel errechnet. Die verschiedenen Stadien der Glimmerzersetzung, die schließlich zum Illit führt, ließen sich mikroskopisch beobachten. In den Fraktionen > 2 Ø fanden sich mikroskopisch Quarz; Feldspat (Orthoklas, Mikroklin, Albit, Oligoklas) und Glimmer (Muskovit, Biotit, Zersetzungsprodukte). Quarz und Feldspat kommen als Neubildungen vor. Der authigene Kalifeldspat ist triklin und hat einen optischen Achsenwinkel von 2V = 43° gegenüber 69° für magmatischen Orthoklas Der authigene Albit hat einen Achsenwinkel von 2V = 85–90° gegenüber 77° für magmatischen Albit. Vergleichsweise wurden auch andere Vorkommen untersucht; die dieselben Resultate lieferten.Neben die Hoch- und Tief temperatur-feldspate der Effusiv- bzw. Intrusivgesteine treten demnach die Niedrigtemperaturfeldspate der kalkigen Sedimentgesteïne. Diese Feldspate entsprechen weitgehend den reinen Komponenten KAlSi₃O₈ und NaAlSi₃O₈. Die Beobachtungen lassen vermuten, daß die Albitisierung bereits vor der Sammelkristallisation und völligen Erhärtung des Gesteines stattfand, während die Kalifeldspatisierung erst während oder nach der Diagenese geschah. Der SiO₂-, Al₂O₃- und K₂O-Bedarf wurde wahrscheinlich von den Zersetzungsprodukten der Glimmer gedeckt, der Na₂O-Bedarf vom Meerwasser. Während die Leichtmineralzufuhr im Muschelkalkmeer des untersuchten Gebietes zeitlich und räumlich konstant blieb, schwankte die authigene Feldspatbildung von vorwiegender Kalifeldspatisierung im untersten und im mittleren Muschelkalk zu überwiegender Albitisierung im oberen Muschelkalk. Die eigelben Gesteine des unteren Muschelkalkes sind durch die Zersetzungsprodukte der Magnetitkörner gefärbt. Die Schwerminerale wurden nur qualitativ untersucht.     

The Petrography and composition of phlogopite micas from the Blue Ball Kimberlite,Arkansas: A record of chemical evolution during crystallization

Summary The Blue Ball kimberlite, Scott County, Arkansas, contains between 23 and 36 modal % phlogopite. Phlogopite is present as phenocrysts, a groundmass phase, and as coronas around serpentinized olivine phenocrysts. Intermediate and reverse pleochroism, seen in phenocryst cores and the majority of groundmass phlogopites, can be correlated with the mineral chemistry. Reverse pleochroism, exhibited by phenocryst rims, rare groundmass grains, and phlogopites forming coronas around olivine, is generally accompanied by an increase in total Fe (as FeO) and a decrease in Al₂ O₃. Analyses of those phlogopites whoch exhibit reverse pleochroism have high cation totals, indicative of the presence of Fe³⁺. We suggest that these pleochroic schemes are a function of Fe³⁺ in the tetrahedral site, which is expressed in terms of T = [8 - (Si + Al)]. All Blue Ball phlogopites have positive values for T, but reverse pleochroism is found only when T > 0.6, indicative of increased Fe³⁺ in the residual magma. It is concluded that phlogopite was on the liquidus throughout practically all of the kimberlite crystallization, because of the wide range in phlogopite compositions and the general decrease in Ba from micas exhibiting intermediate to reverse pleochroism. Variations of MG #, Ti, Ba, Si, and Al within the phlogopites have been used to trace the crystallization of other phases present in the kimberlite, namely olivine and spinel (chromite and titanomagnetite). Olivine was an early crystallizing phase, causing a decrease in MG # and Si, and an increase in Ti and Al in the phlogopites, a reflection of residual magma composition. Minor chromite also crystallized at this time, but was not of sufficient quantity to override the effect of olivine fractionation on the residual magma. Widespread Titano-magnetite crystallization occurred as olivine fractionation ceased, causing an increase in MG # and Si, and a decrease in Ti and Al. By examining these chemical variations with T, the evolution of the Blue Ball kimberlite has been determined.

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Petrographie und zusammensetzung phlogopitischer Glimmer aus dem Blue Ball Kimberlit, Arkansas: chemische evolution während der kristallisation

Zusammenfassung Der Blue Ball Kimberlit, Scott County, Arkansas, enthält zwischen 23 und 36% Phlogopit (modal). Dieser kommt in idiomorphen Kristallen, als Grundmasse, und als Coronas um serpentinisierte Olivinkristalle vor. Verschiedene Arten von Pleochroismus, die man in den Kernen von Kristallen und in der Mehrzahl der Phlogopite in der Grundmasse erkennen kann, lassen sich mit der Mineralehemie korrelieren. Reverser Pleochroismus ist an den Rändern von Kristallen, selten in Grundkörnern der Grundmasse, und in Phlogopiten die Coronas in Olivin bilden, zu beobachten. Diese Erscheinung wird im allgemeinen von einer Zunahme des Gesamt-Eisens (als FeO) und einer Abnahme der Al₂ O₃-Gehalte begleitet. Analysen jener Phlogopite, die reversen Pleochroismus zeigen, haben hohe Gesamtwerte an Kationen und dies weist auf die Anwesenheit von Fe³⁺ hin. Wir interpretieren diesen Pleochroismus als eine Funktion des Fe³⁺ in der Tetraeder-Position, die sich als T = 8 - (Si + Al) ausdrücken läßt. Alle Phlogopite von Blue Ball haben positive Werte für T, aber reverser Pleochroismus tritt nur dort auf, wo T > 0.6, was widerum auf eine Zunahme von Fe³⁺ im residualen Magma hinweist. Phlogopit war praktisch während der gesamten Kristallisation des Kimberlits am Liquidus, und diese Annahme wird auch durch das weite Feld der PhlogopitZusammensetzungen und durch die allgemeine Abahme der Ba-Gehalte in Glimmern mit intermediärem bis reversem Pleochroismus unterstützt. Variationen von MG #, Ti, Ba, Si und Al in den Phlogopiten wurden benutzt, um die Kristallisation von Olivin und Spinellen (Chromit und Titanomagnetit) zu verfolgen. Olivin hat früh kristallisiert und führte zu einer Abnahme von MG# und Si und einer Zunahme von Ti und Al in den Phlogopiten. Auch kleinere Mengen von Chromit kristallisierten zu dieser Zeit, dies war jedoch nicht ausreichend, um den Effekt der Olivin-Fraktionierung auf die Restschmelze aufzuheben. Titanomagnetit-Kristallisation setzte mit aufhörender Olivinfraktionierung ein und führte zu einer Zunahme von Mg und Si und einer Abnahme von Ti und Al. Eine Überprüfung der chemischen Variationen und Vergleich mit T Werten tragen wesentlich zur Kenntnis der Evolution des Blue Ball Kimberlites bei.

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With 8 Figures     

Petrologische Untersuchungen an einem alpinotypen Granitgneis und seinen Hüllgesteinen (“Villacher Granitgneis”, Kärnten, Österreich)

Als Ausgangsgestein des Villacher Granitgneises ist ein spätdifferenzierter, saurer Granit anzusehen, wofür folgende Argumente sprechen:

Primary, agpaitic and deuteric stages in the evolution of accessory Sr, REE, Ba and Nb-mineralization in nepheline-syenite pegmatites at Pegmatite Peak, Bearpaw Mts, Montana

