Primitive island arc and oceanic lavas from the hunter ridge-hunter fracture zone. Evidence from glass,olivine and spinel compositions

Summary At its southernmost end, the main spreading centre of the North Fiji Basin is propagating into arc crust of the poorly-known Hunter Ridge. We define nine magmatic groups from major element glass chemistry and olivine and spinel compositions in samples dredged from twenty six sites in this area by the R/V Academician A. Nesmeyanov in 1990. These include groups of boninites, island arc tholeiites (IAT), mid-ocean ridge basalts (MORB), enriched mid-ocean ridge basalts (E-MORB), olivine porphyritic andesites and basaltic andesite and Na-rhyolites. Primitive lavas containing highly forsteritic olivine phenocrysts are common in all the groups, except for the rhyolites.We report over 100 glass analyses for dredged rocks from this region, and about 300 olivine-spinel pairs for representatives of all the magmatic groups identified, except the Na-rhyolites.The MORB in this region are probably produced at the propagating spreading centre in the southern part of the North Fiji Basin. Juxtaposition of shallow, hot MORB-source diapirs supplying the MORB in this area, and the sub-arc damp, refractory upper mantle beneath the Hunter Ridge, provides suitable petrogenetic conditions to produce a range of magma types, from island arc tholeiites through to high-Ca boninites. The latter were recovered in eleven dredges.The E-MORB lavas recovered from the extreme southern margin of the North Fiji Basin are shown to be essentially identical to those dredged from adjacent older South Fiji Basin crust. It is hypothesized that the former were either scraped off the South Fiji Basin crust during an episode of oblique subduction that may have generated the Hunter Ridge during the last 5 Myr, or alternatively, that slices of the South Fiji Basin crust were trapped and incorporated into the North Fiji Basin as the subduction zones fronting the Vanuatu arc stepped or propagated southward.

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Primitive Inselbogen- und ozeanische Laven von Hunter Rücken und der Hunter BruchZone: die Bedeutung der Zusammensetzung von Glas, Olivin und Spinell

Zusammenfassung Das spreading centre des Nord-Fidschi-Beckens setzt sich an seinem südlichsten Ende in die Inselbogen-Kruste des noch wenig bekannten Hunter-Rückens fort.Wir definieren 9 magmatische Gruppen auf der Basis der Hauptelement-Zusammensetzung von Gläsern und der Zusammensetzung von Olivin und Spinell in Proben die das Forschungsschiff R/V Akademiker A. Nesmeyanov von 26 Stellen im Jahr 1990 aufgesammelt hat. Zu diesen gehören Gruppen von Boniniten, Inselbogentholeiiten (IAT), Basalten zentralozeanischer Rücken (MORB), angereicherte zentralozeanische Rücken (E-MORB), Olivin-porphyritische Andesite und basaltische Andesite, sowie Na-Rhyolite. Primitive Laven mit Olivinkristallen, die reich an Forsterit-Komponenten sind, kommen in allen diesen Gruppen, mit Ausnahme der Rhyolite, vor.Wir legen über 100 Glas-Analysen von Gesteinen aus diesem Gebiet vor und über 300 Olivin-Spinell-Paare für Vertreter aller der hier identifizierten magmatischen Gruppen, mit Ausnahme der Natriumrhyolite.Die MORB in diesem Gebiet sind wahrscheinlich an dem aktiven Spreading Center im Südteil des Nord-Fidschi-Beckens entstanden. Das nebeneinander Vorkommen von seichten heißen MORB-Quellen Diapiren, die MORB in diesem Gebiet erzeugen, und der Sub-Inselbogen, wasserhaltige, refraktäre obere Mantel unter dem Hunter Rücken führen zu geeigneten petrogenetischen Bedingungen für die Entstehung einer Vielfalt von Magmatypen, von Inselbogentholeiiten bis zu sehr Kalziumreichen Boniniten. Die letzteren wurden in 11 Dredge-Proben gefunden.Die E-MORS Laven, die aus dem extremen Südteil des Nord-Fidschi-Beckens entnommen wurden, sind im wesentlichen mit jenen identisch, die aus der benachbarten älteren Kruste des Süd-Fidschi-Beckens stammen. Es wird vermutet, daß die letzteren entweder aus dem Süd-Fidschi-Becken während einer Episode obliger Subduktion, die in den letzten 5 Millionen Jahren zur Entstehung des Hunter Ridge geführt hat, abgeschert wurden, oder auch daß Teile der Kruste des Süd-Fidschi-Beckens in das Nord-Fidschi-Becken inkorporiert wurden als Subduktionszonen gegenüber dem Vanuato-Bogen sich nach Süden fortbewegten.

     

Sedimentpetrologische Untersuchungen an den jungtertiären Tonmergelserien der Molassezone Oberösterreichs

Zusammenfassung Die Oligozänen und Miozänen Tonmergel der Molassezone Oberösterreichs sind flachmarine und limnisch-fluviatile Feinkornsedimente. Als überwiegend alpine Abtragungsprodukte wurden sie vornehmlich in der Sedimentationshauptphase der Molasse abgesetzt, die mit dem marinen Schichtkomplex der Tonmergelstufe im Rupel ihren Anfang nimmt und über die tektonisch stärker beeinflußten Ablagerungen im Chatt und Aquitan bis ins Helvet andauert, wo sie mit den pelitischen Sedimenten der Innviertler Serie einen Abschluß findet.Die Tonmergel sind Silten nahestehend: Ihre Mittelwerte im Bereich von Mittel- und Feinsilten, die durchwegs schlechte Sortierung und überwiegend positive Schiefen in Verbindung mit den Einstufungen nach der CM-Norm sind Hinweise auf flachmeerische Sedimentationsbedingungen und den bewegten Uferfernbereich, in dem Ablagerungen aus gleichförmig zusammengesetzten Suspensionen überwiegen.Der Mineralbestand der Proben umfaßt an Tonmineralien bevorzugt Muskovit (Illit), dann Chlorit, Montmorillonit und Kaolinit, die mit untergeordneten mixed-layer-Phasen in Abhängigkeit von der Position im Molassebecken und den lokalen Überlagerungsmächtigkeiten verbreitet sind. Dazu kommen an Karbonaten Calcit und Dolomit in wechselnden Anteilen, sowie Quarz, Faldspäte und der Schwermineralbestand, die insgesamt auf das alpine Orogen als Einzugsbereich der Sedimente verweisen und mit dem Verlauf der Erosionstätigkeit im Alpenraum in Übereinstimmung stehen.Eine Betrachtung zur Verbreitung von Seltenen Elementen in den Tonmergeln wurde den Untersuchungen angeschlossen.

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Sedimentological investigations of the tertiary shale complex of the Molasse zone, upper Austria

Summary The shales of the Upper Austrian Molasse, Oligocene and Miocene in age, represent fine-grained sediments of shallow marine and limnic-fluviatile environments. As products of Alpine erosion they have largely been deposited during the main sedimentary process of the Molasse. This main process was initiated by the deposition of the Rupelian shales and went through Chattian and Aquitanian, both characterized by tectonically influenced sediments, and lasted until the Helvetian deposition of pelitic sediments of the Innviertel formation.The shales are close to silts: their mean sizes lie in the range of medium—to fine-grained silts. The constantly bad sorting, as well as the predominantly positive skewness in connection with a classification according to the CM-standard are indications of the conditions of sedimentation in shallow marine environment, where sediments of uniform suspensions prevail.The mineral content of muscovite (illite), chlorite, montmorillonite and kaolinite, with subordinate mixed-layers is dependant upon the position within the Molasse basin and on the local superimposition. In addition there are calcite, dolomite in varying ratios, quartz, felspars and heavy minerals which shed light upon the area of Alpine erosion.The distribution of minor elements within the shales is discussed.

