Spinel-peridotite xenoliths from Kapfenstein (Graz Basin,Eastern Austria): A geochemical and petrological study

Summary Ultramafic xenoliths from the basaltic tuff of Kapfenstein (Graz Basin) are mainly protogranular and protogranular- to- porphyroclastic spinel lherzolites. In addition to these common rocks, a coarse-grained spinel harzburgite and a heterogeneous spinel peridotite consisting of a clinopyroxene-poor harzburgite and a clinopyroxene-rich lherzolite have been found. Interstitial amphiboles (pargasite and kaersutite) are present in most xenoliths. The magmatic activity which brought these xenoliths to the surface is part of the Plio-Pleistocene extension-related alkali basalt volcanism which took place in the Carpatho-Pannonian Region, post-dating the subduction-related calc-alkaline volcanism which formed the Inner Carpathian arc.Mineralogical and bulk geochemical data for Kapfenstein xenoliths are similar to those for other sub-continental shallow mantle xenolith suites. Correlation diagrams for major and trace elements indicate that their chemical variations are related to different degrees of partial melting due to the extraction of mafic melts. Rare earth element (REE) patterns of separated clinopyroxenes from the xenoliths are generally light rare earth element (LREE)-depleted, although LREE-enriched and more complex patterns have also been found.⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and¹⁴³Nd/.¹⁴⁴Nd isotopic ratios of separated clinopyroxenes vary between 0.70193 and 0.70330 (^Sr, = – 36.4 to –17.0) and 0.512824 and 0.513589 (_NdNd = 4.2 to 18.l), respectively. The highest⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and lowest¹⁴⁴³Nd/¹⁴⁴Nd.Nd ratios occur in those samples which have the most refractory character and also have the most unusual REE patterns. REE determined by ion microprobe on separated interstitial amphibole grains indicate equilibrium with the host peridotite in most of the xenoliths but disequilibirum conditions have been observed, including some extreme LREE enrichments.Striking textural and some geochemical and isotope geochemical similarities have been recognised between Kapfenstein xenoliths and those from the Eastern Transylvanian Basin, both of which are situated on the edges of the diapiric upwelling located in the central part of the Pannonian Basin. The deformation, depletion and enrichment processes which occurred in these two areas are thought to be similar. The LREE-enriched interstitial amphiboles and the presence of cross-cutting amphibole veins suggest that the shallow depleted lithospheric mantle beneath the Graz Basin has been affected by metasomatising events related to the mafic alkaline host magmas rather than by subduction-related fluids or melts.

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Spinel-peridotit Xenolithe von Kapfenstein (Grazer Becken, Ostösterreich): Eine geochemische und petrologische Studie

Zusammenfassung Die ultramafischen Xenolithe aus dem Basaltuff von Kapfenstein (Grazer Becken) bestehen großteils aus protogranularem und porphyroklastischem Spinell-Lherzolith. Abgesehen von diesen weitverbreiteten Gesteinen wurden auch ein grobköringer Spinell-Harzburgit und ein heterogener Spinell-Peridotit, der aus einem Klinopyroxen-armen Harzburgit und einem Klinopyroxen-reichen Lherzolith besteht, gefunden. Interstitielle Amphibole (Pargasit und Kaersutit) sind in den meisten Xenolithen vorhanden. Die magmatischen Prozesse, die diese Xenolithe an die Erdoberfläche befördeten, stehen mit dem mit Extension assoziierten Alkali-Basalt-Vulkanismus, der während des Pliozän/ Pleistozäns dem durch Subduktion ausgelösten Kalk-alkalischen Vulkanismus des inneren Karpathenbogens folgte, in Zusammenhang.Die mineralogischen und geochemischen Vollanalysen der Kapfensteiner Xenolithe sind mit den Daten von anderen Gruppen von subkontinentalen Xenolithen des oberen Mantels vergleichbar. Korrelationsdiagramme für Haupt- und Spurenelemente zeigen, daß die chemische Variation auf verschiedene Grade von Teilschmelzbildung zurück-zuführen ist. Die Verteilungsmuster der Seltenen Erden in Klinopyroxenen der Xenolithe sind generall LREE-verarmt, aber LREE angereichte und kompliziertere Verteilungsmuster kommen vor. Die⁸⁷Sr/⁸⁶Sr und¹⁴³Nd/1⁴⁴Nd Isotopenverhältnisse der Klinopyroxene schwanken zwischen 0.70193 und 0.70330 (_Sr = von – 36.4 bis –17.0), beziechungsweise zwischen 0.512854 und 0.513589 (_Nd=von –4.2 bis 18.l). Die höchsten⁸⁷Sr/⁸⁶Sr und niedrigsten¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd Isotopenverhältnisse treten in den Proben mit dem stärksten refraktären Charakter und den ungewöhnlichsten REE-Verteilungsmustern auf. Die mittels Zonensonde ermittelten Gehalte an REE der interstitiellen Amphibole deuten ein Gleichgewicht mit dem Wirt-Peridotit an, obwohl auch Anzeichen von gestörtem Gleichgewicht, unter anderem extreme Anreicherungen an LREE, beobachtet wurden.Ein Vergleich der Kapfenstein-Xenolithe mit denen aus dem östlichen Transsylvanischen Becken zeigt bemerkenswerte strukturelle und einige geochemische und isotopengeochemische Ähnlichkeiten. Beide Gegenden befinden sich am Rande des Erdmantel diapirs, im Zentrum des Pannonischen Beckens. Die Deformationen und Verarmungsund Anreicherungsprozesse, die in beiden Gebieten stattfanden, sind vergleichbar. Die an LREE angereicherten interstitiellen Amphibole und das Auftreten von diskordanten Amphibolgängen legen nahe, daß der obere verarmte lithosphärische Mantel unter dem Grazer Becken von, mit den mafischen alkalischen Grund-Magmen verwandten, metasomatischen Prozessen erfaßt worden ist, und nicht von mit Subduktion assoziierten Flüssigkeiten oder Schmelzen.