Summary The pegmatites at Pegmatite Peak (Bearpaw Mts., Montana) crystallized from an evolved fraction of nepheline-syenitic melt enriched in Sr, Ba, light REE and Nb. These rocks are composed essentially of microcline (up to 1.1 wt.% Na₂O and 1.0 wt.% BaO), altered nepheline (replaced by analcime, zeolites, muscovite and gibbsite), and prismatic aegirine set in an aggregate of fibrous and radial aegirine. The early accessory assemblage includes Mg-Fe mica, rutile, zircon, titaniferous magnetite and thorite. Precipitation of these phases was followed by crystallization of a plethora of rare minerals enriched in Sr, Ba, light REE and Nb. Three major stages are distinguished in the evolution of this mineralization: primary, agpaitic and deuteric. Primary repositories for Sr, REE and Nb included betafite, loparite-(Ce), crichtonite and ilmenite-group minerals. Betafite (Ta-poor, REE- and Th-rich) is present in very minor amounts and did not contribute significantly to the sequestration of incompatible elements from the nepheline-syenite melt. Loparite-(Ce) evolved predominantly by depletion in Sr and Ca and enrichment in Nb, Na and REE, i.e. from strontian niobian loparite (up to 22.0 wt.% SrO) to niobian loparite (up to 17.6 wt.% Nb₂O₅). Crichtonite contains minor Na, Ca and K, lacks detectable Ba and REE, and is unusually enriched in Mn (7.0–13.6 wt.% MnO). The ilmenite-group minerals evolved from manganoan ilmenite to ferroan pyrophanite, and have relatively low Nb contents ( 0.9 wt.% Nb₂O₅). During the agpaitic stage, the major repositories for incompatible elements were silicates, including lamprophyllite, titanite and chevkinite-group minerals. Lamprophyllite is generally poor in Ba, and contains relatively minor Ca and K; only few small crystals exhibit rims of barytolamprophyllite with up to 26.3 wt.% BaO. Titanite is devoid of Al and depleted in Fe, but significantly enriched in Nb, Sr, REE and Na: up to 6.4, 4.5, 4.4. and 2.9 wt.% oxides, respectively. The chemical complexity of titanite suggests involvement of several substitution mechanisms: Ca²⁺+Ti⁴⁺Na¹⁺+Nb⁵⁺, Ca² Sr²⁺, 2Ca²⁺Na¹⁺+REE³⁺, and Ca t++OZ-~--Nal+ + (OH)^1–. Chevkinite group minerals evolved from Sr-rich (strontiochevkinite) to REE-rich compositions [chevkinite-(Ce)]. Strontiochevkinite from Pegmatite Peak is compositionally similar to the type material from Sarambi, and has high ZrO₂ (up to 7.8 wt.%) and low FeOT ( 2.5 wt.%) contents. During the final stages of formation of the pegmatites, a deuteric F-bearing fluid enriched in Sr and REE precipitated carbonates and minor phosphates confined to fractures and cavities in the rock. In this youngest assemblage of minerals, ancylite-(Ce) is the most common Sr-REE host. Some discrete crystals of ancylite show significant enrichment in Th (up to 6.0 wt.% ThO₂). Ancylite-(Ce) and bastnaesite associated with metaloparite and TiO₂ (anatase?) comprise a replacement assemblage after primary loparite. The typical replacement pattern includes a loparite core with locally developed metaloparite, surrounded by a bastnaesite-anatase intermediate zone and an ancylite rim. Fluorapatite is rare, and has very high Sr, Na and REE contents, up to 21.4, 2.6 and 12.9 wt.% oxides, respectively. Compositionally, this mineral corresponds to the solid solution series between fluorapatite and belovite-(Ce). At this stage, hollandite-group minerals became a minor host for Ba; they demonstrate the evolutionary trend from priderite (5.2 wt. % K₂O, 7.4 wt. % BaO) to Ba-Fe hollandite (19.2–21.4 wt. % BaO). Thus, the evolution of Sr, REE, Ba and Nb mineralization was a complex, multi-stage process, and involved primary crystallization, re-equilibration phenomena and late-stage deuteric alteration.

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Die primäre, agpaitische und deuterische Hauptphase in der Entwicklung der akzessorischen Sr, REE, Ba und Nb-Mineralisation in den nephelinsyenitischen Pegmatiten von Pegmatite Peak, Bearpaw Mts., Montana

Zusammenfassung Die Pegmatite von Pegmatite Peak (Bearpaw Mts., Montana) sind aus dem Restdifferentiat einer nephelinsyenitischen Schmelze, die an Sr, Ba, leichten SEE und Nb angereichert war, auskristallisiert. Diese Gesteine bestehen hauptsächlich aus Mikroklin (max. 1.1 Gew.% Na₂O und max. 1.0 Gew.% BaO), alteriertem Nephelin (verdrängt durch Analcim, Zeolithe, Muscovit und Gibbsit) und prismatischem Agirin, welcher von einem Aggregat aus fasrigem und strahligem Ägirin umgeben ist. Als frühe akzessorische Mineralien sind Mg-Fe Glimmer, Rutil, Zirkon, titanführender Magnetit und Thorit auskristallisiert. Anschließend bildete sich eine Vielzahl seltener, Sr-, Ba, leichter SEE- und Nb-reicher Mineralien aus. In den Proben von Pegmatite Peak sind drei Hauptphasen in der Entwicklung der akzessorischen Sr-, Ba-, SEE- und Nb-Mineralisation zu unterscheiden: eine primäre, eine agpaitische und eine deuterische. Primär wurden Sr, SEE und Nb in Betafit, Loparit-(Ce), Crichtonit und Mineralien der Ilmenitgruppe eingebaut. Betafit (Ta-arm, SEE- und Th-reich) ist ein sehr seltenes Mineral in den Pegmatiten, und hat die inkompatiblen Elemente nur unbedeutend konzentriert. Loparit-(Ce) entsteht im wesentlichen durch den Austausch von Sr und Ca durch Nb, Na und SEE; d.h. durch Umwandlung von strontium- und niobhältigem Loparit ( 22.0 Gew.% SrO) zu niobhältigem Loparit ( 17.6 Gew.% Nb₂O₅). Crichtonit enthält eine geringe Menge Na, Ca und K, ist ohne feststellbare SEE und Ba und ist gewönlich Mn-reich (7.0-13.6 Gew.% MnO). Mineralien der Ilmenitgruppe entwickeln sich von manganfiihrendem Ilmenit hin zu eisenführendem Pyrophanit und haben relativ niedrige Nb-Gehalte ( 0.9 Gew.% Nb₂O₅). Während der agpaitischen Phase waren Silikate wie Lamprophyllit, Titanit und Mineralien der Tscheffkinitgruppe die wichtigsten Träger von inkompatiblen Elementen. Lamprophyllit ist generell Ba-arm und ist durch relativ niedrige Ca- und K-Gehalte charakterisiert. Nur wenige kleine Kristalle zeigen barytolamprophyllitische Ränder (< 26.3 Gew.% BaO). Fe ist im Titanit (Al-frei) abgereichert während Nb, Sr, SEE und Na (jeweils max. 6.4, 4.5, 4.4 und 2.9 Gew.% Oxid) angereichert wurden. Die chemische Zusammensetzung des Titanits kann durch mehrere Substituierungen erklärt werden: Ca l++Ti4+~Nal+-I-Nbs+, Ca²⁺ Sr²⁺, 2Ca²⁺ Na¹⁺+REE³⁺, und Ca²⁺ +O2^– Na¹⁺ +(OH)^1–. Mineralien der Tscheffkinitgruppe entwickeln sich aus Sr-reichen (Strontiotscheffkinit) hin zu SEE-reichen Gliedern [Tscheffkinit-(Ce)]. Strontiotscheffkinit von Pegmatite Peak mit hohem ZrO₂-(< 7.8 Gew.%) und niedrigem FeOT-Gehalt (< 2.5 Gew.%) hat eine ähnliche Zusammensetzung wie der Holotyp von Sarambi. Während der letzten Phasen der Bildung der Pegmatite brachte ein deuterisches, F-haltiges, Sr- und SEE-reiches Fluid Karbonate und in geringer Mengen Phosphate in Spalten und Hohlräumen im Gestein zur Ausfällung. Ankylit-(Ce) ist das häufigste Sr- und SEE-führende Mineral dieser jüngsten Mineralassoziation. Manche einzelne Ankylitkristalle zeigen eine bedeutende Anreicherung von Th (< 6.0 Gew.% ThO₂). Ankylit, Bastnäsit, Metaloparit und TiO₂ (Anatas?) ersetzten den ursprünglichen Loparit. Typische Verdrängungen zeigen sich als Körner mit loparitischen Kernen, welche örtlich mit Metaloparit verwachsen sind, weiters einer Bastnäsit-Anatas Zwischenzone und einem ankylitischen Rand. Fluorapatit ist hier ein seltenes Mineral und hat sehr hohe Sr-, Na- und SEE-Gehalte (jeweils 21.4, 2.6 und 12.9 Gew.% Oxid). Von der chemischen Zusammensetzung aus gesehen gehört dieses Mineral zur Fluoapatit-Belovit-(Ce)-Mischkristallreiche. Während der deuterischen Phase dienten die Mineralien der Hollanditgruppe untergeordnet als Träger für Ba; sie legen die Entwicklung von Priderit (5.2 Gew.% K20, 7.4 Gew.% BaO) zu Ba-Fe-Hollandit (19.2–21.4 Gew.% BaO). Somit ist die Entwicklung der Sr-, SEE-, Ba- und Nb-Mineralisation ein komplexer mehrphasiger Prozeß und umfaßt die primäre Kristallisation, Reäquilibrierungsphänomene und eine späte deuterische Alteration.

     

The oxidation state of lamproitic magmas

Summary Olivine leucitites from the Gaussberg volcano, Antarctica are primitive members of the lamproite group of ultrapotassic rocks. They are glass rich, have an Mg number of around 70, and carry spinel lherzolite xenoliths. Liquidus phase fields and compositions were studied experimentally at atmospheric pressure with controlled oxygen fugacities. Chrome-spinels occur as inclusions in olivines in the natural rock, but it was necessary to add Cr₂O₃ to the experiments to stabilize spinels at the liquidus, indicating that some fractionation of spinel has almost certainly occurred.Experimental results show thatfO₂ conditions of crystallization can be characterized by ferric value (100 Fe³⁺/(Fe³⁺+Fe²⁺)) of spinel, ferric iron content of leucite, and Mg-number (100 Mg/(Mg+Fe²⁺)) of olivine. The results demonstrate that the liquidus phases of the Gaussberg rocks crystallized atfO₂ slightly below that of the NNO buffer. Application of the results to other lamproites indicates that they began to crystallize at oxygen fugacities varying from well above NNO (Leucite Hills) to around MW (West Kimberley and the Spanish fortunites). The Gaussberg olivine leucitite contains leucite cores poor in ferric iron with rims richer in ferric iron, indicating oxidation during emplacement. The ferric value of spinel is very sensitive to changes in oxygen fugacity and recognizing that some lamproitic magmas are known to contain diamonds, it may prove to be useful as a diamond survival indicator. The preservation of diamonds in lamproitic rocks will depend critically onfO₂: diamonds are not likely to be preserved in rocks which reach the surface as liquids atfO₂ near NNO or above.