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Mit 11 Abbildungen     

Grobkornsedimentation der pannonen Donau in Österreich am Beispiel der Mistelbacher Schotter

Zusammenfassung Die Mistelbacher Schotter sind fluviatile Grobkornsedimente eines unterpannonen Donauvorläufers, der im NE Niederösterreichs, im Bereich des namengebenden Ortes, zwischen der Flysch- und Waschbergzone im Westen und dem Gebiet um den heutigen Steinberg einen mächtigen Schotterkomplex aufbaute.Nach der Ausbildung und Beschaffenheit der Sedimente können zwei konkrete Schüttungsphasen unterschieden werden. Die erste entspricht den Ablagerungsbedingungen rasch sedimentierter, alluvialer Schuttfächer, die zweite folgt nach einem Übergang mit rein fluviatilen, feinkörnigeren Sedimenten, die auf die fortschreitende Auffüllung und Verlandung des Sammelbeckens verweisen.Der Schwerpunkt der gegenständlichen Untersuchungen wurde auf die Charakterisierung der Grobkornbereiche im Schotterkegel gelegt.Danach entsprechen die Ablagerungen in der Mehrzahl schlecht bis sehr schlecht sortierten sandigen Kiesen mit überwiegend positiven Schiefen. Zu ihrem Transport waren Strömungsgeschwindigkeiten erforderlich, die mit den heutigen Gegebenheiten der Donau verglichen werden können.Nach dem Geröll- und Schwermineralbestand der Proben liegt das Liefergebiet der Schotter bevorzugt in alpinen Bereichen. Die Ausbildung der Gerölle und ihr Abrollungsgrad stehen in Übereinstimmung zu den wesentlichen Komponenten der Schotter und entsprechen deren strukturbedingten Eigenschaften.

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Coarse-grained sediments of the Pannonian Danube in Austria demonstrated at the mistelbach gravel fan

Summary The so called Mistelbach gravels are coarse-grained fluvial sediments of a former Lower Pannonian Danube. Between the Flysch- and Waschberg zone and the region of the present Steinberg in the East a large gravel complex has been accumulated by the river.According to the formation and the structure of the sediments two different phases of accretion can be distinguished. The first one corresponds to the depositional environments of rapidly accumulated alluvial fans. The second one follows a transition period with somewhat finer-grained material due to the filling and warping of the collecting basin.The investigations were made to characterize the coarse-grained parts of the gravel fan in a sedimentological manner.The sediments have a mostly bad or very bad sorting and can be classified as sandy pebbles with a predominantly positive skewness. For the transport of the sediment material current velocities similar to the conditions of the present Danube were necessary.According to the rock- and heavy mineral content the collecting area of the gravels should be assumed within the Alpine regions. The shape of the gravels and their roundness agree with the physical properties of the essential typerocks and are due to their internal textures.

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Mit 8 Abbildungen

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Herrn Prof. DDr.H. Wieseneder zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Platinum-group mineral occurrence associated with flow top amygdule sulfides in komatiitic basalt,Abitibi Greenstone Belt,Ontario

Summary Platinum-group mineral (PGM)-bearing amygdule Fe-Ni(±Cu) sulfide has been discovered in samples of amygdaloidal basalt and underlying olivine spinifex-textured basalt from the flow top of Fred's Flow, Munro Township, Ontario. The amygdules are rounded to slightly elongate in shape, up to 10 mm in diameter, filled by chlorite + quartz ± carbonate ± sulfide, and rimmed by relict igneous chromite and clinopyroxene. The sulfide occurs as masses that line and are embedded in the margins of the amygdules. Detailed electron microprobe studies indicate that the sulfide masses are fairly constant (21±4 mol% NiS) in bulk composition and consist of pyrrhotite and pentlandite (Ni-rich) ± minor chalcopyrite rare PGM. The sulfide phases show lamellar intergrowth and are embayed against chlorite. The PGM observed are grains of merenskyite (PdTe₂), kotulskite (PdTe), and sperrylite (PtAs₂) that are up to 10 m in size, multi-faceted against sulfide, and embayed against chlorite. Whole-rock analyses of the amygdaloidal basalt host rock show strong enrichments in platinum-group elements (PGE + Au = 330 ppb), Ni, Cu, S, and Cr.The textures and spatial associations indicate a genetic relationship between the PGM-bearing sulfide masses and the amygdules. Density considerations, the very close spatial association with the amygdules (vesicles), and the marked enrichment in PGE and related metals and S in the amygdaloidal basalt host rock contradict formation of the sulfide masses as droplets of immiscible sulfide liquid separated from silicate melt. The alteration of the sulfide masses, their association with the vesiculation structures rather than with the pervasive hydrothermal alteration phase assemblage, and lack of evidence for enrichment of Cu and chalcopyrite relative to Ni and Fe-Ni sulfide are inconsistent with formation of the sulfide masses by hydrothermal alteration processes. Alternatively, the mineralogical, textural, spatial association, and whole-rock compositional features can be explained by an igneous degassing-metal diffusion model. It is suggested that prior to emplacement, sulfurous vapor separates from the lava to form vesicles, which float upward to the flow top. Diffusion of PGE and related metals from the lava toward the vesicles as they float upward and reaction of the metals with S within the vesicles forms Fe-Ni-Cu sulfide liquid on the vesicle walls. On quenching, vesicles are trapped in the flow top and the sulfide liquid within them solidifies and sulfide phases and PGM exsolve in the subsolidus.

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Platingruppenminerale mit Flowtop Sulfiden in komatiitischem Basalt, Abitibi Greenstone Belt, Ontario

Zusammenfassung Platingruppenmineral (PGM)-führende Sulfide sind in Blasenräumen von Basaltman delsteinen and darunterliegendem Basalt mit Spinifex-Olivin des Fred's Flow, Munro Township, Ontario beobachtet worden. Die Mandeln sind rundlich bis leicht länglich, haben bis zu 10 mm Durchmesser und Bind mit Chlorit + Quarz ± Sulfid ± Karbonat gefüllt und zeigen einen Rand von reliktischem, magmatischem Chromit und Klinopyroxen. Die Sulfide kommen als Massen, die die Ränder der Mandeln bedecken und in these eingebettet sind, vor. Detaillierte Mikrosondenuntersuchungen zeigen, daß die Gesamtzusammensetzung der Sulfide ziemlich konstant ist (21 ± 4 mol % NiS), und daß she aus Magnetkies und nickelreichen Pentlandit ± Chalcopyrit ± seltene PGM bestehen. Die Sulfidphasen zeigen lamellare Verwachsungen und Einbuchtungen gegen Chlorit. Folgende PGM wurden beobachtet: Merenskyit (PdTe2), Kotulskit (PdTe) and Sperrylit (PtAs2), die bis zu 10 gm groß sind, vielflächig gegen die Sulfide, und eingebuchtet gegen den Chlorit erscheinen. Gesamtgesteinsanalysen des basaltischen Muttergesteins zeigen starke Anreicherungen der Platingruppenelemente (PGE + Au = 330 ppb), Ni, Cu, S, und Cr.Die Texturen und räumlichen Assoziationen weisen auf eine genetische Beziehung zwischen den PGM-führenden Sulfidmassen und den Mandeln hin. Die Dichte, die sehr enge räumliche Assoziation mit den Mandeln, und die deutliche Anreicherung von PGE and verwandten Metallen, Bowie von Schwefel, in den basaltischen Muttergesteinen, sprechen gegen eine Bildung der Sulfidmassen als Tröpfchen einer entmischten Sulfidschmelze, die von der Silikatschmelze abgetrennt wurde. Die Umwandlung der Sulfide, ihre Assoziation mit den Mandeln und nicht mit der umfangreichen hydrothermalen Umwandlungsassoziation und fehlende Hinweise für eine Anreicherung von Cu und Kupferkies relativ zu Ni und Fe-Ni Sulfiden, lassen sich nicht mit einer Bildung der Sulfide durch hydrothermale Umwandlungsprozesse vereinbaren.Die mineralogische, texturelle und raumliche Assoziation und die Zusammensetzung der Muttergesteine kann viel eher durch das Modell magmatischer Entgasung mit Metalldiffusion erklärt worden. Wir regen an, daß vor der Platznahme schwefelreiche Dämpfe von der Lava abgetrennt worden sind und Blasen gebildet haben, welche aufwärts bis zum Top des Basaltergusses migrierten. Diffusion der PGE und verwandter Metalle aus der Lava zu den in Bewegung begriffenen Blasen und Reaktion der Metalle mit Schwefel innerhalb der Hohlräume, führte zur Entstehung einer Fe-Ni-Cu-Schwefel-Schmelze an den Wänden der Mandeln. Bei Abkühlung wurden die Hohlräume in dem oberen Teil des Flows fixiert, die Sulfidschmelze verfestigt sich und Sulfidphasen and PGM entmischen sich im Subsolidus.