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With 7 Figures     

Thermal evolution of the mantle underneath the Mid-German crystalline rise: Evidence from mantle xenoliths from the Rhön area (Central Germany)

Summary A suite of ultramafic xenoliths (spinel peridotites, one olivine-clinopyroxene hornblendite, and one spinel pyroxenite) from Tertiary basalt vents and lava flows of the Rhön area (Central Germany) were investigated petrologically and geochemically. With regard to P-T estimates two distinct groups of peridotite xenoliths can be discriminated: (I) A low- to intermediate-temperature group of spinel lherzolites and wehrlites mainly displaying coarse equant textures yielded temperature estimates in the range of 840–1050 °C at rather variable pressures of 11–24 kbar. The strong variability of the P-T estimates is attributed to mineral chemical disequilibria and different diffusion rates of the elements used for geothermometry and geobarometry. Spinel-pyroxene symplectites within part of these xenoliths point to a former position in the stability field of garnet lherzolite. These xenoliths are variably depleted in the basaltic component by partial melt extraction. They often show an enrichment in LREE and MREE which is due to a later overprinting by cryptic metasomatism. (II) A high-temperature group of xenoliths, which mainly consists of porphyroclastic and subordinate coarse equant spinel lherzolites and harzburgites, experienced temperatures of 1190–1270 °C at 19–26 kbar. The P-T values for these xenoliths fall close to a geothermal gradient of about 90 mW/m² and illustrate intense heating processes in the mantle which were often coupled with ductile deformation caused by lithospheric stretching. The thermal disturbance which led to the reequilibration of these peridotites must have occurred during the Tertiary magmatic event as indicated by the absence of retrograde mineral zoning, missing textural reequilibration, and the presence of partial melting phenomena in clinopyroxene. Unlike sheared xenoliths from other locations, the porphyroclastic high-temperature peridotites from the Rhön are depleted in basaltic component, in HREE, Y, and Sc. An olivine-clinopyroxene hornblendite is classified as some kind of basaltic cumulate which - according to its P-T estimate of about 1150 °C at 9 kbar - originates from hte transition zone between the lower crust and the upper mantle.⁴⁰Ar-³⁹Ar dating of kaersutite from this sample indicates an age of about 25 Ma which is in accordance with the beginning of Tertiary volcanism in the Rhön area. These investigations show that part of the lithospheric mantle underneath the Rhön area experienced a thermal reequilibration during the Tertiary magmatic event while other parts give evidence of an older history, i.e. a cryptic metasomatism and a transition from the garnet- to the spinel-lherzolite field. A possible geotectonic scenario for the transition could be the post-Variscan crustal reequilibration.

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Thermische Entwicklung des Mantels unter der Mitteldeutschen Kristallinschwelle abgeleitet aus Mantelxenolithen der Rhön

Zusammenfassung Eine Reihe von ultramafischen Xenolithen (Spinell-Peridotite, ein Olivin-KlinopyroxenHornblendit und ein Spinell-Pyroxenit) aus tertiären Basalten der Rhön wurde petrologisch and geochemisch untersucht. Zwei Gruppen von Peridotiten können hinsichtlich ihrer Äquilibrierungstemperaturen unterschieden werden: (I) Spinell-Lherzolithe and -Wehrlite mit niedrigen und mittleren Temperaturen von 840–1050 °C bei Drucken von 11-24 kbar zeigen zumeist granulare Gefüge. Die große Schwankungsbreite dieser P-T-Abschätzungen ist durch mineralchemische Ungleichgewichte und unterschiedliche Schließungstemperaturen der Geothermometer und Geobarometer bedingt. Spinell-Pyroxen-Symplektite, die in einigen dieser Xenolithe auftreten, weisen auf eine vormalige Position im Stabilitätsfeld von GranatLherzolith hin. Diese Xenolithe sind durch partielle Schmelzextraktion unterschiedlich stark depletiert. Häufig zeigen she eine Anreicherung der leichten and mittleren Seltenerdelemente, was durch eine spätere kryptometasomatische Überprägung bedingt ist. (II) Eine Gruppe hochtemperierter, vorwiegend porphyroklastischer und untergeordnet granularer Spinell-Lherzolithe und -Harzburgite wurde unter Temperaturen von 1190–1270 °C bei Drucken von 19–26 kbar überprägt. Die P-T Werte für diese Xenolithe liegen auf einem geothermischen Gradienten von über 90 mW/m², was auf intensive Aufheizprozesse im Mantel hinweist. Oftmals wurde these Aufheizung von einer duktilen Deformation begleitet, deren Ursache eine Dehnung der Mantellithosphäre war. Aufgrund der fehlenden Gleichgewichtstexturen, der Abwesenheit von retrograden Mineralzonierungen und partieller Schmelzprozesse bei den Klinopyroxenen dieser Xenolithe müssen ihre Deformation and Hochtemperaturüberprägung während des tertiären Magmatismus stattgefunden haben. Die porphyroklastischen, hochtemperierten Xenolithe zeigen die stärkste Abreicherung an basaltischer Komponente, den schweren Seltenerdelementen sowie an Y and Sc. Bei dem Olivin-Klinopyroxen-Hornblendit handelt es sich um ein basaltisches Kumulat, welches aufgrund seiner P-T Abschätzung (um 1150 °C bei 9 kbar) aus dem Übergangsbereich von unterer Kruste zu oberem Mantel stammt. Eine⁴⁰Ar-³⁹Ar Datierung von Kaersutiten dieser Probe weist auf ein Alter von etwa 25 Ma, was in Übereinstimmung mit dem Beginn des tertiären Vulkanismus in dieser Region ist. Diese Untersuchungen verdeutlichen, daß ein Teil des lithosphärischen Mantels unter der Rhön eine thermische Äquilibrierung während des tertiären magmatischen Ereignisses erfuhr. Dagegen zeigen andere Teile noch Relikte einer älteren Geschichte, speziell eine kryptische Metasomatose and den Übergang vom Stabilitätsfeld des Granat-Lherzoliths zum Spinell-Lherzolith. Ein mögliches geotektonisches Szenario für diesen Transfer könnte die postvariscische Krustenreäquilibrierung sein.

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With 7 Figures     

Origin and implications of mafic xenoliths associated with Cenozoic extension-related volcanism in the Válencia Trough, NE Spain

Summary The Válencia Trough of northeastern Spain represents a poorly understood region of Cenozoic extension-related magmatism in western Europe. We present chemical data on mafic xenoliths and their host basalt from the Roca Negra cinder cone in the Catalán Volcanic Zone in the Válencia Trough. The xenoliths consist of augite+hornblende+ oxides±plagioclase±apatite±olivine::Lbiotitelorthopyroxene, and range from clinopyroxenites and hornblendites to gabbroic rocks. The major and trace element compositions of the xenoliths are compatible with formation as cumulates from a range of olivine tholeiitic to strongly alkaline magmas, and show a strong affinity to the Middle Miocene to Recent rift-related magmatism in the Cátalan Volcanic Zone. The xenoliths formed at temperatures of 1110–1180 °C, pressures of 2–7 kb (with 10 kb as the upper limit), and oxygen fugacities corresponding to 1–2 log units above the NNO oxygen buffer. The estimated pressure range implies formation in magma chambers within the crust, possibly also near the crust/mantle boundary (underplating). The presence of crustal cumulates indicates that the total volume of magmas emplaced into the crust in the Cátalan Volcanic Zone may be significantly larger than indicated by surface exposures. Isotopic compositions of the xenoliths are⁸⁷Sr/⁸⁶Sr: 0.703537–0.703647,¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd: 0.512732–0.512766,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb: 18.097–19.106,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb: 15.522–15.579, and²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb: 37.850–38.794. This range suggests the involvement of two mantle source components. One of these may be the low-velocity component recognized in Cenozoic magmatism in the eastern Atlantic Ocean to central Europe and western Mediterranean. The other component, which differs from those involved in other domains of Cenozoic volcanism in Europe and adjacent areas, may be located in the lithospheric mantle underlying NE Spain, which was metasomatized during late Variscan to early Alpine deformation.