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Der Oxidationsgrad lamproitischer Magmen

Zusammenfassung Die Olivin-Leuzitite vom Gaussberg Vulkan, Antarktis, gehören zu den primären Gliedern der Lamproit-Gruppe der ultra-kalireichen Gesteine. Sie sind reich an Glas, weisen Mg-Werte um 70 auf, und führen Spinell-Lherzolith Xenolithe. Die Liquidus-Phasengleichgewichte bei Atmosphärendruck unter kontrollierten Sauerstoff-Partialdruckbedingungen wurden untersucht. Um Chromit als Liquidusphase zu stabilisieren, war es erforderlich, Cr₂O₃ zu den experimentellen Zusammensetzungen hinzuzufügen, obwohl Chromspinell als Einschluß in Olivin in den Ausgangsgesteinen auftritt; dies deutet eine Spinell-Franktionierung an.Die Resultate zeigten, daß diefO₂-Bedingungen bei der Kristallisation durch das Fe³⁺-Verhältnis (100 Fe³⁺/(Fe³⁺+Fe²⁺)) im Spinell, durch den Fe³⁺-Gehalt im Leuzit, und durch den Mg-Wert (100 mg/(Mg+Fe²⁺)) im Olivin charakterisiert sind. Die Liquidusphasen der Gaussberg Gesteine kristallisierten beifO₂-Bedingungen etwas unterhalb NNO. Die Anwendung der Resultate auf andere Lamproite zeigt, daß diese unter Sauerstoff-Partialdruckbedingungen kristallisierten, die von oberhalb NNO (Leucite Hills) bis etwa MW (West Kimberley und die Spanish Fortunites) variierten. Der Gaussberg Olivin-Leuzitit enthält Leuzitkristalle mit deutlicher Zonierung; die Kernbereiche sind arm an dreiwertigem Eisen, während die Randzonen deutlich an Fe³⁺ angereichert sind. Dies weist auf eine Oxidation des Magmas während der Platznahme hin. Das Fe³⁺-Verhältnis der Spinelle ist sehr empfindlich gegenüber Änderungen des Sauerstoff-Partialdruckes; da einige lamproitische Magmen Diamanten führen, könnte sich dieses als ein sinnvoller Indikator für eine mögliche Diamantführung erweisen. Die Überlebensfähigkeit von Diamanten in lamproitischen Gesteinen wird sehr stark abhängig sein vonfO₂: Magmen, die die Oberfläche unterfO₂-Bedingungen entsprechend NNO oder darüber erreichten, werden keine Diamanten mehr erhalten.

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With 7 Figures     

Tellurides,selenides and associated minerals in the Tunaberg copper deposits,SE Bergslagen,Central Sweden

Summary The Tunaberg copper deposits, SE Bergslagen, Central Sweden, locally contain tellurium and selenium minerals not previously reported from this locality. Hessite, tellurobismutite, tellurium, tetradymite, kawazulite, clausthalite and selenian galena are found as inclusions in bornite and chalcopyrite in a skarn sulphide ore with Cd-rich sphalerite, cobaltite and cobalt pentlandite (assemblage A), and in a skarn iron ore with magnetite (assemblage B). Accessory minerals included in bornite and chalcopyrite are auriferous silver, electrum, carrollite, stannoidite, mawsonite, parkerite, aikinite, emplectite, wittichenite and two unidentified Cu-Ag-Bi sulphosalts.The tellurides, selenides and associated minerals in assemblage A occur, in part, as early crystallites and, in part, as segregations from a high-temperature bornite solid solution, which presumably crystallized from metamorphogenic skarn-forming ore solutions, about contemporaneous with the formation of diopside above 475°C and of retrogressive tremolite above 420°C. Minerals of Bi-Te-Se-Pb-Ag in assemblage B presumably crystallized at lower aS₂ and higher aCu⁺ from residual hydrothermal solutions of similar metamorphogenic origin.

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Telluride, Selenide und assoziierte Minerale in der Tunaberg Kupfer-Lagerstätte, SE Bergslagen, Zentralschweden

Zusammenfassung Die Kupferlagerstätten von Tunaberg, SE Bergslagen, Zentral-Schweden enthalten stellenweise Tellur-und Selen-Minerale, die hier bisher nicht bekannt waren. Hessit, Tellurobismutit, gediegen Tellur, Tetradymit, Kawazulit, Clausthalit und selen führender Bleiglanz kommen als Einschlüsse in Bornit und Kupferkies in einem Skarn-Sulphiderz mit cadmiumreichem Sphalerit, Cobaltit und Cobalt-Pentlantit (Paragenese A), und in einem Eisenskarnerz mit Magnetit (Paragenese B) vor. Akzessorische Minerale in Bornit und Calcopyrit sind goldführendes Silber, Electrum, Carrollit, Stannoidit, Mawsonit, Parkerit, Aikinit, Emplektit, Wittichenit und zwei noch nicht identifizierte Cu-Ag-Bi Sulphosalze.Die Telluride, Selenide, und assoziierte Minerale in der Paragenee A kommen teils als frühe Kristalliten und teils als Segregationen aus einer Hoch-Temperatur Bornit-solid solution vor, die auf metamorphogene skarnbildende Erzlösungen zurückgehen. dürfe. Diese Vorgänge fallen zeitlich mit der Bildung von Diopsid oberhalb von 475°C und von retrogradem Tremolit oberhalb von 420°C zusammen. Bi-Te-Se-Pb-Ag-Minerale der Paragenese B kristallisierten bei niedrigerem aS₂ und höherem aCu⁺ aus residualen hydrothermalen Lösungen metamorphen Ursprunges.

     

Flüssigkeitseinschlüsse mit Gasblasen als geologische Thermometer

Zusammenfassung Es wird unterschieden zwischen Einschlüssen, auf dieSorbys Grundannahme zutrifft, daß eine homogene Phase, wie Wasser, Salzlösung oder CO₂, eingeschlossen wurde, die Blasen also von dem Gas der eingeschlossenen Flüssigkeit gebildet werden, und solchen Einschlüssen, in denen fremdes Gas mit eingeschlossen wurde.Sorby-Einschlüsse können zur Temperaturbestimmung herangezogen werden, wenn entweder der Druck am Bildungsort bekannt ist oder sein Einfluß vernachlässigt werden kann, weil der Füllungsgrad so hoch ist, daß die Libelle schon bei niederen Temperaturen verschwindet. Ist fremdes Gas in der Flüssigkeit gelöst eingeschlossen worden und erst beim Abkühlen frei geworden, so ist der Schluß von der Füllungstemperatur auf die Bildungstemperatur noch unsicherer als bei Sorby-Einschlüssen, weil über den zu erwartenden großen Einfluß des Druckes noch nichts bekannt ist.Ist fremdes Gas als Gasblase eingeschlossen worden, so kann die Füllungstemperatur sehr weit von der Bildungstemperatur abweichen und beim Erwärmen sogar zuerst größer werden. Solche Nicht-Sorby-Einschlüsse sind zu erkennen durch Messung des Füllungsgrades und Vergleich der zugehörigen Füllungstemperatur mit der von Wasser bzw. CO₂ bei gleichem Füllungsgrad.Die Frage, aus was die Einschlüsse bestehen, ist nicht nur für die Temperaturbestimmung von Wert, sondern auch für viele Fragen der Gesteinsbildung und -umbildung. Es wird auf die schon vonBrewster 1826 angegebene Methode der Bestimmung der Brechungszahl mit Hilfe der Totalreflexion hingewiesen.Alle diese Bemerkungen gelten sowohl für primäre wie für sekundäre Einschlüsse.Die Dekrepitationsmethode kann weder primäre und sekundäre Einschlüsse unterscheiden noch die Natur des Einschlusses, noch auch den Füllungsgrad berücksichtigen.     