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With 7 Figures     

The mineralogy of the Golden Sunlight gold-silver telluride deposit, Whitehall, Montana, U.S.A.

Summary The Golden Sunlight gold-silver telluride deposit, hosted primarily within the Mineral Hill breccia pipe (MHBP), is spatially related to a high-level, Late Cretaceous multiple intrusive, alkaline to subalkaline porphyry system. Base metal veins and manganese (rhodochrosite) mineralization occur up to 2km from the MHBP and form part of a regional mineral zonation pattern genetically related to a low-grade porphyry molybdenum system. Proterozoic rocks of the LaHood Formation and the informally named Bull Mountain Group host the MHBP and contain stratabound sulphides/ sulphosalts (up to 50% pyrite with minor to trace amounts of chalcopyrite, tennantite, pyrrhotite, sphalerite, galena, and molybdenite). Four periods of hypogene mineralization occur in the breccia pipe. Stages I and IV constitute ,99% of the mineralization; native gold (4–11 wt.% Ag), calaverite, tetradymite, tellurobismuthite, Se-bearing Bi sulphosalts (aikinite, lindströmite, krupkaite, gladite, bismuthinite, and ?benjaminite), tennantite (Zn, Fe, Te, and Bi varieties), coloradoite, melonite, galena (up to 6.7 wt.% Bi and 6.4 wt.% Se), stannite, chalcocite, and the rare mineral buckhornite are included in stage Ib. Minor amounts of base metals are present in stage II. Gold-silver tellurides (krennerite, petzite, sylvanite, and possibly the rare x-phase) developed in stage III whereas barite, fluorite, dolomite, magnesite, trace kaolinite, and sericite formed during stage IV. Utilizing the mineral assemblages in stage Ib, calculated values of logf Te₂ and logf S₂ range from -10.5 to -9.7, and -12.6 to -5.5, respectively.Ore forming components (e.g., Au, Ag, Te, Cu, Bi, Mo, and much of the S) were likely derived from the Late Cretaceous intrusive system with possible contributions from the Proterozoic host rocks.

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Mineralogie der Golden Sunlight Gold-Silber-Tellurid-Lagerstätte, Whitehall, Montana

Zusammenfassung Die Golden Sunlight Gold-Silber-Tellurid-Lagerstätte, die hauptsächlich im Brekzienschlot von Mineral Hill (Mineral Hill breccia pipe, MHBP) eingelagert ist, steht räumlich mit einem erzreichen, multi-intrusiven, alkalischen bis sub-alkalischen Porphyritsystem aus der Oberkreide in Beziehung. Erzadern und Mn-Mineralisation (Rhodochrosit) finden sich bis zu 2 km vom MHBP entfernt und sind Bestandteil einer regionalen Vererzung die genetisch zu einem erzarmen Mo-hältigen Porphyritsystem in Beziehung steht. Proterozoische Gesteine aus der LaHood-Formation und der inoffiziell benannten Bull Mountain Group umgeben den MHBP und enthalten schichtgebundene Sulfide und Sulfosalze (bis zu 50% Pyrit mit Neben- bis Spurenmengen von Kupferkies, Tennantit, Pyrrhotin, Zinkblende, Bleiglanz und Molybdänit).[Der Brekzienschlot zeigt vier Phasen hypogener Mineralisation. Stufen I und IV enthalten 99% der Mineralisation: gediegen Gold (4–11 Gew.% Ag), Calaverit, Tetradymit, Tellurobismuthit, Se-hältige Bi-Sulfosalze (Aikinit, Lindströmit, Krupkait, Gladit, Bismuthinit und ?Benjaminit) Tennantit (Zn-, Fe-, Te- und Bi-Varietäten), Coloradoit, Melonit, Bleiglanz (mit bis zu 6.7 Gew.% Bi und 6.4 Gew.% Se), Zinnstein, Chalcocit, sowie das seltene Mineral Buckhornit treten in Stufe Ib auf. Geringere Mengen von Buntmetallen kommen in Stufe II vor. Gold-Silber-Telluride (Krennerit, Petzit, Sylvanit und möglicherweise die seltene X-Phase) sind in Stufe III ausgebildet und in Stufe IV wurden Baryt, Flusspat, Dolomit, Magnesit, Spuren von Kaolin und Serizit gebildet. Unter Verwendung der Mineralassoziationen der Stufe Ib lassen sich Werte von logf Te₂ zwischen - 10.5 und - 9.7 und von logf S₂ zwischen - 12.6 und - 5.5 errechnen.[Die erzbildenden Komponenten (z.B. Au, Ag, Te, Cu, Bi, Mo und der Grossteil von S) stammen wahrscheinlich vom Intrusivsystem aus der Oberkreide, möglicherweise mit Beiträgen der proterozoischen Umgebung.[/ p]

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With 10 Figures     

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.

     

Chemistry and distribution of accessory Ni, Co, Fe arsenic minerals in the Pechenga Ni-Cu deposits, Kola Peninsula, Russia

Summary Ni, Co, Fe arsenic minerals are common accessory phases associated with both the Ni-Cu mineralization and country rock sulphides of the Pechenga complex. The majority of the arsenic minerals fall in the cobaltite-gersdorffite series, with minor arsenopyrite, nickeline and maucherite. These minerals are regularly distributed between different types of mineralization. Nickeline, maucherite and gersdorffite occur mainly in hydrothermally altered Ni-Cu sulphide ores, in particular stringer zone sulphides and mineralized talc-carbonate rocks. Arsenopyrite occurs only in pentlandite-free assemblages of the host shales, mainly in remobilized iron sulphide mineralization. The concentrations of Ni and Co in arsenopyrite decrease with the distance from the Ni-Cu bearing intrusions. Cobaltite is an ubiquitous mineral, but Ni-rich cobaltite occurs mainly in the Ni-Cu ores. In general, the transition from Ni-Cu ores to country rocks is marked by the change from Ni-arsenides to Ni-Co sulpharsenides and, finally, to Fe sulpharsenides.Sedimentary pyrite in sulphidic shales contains up to 1.8 wt.% As and was initially enriched in arsenic during sedimentation and diagenesis. Metamorphic recrystallization of authigenic As-bearing pyrite to As-free pyrrhotite led to significant liberation of arsenic during metamorphism. The mobilized arsenic could have been carried by associated metamorphic fluids and then participated in the low-grade alteration of the ultramafic rocks and associated Ni-Cu sulphide ores.

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Zusammensetzung und Verteilung der akzessorischen Ni-, Co und Fe-Arsenminerale in den Nickel-Kupferlagerstätten von Pechenga, Kola-Halbinsel, Rußland

Zusammenfassung Ni-, Co- und Fe-Arsenminerale sind verbreitete akzessorische Phasen, sowohl in den Nickel-Kupfer-Vererzungen, als auch in den Sulfiden der Nebengesteine des PechengaKomplexes. Der Großteil der Arsenminerale ist zur Cobaltit-Gersdorffit-Serie zu stellen. Arsenkies, Nickelin und Maucherit sind in geringeren Mengen vorhanden. Diese Minerale sind zwischen den verschiedenen Vererzungstypen gleichmäßig verteilt. Nickelin, Maucherit und Gersdorffit kommen hauptsächlich in hydrothermal veränderten Ni-Cu-Sulfiderzen vor, besonders in Sulfiden der Stringer-Zone und in mineralisierten Talk-Karbonat-Gesteinen. Arsenkies kommt nur in Pentlandit-freien Paragenesen in den schiefrigen Nebengesteinen, vor allem in einer remobilisierten Eisensulfidvererzung, vor. Die Konzentrationen von Ni, Fe und Co in Arsenkies nehmen mit zunehmender Entfernung von den Ni-Cu-führenden Intrusionen ab. Cobaltit ist ein verbreitetes Mineral, wobei nickelreicher Cobaltit jedoch hauptsächlich in den Nickel-Kupfererzen vorkommt. Im allgemeinen wird der übergang von NickelKupfererzen zu Nebengesteinen durch den übergang von Nickelarseniden zu NickelKobalt-Sulpharseniden und schließlich zu Eisensulpharseniden markiert.Sedimentärer Pyrit in den schiefrigen Nebengesteinen enthält bis zu 1,8 Gew% As, wobei die Arsenanreicherung während der Sedimentation und Diagenese erfolgten. Metamorphe Rekristallisation authigener As-führenden Pyrite zu As-freiem Magnetkies führte zu signifikanter Freisetzung von Arsen während der Metamorphose. Das mobilisierte Arsen dürfte durch metamorphe Fluide transportiert worden sein, die an der niedriggradigen Alteration der ultramafischen Gesteine und der assoziierten NickelKupfererze beteiligt waren.