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Herkunft und Bedeutung mafischer Xenolithe aus känozoiscben Extensions-bezogenen Vulkaniten aus dem Valencia Trog, Nordost-Spanien

Zusammenfassung Der Válencia Trog in Nordost-Spanien stellt eine noch wenig verstandene Region mit känozoischen Extensions-bezogenern Magmatismus in Westeuropa dar. Wir geben hier chemische Daten über mafische Xenolithe und ihre basaltischen Muttergesteine aus dem Roca Negra Kegei in der vulkanischen Zone von Catalan im Valencia Trog. Die Xenolithe bestehen aus Augit+Hornblende+Oxiden±Plagioklas±Apatit±Olivin±Biotit±Orthopyroxen und reichen in ihrer Zusammensetzung von Klinopyroxeniten und Homblenditen his zu gabbroischen Gesteinen. Die Haupt- und Spurenelementzusammensetzung der Xenolithe entspricht einer Kumulatbildung aus Olivin-tholéitischen bis stark alkalischen Magmen and zeigt eine deutliche Affinität mit dem mittelmiozanen bis rezenten Rift-bezogenen Magmatismus in der vulkanischen Zone von Catalan. Die Xenolithe bildeten sich bei Temperaturen von 1.110 bis 1.180 °C und bei Drucken von 2–7 kb (mit 10 kb als Obergrenze) und bei Sauerstoff-Fugazitäten, die 1 bis 2 log Einheiten über dem NNO Sauerstoff-Puffer liegen. Die abgeschätzten Drucke weisen auf Bildung in Magmakammern innerhalb der Kruste bin, womölich auch in der Nähe der Kruste-Mantelgrenze (Underplating). Das Vorkommen von krustalen Kumulaten zeigt, daß das gesamte Volumen von Magma, das in die Kruste der vulkanischen Zone von Catalan eingedrungen ist, wesentlich größer ist als das, das man aus Oberflächen-Ausbissen entnehmen k6nnte. Die Isotopen-Zusammensetzung der Xenolithe sind⁸⁷Sr/⁸⁶Sr: 0.703537–0.703647,¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd: 0.512732–0.512766,²⁰⁶Pb/204 Pb: 18.097–19.106,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb: 15.522–15.579, and²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb: 37.850–38.794. Dies läßt erkennen, daß es sich bier um zwei verschiedene Mantel-Quellen handelt. Eine davon könnte die Niedrig-Geschwindigkeitskomponente sein, die man in känozoiscben Magmatiten des östlichen Atlantischen Ozeans, sowie in Zentraleuropa und im westlichen Mittelmeer erkannt hat. Die andere Komponete unterscheidet sich von jenen, die in anderen Bereichen von känozoischem Vulkanismus in Europa und benachbarten Gebieten vorkommen. Sie könnte im lithosphärischen Mantel unterhalb von Nordost-Spanien liegen, der während der variszischen bis zur frühalpidischen Deformation metasomatisch beeinflußt wurde.

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With 10 Figures     

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     

The role of fluorine in the evolution of ultrapotassic magmas

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

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Die Rolle von fluor in der evolution ultrapotassischer magmen

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

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With 9 Figures     

Granat-Spinell-Websterit und Lherzolith aus dem Basalttuff von Kapfenstein,Steiermark

Zusammenfassung Aus dem Basalttuff von Kapfenstein werden ein Granat-Spinell-Websterit und ein Lherzolith-Einschluß beschrieben. Elektronenstrahl-Mikrosondenanalysen der Phasen und Pauschalanalysen dieser Gesteine und des Basaltes werden angegeben.Die Zusammensetzung der koexistierenden Phasen deutet auf eine Gleichgewichtsbildung unter sehr hohen Temperaturen und Drücken hin (Lherzolith: 1100–1150° C, 20 kb; Websterit: 1250–1350° C, 24 kb). Beide Einschluß-Gesteine zeigen Deformationen und metamorphe Rekristallisationen. Es wird angenommen, daß sie Reste verschiedener Lagen des oberen Erdmantels darstellen.Die Basaltschlacken des Tuffs sind reich an Mineralbruchstücken dieser und anderer Gesteine. Sie fürhren jedoch auch Hp-HT-Minerale, welche kogenetisch sind. Die ungewöhnliche Zusammensetzung der Lapilli und der Schlacken deutet auf eine direkte Herkunft dieser Laven aus dem Erdmantel hin.

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Garnet-spinel-websterite and lherzolite from the Basalt tuff from Kapfenstein, Styria

Summary A garnet-spinel websterite and a spinel lherzolite nodule as well as some scoriaceous basaltic fragments from the tuff of Kapfenstein have been investigated petrologically. Electron-microprobe analyses of the phase and bulk analyses of the rocks are presented.Compositions of the coexisting phases suggest equilibration at high temperatures and pressures; lherzolite at 1100–1150° C and 20 kb whereas websterite at 1250–1350° C and 24 kb. Both xenoliths show metamorphic recrystallization and stress deformation. It is believed that they represent accidental xenoliths of different strata of the upper mantle.The scoriaceous basaltic fragments contain abundant mineral fragments of the xenoliths and other rocks. They also contain cogenetic high pressure minerals. The unusual composition of the basaltic fragments suggests a direct derivation of their melts from the upper mantle by partial melting of different degrees.

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Mit 4 Abbildungen

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Herrn Prof. DDr.H. Wieseneder zum 65. Geburtstag gewidmet.     

Studies of unconsolidated sediments

Zusammenfassung Die Technik der Imprägnierung locker gefügter Sedimente mit Kunststoffen zur Herstellung orientierter Dünnschliffe für Gefügestudien wird beschrieben. Die Orientierung des Quarzgefüges von durch Wind- und Wasserwirkung gebildeten Rippelmarken wurde in dieser Weise untersucht und verglichen. Die durch Wasserströmungen gebildeten Rippel zeigen einen höheren Grad und einen etwas anderen Gesamtcharakter der Regelung. Die Unterschiede in der Größenverteilung der Quarzkörner in den beiden Arten von Rippelmarken gehen klar aus Mikrophotographien hervor.