High-pressure marble at Yangguantun,Rongcheng County,Shandong Province,eastern China

Summary Four generations of minerals have been confirmed in an eclogite-bearing impure marble located at Yangguantun, Rongcheng county, eastern Shandong province, China in the eastern part of the collision zone between the Sino-Korean and Yangtze cratons.(1) Early stage: high-Al-P-F titanite, pure zoisite and jadeite-bearing diopside occur as rounded aggregates surrounded by main stage amphiboles and titanites. (2) The main stage assemblage is characterized by hornblende (I), titanite (II), calcite, dolomite and phlogopite; they are intergrown with each other or occur as corona around the primary diopside, zoisite or titanite. (3) Earlier retrogression stage: hornblende (I) is replaced by hornblende (II) which occurs around hornblende (I). (4) Later retrogression stage: hornblende (II) is replaced by tremolite, chlorite and albite.The early stage is correlated with the eclogitic facies, but the main, earlier retrogression and later retrogression stages reflect retrogressions of eclogitic marble at different depth during decompression. The high pressure evidence and the metamorphic evolution of the marble studied, whose precursor was of crustal sedimentary affinity, indicate that the marble was subducted from the surface to great depth and then uplifted into the country rock gneiss, together with ultra-high-pressure eclogite and ultramafic rocks.

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Hochdruck-Marmore in Yangguantun, Rongcheng, Shangdong Provinz, Ostchina

Zusammenfassung Vier Mineralgenerationen werden in unreinen, Eklogit-führenden Marmoren aus Yangguantun, Rongcheng, in der östlichen Shangdong Provinz Chinas unterschieden. Diese Gesteine sind im östlichen Teil der Kollisionszone zwischen dem Sino- koreanischen und dem Yangtze Kraton aufgeschlossen.(1) Frühes Metamorphosestadium: Hoch-Al-P-F-Titanit, reiner Zoisit und Jadeitführender Diopsid kommen als rundliche Aggregate, die von Amphibolen der Hauptphase und Titanit umwachsen werden, vor. (2) Die Paragenese der metamorphen Hauptphase ist durch Hornblende (I), Titanit (II), Calcit, Dolomit und Phlogopit charakterisiert. Diese Minerale sind eng miteinander verwachsen und bilden Koronartexturen um primären Diopsid, Zoisit und Titanit. (3) Frühes retrogrades Metamorphosestadium: Hornblende (I) wird von Hornblende (II), die sich um Hornblende (I) ausbildet, verdrängt. (4) Spätes retrogrades Metamorphosestadium: Hornblende (II) wird durch Tremolit, Chlorit und Albit verdrängt.Das frühe Stadium wird mit der Eklogitfazies, das Haupt- und die anschließenden retrograden Stadien werden mit der retrograden Metamorphose dieser eklogitischen Marmore in unterschiedlichen Tiefen infolge von Dekompression korreliert. Die hohen Drucke und die Entwicklungsgeschichte der untersuchten Marmore, die sich von krustalem sedimentären Material ableiten, belegen, daß die Subduktion dieses Materials von der Oberfläche in große Tiefen und der anschließende Uplift in die umgebenden Gneise, gemeinsam mit der Ultra-Hochdruckmetamorphose der Eklogite und ultramafischer Gesteine erfolgt sein muß.

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With 6 Figures     

Dikes from Ortler,Sarntal Alps and Brixen granite: Mineralogy,chemical composition and petrogenesis

Summary The magmatic dikes of Ortler, Sarntal Alps and in the Brixen granite are of calc-alkaline nature with low values of FeO and TiO₂ (< 1 wt. %), corresponding to typical orogenic volcanic series generated at converging plate margins. The Order dikes display a chemical variation basalt/basaltic andesite (Ortler-Cevedale)-acidic andesites (Töll/Meran)-rhyolite (Hoher Dieb). The presence of magmatic garnets (in the andesites of Töll and in the rhyolites of Holier Dieb), and the calc-alkaline nature of the dikes imply a deep origin involving subduction processes.The⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio are high ranging from 0.71015 ± 10 (2 ) in the dikes of the Ortler-Campo Crystalline Complex to 0.72120 ± 10 in the dikes of the Sarntal Alps. The high⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio may imply crustal contamination.The Ortler dikes have strongly partitioned REE patterns Ce_N/Yb_N=21–35 whereas the Sarntal dikes have Ce_N/Yb_N values ranging from 5–10. In comparison, the Oetztal dikes are characterized by high FeO and TiO₂ (> 1 wt.%) values and a less partitioned REE pattern with Ce_N/Yb_N = 2–5 (where N indicates chondrite normalized values).

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Die gänge des ortler-massivs, der sarntaler alpen und des brixner granits: mineralogie, chemismus und petrogenese

Zusammenfassung Die magmatischen Gänge in den Ortler- und Sarntaler Alpen sowie im Brixner Granit, haben kalkalkalischen Chemismus mit niederen Werten von FeO und TiO₂ (< l Gwt.%), sie entsprechen vulkanischen Serien die typisch sind für konvergierende Plattengrenzen.Die Gänge im Ortler-Gebiet zeigen eine chemische Variation von Basalten bis zu basaltischen Andesiten im W (Ortler, Cevedale), über saure Andesite (Töll, Meran) bis zu Rhyoliten (Hoher Dieb) im O. Das Auftreten von magmatischen Granaten an Andesiten bei Töll und in Rhyoliten am Hohen Dieb, sowie der kalkalkalische Chemismus der Gänge, sprechen für ihre Herkunft aus großer Tiefe im Zusammenhang mit einer Subduktion.Die⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-Verhältnisse sind hoch und variieren von 0.71015 ± 10 (2 ) im Ortler-Campo-Kristallin bis 0.72120± 10 in den Sarntaler Gängen. Das hohe⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-Ver-hältnis spricht für eine Beimengung von Krustenmaterial.Die Seltenen Erden der Ortler-Gänge zeigen eine starke Fraktionierung CeN/YbN = 21-35 im Gegensatz zu den Gängen im Sarntal, die ein CeN/YbN-Verhältnis von 5-10 aufweisen. Im Vergleich dazu weisen die Gänge im Ötztal-Stubaier Altkristallin hohe FeO- und TiO₂(> 1 Gwt.%)-Werte und eine geringere REE-Fraktionierung von CeN/YbN = 2-5 auf.

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With 8 Figures     

Abstandsberechnungen und gitterenergetische Berechnungen an Granaten

Zusammenfassung Bei systematischer Variation der Kristallstruktur der Tonerde-Granate erhält man bei Konstanthaltung der Si-O- und Al-O-Abstände nicht nur für die experimentell bestimmte Atomanordnung interatomare Abstände, die mit den klassischen Wirkungsradien der Ionen in Übereinstimmung stehen, sondern auch für Modelle mit idealen SiO₄-Tetraedern (vor allem für Grossular). Die Berechnung der elektrostatischen Gitterenergien ergibt, daß die Coulombschen Kräfte (wieder bei konstanten Si-O- und Al-O-Abständen) danach streben, die SiO₄-Tetraeder zu gestreckten tetragonalen Disphenoiden zu verzerren und sie ferner so gegenüber der experimentell bestimmten Struktur zu verdrehen, daß dadurch die Gitterkonstante verkleinert wird. Diese Tendenz wird für alle berücksichtigten Ladungsverteilungen innerhalb der SiO ₄ ^4– -Gruppen gefunden, namentlich auch für jene, in welcher das Silicium die effektive Ladung Null trägt.Die Atomanordnung in den Granaten läßt sich gitterenergetisch jedoch sehr gut unter Berücksichtigung von Abstoßungsgliedern der Form ·d ^–n verstehen, wenn man die Abstoßungskonstanten vonLennard-TonesundDent benützt. Auch die strukturellen Unterschiede zwischen Pyrop und Grossular stehen mit den entsprechenden Berechnungen in Übereinstimmung.Herrn Prof. Dr. Dr. h. c.C. W. Correns zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Reaktionen zwischen festen,insbesondere ozeanischen Salzen