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With 8 Figures     

Macroscopic and structural changes at the incommensurate-normal phase transition in melilites

Summary The temperature-dependent structural and physical properties of melilites and their changes at the incommensurate-normal phase transition all are consistent with a model relating the formation of the incommensurately modulated (IC) structure to structural strain. This strain originates from an interplay between the size of the interlayer cation, its thermal vibration, and the size and deformation of the tetrahedral sheet. Consequently, the IC structure changes its properties continuously towards those of the high-temperature normal (N) phase as the IC-N phase transition is approached. Far below the transition temperature the modulation is rectangular and the structure can eventually be described by a static microdomain model. Besides chemical effects (essentially cation size), structural defects play a key role in the behaviour of the incommensurately modulated phase.

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Makroskopische und strukturelle Änderungen am inkommensurabel-normal Phasenübergang in Meliliten

Zusammenfassung Die temperaturabängigen strukturellen und physikalischen Eigenschaften der Melilite und ihre Änderungen am Phasenübergang von der inkommensurablen (IC) zur Normal(N)-Struktur sind konsistent mit einem Modell, das die Bildung der IC-Struktur durch strukturelle Verspannung erklärt. Die Verspannung entsteht durch die Wechselbeziehung zwischen der Größe des Zwischenschicht-Kations, seiner thermischen Schwingung und der Abmessung und Deformation der Tetraederschicht. Dementsprechend ändern sich die Eigenschaften der IC-Struktur bei Annäherung an den IC-N-Phasenübergang kontinuierlich in Richtung auf die Hochtemperatur-Normal-Struktur. Weit unterhalb der Übergangstemperatur ist die Modulation rechteckig und die Struktur kann durch ein statisches Mikrodomänen-Modell beschrieben werden. Neben chemischen Einflüssen (vor allem Radien der Kationen) spielen auch strukturelle Defekte eine Schlüsselrolle im Verhalten der IC-Phase.

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With 8 Figures     

Geochemistry and origin of the Proterozoic ultrapotassic rocks of the Churchill Province,Canada

Summary Early Proterozoic ultrapotassic dikes, lava flows, and pyroclastic rocks of the Christopher Island Formation (CIF) erupted throughout an area 600 × 300 km within the Churchill Province of the Canadian Shield at 1.84 Ga. The rocks range from mafic lamprophyres (mg # 60; SiO₂ 47–54%, mean K₂O/Na₂O > 4) with phenocrysts of phlogopite + diopside + apatite ± olivine ± magnetite, to phenocryst-poor felsic rocks and sanidine porphyries (SiO₂55–69%). All samples have high incompatible element contents and display large depletions of high field strength elements relative to K, Rb, Sr, Ba, and Th. The CIF has geochemical and petrographic characteristics of both minettes and lamproites, but overall most closely resembles young Mediterranean lamproites. Felsic rocks of the CIF were produced by crystal fractionation and crustal contamination of mafic ultrapotassic magma, and include both high-silica lamproites strongly enriched in Zr, U, and Th, and weakly potassic to sodic rocks of trachytic composition. Flows and feeder dikes have relatively homogeneous _{Nd, 1840 Ma} (–6 to –11) but highly variable ES., 1840 Ma (–40 to + 100); samples classified as lamproites have higher average _Sr. Dike samples have highly variable present-day Pb isotope compositions, ranging from moderately to strongly nonradiogenic. Geochemical and isotopic data are consistent with contributions from depleted Archean lithospheric mantle, and OIB-type convecting mantle, both metasomatized by subduction-related processes during the Early Proterozoic. The lithospheric mantle probably contained Archean enriched domains as well. Proterozoic enrichment may have accompanied shallow underplating of subducted oceanic lithosphere beneath the Churchill Province during amalgamation of the Laurentian supercontinent. There are strong analogies in isotopic composition, and interpreted source region history, between the CIF and lamproites and minettes of the Wyoming Province and western Greenland, which suggest the existence of a Laurentian ultrapotassic superprovince.

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Geochemie und Entstehung der Proterozoischen ultrapotassischen Gesteine der Churchill Provinz, Kanada

Zusammenfassung Altproterozoische, ultrapotassische Gänge, Lavaströme und pyroklastische Gesteine der Christopher Island Formation (CIF), eruptierten in einem Gebiet von 600 × 300 km in der Churchill Provinz des Kanadischen Schildes vor 1.84 Ga. Die Zusammensetzung dieser Gesteine variiert von mafischen Lamprophyren (mg > 60; SiO₂ = 47–54%, durchschnittliches K₂O/Na₂O > 4) mit Phänokristallent von Phlogopit + Diopsid + Apatit + Olivin + Magnetit, bis zu phänokristallarmen felsischen Gesteinen und Sanidinporphyren (SiO₂ = 55–69%). Alle Proben zeigen hohe Gehalte an inkompatiblen Elementen und zeigen beträchtliche Verarmung an high field strength Elementen relativ zu K, Rb, Sr, Ba und Th. Die CIF hat geochemische und petrographische Eigenschaften sowohl von Minetten wie von Lamproiten, aber im allgemeinen ähnelt sie am stärksten jungen mediterranen Lamproiten. Felsische Gesteine der CIF wurden durch Fraktionierung und Krustenkontamination aus mafischen ultrapotassischen Magmen gebildet. Letztere umfassen sowohl siliziumreiche Lamproite, die deutlich an Zr, U und Th angereichert sind und schwach potassische bis sodische Gesteine von trachytischer Zusammensetzung. Lavenergüsse und zufuhrgänge zeigent ein relativ homogenes _{Nd, 1840 Ma} (–6 bis –11) aber ein sehr variables _{Sr, 1840 Ma} (-40 bis + 100); Proben die als Lamproite klassifiziert wurden, zeigent höhere durchschnittliche _Sr-Werte. Proben von Gängen haben sehr variable Bleiisotopen-Zusammensetzungen, die von mäßig bis stark nichtradiogen variieren. Geochemische und Isotopendaten weisen auf Beiträge aus verarmtem archaischen lithosphärischen Mantel und aus konvektierendem OIB-Typ Mantel hin, die beide während des Alproterozoikums durch Subduktions-Vorgänge metasomatisiert wurden. Der lithosphärische Mantel enthielt wahrscheinlich auch angereicherte archaische Domänen. Proterozoische Anreicherungsvorgänge dürften seichtes Underplating subduzierter ozeanischer Lithosphäre unter der Churchill Provinz während der Amalgamation des laurentischen Superkontinentes begleitet haben. Es gibt starke Analogien in der Isotopenzusammensetzung und in der interpretierten Geschichte der Ursprungsregion, zwischen den CIF und Lamproiten und Minetten der Wyoming Provinz, und des westlichen Grönland. Diese weisen auf die Existenz einer laurentischen ultrapotassischen Superprovinz hin.