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With 6 figures     

Magma mixing,the petrogenetic link between anorthositic suites and rapakivi granites, Åland,SW Finland

Summary The Åland, rapakivi batholith consists of several granites that differ texturally and mineralogically from quartz-porphyritic varieties to rapakivi varieties with K-feldspar ovoids (wiborgites and pyterlites) and aplitic granites. Closely associated with the batholith there is a mafc magmatic series of dolerite dykes, norites, anorthosites and monzodiorites.The earliest major intrusive phase of the Åland, rapakivi batholith consists of quartzporphyritic hornblende rapakivi. This rock contains small amoeboidal mafc enclaves, labradorite megacrysts, quartz ocelli, amphibole-mantled xenoliths and irregular clots of granophyric granite. These disequilibrium features are products of mixing between basaltic and granitic magmas. Geochemical modelling indicates that the quartzporphyritic hornblende rapakivi is a mixture of 15% hi-Fe monzodiorite (mafic endmember) and 85% quartz-feldspar porphyry (felsic end-member). The monzodiorite is derived from a norite-anorthosite-monzodiorite series. The quartz-feldspar porphyry is produced by partial melting of the country rock caused by intrusions of hot basic magma.Structural, textural and geochemical features suggest that magma mixing was an important petrogenetic process in the formation of the earliest rapakivi granite intrusions in the Åland, rapakivi batholith. Petrographic evidence of magma mixing can also be found in the major intrusion of the batholith, the wiborgite rapakivi granites. Chemically the mixing is difficult to specify in these rocks because of a high proportion of felsic component. Zircon and apatite fractionation trends, however, indicate that the wiborgite rapakivis also contain components from a mixed source.

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Magmamixing, die petrogenetische Verbindung zwischen Anorthositen und RapakiviGraniten, Åland, SW Finnland

Zusammenfassung Der Rapakivi Batholit von Åland besteht aus verschiedenen Graniten, die in ihrer Textur und Zusammensetzung das Feld von quarzporphyritischen über Rapakivigranite mit K-Feldspat-Ovoiden (Wiborgite und Pyterlite) und aplitischen Graniten abdecken. Eine mafische magmatische Serie von Dolerit-Gängen, Noriten, Anorthositen und Monzodioriten ist mit diesen Batholiten eng verbunden.Die erste größere Intrusivphase des Åland, Rapakivi Batholiten besteht aus quarzporphyritischem Hornblende Rapakivi. Dieses Gestein enhält kleine Amöboide, mafische Enklaven, Labradorit Megakristalle, Quarzocelli, Xenolithe mit Amphibolrändern und unregelmäßige Aggregate von granophyrischem Granit. Diese Produkte von Ungleichgewichts-Bedingungen gehen auf die Mischung zwischen basaltischen und granitischen Magmen zurück. Geochemische Modelle zeigen, daß der quarzporphyritische Hornblende-Rapakivi eine Mischung von 15%. eisenreichen Monzodiorit (mafisches Endglied) und 85% Quarz-Feldspatporphyr (felsisches Endglied) ist. Der Monzodiorit stammt von einer Norit-Anorthosit-Monzodiorit Serie. Der QuarzFeldspat-Porphyr entstand durch teilweise Aufschmelzung des Nebengesteines, die durch Intrusionen heißen basischen Magmas verursacht wurden.Strukturelle, texturelle und geochemische Daten zeigen, daß Magmamischung ein wichtiger petrogenetischer Prozeß der Bildung der frühesten Rapakivi-Granit-Intrusionen im Åland, Batholith waren. Petrographische Hinweise auf Magmamischung können auch in der größten Intrusion des Batholiths, dem Wiborg Rapakivi Granit, gefunden werden. Wegen des hohen Anteils felsischer Komponenten ist es schwierig, das Magmamixing in diesen Gesteinen chemisch zu quantifizieren. Zirkon- und Apatitfraktionierungs-Trends weisen jedoch darauf hin, daß auch die WiborgitRapakivis Komponenten aus einer gemischten Quelle enthalten.

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With 5 figures     

Pristine vs. contaminated trends in Nb,Ta-oxide minerals of the Jihlava Pegmatite District,Czech Republic

Summary Columbite-tantalite is widespread in the lepidolite-subtype rare-element pegmatites of the Jihlava pegmatite district, western Moravia, Czechoslovakia. In most pegmatites, fractionation of columbite-tantalite shows initial enrichment in Mn followed by increasing Ta, in accordance with the usual trend from ferrocolumbite through mangano-columbite to manganotantalite, typical of the lepidolite pegmatites. Many dikes, however, show local deviations toward Fe- and Ti-rich compositions. In extreme cases, all columbite-tantalite is strongly enriched in Fe and Ti, and is associated with ixiolite and tantalian rutile. The degree of enrichment of the Nb,Ta oxide-mineral assemblage in Fe and Ti is proportional to tectonic introduction of wallrock xenoliths of mafic pyroxene-biotite syenite into the pegmatites during late stages of their consolidation. Extensive reaction of the residual pegmatite melt with the xenoliths contaminated the near-by melt, and generated Nb,Ta oxide minerals and tourmaline of non-typical chemistries. Late fersmite probably formed after thermal equilibration of the pegmatites with their syenitic country rocks, from Ca-bearing regional interstitial fluids pervading through the solidified pegmatites.

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Zusammenfassung In Selten-Element Pegmatiten (Lepidolith-Subtyp) des Jihlava Pegmatit Distriktes, West-Mähren, Tschechien, ist Columbit-Tantalit weitverbreitet. In den meisten Pegmatiten führte die Fraktionierung von Columbit-Tantalit zur einer anflinglichen Anreicherung von Mn gefolgt von einer Zunahme in Ta, vergleichbar mit dem für Lepidolith-Pegmatit bekannten Trend Ferrocolumbit-Manganocolumbit-Manganotantalit. Viele Gänge zeigen jedoch lokale Abweichungen zu Fe- und Ti-reichen Zusammensetzungen. In extremen Fällen ist Columbit-Tantalit stark an Fe und Ti angereichert und mit Ixiolith und Tantalo-Rutil vergesellschaftet. Das Ausmaß der Fe und Ti Anreicherung in (Nb,Ta)-Oxid-Assoziationen ist proportional dem tektonisch bedingten Eindringen von maischen Pyroxen-Biotit-reichen Syenit-Nebengesteinsxenolithen in die Pegmatite gegen Ende ihrer Verfestigung. Tiefgreifende Reaktion der Pegmatit-Restschmelze mit den Xenolithen kontaminierte die Schmelze und führte zur Bildung von (Nb,Ta)-Oxid-Mineralen und Turmalin ungewöhnlicher Zusammensetzung. Möglicherweise nach der thermischen Gleichgewichtseinstellung der Pegmatite mit ihren syenitischen Nebengesteinen bildete sich Fersmit unter Beteiligung von Ca-führenden regionalen Porenlösungen, welche die verfestigten Pegmatite durchdrangen.

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With 6 Figures     

Stratabound barite deposits in Nevada

The barite deposits in the Shoshone Range contain rhythmic layering of several types. One type includes interlayered barite and clay seams with iron oxide grains and stains, where the barite beds gradually change in thickness upwards. Top-bottom (geopetal) features are present but differ from those observed in the Arkansas Stanley Shale deposits. Chert and very fine-grained quartz are interlayered with the barite. The thickest barite beds lie where the chert and shaly layers are thinnest. These are features one would normally find in a sediment. These and other observations suggest a formation by syn-diagenetic processes.