Zusammenfassung Nach einigen einleitenden Zeilen über Reaktionen zwischen festen Stoffen im allgemeinen und zwischen Salzen im besonderen werden die vonLeonhardt und Mitarbeitern ausgeführten Synthesen mitgeteilt. Hierbei werden im Anschluß an dieIdeschen Versuche der Bewässerung und Entwässerung von MgSO₄ die Kieseritausblühungen in Salzbergwerken als feste Salzumwandlungen erwähnt.Es wird gezeigt, daß bei einigen der Synthesenbeispiele vonLeonhardt und Mitarbeitern während der Reaktion H₂O zusätzlich entsteht. Da der weitere Reaktionsablauf also bei Gegenwart von Laugenspuren vor sick gehen könnte — dieses muß von Fall zu Fall entschieden werden — sollte man derartige Reaktionen als laugenfrei einsetzende bezeichnen. —Leonhardt undBerdesinski machten wahrscheinlich, daß die laugenfreien Reaktionen unter dem katalytischen Einflusse von H₂O-Dipolfilmen auf den Kristalloberflächen begünstigt vor sich gehen, die Gitterbausteine reagieren direkt miteinander, und dieses ist ein neuer Weg des Zusammenschlusses von Ionen zu einer neuen Verbindung.Da in der Praxis, sowohl in den natürlichen Rohsalzen als auch den Düngesalzprodukten, die Salze außer H₂O-Dipolfilmen stets noch mit Laugenspuren in Form mikroskopisch sichtbarer Einschlüsse behaftet rind, kann man bei Betrachtung der festen Reaktionen in bezug auf natürliche Salze nicht an einer Überprüfung des Einflusses von solchen Laugenspuren vorübergehen. Es wird auseinandergesetzt, daß Laugenspuren Keime des Reaktionsproduktes bilden und als Überträger der Ionen zwischen scheinbar fest reagierenden Salzen wirken können in genau derselben Weise wie bei Gegenwart von viel Lauge zwischen Bodenkörpern, und daß die theoretischen Stabilitätsbedingungen, die zwischen Bodenkörpern in Lösungsgleichgewichten bestehen, auch für das feste Salzgemisch gelten müssen. Allerdings können die aus Bodenkörperumsetzungen enter Lauge bekannten Reaktionen im festen laugenfreien Zustande unterbleiben (Bestehen falscher Paragenesen) bzw. bei Gegenwart von Laugenspuren verzögert vor sich gehen. Es werden hierfür Beispiele und eventuelle Reaktionsmöglichkeiten nach den Lösungsgleichgewichten gegeben. Die im Salzgebirge und in der Kaliindustrie sich abspielenden festen Salzreaktionen sind unter diesen Gesichtspunkten zu betrachten. Sie gehören in das Grenzgebiet von Reaktionen zwischen festen Stoffen und Laugenumsetzungen, d. h. sind als Bodenkörperumsetzungen mit derLaugenmenge nahezu gleich Null auffaßbar.Eine Charakterisierung von natürlichen, in diesem Sinne fest reagierten Salzvorkommen steht noch aus und wird sehr schwierig sein. Es kann aus den Reaktionsmöglichkeiten und Bedingungen wahrscheinlich gemacht werden, daß die Zahl derverschiedenen natürlichen (d. h. im Salzgebirge) festen Salzreaktionen nicht sehr groß sein wird.Der Einfluß des Druckes wird sich erst bei sehr hohen Werten (um 10000 Atm) in einer wesentlichen Verschiebung der Stabilitätsverhältnisse, die aus den enter Atmosphärendruck ausgearbeiteten Lösungsgleichgewichten bekannt sind, auswirken. Nach den neuesten Forschungen muß bezweifelt werden, daß derartig hohe Drucke im Salzgebirge allgemein geherrscht haben.Herrn Prof. Dr.Jean d'Ans zum 70. Geburtstag gewidmet.     

The importance of different types of magmatism in VHMS mineralisation: evidence from the geochemistry of the host volcanic rocks to the Benambra massive sulphide deposits, Victoria, Australia

Summary The Wilga and Currawong Cu-Zn massive sulphide deposits in southeastern Australia are hosted by a deformed sequence of Upper Silurian basaltic to rhyolitic volcanic and sedimentary rocks. The syn-volcanic mineralisation occurs immediately above a thick package of rhyolitic volcanic rocks and volcaniclastic rocks (Thorkidaan Volcanics), and is overlain by relatively thin intercalated sills, intrusive domes and flows of basalt, andesite and dacite (Gibson's Folly Formation). The Thorkidaan Volcanics haveNd(420Ma) = -2.2 to - 9.8 and are considered to have been derived by partial melting of older crustal rocks, whereas the basalt-andesite-dacite hangingwall sequence has(Nd(415Ma) = -0.5 to + 2.0 suggesting derivation from a relatively undepleted mantle source. Relatively high-Ti andesitic to dacitic rocks from the Bumble Creek area haveNd(415Ma) = +5.2 to +5.9 suggesting affinities with Ordovician volcanic rocks elsewhere in the Lachlan Fold Belt. The Thorkidaan Volcanics display a limited silica range (73 to 79 wt.%), but have distinctive minor and trace element variations indicating a substantial fractionation history involving feldspar and several accessory phases. Major and trace element compositions of the basalt-andesite-dacite suite display regular variations consistent with a cogenetic relationship by fractional crystallisation. The basaltic rocks mostly have low TiO₂ (< 0.8 wt.%) and other chemical characteristics such as high Zr/Nb and La/Nb which suggest formation in a subduction-related setting; probably an embryonic back-arc basin developed on stretched continental lithosphere, or in small pull-apart basins developed adjacent to a transtensional margin. The magmatic history and paleogeography reflect an extensional tectonic and magmatic cycle comprising uplift, rhyolitic magmatism from crustal melting, extension, subsidence, and penetration of a mantle-derived basalt-andesite-dacite suite up extensional faults to the sea floor. Massive sulphide ores are located exactly at the stratigraphic change from rhyolitic to more mafic mantle-derived magma types. Consideration of the types of mineralisation associated with crustal, S-type granitoids, coupled with thermal constraints limiting the capacity of small bodies of silicic magma to initiate and sustain hydrothermal convection cells of reasonable size, suggests that in the absence of coeval mafic magmatism, S-type crustal-derived silicic volcanic packages are likely to be barren of VHMS deposits. Mineralisation occurs in association with mantle-derived basalt-andesite-dacite suites that either provide the necessary heat to facilitate leaching of the footwall volcanic rocks, or contribute metal-rich hydrothermal solutions during fractional crystallisation, or both.

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Die Bedeutung verschiedener Typen von Magmatismus für VHMS Mineralisationen: Die Geochemie der vulkanischen Nebengesteine der massiven Sulfid-Lagerstätte von Benambra, Victoria, Australien

Zusammenfassung Die massiven Cu-Zn-Sulfid-Lagerstätten von Wilga und Currawong in Südostaustralien treten in einer tektonisch beanspruchten Abfolge von obersilurischen, basaltischen bis rhyolitischen Vulkaniten und Sedimenten auf. Die syn-vulkanische Vererzung ist unmittelbar oberhalb einer mächtigen Abfolge von rhyolitischen Vulkaniten und Vulkanoklastiten (Thorkidaan Vulkanite) zu finden, darüber folgen relativ dünne wechsellagernde Ge, Intrusiv-Dome und Ergüsse von Basalt, Andesit und Dacit (Gibson's Folly Formation). Die Thorkidaan Vulkanite habenNd(420Ma) =-2,2 bis - 9,8 und dürften durch partielle Aufschmelzung älterer krustaler Gesteine entstanden sein. Die Basalt-Andesit-Dacit-Abfolge im Hangenden hat jedochNd(415Ma) = -0,5 bis + 2,0, was auf Herkunft aus einer relativ wenig verarmten Mantelquelle hinweist. Relativ Ti-reiche andesitische bis dacitische Gesteine aus dem Gebiet vom Bumble Creek zeigenNd(415) = +5,2 bis + 5,9. Dies weist auf Beziehungen mit Ordovicischen Vulkaniten in anderen Teilen des Lachlan-Gürtels hin. Die Thorkidaan Vulkanite zeigen SiO₂-Gehalte von 73 bis 79 Gew. %, und charakteristische Variationen der Haupt- und Spurenelementgehalte. Diese lassen eine signifikante Fraktionierung erkennen, an der Feldspäte und verschiedene andere Nebengemengteile beteiligt waren. Die Haupt- und Spurenelementzusammensetzungen der Basalt-Andesit-Decit-Abfolge zeigt normale Variationen, die auf co-genetische Beziehungen mit fraktionierter Kristallisation hinweisen. Die basaltischen Gesteine haben niedrige Gehalte an TiO₂ (< 0, 8 gew. %) sowie hohe Zr/Nb und La/Nb Verhältnisse, die auf Bildung in einem Subduktionsbereich, wahrscheinlich in einem embryonischen Back-Arc Becken, das sich auf ausgedünnter kontinentaler Lithosphäre oder in einem kleinen Pull-Apart Becken in der Nähe eines transtensionalen Randes entwickelt hat, hinweisen. Die magmatische Entwicklungsgeschichte und die Palägeographie weisen auf Dehnungs-Tektonik und auf einen magmatischen Zyklus hin, der Hebung,rhyolitischen Vulkanismus infolge von Krustenaufschmelzung, Extension, Absenkung und Durchdringung mit einer vom Mantel bezogenen Basalt-Andesit-Dacit-Suite entlang von Verwerfungen auf den Meeresboden erkennen läßt. Massive Sulfiderze kommen genau an der stratigraphischen Grenze von rhyolitschen zu mafischen Magmatypen mit Mantel-Ursprung vor. Hier ist es erforderlich, die Vererzungstypen, die zusammen mit krustalen S-Typ Granitoiden vorkommen, ebenso zu erwägen, wie die thermalen Aspekte, die die Fähigkeit kleiner saurer Magmenkörper limitieren, hydrothermale Konvektionszellen ausreichender Größe in Gang zu setzen und zu erhalten. Das weist darauf hin, daß bei Fehlen von gleichaltrigem mafischem Magmatismus saure vulkanische Abfolgen mit Krustenherkunft sehr wahrscheinlich keine VHMS-Lagerstätten führen können. Diese Vererzungen sind an Basalt-Andesit-Dacit-Abfolgen mit Mantelherkunft gebunden, die entweder die notwendige Wärmequelle für die Auslaugung vulkanischer Gesteine im Liegenden lieferten und/oder metallreiche hydrothermale Lösungen während fraktionierter Kristallisation verfügbar machten.