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With 7 Figures     

Über die Herkunft der ostalpinen Vererzung

Zusammenfassung Die Erörterung beschränkt sich unter Ausschaltung anderer Vorkommen auf Lagerstätten der alpinen Metallogenese im Sinne von W.Petrascheck. Sie werden als genetisch zusammengehörige, in Metallzonen gegliederte Abfolge betrachtet, deren Bildung jünger ist als die großen Deckenbewegungen und etwa ins ältere bis mittlere Tertiär zu stellen ist. Zeitlich, nur für Teile der Vererzung auch räumlich, ist eine Ableitung vom Magmatismus der periadriatischen Intrusiva und der Andesite des Südostens möglich, die Gesamtanordnung weist aber auf ein Herdgebiet in der durch die Hohen Tauern bezeichneten Gebirgsachse hin. Hier bestehen engste Beziehungen der Lagerstätten zu den Bildungen der alpidischen Metamorphose und deren Stoffwanderungen. Ein Teil des Stoffbestandes der Lagerstätten ist aus dem Stoffwechsel der Metamorphose ableitbar, der andere mit größerer Wahrscheinlichkeit von magmatischer Abkunft. Weder nur der Magmatismus noch nur die Metamorphose kann heute als zureichende Quelle der Gesamtvererzung der Ostalpen angesehen werden, sondern diese steht offenbar mit beiden in Beziehung und kann nur zusammen mit diesen beiden Erscheinungen und neben diesen als Auswirkung der Tiefenvorgänge der alpidischen Orogenese begriffen werden.     

The effect of bulk rock composition on the stability of amphibole in the upper mantle: Implications for solidus positions and mantle metasomatism

Summary The stability of pargasitic amphibole in the upper mantle is a function of water content and bulk rock composition, and under water-undersaturated conditions, the stability of amphibole controls the solidus position. Experiments in the system Tinaquillo peridotite +0.2% H₂O, a refractory peridotite under water-undersaturated conditions, show that amphibole is stable to 1030°C and 26 kb. In contrast, pargasitic amphibole is stable to 1150°C and 30 kb in Hawaiian pyrolite, a more fertile peridotite composition. This indicates that under water-undersaturated conditions, the most fertile part of a crystallizing mantle diapir with an inhomogeneous composition will solidify first while a more refractory component will contain an alkali-rich melt which will have the ability to metasomatize adjacent regions. The relative stabilities of amphibole in refractory and fertile bulk compositions may result in increasing rather than diminishing chemical contrasts in high temperature lherzolite, i.e. a process of metamorphic differentiation. Ti, Fe, Al and Na metasomatism can therefore be considered a normal occurrence associated with the upward migration and solidification of an H₂O-bearing mantle diapir.

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Der Einfluß der Gesamtgesteins-Zusammensetzung auf die Stabilität von Amphibol im oberen Mantel: Bedeutung für Solidus-Positionen und Mantel-Metasomatose

Zusammenfassung Die Stabilität pargasitischer Amphibole im oberen Mantel ist eine Funktion von Wassergehalt und Gesamtgesteins-Zusammensetzung. Unter wasser-untersättigten Bedingungen, kontrolliert die Stabilität von Amphibol die Solidus-Position. Experimente in dem System Tinaquillo Peridotit +0,2% H₂O, einem refraktären Peridotit unter wasser-untersättigten Bedingungen, zeigen daß Amphibol bis 1030°C und 26 Kb stabil ist. Im Gegensatz dazu ist pargasitische Hornblende in einem Hawaii-Pyrolit, von mehr fertiler Peridotit-Zuammensetzung, bis 1150°C und 30 Kb stabil. Das zeigt, daß bei wasser-untersättigten Bedingungen der am meisten produktive Teil eines kristallisierenden Mantel-Diapirs mit inhomogener Zusammensetzung sich zuerst verfestigen wird, während eine mehr refraktäre Komponente eine alkali-reiche Schmelze enthalten wird, die wiederum die Fähigkeit hat, umliegende Bereiche metasomatisch zu beeinflussen. Die relativen Stabilitäten von Amphibol in refraktären und fertilen Gesamtzusammensetzungen können dazu führen, daß die chemischen Gegensätze in Hochtemperaturlherzoliten eher zunehmen als abnehmen, d. h. ein Prozeß metamorpher Differentiation. Ti, Fe, Al und Na Metasomatose können deshalb als ein verbreiteter Vorgang, der mit der Aufwärtsbewegung und Verfestigung eines H₂O-führenden Mantel-Diapirs assoziiert ist, betrachtet werden.

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With 4 Figures     

Die Bestimmung des optischen Schwerpunktes von Glühlicht-Filter-Kombinationen

Zusammenfassung Ein Verfahren zur mikroskopischen Bestimmung des optischen Schwerpunktes von Glühlicht-Filter-Kombinationen mit Hilfe von Drehkompensatoren wird entwickelt und praktisch erprobt. Bei genügend engem spektralen Durchlässig-keitsbereich (z. B. Lifa-Filter Nr. 215 rot und Nr. 391 blau) ist die Bestimmung der Schwerpunktswellenlänge () bis auf Bruchteile von m möglich. Das Verfahren kann prinzipiell auf alle Lichtquellen ausgedehnt werden; deren Wellenlängen sich in genügend engen Spektralbereichen halten. Erforderlich ist lediglich die genaue Kenntnis der Kompensatorkonstanten für Na-Licht, welche am besten durch Eichung mit einer Na-Dampflampe bestimmt wird.     

Alkaline rocks and carbonatites of Amba Dongar and adjacent areas,Deccan Igneous Province,Gujarat, India: 1. Geology,petrography and petrochemistry

Summary Rift-related, late Eocene ( 60 Ma) alkaline-carbonatitec intrusions cover 1200 km2 south of the town of Chhota Udaipur, and form a subprovince within the alkaline magmatism that accompanies the tholeiitic Deccan Traps. They were emplaced temporally between late Deccan Trap flows and late dykes of basalt and picritic basalt. The subprovince comprises five main geographic occurrences (sectors): (1)Amba Dongar: a ring-complex of Ca-Mg-Fe-carbonatites, nephelinites to tephriphonolites, and fluorite deposits; (2)Siriwasan-Dugdha: an intrusive complex of Ca—carbonatites, nephelinites and trachytic rocks; (3)Phenai Mata: a nepheline syenite plug and dykes, plus dykes of tephrites to phonolites and lamprophyres (intimately associated with a layered tholeiitic gabbro—granophyre intrusion); (4)Panwad-Kawant: dykes and plugs of lamprophyres and tephrites to phonolites; (5)Bakhatgarh-Phulmahal: late basic-ultrabasic dykes only. The alkaline rocks range from ultrasodic to ultrapotassic, but are mostly nonperalkaline. Silica-undersaturated examples show higher incompatible and LIL element contents (Rb, K, Nb, Zr, Sr, Ba, LREE, etc.) than the associated tholeiites. However, the late basic-ultrabasic dykes display an continuum of alkaline-tholeiitic compositions. Possible parent magmas are represented among the primitive undersaturated basic dykes (including lamprophyres). The trachytic rocks are subalkaline, and may be genetically related to a tholeiitic rather than alkaline parent magma.