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Zusammenfassung Die Schwerspatlagerstätten der Shoshone Range in Nevada zeigen rhythmische Lagen verschiedener Arten. So gibt es eine Wechsellagerung von Schwerspat mit Tonhäutchen, die Eisenoxidkörner und -filme enthalten. Bei diesem Typ schwankt die Schichtmächtigkeit von unten nach oben. Die Lagen sind sehr reich an Geopetalgefügen aber unterscheiden sich von denjenigen in den Schwerspatlagerstätten von Stanley Shale, Arkansas. Die rhythmischen Lagen bestehen aus Flint (Chert), feinkörnigem Quarz und Schwerspat. Dichte Schwerspat-Lagen treten da auf, wo die Flint-Lagen sehr dünn sind oder fehlen. Solche Erscheinungen treten normalerweise sehr häufig in Sedimenten auf. Diese und andere erwähnte Beobachtungen geben Anlaß zur Annahme, daß es sich hier um synsedimentäre Lagerstätten handelt.

     

Pyroxene chemistry and evolution of alkali basaltic rocks from Burgenland and Styria,Austria

Summary The mineral chemistry of several Pliocene alkali basaltic rocks from Burgenland and Styria (Eastern Austria) have been investigated in order to determine the evolution path of the basalt magmas prior to eruption. With their wide range of substitutions, clinopyroxenes provide the best records of the evolution history of rocks. Pyroxene phenocrysts of the investigated basalts show both concentric and sector zoning. The investigation of sector zoned crystals shows, that not only Ti, Al and Fe contents are different in different sectors but there can be significant differences also in their Cr content. This fact apparently suggests that the distribution of Cr between clinopyroxene and melt could be influenced by crystallization kinetics.The depth of crystallization and differentiation of the basalts can be estimated from Ti and Al contents of clinopyroxene phenocrysts. From a combination of data on clinopyroxene composition, compatible trace element contents and mg-values of the rocks, it is concluded, that the alkali basalts of Pauliberg and Steinberg underwent slight olivine and clinopyroxene fractionation in shallow magma chambers prior to eruption, while the nephelinite of Stradnerkogel evolved mainly through clinopyroxene fractionation under high pressure conditions, probably in the upper mantle.

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Chemie der Pyroxene und Entwicklung von Alkalibasalten aus dem Burgenland und der Steiermark, Österreich

Zusammenfassung Einige pliozäne alkalibasaltische Gesteine aus dem Burgenland und der Steiermark wurden mineral-chemisch untersucht, um Aufschluß über ihre Evolution vor der Eruption zu erhalten. Klinopyroxene mit ihren vielfältigen Subtitutionsmöglichkeiten erlauben am besten eine Abschätzung der Evolution der Basalte. Pyroxen-Einsprenglinge der Basalte zeigen sowohl konzentrischen als auch sektoralen Zonarbau. Die von uns untersuchten Einsprenglinge zeigen in den verschiedenen Sektoren nicht nur unterschiedliche Gehalte an Ti, Al und Fe, sondern vielfach auch unterschiedliche Cr-Gehalte. Dies macht es wahrscheinlich, daß die Verteilung von Cr zwischen Klinopyroxen und Schmelze von der Kristallisations-Kinetik beeinflußt wird.Die Tiefe in der die Basalte kristallisierten und differenzierten kann von den Ti- und Al-Gehalten der Klinopyroxen- Einsprenglinge abgeschätzt werden. Die Zusammensetzung der Klinopyroxene im Verein mit den Gehalten an kompatiblen Spurenelementen und denmg-Werten der Gesteine erlauben den Schluß, daß die Alkalibasalte von Pauliberg und Steinberg vor ihrer Eruption eine geringfügige Olivinund Klinopyroxen-Fraktionierung in einer seichten Magmakammer erlebten. Der Nephelinit vorn Stradnerkogel hingegen erfuhr hauptsächlich eine Klinopyroxen Fraktionierung unter Hochdruck-Bedingungen, möglicherweise im oberen Erdmantel.

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With 8 Figures     

Glass-bearing xenoliths from Cape Verde: Evidence for a hot rising mantle jet

Summary Peridotitic xenoliths from melanephelinites of Sal Island, Cape Verde Archipelago, have a compositional range from moderately depleted Iherzolites to refractory harzburgites. Most xenoliths have protogranular textures but porphyroclastic and mylonitic textures are not uncommon. Small amounts of glass are present in the intergranular space of these rocks which possibly, at least in part, represent quenched silicate melt which invaded these rocks just before they were excavated. These glasses contain microphenocrysts of olivine, clinopyroxene, and spinel, as well as small grains of sulphides and metallic Fe-Ni alloys. Metallic phases were most likely produced by the desulphurization of sulfides, which also resulted in very low oxygen fugacities (several logarithmic units below QFM buffer) in the interstitial glasses and associated microphenocrysts. This is reflected in the chemical composition of the newly formed spinels which are characterised by low amounts of ferric iron. In contrast, primary spinel-bearing mineral assemblages of the peridotites were formed at much higher f_O2. which were similar to those estimated for the host nephelinites which have high titanomagnetite contents.

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Glasführende Xenolithe von Kap Verde: Evidenz für einen heißen Erdmantel Diapir

Zusammenfassung Die ultramafischen Xenolithe aus den Melanepheliniten von der Kap Verde Insel Sal sind Spinell-Lherzolithe und Spinell-Harzburgite. Am verbreitesten sind Xenolithe mit protogranularer Textur, aber auch Xenolithe mit porphyroklastischer und mylonitischer Textur treten häufig auf. Die Xenolithe enthalten kleine Mengen von intergranularem Glas, welches, wenigstens zum Teil, abgeschreckte silikatische Schmelzen repräsentiert, welche die Gesteine vor ihrem Aufstieg aus dem Erdmantel durchdrungen haben. Dieses Glas enthält Mikrophenokristalle von Olivin, Klinopyroxen und Orthopyroxen, sowie auch kleinere Körner von Sulfiden und metallischen Fe-Ni Legierungen. Metallische Phasen sind sehr wahrscheinlich durch Entschwefelung von Sulfiden unter sehr niedrigem f_O2 (einige Größenordnungen unter dem QFM Buffer) entstanden. Das wirkt sich auf die Zusammensetzung der neu gebildeten Spinelle aus, die durch einen niederen Gehalt an Fe³⁺ charakterisiert sind. Die Xenolithe wurden jedoch unter viel höhere f_O2 gebildet. Ihre foe sind ähnlich der für die Wirtsnephelinite berechneten f_O2, die hohe Titanomagnetit-Gehalte aufweisen.