     

Petrogenesis of the late-Delamerian gabbroic complex at Black Hill,South Australia: Implications for convective thinning of the lithospheric mantle

Summary A group of funnel-shaped gabbroic plutons at Black Hill, South Australia, consist of a lower series of layered peridotite, troctolite and olivine gabbro cumulates overlain by gabbronorites and potassic gabbronorites, the latter yielding a Sm-Nd isochron of 489 ± 39 Ma. Mineral assemblages in the gabbros record an olivine compositional hiatus (Fo_75-55) and a high temperature (1200-1000°C), low pressure (1 kbar), continental tholeiitic fractionation trend under moderate f_{O 2} (QFM) conditions. The liquid line of descent involved complex open system processes including recharge and crustal assimilation. In one pluton, fine-grained norites may reflect assimilation which resulted in an increaseda _SiO2 ^liquid causing orthopyroxene to crystallize prior to plagioclase.All the gabbros, including the most primitive peridotites, are LREE and incompatible element enriched. Moreover, the calculated parental magma composition in equilibrium with the most primitive troctolite has high La/Yb, La/Nb, Ti/Y and low Rb/Ba, similar to that of basaltic dykes which cut the gabbroic complex. Such compositions are untypical of melts derived from the asthenosphere suggesting that the incompatible element enrichment is not simply due to small degrees of melting. Given the isotopic constraints (Nd_i 3.4 to –4.6,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr_i 0.7038-0.7065), this enrichment is not easily reconciled by crustal contamination either, and instead it is inferred to reflect an enriched lithospheric mantle source. Published data on mantle xenoliths from local Tertiary volcanoes overlap the isotopic and geochemical array of the gabbros and dykes, supporting this hypothesis.In conjunction with A-type granites and minor volcanic rocks, the gabbroic plutons form part of a high temperature, bimodal magmatic suite which intruded the Adelaide fold belt just after the cessation of convergent deformation during the Cambro-Ordovician Delamerian Orogeny. The appearance of such magmas is problematic since thick orogenic lithosphere severely restricts the likelihood of decompression melting in the asthenosphere. One solution to this dilemma is that convective thinning of the lithospheric mantle beneath the orogen promoted melting of hydrated, enriched regions within the lithospheric mantle. Such a model can reconcile the strong lithospheric mantle signature in the gabbros with the observation that their intrusion was coincident with uplift and the cessation of deformation.

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Die Petrogenese eines spätdelamerischen Gabbrokomplexes von Black Hill, Südaustralien: Schlußfolgerungen zur konvektiven Ausdünnung des lithospharischen Mantels

Zusammenfassung Eine Gruppe von trichterförmigen, gabbroiden Plutonen von Black Hill, Südaustralien, setzt sich aus einer unteren Serie von geschichteten Peridotiten, Troktoliten and Olivin-Gabbro-Kumulaten, die von Gabbro-Noriten und potassischen Gabbros überlagert werden, zusammen; letzgenannte Gesteine ergaben ein Sm-Nd Isochronenalter von 489 ± 39 Ma. Die Mineralzusammensetzungen der Gabbros belegen eine Mischungslücke bei Olivin (Fo_75-55). Die Gesteine folgen einem kontinentalen, tholeiitischen Fraktionierungstrend und kristallisierten bei hohen Temperaturen (1200-1000°C), unter niedrigem Druck ( 1 kbar) and moderatem fo₂ ( QFM). Wiederholte Magmenzufuhr und Krustenassimilation sind weitere zu beriicksichtigende, komplexe Prozesse, die sich in einem offenen System abspielten. Feinkörnige Norite von einem der Plutone könnten durch Assimilationsprozesse - she äußern sich in einer Erhöhung desa _SiO₂ ^liquid liquid - entstanden sein. In diesen Gesteinen kristallisierte Orthopyroxen vor Plagioklas.Alle Gabbros, einschließich der primitivsten Peridotite, sind an LREE und inkompatiblen Elementen angereichert. Die berechnete Zusammensetzung des Ausgangsmagmas, das im Gleichgewicht mit dem primitivsten Troktolit steht, weist hohe La/Yb, La/Nb, Ti/Y and niedrige Rb/Ba auf. Basaltische Dykes, die die Gabbros durchsetzen zeigen ähnliche Elementverhältnisse. Derartige Zusammensetzungen sind untypisch für astenosphärische Schmelzen und belegen, daß die Anreicherung an inkompatiblen Elementen nicht einfach nur mit geringen Aufschmelzungsraten zu erklären ist. Auf Grund der Isotopendaten (Nd_i 3.4 to -4.6,⁸⁷Sr/⁸⁶ Sr_i 0.7038–0.7065) kann these Anreicherung auch nicht leicht mit Krustenkontamination erklärt werden. Vielmehr wird eine angereicherte, lithosphärische Mantelquelle vermutet. Publizierte Daten an Mantelxenolithen von tertiären Vulkanen zeigen sehr ähnliche isotopische und geochemische Zusammensetzungen and belegen these Hypothese.Gemeinsam mit A-Typ Graniten und untergeordnet, vorkommenden, vulkanischen Gesteinen sind die Gabbros Teil einer hochtemperierten bimodalen, magmatischen Serie, die den Adelaide Fold Belt postdeformativ, während der kambro-ordovizischen delamerischen Orogenese, intrudierten. Das Vorkommen solcher Magmen ist problematisch, da die Präsenz dicker, orogen gebildeter Lithosphäre die Möglichkeit der Dekompressions-Aufschmelzung der Astenosphäre stark vermindert. Eine mögliche Lösung dieses Dilemmas ist, daß konvektives Ausdünnen des lithosphärischen Mantels unterhalb der Orogenzone das Aufschmelzen von hydratisierten, angereicherten Regionen innerhalb der Lithosphäre förderte. Dieses Modell bringt die Beobachtungen, daß die Gabbros einerseits eine lithosphärische Signatur zeigen, andererseits aber während der Hebungsphase und am Ende des Deformationsgeschehens intrudierten, in Einklang.

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With 15 Figures     

Platinum-group mineral inclusions in chromitites of the Finero mafic-ultramafic complex (Ivrea-Zone,Italy)

Zusammenfassung Kleine Chromititkörper wurden in Phlogopit-reichen Peridotiten des Finero-Komplexes (Ivrea Zone, Italien) entdeckt. Chromit enthdlt winzige (< 20 m) Einschlüsse von Platingruppen-Mineralen (PGM), sowie von Buntmetalsulfïden (BMS) and -legierungen (BMA); these führen Platin gruppen-Elemente (PGE) in Form von solid solutions.Als PGM wurden Laurit, gedigen Ir und Ir-Cu-Rh-Sulfide unterschiedlicher Zusammensetzung bestimmt.Die PGE-führenden BMS sind rhodiumführender Pentlandit und Millerit, iridium-führender Digenit und unbekannte Ir-reiche Ni-Fe-Cu Sulfide mit einem Metall/Schwefelverhältnis von etwa 1. Die BMA bestehen aus: Cu-Rh-Fe, Cu-Pt-Ag, Cu-Pb-Rh und Pb-Rh.Im Vergleich mit anderen untersuchten Vorkommen, in denen Ru-Os-Ir Legierungen und Laurit dominieren, zeigt die PGE-Mineralogie der Finero-Chromitite eine höhere Schwefelfugazität bei der Bildung an. Außerdem sind Cu und Rh in dieser Mineralgesellschaft weit verbreitet und auch Mikrosondenuntersuchungen belegen das Verhandensein von Ag und Pb in vielen der PGE-führenden Phasen.Dies ist für Chromit-bildende Systeme ungewöhnlich und wird mit der Aktivität einer alkali-reichen fluiden Phase, die auch für die Kristallisation des weitverbreiteten Phlogopits im Finero-Komplex verantwortlich ist, in Zusammenhang gebracht.

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Platinum-group mineral inclusions in chromitites of the Finero mafic-ultramafic complex (Ivrea-Zone, Italy)

Summary Small scale chromitites have been recently discovered in the phlogopite-rich peridotite of the Finero complex (Ivrea Zone, Italy). The chromite contains minute (<20 um) inclusions of platinum-group minerals (PGM), and base-metal sulfides (BMS) and alloys (BMA) which frequently bear platinum-group elements (PGE) in solid solution. The PGM are laurite, native Ir and Ir-Cu-Rh sulfides with variable compositions. The PGE-bearing BMS are rhodian pentlandite, rhodian millerite, iridian digenite, and unknown Ir-rich Ni-Fe-Cu sulfides with Metal/Sulfur ratio close to 1. The BMA's consist of the associations: Cu-Rh-Fe, Cu-Pt-Ag, Cu-Pb-Rh and Pb-Rh.Compared with other investigated occurrences dominated by Ru-Os-Ir alloys and laurite, the PGE-mineralogy of the Finero chromitites indicates a higher sulfur fugacity of formation. In addition, there is an overall abundance of Cu and Rh in the assemblage, and microprobe analyses revealed the presence of appreciable amounts of Ag and Pb in many of the PGE-bearing phases. These features are unusual for the chromite-forming system and are ascribed to the activity of the alkali-rich fluid phase responsible for the crystallization of abundant phlogopite in the Finero body.