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Alkaligesteine und Karbonatite von Amba Dongar und Umgebung, Dekkan-Provinz, Gujarat, Indien: 1. Geologie, Petrographie und Gesteinschemie

Zusammenfassung Alkalisch-karbonatitische Intrusionen aus dem Obereozän (60 Ma) erstrecken sich über 1200 km² südlich der indischen Stadt Chhota Udaipur und bilden einen Teil des alkalischen Komplexes, der die tholeiitischen Deccan Traps begleitet. Die Gesteine wurden während eines Rifting Prozesses intrudiert und lagern stratigraphisch zwischen Deccan Trap Tholeiiten und basaltischen bzw. pikritischen Ganggesteinen. Das Gebiet läßt sich in fünf geographische Regionen unterteilen: (1) Amba Dongar: ein ringförmiger Komplex aus Ca-Mg-Fe-reichen Karbonatiten, Nepheliniten und Tephriphonoliten mit Fluorit-Lagerstätten; (2) Siriwasan-Dugdha: eine Ca-reiche Karbonatit-Intrusion mit Nepheliniten und Trachyten; (3) Phenai Mata: Eine Nephelin-syenitische Intrusion und begleitende Ganggesteine aus Tephriten, Phonoliten und Lamprophyren, die mit einer magmatisch geschichteten tholeiitischen Gabbro Intrusion vergesellschaftet sind; (4) Panwad-Kawant: Lamprophyrische Ganggesteine neben Tephriten und Phonoliten; (5) Bakhatgarh-Phulmahal: späte basisch bis ultrabasische Ganggesteine. Die alkalischen Gesteine besitzen eine ultrapotassische bis extrem Na-reiche Zusammensetzung, nur vereinzelte Proben weisen jedoch peralkalischen Charakter auf. Silizium-untersättigte (alkalische) Proben besitzen in der Regel höhere Konzentrationen an Mantel-inkompatiblen Elementen (z.B. LREE, Nb und Zr) und LILE (z.B. Rb, Sr und Ba) als die benachbarten Tholeiite. Die späten basisch bis ultrabasischen Ganggesteine stellen ein Kontinuum von alkalischer bis tholeiitischer Geochemie dar. Die primitiven Silizium-untersättigten Ganggesteine (und Lamprophyre) repräsentieren vermutlich die Ausgangssehmelzen; die subalkalischen Trachyte dürften in genetischem Zusammenhang mit den Tholeiiten stehen.

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With 8 Figures     

Orogeny,crustal hydrogeology and the generation of epigenetic ore deposits in the Canadian Cordillera

Summary The Mesozoic-Cenozoic history of the Canadian Cordillera in British Columbia was composed of five major stages: preaccretion island arc development in the Early Jurassic, micro-plate vs. continent collision in the Middle Jurassic, uplift and extension in the Late Jurassic to Early Cretaceous, renewed collisional tectonics in the Middle Cretaceous, and extension and strike-slip faulting in the Late Cretaceous to Eocene. All of these intervals except the Late Jurassic to Early Cretaceous were associated with extensive plutonism and volcanism. An analysis of the age distribution of epigenetic ores (porphyry Cu ± Mo, Au; mesothermal Au; epithermal Au ± Ag; Ag-Pb-Zn veins), however, indicates that only the Early Jurassic, the Late Jurassic to Early Cretaceous, and the Late Cretaceous to Eocene were characterized by widespread development of epigenetic ores. Especially notable is the absence of significant epigenetic mineralization from the Middle Jurassic and Middle Cretaceous periods, even though magmatism and metamorphism were widespread during these time periods.Studies of synbrogenic regional fluid flow in the Canadian Cordillera show that differences in regional hydrogeology between the compressional-thrust and the extensional intervals are probably the key factor in determining which intervals were extensively mineralized. In compressional-thrust regimes characteristic of the Middle Jurassic and Middle Cretaceous, vertical permeability is disrupted by low permeability thrust zones, which inhibits the influx of surface fluids or venting of subsurface fluids and consequently, limits the ability of the system to concentrate metals. In extensional regimes, vertical fracturing provides regions of high permeability, which provide for the rapid influx and circulation of surface fluids and venting of devolatilizational fluids and consequently, the widespread formation of epigenetic ores.

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Gebirgsbildung, Hydrogeologie der Kruste, und Entstehung von epigenetischen Erzlagerstätten in der kanadischen Cordillera

Zusammenfassung Die mesozoisch-känozoische Geschichte der kanadischen Cordillere in Britisch Kolumbien umfaßt fünf Haupt-Stadien: Entwicklung eines Inselbogens im Unter-Jura, Mikroplatten/Kontinent-Kollision im Mittel-Jura, Hebung and Extension im Oberjura bis Unterkreide, Kollisionstektonik in der Mittelkreide und schließlich Extension und Strike-Slip-Faulting von der Oberkreide bis ins Eozän. Alle diese Phasen, mit Ausnahme der im späten Jura und in der frühen Kreide, waren mit ausgedehnter plutonischer und vulkanischer Aktivität verbunden. Eine Analyse der Altersverteilung epigenetischer Erzlagerstätten (Porphyry Cu + Mo, mesothermales Au, epithermales Au + Ag; AgPb-Zn-Gänge), weist darauf hin, daß nur im Unterjura, und vom Oberjura bis in die Unterkreide, und von der Oberkreide bis ins Eozän die Entstehung epigenetischer Erzlagerstätten zu beobachten war. Besonders bemerkenswert ist das Fehlen signifikanter epigenetischer Mineralisation im Mitteljura und in der Mittelkreide, obwohl Magmatismus und Metamorphose während dieser Zeitabschnitte zu beobachten waren.Untersuchungen von synorogenem, regionalem Fluidverhalten in der kanadischen Kordillere zeigen, daß Unterschiede in der regionalen Hydrogeologie zwischen kompressionalen Überschiebungsphasen und extensionalen Perioden ein wichtiger Faktor in der Entwicklung der Mineralisation sind. In Kompressions/Überschiebungsregimen, die für den Mitteljura und die Mittelkreide charakteristisch sind, war vertikale Permeabilität durch Überschiebungsbahnen von niedriger Permeabilität unterbrochen. Dies wiederum verhinderte den Zufluß von Oberflächen-Fluiden oder das Aufsteigen von Fluiden aus der Tiefe und, in der Folge, die Fähigkeit des Systems, Metalle zu konzentrieren. In Extensions-Bereichen bieten vertikale Bruchstrukturen Bereiche hoher Durchlässigkeit an, die wiederum rasche Zufuhr und Zirkulation von Oberflächenfluiden, das Aufsteigen von Fluiden, sowie die Bildung von Lagerstätten erleichtern.

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This paper was presented at the IGCP 291 Project Symposium Metamorphic Fluids and Mineral Deposits, ETH Zürich, March 21–23, 1991.     

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 Pechenga Ni-Cu deposits, Russia: Data on PGE and Au distribution and sulphur isotope compositions