     

Zur Mechanik der ostalpinen Deckenbildung

Zusammenfassung Die Mechanik der Deckenbildung ist eine aktuelle Streitfrage bei der Deutung alpiner Gebirgsbildung. Zwei Leitvorstellungen stehen zur Diskussion: 1. Tangentialdruck in der Erdkruste verursacht Faltungen und Deckenüberschiebungen in der mobilen geosynklinalen Zone; 2. Gravitationstektonik zufolge von endogen bedingten Hebungen und Senkungen verursacht die lateralen Massenverlagerungen der alpinen Orogenese.Im ersten Falle also Mobilismus (Wandertektonik), mit Einengung der Geosynklinale, begleitet von Verschluckung der Sialkruste oder crustal buckling. Im zweiten Falle Fixismus (Standtektonik), das heißt nur Durchbewegung der Tektonosphäre zufolge von Materialkreisläufen im geosynklinalen Bereiche, ohne daß notwendigerweise auch die Nebengebiete mitbeteiligt werden und sich nähern müssen.An der Hand von drei genetischen Profilen über Salzburg und die Hohen Tauern wird erläutert, daß es möglich ist, die ostalpine Orogenese mit Hilfe des zweiten Leitbildes zu erklären.Die Gravitationstektonik oder Sekundärtektogenese tritt in verschiedenen Stockwerken auf. Die Abgleitung der alpinen Sedimenthaut liefert Decken von helvetischem Typ. Wenn auch das kristalline Grundgebirge am lateralen Transport mitbeteiligt ist, entstehen Decken vom ostalpinen Typ. Die Verfließungen der tiefen, rheomorphen Teile der Kruste (Migma und z. T. palingenes Magma) liefern die Decken penninischen Charakters, welche im Tauernfenster aufgeschlossen sind.Die erste orogene Hauptphase war die tieforogene oder Gosauphase der mittleren Kreide, wobei die Proto-Austriden und Proto-Penniden in die Tauernvortiefe wanderten.Die zweite orogene Hauptphase war die hochorogene oder Molassephase des Mitteltertiärs, wobei die Tauernzone als Geantiklinale emporgewölbt wurde. In den nördlichen Kalkalpen fanden nordvergente, in den südlichen Kalkalpen südvergente Bewegungen statt.Zum Schlusse wurden die nördlichen Kalkalpen gegen die Molasse aufgeschoben, welche Bewegung im zentralen Tauernsektor wahrscheinlich mechanisch mit der Gailabschiebung in der Südflanke der Geantiklinale zusammenhängt.Die Deutung der Mechanik der ostalpinen Deckenbildung nach dem Leitbild der Schwerkrafttektonik führt also zum Ergebnis, daß Krustenverkürzung keine notwendige Begleiterscheinung alpiner Orogenese ist. Diese Schlußfolgerung steht in Übereinstimmung mit gravimetrischen und seismischen Beobachtungen.     

Mineralogy and fluid inclusion studies of the Au-Cu quartz veins in the Hamash area, South-Eastern Desert, Egypt

Summary Field relations, petrographic observations and fluid inclusion data are used to characterize the mineralizing fluids of gold-copper bearing quartz veins, which are spatially associated with a granite-porphyry, metavolcanics and metagabbro in the Hamash area, South Eastern Desert of Egypt. Four generations of genetically related quartz veins occur in the Hamash mine area. Two types of alteration are developed in vicinity of quartz veins; i.e., sericite-quartz-pyrite and chlorite-epidote-pyrite-sericite alteration. Fe-Cu sulfides in the veins were precipitated in two stages, early pyrite (PI) and chalcopyrite were altered to secondary chalcocite, bornite and digenite and a second generation of pyrite (PII and PIII). PI pyrite and quartz contain inclusions of gold as well as remobilized gold along cracks and microfractures. Two types of fluid inclusions are distinguished: 1) primary H₂O-CO₂-CH₄-NaCl inclusions (type I) and 2) primary and secondary aqueous inclusions (type II). Type II is further subdivided by the inclusions occurrence within different vein types. Type I inclusions entrapped the endmembers of an unmixed fluid which consists of an aqueous phase and a CO₂-rich gas phase, respectively. The entrapment conditions of approximately 250°C and 200 bars were estimated by intersecting the isochores of the two coexisting aqueous and CO₂-rich fluids and indicate a shallow crustal level. The salinity of type IIa inclusions is generally low (< 9 wt.% NaCl_eq), they homogenize above 234°C and included heterogeneous and homogeneous fluids over a wide pressure range. Homogenization temperatures of type IIb inclusions vary between 102° and 284 °C, their assumed entrapping temperatures are 200°C and 110°C, respectively. The four generations of quartz veins are related with different inclusion types. The metals including primary gold were probably transported as bisulfide complexes and precipitated due to wallrock sulfidation, fluid mixing and phase separation. The Hamash Au-Cu mineralization shows a combination of porphyry- and epithermal-deposits characteristics.

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Mineralogie und Flüssigkeitseinschlußuntersuchungen an Au-Cu Quarzgängen im Hamash Gebiet, Südöstliche Wüste, Ägypten

Zusammenfassung Geländebeziehungen, petrographische Beobachtungen und Untersuchungen an Flüussigkeitseinschlüssen erlauben die Charakterisierung der mineralisierenden Fluide in Gold-Kupfer-führenden Quarzgängen, die mit einem Porphyr-Granit und einem Gabbro im Hamash Gebiet der südöstlichen Wüste von Ägypten assozüert sind. Vier Generationen von Quarzgängen kommen im Gebiet der Hamash Mine vor. Zwei Alterationstypen sind in der Nähe der Quarzgänge ausgebildet: Serizit-Quarz-Pyrit und Chlorit-Epidot-Pyrit-Serizit Alteration. Die Fe-Cu-Sulfide in den Gängen wurden in zwei Etappen ausgefällt, früh kristallisierter Pyrit (PI) und Kupferkies wurden zu sekundärem Chalkosin, Bornit und Digenit sowie einer zweiten Generation von Pyrit (PII und PII) umgewandelt. PI Pyrit und Quarz enthalten sowohl Gold-Einschlüsse als auch remobilisiertes Gold entlang von Spalten und Mikrobrüchen. Zwei Typen von Flüssigkeitseinschlussen wurden unterschieden: 1) primäre H₂O-CO₂-CH₄-NaCl Einschlusse (Typ 1), 2) primäre und selcundäre wäßrige Einschlusse (Typ II). Typ I Einschlusse schlossen die Endglieder eines entmischten Fluides ein, das aus einer wässrigen bzw. einer CO₂-reichen Gasphase bestand. Die Einschlußedingungen von ungefähr 250°C und 200 bar wurden durch den Schnittpunkt der Isochoren der beiden koexistierenden Fluide bestimmt und zeigen einen seichten Krustenbereich an. Die Salinität von Typ Ila Einschlussen ist generell niedrig (<9 Gew.% NaCl_eq), sie homogenisieren uber 234 °C und schlossen heterogene und homogene Fluide über einen großen Druckbereich ein. Die Homogenisationstemperaturen von Typ IIb Einschlussen variieren zwischen 102° und 284°C, ihre angenommenen Einfangtemperaturen liegen bei 200 °C bzw 110 °C. Die vier Generationen von Quarzgängen stehen in Zusammenhang mit den verschiedenen Typen von Flussigkeitseinschlussen. Die Metalle, einschließlich des primaären Goldes, wurden wahrscheinlich als BisulphidKomplexe transportiert und auf Grund von Sulfidisierung der Nebengesteine, Fluidmischung und Phasenseparation ausgefällt. Die Hamash Au-Cu Mineralisation zeigt eine Kombination von Porphyr- und Epithermal-Lagerstätten Charakteristika.