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With 7 Figures     

Mineralogy and fluid inclusion study of polymetallic veins in the Madjarovo ore field,Eastern Rhodope,Bulgaria

Summary The formation of the Madjarovo polymetallic ore deposit is closely related to Paleogene magmatism of intermediate character represented by subvolcanic and volcanic rocks. Six stages of vein type mineralization were established: 1. quartz-pyrite-chalcopyrite with Bi-sulphosalts; 2. quartz-hematite-chlorite with gold; 3. quartz-galena-sphalerite; 4. quartz-barite-chalcedony with Sb-sulphosalts; 5. quartz-arsenic sulphosalts; 6. calcite-siderite. Ag-bearing galena and Fe-poor sphalerite are the main minerals. Galena of early formation is Bi-bearing, while in late stages it carries more Sb. Gold was found in two generations in different parageneses. The early gold is Ag-poor and related to hematite, while the late one is Ag-rich and closely associated with quartz and sulphosalts. Three groups of sulphosalts were established: Se-bearing Bi-sulphosalts; Sb-sulphosalts, a part of them Cl-bearing, and As-sulphosalts with more or less Ag. Fluid inclusion data obtained in quartz, amethyst, sphalerite and barite from several representative ore veins show formation temperatures in the range of 370° to 150°C for different stages of mineralization. Evidence of boiling fluids suggests pressures of 70 to 180 bars which correspond to an average depth of mineralization near 1.000 m. The low salinities of the fluids (a/v 3.5 eq. wt% NaCI) indicate influx of meteoric waters during mineralization. On the basis of mineralogical and fluid inclusion data physicochemical conditions and source of the ore forming fluids are discussed.

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Mineralogie und Flüssigkeitseinschlüsse in polymetallischen Erzgngen der Lagerstätte Madjarovo, Ost-Rhodopen, Bulgarien

Zusammenfassung Die Bildung der polymetallischen Lagerstätte Madjarovo war eng verknüpft mit einem Paläogenen Magmatismus von intermediärem Charakter, der durch Subvulkanite und Vulkanite repräsentiert wird. Es wurden sechs Bildungsstadien der Gangvererzung festgestellt: 1. Quarz-Pyrit-Chalcopyrit mit Bi-Sulfosalzen; 2. Quarz-Hämatit-Chlorit mit Gold; 3. Quarz-Galenit-Sphalerit; 4. Quarz-Baryt-Chalzedon mit Sb-Sulfosalzen; 5. Quarz-As-Sulfosalze; 6. Calcit-Siderit. Ag-führender Galenit und Fe-armer Sphalerit sind die Hauptminerale. Früh gebildeter Galenit is Bi-haltig, während Galenite der späteren Bildungsstadien mehr Sb führen. Gold wurde in zwei Generationen in unterschiedlichen Paragenesen gefunden. Das Früh-Gold (Ag-arm) ist verknüpft mit Hämatit, während das Spät-Gold (Ag-reich) mit Quarz und Sulfosalzen eng assoziiert ist. Es wurden drei Gruppen von Sulfosalzen festgestellt: Se-führende Bi-Sulfosalze; Sb-Sulfosalze, die z.T. Cl-führend sind, und As-Sulfosalze mit mehr oder weniger Ag-Gehalten. Flüssigkeitseinschlüsse in Quarz, Amethyst, Sphalerit und Baryt aus mehreren repräsentativen Erzgängen zeigen Bildungtemperaturen von 370°–150°C für unterschiedliche Mineralisationsstadien. Siedende Lösungen weisen auf einen Druckbereich von 70–180 Bar hin, der einer durchschnittlichen Bildungstiefe von 1.000 m entspricht. Die durchweg niedrige Salinität der Lösungen (durchschnittlich 3.5. Gew.% NaCl äq.) wird auf einen Zufluß von meteorischen Wässern während der Mineralisation zurückgeführt. Auf der Basis der mineralogischen Ergebnisse und der Daten fluider Einschlüse werden die physikochemischen Bedingungen und die Herkunft der Erzlösungen diskutiert.

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With 4 Figures     

Petrophysical investigations in the Southern Bohemian Massif (Austria): Data-acquisition, -organisation and-interpretation

Summary The petrophysical parameters Density (p), Susceptibility (SUS), as well as Natural Remanent Magnetisation (NRM) and Koenigsberger ratio (Q_n) were measured on approx. 2600 core samples (magmatic and a few metamorphic rocks) from the Southern Bohemian Massif. These and associated data have been organized into primary and subsidiary dBASE IV databases. The quantity and kind of information now available through the databases are described.40 sampled types of rocks have been statistically analysed and a detailed delimitation of different rocks as well as their varieties is attempted with the aid of various graphic software.The lowest susceptibility values (SUS < 0.1 × 10^–3 SI) were measured for the leucocratic Altenberg and Haibach granites, above it for the acid Eisgarn granite and for aplites. The only fine grained granite with a higher average (M = l.32 × 10^–3 SI) than the other granites is the Schlägl granite.Average values of NRM vary over a range of 10⁴ mA/m. The Altenberg and Haibach granites (fine-to medium-grained, two-mica leucogranites) are again (see SUS) in the group with the lowest values (< 1 mA/m). The average values of coarse-grained, older synorogenic granites (Finger andHöck, 1986), Weinsberg and Engerwitzdorf (medium-to coarse grained) granites, Schlieren granite and Rastenberg granodiorite are generally uniform (< 5 mA/m), with the exception of the stronger remanent magnetism of the Schlieren granite (25 mA/m).The Q_n, values of all investigated coarse grained granites are less than 0.25 (exception: Schlieren granite) whereas the fine-middle grained granites Peuerbach, Schaerding, Schrems and the fine grained granites in general all have Q_n > 1.The densities of all studied granite types vary only from 2600 kg/m³ to the upper limit of 2710 kg/m³ (average of rock types). Therefore consideration of only one petrophysical parameter does frequently not suffise for characterisation of a rock type. However, a combined study of NRM-SUS or p-SUS proved to be useful in many cases e.g. petrophysical distinction between Schrems granite and Mauthausen granite.

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Petrophysikalische Untersuchungen in der südlichen Böhmischen Masse (Österreich): Daten-Akquisition, -Organisation und -Interpretation

Zusammenfassung Die petrophysikalischen Parameter Dichte (p), Suszeptibilität (SUS), sowie Natürliche Remanente Magnetisierung (NRM) und Königsberger Faktor (Q_n) wurden an rund 2600 Bohrkernen (Magmatite und einige Metamorphite) aus der Böhmischen Masse ermittelt. Diese und damit im Zusammenhang stehende Daten wurden in einer dBASE IV Hauptdatenbank und gekoppelten Nebendatenbestanden organisiert. Es wird die Art von Information, die über die Datenbank nun zugänglich ist näher erläutert. 40 beprobte Gesteinstypen werden einer statistischen Analyse unterzogen und unter zu Hilfenahme diverser Graphiksoftware wird eine detailliertere Abgrenzung der einzelnen Gesteine und ihrer Varietaten versucht.Die geringsten Suszeptibilitätswerte (SUS < 0.1 × 10^–3 SI) wurden an Proben der leukokraten Altenberger und Haibacher Granite, darüber hinaus auch an Kernen des sauren Eisgarner Granits und der Aplite gemessen. Der einzige feinkörnige Granit mit einem überdurchschnittlichen Mittelwert (M = 1.32 × 10^–3 SI) im Vergleich zu anderen Graniten ist der Schlägl Granit.Die errechneten Mittelwerte der NRM streuen über einen Bereich von 10⁴ mA/m. Der Altenberger und der Haibacher Granit (fein- bis mittelkörnige Zweiglimmergranite) weisen auch hier wieder die geringsten Werte (< 1 mA/m) auf. Die Gruppe der grobkörnigen, älteren synorogenen Granite (Finger undHöck, 1986), nämlich Weinsberger und Engerwitzdorfer (mittel- bis grobkörnig), Schlierengranit und Rastenberger Granodiorit bleiben mit ihren NRM Werten unter 5 mA/m mit Ausnahme des offensichtlich stärker remanent magnetisierten Schlierengranits (25 mA/m).Alle untersuchten grobkörnigen Granite weisen Q_n Werte < 0.25 (Ausnahme: Schlierengranit) auf, während hingegen die fein- bis mittelkörnigen Peuerbacher, Schärdinger und Schremser Granit, sowie die Feinkorngranite im allgemeinen, alle Q_n > 1 erreichen.Die Dichten der verschiedenen Granite variieren nur von 2600 kg/m³ bis 2710 kg/m³ (Gesteinsmittelwerte). Dies zeigt, daß die Betrachtung nur eines einzigen petrophysikalischen Parameters in vielen Fällen nicht alleine ausreicht um ein Gestein petrophysikalisch eindeutig zu bestimmen. Vielmehr stellte sich für eine Charakterisierung der Gesteine eine kombinierte Untersuchung von NRM-SUS oder p-SUS oft als zielführend heraus, wie z.B. im Falle des Schremser Granits und des Mauthausener Granits.