Summary The Early Proterozoic Ni-Cu deposits of the Pechenga ore field, located in the northwestern part of Russia, are associated with gabbro-wehrlite intrusions which are cogenetic with ferropicritic volcanics. The total PGE content of the ores and Ni-bearing ultramafics varies widely, showing a positive correlation with sulphur content, and reaching 2-3 ppm in the massive and breccia ores. Barren intrusions and sulphide-free ultramafic lithologies of the ore-bearing intrusions, as well as ferropicritic volcanics, have low PGE contents and are depleted in noble metals relative to Ni and Cu. Accommodation of PGE in sulphides and PGE depletion in low-sulphur ultramafic rocks are consistent with a magmatic model, implying partitioning of PGE from silicate melt to sulphides and indicating sulphide saturation and separation of the immiscible sulphide liquid at an early stage of the magma's history, prior to ferropicrite eruption and gabbro-wehrlite emplacement.A juvenile sulphur source for a number of Ni-Cu ore deposits and prospects (Kaula, Kotselvaara, Kammikivi, Sputnik-Verkhnee, Yuzhnoe) and barren intrusions is indicated by uniform ³⁴S values, ranging from c.-1.0 to +2.5. In contrast, ores associated with the large intrusive bodies (Pilgujärvi, Kierdzhipor), characterised by ³⁴S values ranging from c.1 to 7, are contaminated by crustal sulphur from the host metasedimentary rocks. This contamination apparently occured during magma ascent through the host sulphide-rich shales.Metamorphic hydrothermal alteration of the rocks led to remobilisation of the sulphide ores. Au was leached from massive and breccia ores and redeposited as native gold in zones of talc-carbonate alteration and stringer sulphides. Sedimentary sulphur from the host metasedimentary rocks has been introduced into the stringer zone Ni-Cu mineralisation and zones of talc-carbonate alteration by metamorphic fluids.Zusammenfassung Die altproterozoischen Kupfer-Nickel-Lagerstätten von Pechenga (Petsamo) in Nordwest-Russland sind mit Gabbro-Wehrlit Intrusionen assoziiert. Diese wiederum sind co-genetisch mit ferropikritischen Vulkaniten. Der gesamte PGE-Gehalt der Erze und Nickel-führender Ultramafite variiert beträchtlich und zeigt eine positive Korrelation mit dem Schwefelgehalt. PGE-Gehalte erreichen bis zu 2-3 ppm in den massiven und in den Breckzien-Erzen. Erzfreie Intrusionen und Sulfid-freie ultramafische Lithologien der erzführenden Intrusionen, sowohl wie auch ferropikritische Vulkanite haben niedrige PGE-Gehalte und sind, relativ zu Nickel und Kupfer, an Edelmetallen verarmt. Der Einbau von PGE in Sulfiden, sowie PGE-Abreicherung in schwefelarmen ultramafischen Gesteinen entsprechen einem magmatischen Modell. Dieses impliziert eine Fraktionierung von PGE aus der Silikatschmelze in Sulfide. Es weist weiterhin auf Sulfid-Sättigung und Abtrennung der Sulfidschmelze zu einem frühen Studium der magmatischen Entwicklung, vor der Ferropikrit-Eruption und vor der Platznahme der Gabbro-Wehrlite, hin.Eine juvenile Schwefelquelle für eine Anzahl von Nickel-Kupfer-Erzlagerstätten und Prospekten (Kaul, Kotselvaara, Kammikivi, Sputnik-Verkhnee, Yuzhnoe) und erzfreie Intrusionen wird durch gleichförmige ³⁴S-Werte bewiesen, die von ca. 1,0 bis 2,5% reichen. Im Gegensatz dazu sind Erze, die mit den großen Intrusiv-Körpern (Pilgujärvi, Kierdzhipor), assoziiert sind, durch ³⁴S-Werte von 1 bis 7% charakterisiert; letztere sind durch krustalen Schwefel aus den umgebenden metasedimentären Gesteinen kontaminiert. Diese Kontamination fand offensichtlich während des Magmenaufstieges durch die sulfidreichen Schiefer statt.Metamorphe hydrothermale Alteration der Gesteine führte zur Remobilisation der Sulfiderze. Gold wurde aus massiven und Breckzien-Erzen herausgelöst und als gediegenes Gold in Zonen von Talk-Karbonat-Alteration und stringer-Sulfiden abgesetzt. Sedimentärer Schwefel aus den metasedimentären Wirtsgesteinen ist in die stringer Nickel-Kupfer-Mineralisation und in Zonen von Talk-Karbonat-Alteration durch metamorphe Fluide zugeführt worden.

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Die Nickel-Kupfer-Lagerstätten von Pechenga, Rußland: PGE- und Au-Verteilung und Schwefelisotopen

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With 8 Figures     

Alkaline and ultramafic carbonate lamprophyres in Central Bohemian carboniferous basins,Czech Republic

Summary Dykes of alkaline and ultramafic carbonate lamprophyres (monchiquite-ouachitite and aillikite) intrude the Carboniferous sediments of Central Bohemia. Their characteristic feature is the presence of substantial amounts of a sodalite group mineral (presumably haüyne), carbonate and barite. Isotopic compositions of ¹³C (–3.4 to –6.2) and ¹⁸O ( + 13.5 to + 15.9) indicate that the carbonate is of primary magmatic origin and that fluids were formed at temperatures of 500 to 350°C. High contents of CO₂ (3.6 to 17.6 wt.%) and incompatible elements, high LREE/HREE ratios (30.0 to 57.7), and low Rb/Sr (0.025 to 0.078) and⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (0.7038 to 0.7042) ratios suggest the ultramafic lamprophyres are related to deep-seated carbonated magmas of mantle origin. Low degree of partial melting ( < 1%) of the mantle peridotite is envisaged, with additional transport of fluids rich in incompatible elements into the crustal chamber. Alkaline lamprophyres are fractionated derivatives which originated from the same source. Magma intrusion from different levels of a magma chamber into fracture zones under horizontal tension without a central intrusion could result in variability in lamprophyre composition (cumulates or evolved derivatives).

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Alkalische und ultramafische Karbonat-Lamprophyre der zentralen böhmischen Karbonbecken, Tschische Republik

Zusammenfassung Alkalische und ultramafische Karbonat-Lamprophyrgänge (Monchiquit-Ouachitit und Aillikit) intrudieren in karbonische Sedimente Zentralböhmens. Sie sind charakterisiert durch das Auftreten von beträchtlichen Mengen an Mineralen der Sodalith-Gruppe (v.a. Haüyn), Karbonaten und Baryt. Ihre Isotopenzusammensetzung von ¹³C (–3.4 bis –6.2) und ¹⁸O (13.5 bis 15.9) zeigt, daß die Karbonate primär magmatischen Ursprungs sind und daß assoziierte Fluide in einem Temperaturbereich von 350 bis 500°C gebildet wurden. Hohe Gehalte an CO₂ (3.6 bis 17.6 Gew. %), inkompatiblen Elementen, hohe LREE/HREE-Verhältnisse (30.0 bis 57.7), sowie niedrige Rb/Sr—(0.025 bis 0.078) und⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-(0.7038 bis 0.7042) Verhältnisse lassen vermuten, daß die ultramafischen Lamprophyre mit karbonatischen Magmen des Mantels in Beziehung stehen. Eine niedrige Aufschmelzungsrate ( < 1%) von Mantelperidotit mit zusätzlichem Transport von, an inkompatiblen Elementen angereicherten Fluiden, in die krustale Magmenkammer wird diskutiert. Alkalische Lamprophyre sind als stärker fraktionierte Magmen, die derselben Quelle entstammen, zu verstehen. Die Intrusion der aus verschiedenen Bereichen der Magmenkammer stammenden Magmen in durch horizontale Dehnung verursachte Störungszonen könnte das Fehlen eines zentralen Intrusionskörpers und die unterschiedliche Zusammensetzung der Lamprophyre (Kumulate oder entwickelte Derivate) erklären.

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With 8 Figures     

A window to the operation of microplate tectonics in the Tethys Ocean: the geochemistry of the Samothrace granite,Aegean Sea

Summary The island of Samothrace, northeastern Aegean Sea, consists of five main geological units: (i) A basement unit consisting of low grade metamorphic rocks (metapelites, marbles, metavolcanic rocks, and a metaconglomerate); (ii) an ophiolitic complex with K-Ar hornblende date of 154 ± 7 and 155 ± 7 Ma; (iii) A granite intrusion with biotite K-Ar dates of 14.5 ± 0.3 and 14.5 ± 0.5 Ma, and a contact metamorphic event dated at 40.9 + 2.2 Ma; (iv) a unit of Cenozoic volcanic rocks: orogenic volcanism apparently occurred in two cycles with Upper Eocene tholeiitic to calc-alkaline volcanic rocks and post-Eocene high-K andesites to trachytes. (v) Quaternary clastic sedimentary rocks which occur around the peripheral parts of the island. The granitic intrusion is predominantly a hornblende-biotite granite, granodiorite or quartz monzonite, with porphyritic variants and mafic enclaves. The pluton is cut by granophyre, aplite and rare granodioritic veins. All lithological units of the Samothrace intrusion show smooth and continuous major element trends and similar chondrite- and Ocean Ridge Granite-normalized incompatible element profiles. ORG-normalized incompatible element contents of Hf, Zr, Sm are explained with fractionation close to the normalizing values Y and Yb contents combined with high K/Yb ratios; Rb and Th are significantly enriched relative to Nb and Ta. In Y-Nb and Rb-SiO₂ space most samples of the Samothrace granite, plot in the volcanic arc and the syn-collisional granite fields. In Y + Nb-Rb space they are equally distributed within and transgress these two domains. The geochemical and regional data suggest a subduction or collision environment but biotite mineral data do not support a collisional setting for magma genesis. The Samothrace granite was probaby associated with a post-collisional domain after the closure of the Axios section of the Tethys Ocean.