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With 6 Figures     

Ergebnisse aus dem Ostalpenorogen mit Ausblicken auf östlich anschliessende Räume

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

Sm-Nd and Rb-Sr isotopic systematics of the East Antarctic Manning Massif alkaline trachybasalts and the development of the mantle beneath the Lambert-Amery rift

Summary Rb-Sr and Sm-Nd isotopic investigations have been carried out on samples forming a sequence from the bottom to the top of a suite of K-rich olivine trachybasalts from the Manning Massif in the northern Prince Charles Mountains, East Antarctica. Several separate flows, each 3.5-6.5 m thick, occur as individual small outcrops and are related to the Lambert-Amery rift. Nd-Sr isotopic features of the volcanics are similar to those for lherzolite xenoliths from the Mesozoic alkaline ultramafic rocks of the adjacent Jetty Peninsula area, but the trace element abundances and patterns are consistent with the occurrence of minor phases such as apatite, amphibole, ilmenite and perovskite in the source region. According to Nd-Sr isotopic characteristics (¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd = 0.512026-0.512269;⁸⁷Sr/⁸⁶Sr = 0.707765-0.708046), the trachybasalts were generated from an enriched mantle source. These features are suggested here to result from isotopic mixing between peridotite wall-rocks similar to the Jetty Peninsula xenolith samples and melts derived from ultramafic veins in the lithosphere. A synthesis from isochron and model ages on volcanics and xenoliths indicates formation of the lithosphere at about 1.2 Ga, followed by two episodes of subsequent enrichment at 0.91.0 Ga and ca. 0.6 Ga. The¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd values for the volcanics show a wide range, but are more enriched for the bottom part of the suite, becoming more depleted towards the top. This may be explained by a steadily decreasing vein/wall-rock ratio from 35% to 10% due to progressive heating of the source region. This variation in ENd is not accompanied by a corresponding increase in⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, which constrains both vein and wall-rock characteristics quite closely: the wall-rock was an enriched peridotite, whereas the vein assemblage comprised dominantly clinopyroxene and amphibole with a lesser, but essential, amount of phlogopite. REE-rich accessory phases such as apatite and perovskite were present in the vein, but were rare, so that the vein as a whole had high Sr/Nd. Rb-Sr age determination on Manning Massif bulk rocks gives an apparent isochron age of 40±1.2 Ma (I_Sr = 0.70762), although the age is probably falsified by the mixing processes during melting.

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Sm-Nd und Rb-Sr Isotopenuntersuchungen an alkalischen Trachybasalten des ostantarktischen Manning Massivs: Entwicklung des Mantels unter dem Lambert-Amery Rift

Zusammenfassung Sm-Nd- und Rb-Sr-Isotope wurden in einer Abfolge von K-reichen OlivinTrachybasalten im Manning Massiv in den nördlichen Prince Charles Mountains, Ost-Antarktis, untersucht. Proben wurden systematisch von mehreren sich überlagernden Lavaströmen genommen, die Mächtigkeiten von 3,5 bis 6,5 m erreichen und dem Lambert-Amery Rift zugeordnet werden. Nd-Sr Isotopenzusammensetzung der Vulkanite sind ähnlich wie in Iherzolithischen Mantelxenolithen aus alkalischen Ultramafiten der Jetty Halbinsel. Allerdings deuten die Spurenelementgehalte sowie die Spurenelementverteilungen auf die Anwesenheit von Apatit, Amphibol, Ilmenit und Perowskit in der Quellenregionhin. Nd-Sr Isotope der Trachybasalte (¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd= 0.512026–0.512269;⁸⁷Sr/⁸⁶Sr = 0.707765–0.708046) weisen auf eine angereicherte Mantelzusammensetzung hin. Für die hier gefundenen Werte wird ein Mischungsmodell zwischen einem Peridotit-Nebengestein ähnlich wie in den Jetty Halbinsel Xenolithen und einer Schmelze vorgeschlagen, die aus ultramafischen Gängen innerhalb der Lithosphäre stammte. Die Kombination aus Isochronenalter und Modellalter der Vulkanite und der Xenolithe zeigt, daß nach der Bildung vor 1.2 Ga die Lithosphäre zwei Anreicherungsereignisse vor 0.9-1.0 Ga und 0.6 Ga erfahren hatte. Trotz der hohen Variation der¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd Verhältnisse ergeben sich für die unteren Lavaströme höhere Werte, während die oberen Bereiche an¹⁴³Nd verarmt sind. Dies kann auf eine stetige Abnahme des Gang/Peridotit Verhältnisses von 35% auf 10% zurückgeführt werden, das auf eine fortschreitende Aufheizung der Quellenregion hinweist. Die Variation im¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd System wird aber nicht von einem Anstieg des⁸⁷Sr/⁸⁶Sr Verhältnisses begleitet, was mit ähnlichen Werten sowohl für die Gänge als auch für den angrenzenden Peridotit erklärt werden kann: das Nebengestein bestand aus einem angereicherten Peridotit, während die Gänge hauptsächlich aus Klinopyroxen und Amphibol zusammengesetzt waren. SEE-reiche Phasen wie Apatit und Perowskit kamen in so geringen Mengen vor, daß die Gesamtzusammensetzung der Gänge hohe Sr/Nd-Verhältnisse hatte. Rb-Sr Altersbestimmungen an Gesamtgesteinen der Manning Massiv-Vulkanite ergeben eine scheinbare Isochrone von 40±1.2 Ma (I_Sr = 0.70762), obwohl diese Altersinformation vermutlich durch die Mischungsprozesse während des partiellen Schmelzens verfälscht ist.

     

Determination of refractory gold distribution by microanalysis, diagnostic leaching and image analysis

Summary Samples of drill core, ore and concentrates from the Proterozoic Suurikuusikko Au deposit, Kittilä, Central Lapland were studied by optical microscopy, image analysis, Secondary Ion Mass Spectrometer (SIMS), trace gold analysis by electron microprobe, and diagnostic leaching techniques to characterize the mode of occurrence of the gold. The main ore minerals are pyrite, arsenopyrite and gersdorffite, and the minor ore minerals include chalcopyrite, sphalerite, tetrahedrite, galena, bournonite and rutile. Graphite is found in all samples as microcrystalline grains. Pyrite, arsenopyrite and occasionally gersdorffite occur as disseminated intimately intergrown grains and as large grain aggregates. Diagnostic leaching tests show that an average of only 4.1% of the gold is in cyanide leachable form i.e. free gold, whereas on average 57% of the gold is bound to pyrite and arsenopyrite as inclusions or as lattice gold. The weight percentage of arsenopyrite and pyrite in the concentrate determined with image analysis on backscattered electron images is 65.2 and 34.7, respectively. Trace Au analyses done with EPMA using the Australian CSIRO-TRACE program from the drill core samples and concentrates show that the average gold content in pyrite is 46 ppm (192 analyses) and in arsenopyrite 279 ppm (136 analyses). The CSIRO-TRACE microprobe analyses correspond favourably to SIMS analyses, e.g. 69 ppm for pyrite (16 analyses) and 217 ppm for arsenopyrite (22 analyses). The distribution of gold in concentrates was calculated as free gold 4.1%, gold in pyrite 22.7%, and gold in arsenopyrite 73.2%. Both arsenopyrite and pyrite show strong zoning when treated for 1–2 min with KMnO₄ dissolved in sulphuric acid, and trace Au microprobe analyses show that the zonal bands reflect different concentrations of gold in the minerals. Free gold was not found by optical microscopy, but a rare mineral search technique using TURBO-SCAN runs on the drill core samples and concentrates located 111 gold grains. The grains have a large compositional variation from silver-bearing gold to electrum and Au-Ag-amalgam.