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With 15 Figures     

Gold mobilizing fluids in the Witwatersrand Basin: composition and possible sources

Summary Crush-leach data were obtained, using High Performance Gradient Ion-Chromatography and Capillary Electrophoresis, on individual generations of aqueous fluid inclusions in hydrothermal quartz from three different auriferous conglomerate horizons (reefs) in the late Archaean Witwatersrand Basin, South Africa. These data, supplemented by oxygen isotope analyses of hydrothermal quartz and in combination with microthermometric analyses, help to constrain the chemical composition, pH, temperature of formation and the possible source of the mineralizing fluid which, in places, was capable of mobilizing some of the primarily detrital gold in the fluvial Witwatersrand sediments. The dominant cations in the aqueous fluid inclusions are Na⁺ and Ca²⁺, with Cl^– or HCO ₃ ^– being the dominant anion, whereas K⁺, Mg²⁺, and SO ₄ ^2– are subordinate. Most fluid inclusions have elevated NH ₄ ⁺ concentrations which are directly correlated with those of N03. In a number of samples small amounts of organic acids (formate, propionate, and acetate) were also detected.A largely meteoric source is inferred for the gold-mobilizing fluids in the Witwatersrand reefs because of a lack of Br in the fluid, a composition distinctly different from that of seawater, the presence of organic acids, and ¹⁸O_fluid values around O%o. The fluids are ascribed to hydrothermal infiltration triggered by the 2020 Ma Vredefort impact which also created a secondary permeability in the form of a dense network of micro-fractures preferentially in the conglomerate beds of the already metamorphosed Witwatersrand rock sequence. This fluid differs from the regional metamorphic fluid in the basin by having a considerably higher pH (5.7–7.2). The difference in pH might explain why the older, fairly acidic metamorphic fluid was apparently less capable of mobilizing the gold as gold solubility reaches its peak at the pH calculated for the fluid ascribed to the impact.

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Gold-mobilisierende Fluide inn Witwatersrand Becken: Zusammensetzung und mögiche Herkunft

Zusammenfassung Einzelne Generationen von wäßrigen Flüssigkeitseinschlüssen in hydrothermalem Quarz von drei verschiedenen Gold-haltigen Konglomerathorizonten (Reefs) im spät-Archaischen Witwatersrand Becken, Südafrika, wurden mittels Ionenchromatographie und Kapillarelektrophorese untersucht. Weiters bestimmten wir die Sauerstoffisotopen-Verhältnisse hydrothermaler, zum Teil Gold-führender Quarze. Zusammen mit mikrothermometrischen Ergebnissen helfen die neu gewonnenen Daten, die chemische Zusammensetzung, pH-Wert, Bildungstemperatur und mögliche Herkunft der Gold-mobilisierenden Fluide zu rekonstruieren. Die dominierenden Kationen und Anionen in den wäßrigen Einschlüssen sind Na⁺ und Ca²⁺ beziehungsweise Cl^– und HCO ₃ ^– . In geringeren Mengen fanden sich K^-, Mg²⁺ und SO ₄ ^2– . In den meisten Einschlüssen wurden erhöhte Konzentrationen von NH ₊ ⁴ festgestellt, welche direkt mit denen von NO _- ³ korrelieren. Weiters konnten in etlichen Einschlüssen auch organische Säuren (Formfiat, Propionat und Azetat) nachgewiesen werden.Auf Grund des Mangels an Br^–, einer Zusammensetzung, die stark von Meerwasser abweicht, der Anwesenheit organischer Säuren und ¹⁸O_fluid-Werten um 0%o ist eine meteorische Herkunft der Gold-mobilisierenden Fluide im Witwatersrand Becken wahrscheinlich. Die Zirkulation dieser Fluide wird durch das 2020 Ma Vredefort Impakt-Ereignis erklärt, welches durch Bildung einer sekundären Permeabilität in Form eines feinen Netzwerkes von Mikrospalten, vor allem in den Konglomeratlagen, die bereits metamorph geprägten Gesteine des Witwatersrandes für die hydrothermale Infiltration vorbereitet hat. Diese Fluide unterscheiden sich von den älteren, regionalmetamorphen Fluiden durch einen wesentlich höheren pH-Wert (5.7–7.2), bei dem Gold seine maximale Löslichkeit unter den gegebenen physikalisch-chemischen Bedingungen besitzt. Dieser Unterschied im pH-Wert mag erklären, warum die relativ sauren regionalmetamorphen Fluide im Vergleich zu den Impakt-Fluiden kaum in der Lage waren, die ursprünglich detritischen Goldkörner zu mobilisieren.

     

LREE distribution in perovskite,apatite and titanite from South West Ugandan xenoliths and kamafugite lavas

Summary In-situ microprobe LREE analyses of perovskite and titanite (La, Ce, Nd), and apatite (La, Ce), from SW Ugandan clinopyroxenite xenoliths and kamafugite lavas indicate that LREE distribution in these minerals is determined by a number of factors related to their different parageneses: In particular LREE content is affected by whether the LREE-bearing minerals have crystallised from metasomatic carbonate or from silicate (i.e. metasomatic or magmatic) melts in the mantle. In this situation LREE partition favours carbonate over silicate melts. Distribution of LREE in perovskite and apatite crystallised from magmatic mantle melts or mantle-derived lavas is chiefly determined by preference of LREE for perovskite > apatite > titanite. LREE zoning in perovskite is influenced by changes in melt structure: increasing melt polymerisation enhancing mineral_LREE/melt_LREE partition into perovskite rims in magmatic xenoliths; decreasing melt polymerisation depleting LREE in lava perovskite rims. This zoning is reinforced by perovskite competition with apatite for LREE: perovskite (cores/rims) co-crystallising with apatite is reduced in LREE. There are 37 instances of perovskitewith Ce below detection while La and Nd levels are normal. These occur in both xenoliths and lavas; in grain zones or whole grains. Likewise Ce alone of the LREE is below detection in six out of ten titanite analyses. These observations are interpreted as evidence for increased f_{O 2}, Ce⁴ + being excluded from these mineral structures. Recognition of these various processes can elucidate the interpretation of bulk rock and bulk mineral LREE signatures in kamafugite volcanism.

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LREE Verteilung in Perovskit, Apatit und Titanit aus Xenolithen und kamafugitischen Laven Südwest-Ugandas

Zusammenfassung In-situ LREE Analysen von Perovskit und Titanit (La, Ce, Nd) und Apatit (La, Ce) aus Klinopyroxenit-Xenolithen und kamafugitischen Laven Südwest-Ugandas zeigen, daß die LREE Verteilung in diesen Mineralen durch eine Vielzahl von Faktoren, die mit Unterschieden in den Paragenesen zusammenhängen, bestimmt wird: Der LREE-Gehalt wird im besonderen davon bestimmt, ob die LREE-führenden Minerale aus metasomatischen Karbonat- oder aus (metasomatischen oder magmatischen) Silikatschmelzen im Mantel auskristallisierten. Dabei erfolgt die LREE Fraktionierung zu Gunsten der Karbonatschmelzen. Die LREE-Verteilung von Perovskit und Apatit, die aus magmatischen Mantelschmelzen oder -laven kristallisierten, wird vorrangig durch den bevorzugten Einbau der LREE in Perovskit > Apatit > Titanit kontrolliert. Der LREE Zonarbau von Perovskit wird durch die Änderungen der Schmelzstruktur beinflußt: Verstärkte Schmelzpolymerisation führt zu verstärkter Mineral_LFEE/Schmelze_LREE Fraktionierung in den Perovskiträndern magmatischer Xenolithe, eine Abnahme der Schmelzpolymerisation hingegen resultiert in einer Abreicherung der LREE in den Perovskiträndern. Diese Art der Zonierung wird durch den Wettbewerb von Perovskit mit Apatit um die LREE verstärkt. Perovskit (Kerne/Ränder), der mit Apatit gemeinsam auskristallisierte, ist ärmer an LREE. 37 Fälle, in denenCe nicht nachweisbar war, La und Nd aber in normaler Konzentration auftreten, wurden sowohl in den Xenolithen als auch in den Laven gefunden; und zwar entweder in Kornbereichen oder in ganzen Körnern. Vergleichsweise liegt Ce nur in sechs von zehn Titanitproben unterhalb der Nachweisgrenze. Diese Beobachtungen werden als Hinweise auf erhöhte SauerstoffFugazitäten, bei denen Ce^4– aus der Mineralstruktur ausgeschlossen wird, angesehen.Ein Verständnis dieser verschiedenen Prozesse kann zur besseren Interpretation von LREE Gesamtgesteins- und Gesamtmineral-Signaturen in Kamafugiten beitragen.

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With 3 Figures