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Ein Einblick in das Wirken von Mikroplattentektonik in der Tethys—Die Geochemie des Samothrake Granites, Agäisches Meer

Zusammenfassung Die Insel Samothrake in der nordöstlichen Ägäis besteht aus fünf geologischen Haupteinheiten: (i) einem schwach metamorphen Basement (Metapelite, Marmore, Metavulkanite und Metakonglomerate); (ii) einem ophiolithischem Komplex, der mit K-Ar Datierungen an Hornblende ein Alter von 154 ± 7 und 155 ± 7 Ma ergab; (iii) ein granitischer Intrusionskörper mit K-Ar Altern an Biotit von 14.0 ± 0.3 und 14.5 ± 0.5 Ma und einem kontaktmetamorphen Ereignis, das mit 40.9 ± 2.2 Ma datiert ist; (iv) eine Abfolge känozoischer Vulkanite, wobei der orogene Vulkanismus offensichtlich in zwei Zyklen ablief mit tholeiitischen bis kalkalkalischen Vulkaniten im oberen Eozän und high-K Andesiten bis Trachyten im post-Eozän; (v) quartären klastischen Sedimentgesteinen, die im Randbereich der Insel auftreten. Die Granitintrusion setzt sich hauptsächlich aus Hornblende-Biotitgraniten, Granodioriten oder Quarzmonzoniten mit teilweise porphyrischen und mafischen Enklaven enthaltenden Varietäten zusammen. Der Pluton wird von Granophyren, Apliten und seltener von granodioritischen Gängen durchschlagen. Alle lithologischen Einheiten der Samothrake Intrusion zeigen kontinuierliche Hauptelementtrends und ähnliche Chondrit und ORG-normalisierte inkompatible Elementprofile. Die Gehalte an den inkompatiblen Elementen Hf, Zr, Sm sind sehr ähnlich denen von ozeanischen Graniten (ORG). Die niedrigen Y und Yb-Gehalte und die hohen K/Yb Verhältnisse werden durch Fraktionierung erklärt. Rb und Th sind signifikant angereichert im Vergleich zu Nb und Ta. In Y-Nb und Rb-SiO₂ Diagrammen plotten die meisten Proben des Samothrake Granites im Feld der vulkanischen Inselbogen- und Synkollisionsgranite. Im Y + Nb-Rb Diagramm zeigt sich eine gleichmäßige und überlappende Verteilung. Die geochemischen und regionalen Daten weisen auf einen Subduktions- oder Kollisionsbereich hin, obwohl die Biotitzusammensetzungen nicht für eine Bildung der Magmen in einem Kollisionsbereich sprechen. Die Bildung des Samothrake Granites steht möglicherweise mit post-Kollisionstektonik nach dem Schließen der Axioszone in der Tethys in Zusammenhang.

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With 7 Figures     

Retrograde pressure-temperature path for spinel-bearing metapelites in Rayagada, Eastern Ghats, India

Summary Two assemblages have been identified in spinel-bearing metapelites from Rayagada, in the Eastern Ghats Belt, India: the first, an iron-rich assemblage, is characterized by iron-rich spinel and garnet; the second, iron-poor assemblage, by iron-poor spinel and garnet, together with cordierite and hematite. Garnet and sillimanite coronas around spinel show elongation parallel to the dominant fabric in the iron-rich assemblage but not in the iron-poor one. Both textures suggest the corona forming retrograde reaction spl + qtz = grt + sil. The P-T conditions for these corona-forming reactions are estimated at 950°C and 8.7-9.0 kbar for the iron-rich, and 800°C and 8 kbar for the iron-poor assemblage. Thermobarometric results and observed phase relations, using the model system FeO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ (FMAS) indicate near-isobaric cooling from 950° to 800°C and subsequent decompression from 8 to 6.5 kbar. The corona-forming event in the iron-rich assemblage has been correlated with the dominant second phase of deformation (D2), but that in the iron-poor assemblage apparently postdates D₂.

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Der retrograde P-T Pfad Spinell führender Metapelite in Rayagada, östliche Ghats, Indien

Zusammenfassung Zwei unterschiedliche Spinell-führende Mineralvergesellschaftungen in Metapeliten werden aus Rayagada in den östlichen Ghats Indiens beschrieben. Die erste, eine eisenreiche, ist durch Fe-reichen Spinell und Granat, die zweite eisenarme, durch Fe armen Spinell, Granat, Cordierit und Hämatit charakterisiert. Granat und Sillimanit Coronas um Spinell sind nur in der eisenreichen Vergesellschaftung parallel zum dominierenden metamorphen Gefüge elongiert, nicht aber in der eisenarmen. Beide Texturen belegen die retrograde Reaktion Spl + Qtz = Grt + Sil. Die P-T Bedingungen der Koronareaktionen in der Fe-reichen Assoziation werden mit ca. 950°C und 8.7-9.0 kbar, die in der Fe-armen mit ca. 800°C und 8 kbar abgeschätzt. Die Ergebnisse der Geothermobarometrie und die beobachteten Phasenbeziehungen im Modellsysem FeO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ (FMAS) belegen eine mehr oder weniger isobare Abkühlung von ca. 950 bis 800°C mit anschließender Dekompression von ca. 8 bis 6.5 kbar. Die koronabildende Raktion in der eisenreichen Vergesellschaftung wird mit der dominierenden zweiten (D2) Deformationsphase korreliert, überdauert diese aber in den Fe-armen Gesteinen.

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With 5 Figures     

Precambrian blacksands as precursors of magnetite and Ilmenite bearing chlorite-micaschists,Bohemian Massif,Austria

Summary A complex of Precambrian chlorite-micaschists in the Moravian zone of the Bohemian massif contains up to 20 vol.% of fine grained magnetite and ilmenite. The rocks are characterized by high Fe, Ti and V contents (averages: 13 wt %, 1.6 wt% and 200 ppm), showing a strong positive correlation. SiO₂ contents amount to 60 wt.%; together with relatively high K and low Ca and Mg values this is considered to be evidence for metapelites and -psammites. Relictic sedimentary layers of magnetite and chlorite, as well as relictic titano-magnetites were occasionally observed. Magnetite contains up to 0.5 wt.% V₂O₃ and Cr₂O₃ each, and up to 1.2 wt.% TiO₂. Ilmenites show up to 5 wt.% MnO.The unusual bulk chemistry of the metasediments, the relictic layered structures and the composition of the magnetites (in relation to magnetites of different genesis) suggest a clastic sedimentary origin of the ore minerals, eroded probably from some basic magmatic complex. Hence a Precambrian black-sand is proposed as a precursor rock and compared with different blacksands known from the literature.

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Präkambrische Blacksands als Precursors von Ilmenit führenden Chlorit-Glimmerschie fern der Böhmischen Masse, österreich

Zusammenfassung Eine Serie prdkambrischer Chlorit-Glimmerschiefer im Moravikum der Böhmischen Masse enthält bis zu 20 Vol.% feinkörnigen Magnetit und Ilmenit. Die Gesteine sind durch hohe Gehalte an Fe, Ti and V (durchschnittlich 13 Gew.%, 1.6 Gew.% und 200 ppm), die cine starke positive Korrelation untereinander aufweisen, charakterisiert. Die SiO₂-Gehalte betragen 60 Gew.%; dies wird, gemeinsam mit relativ hohen K- und niedrigen Ca- und Mg-Werten, als Hinweis auf Metapelite und -psammite angesehen. Gelegentlich wurden reliktische Lagen von Magnetit und Chlorit, wie auch reliktische Titano-Magnetite beobachtet. Der Magnetit enthält bis zu jeweils 0.5 Gew.% V₂O₃ und Cr₂O₃, und bis zu t.2 Gew.% TiO, Die Ilmenite zeigen bis zu 5 Gew.% MnO.Die ungewöhnliche Gesamtzusammensetzung der Metasedimente, die reliktisch gebänderten Strukturen und die Zusammensetzung der Magnetite (verglichen mit Magnetiten verschiedenster Genese) legen einen klastisch-sedimentären Ursprung der, wahrscheinlich von einem basischen Magmatit abgetragenen, Erzminerale nahe. Folglich wird der Einfluß eines präkambrischen Blacksands im Ausgangsgestein vorgeschlagen und mit unterschiedlichen Blacksands aus der Literatur verglichen.

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With 5 Figures