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Bestimmung der refraktären Goldverteilung durch Mikroanalyse, diagnostisches Leaching und Bildanalyse

Zusammenfassung Proben von Bohrkernen, Erzen und Konzentraten aus der proterozoischen Goldlagerstätte Suurikuusikko, Kittilä, Zentrallappland, wurden mittels optischer Mikroskopie, Bildanalyse, Sakundär ionen messenspektrographie (SIMS), Gold-Spurenanalyse mit der Elektronen-Mikrosonde (EMS) und mit diagnostischen Lösungsverfahren untersucht, um die Art des Auftretens des Goldes zu charakterisieren. Die Haupterzminerale sind Pyrit, Arsenopyrit und Gersdorffit. Nebengemengteile sind Chalcopyrit, Zinkblende, Tetrahedrit, Bleiglanz, Bournonit sowie Rutil. Graphit kommt in allen Proben in Form mikrokristalliner Körner vor. Pyrit, Arsenkies und gelegentlich auch Gersdorffit treten als Imprägnation in engster Verwachsung und in Form größerer Kornaggregate auf. Diagnostische Lösungsversuche haben gezeigt, daß durchschnittlich nur 4.1% des Goldes von Cyanid gelöst wird, i.e. als Freigold vorliegt, während 57% des Goldes an Einschlüsse und in dem Gitter von Pyrit und Arsenkies gebunden ist. Mittels Bildanalyse an BSE- Bildern konnte der Anteil von Arsenkies in den Konzentraten mit 65.2, der Anteil von Pyrit mit 34.7 Gew.% ermittelt werden. Spurenanalyse auf Gold an Bohrkernproben und Konzentraten mit der EMS, unter Benützung des australischen CSIRO-TRACE Programmes, zeigen, daß der durchschnittliche Goldgehalt von Pyrit bei 46 ppm (192 Analysen), jener von Arsenkies bei 279 (136 Analysen) liegt. Die CSIRO-TRAGE Mikrosondenanalysen stimmen bevorzugt mit SIMS Analysen überein; z.B. Pyrit: 69 ppm (16 Analysen), Arsenkies: 217 ppm (22 Analysen). Die Berechnung der Goldverteilung in den Konzentraten ergibt 4.1% freies Gold, 22.7% Gold in Pyrit, und 73.2% Gold in Arsenkies. Sowohl Arsenkies als auch Pyrit zeigen starken Zonarbau, nachdem sie für 1–2 min mit in Schwefelsäure gelöstem KMnO₄ behandelt wurden. Die Mikrosondenanalysen auf Gold belegen, daß die einzelnen Wachstumszonen mit unterschiedlichen Goldkonzentrationen korrelieren. Freies Gold konnte nicht mittels normaler optischer Mikroskopie gefunden werden, aber mit dem Programm TURBO-SCAN für das automatische Suchen nach seltenen Mineralen an Bohrkernproben und Konzentraten konnte man 111 Goldkörner lokalisieren. Die Körner zeigen eine große Variation in ihrer Zusammensetzung, die von silberführendem Gold über Elektrum bis hin zu Au-Ag-Amalgamreicht.

     

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

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

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Eine Untersuchung der Flüssigkeitseinschlüsse in den Seltenelementpegmatiten von Sinceni in Swaziland

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

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With 4 Figures     

Neuer Tiefsee-fund eines rezenten Vertreters der kambro-silurischen Molluskengruppe Tryblidiacea

Zusammenfassung Die Dänische GALATHEA-Expedition erbeutete am 6. Mai 1952 vor der Südwestküste Costa Ricas aus 3590 m Tiefe einige Repräsentanten einer Weichtiergruppe, der Tryblidiaceen, die man Ende Silurs (oder in Devon) ausgestorben dachte. Die Tiere zeigen Spuren unverkennbarer Segmentierung wie bei den Ringelwürmern und Gliedertieren. Möglicherweise stammen die genannten drei Tiergruppen von gemeinsamen frühkambrischen Vorfahren ab, was eine beträchtliche Verkürzung der bisher vermuteten präkambrischen Phylogenie der Metazoen bedeuten würde.Die großen Meerestiefen haben sich nochmals als Zufluchtsstelle altertümlicher Formen erwiesen, und der neue Fund kann wohl als Zeichen dafür genommen werden, daß die letzte Überraschung noch nicht aus diesen Meerestiefen heraufgezogen ist.     

Petrology of peridotite xenoliths in lamprophyre from Shingu,Southwestern Japan: Implications for origin of Fe-rich mantle peridotites

Summary Xenoliths of harzburgite, lherzolite, dunite and wehrlite (= Group I rocks) in lamprophyre dikes from Shingu are accompanied by large amounts of ultramafic-mafic xeno liths with Al- and Ti-rich clinopyroxene and/or kaersuite (websterite, clinopyroxenite, kaersutite rock, gabbro and anorthosite) (= Group II rocks). The latter rocks often crosscut the Group I rocks as veinlets, indicating that Group II rocks are younger. Although harzburgites and lherzolite from Shingu have ordinary modal compositions, the constituent minerals have extraordinary chemical characteristics; low Mg and Cr and high Ti, Al and Fe³⁺. Fo values of olivine range from 91 to 77. Cr/(Cr + Al) atomic ratios of spinel are lower than 0.5 even in harzburgites. Fe³⁺/(Cr+Al+Fe³⁺) atomic ratios of spinel are sometimes over 0.1. TiO₂ contents of clinopyroxene often exceed 0.5 wt%. These characteristics are revealed when Group I rocks are veined or selvaged by Group 11 rocks; chemical compositions of minerals in peridotites systematically change forwards the latter. This strongly suggests that injections of melts with alkali basaltic affinity which had precipitated Group 11 rocks resulted in diffusion metasomatism on the Group I rocks.It is likely that the metasomatized peridotites are widespread underneath the areas where alkali basalt magmatism had fluorished, such as southwestern Japan. Some of Fe-rich lherzolite and harzburgite xenoliths reported in the literature are possibly metasomatites.

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Petrologie von Peridotit-Xenolithen in Lamprophyren von Shingu, Südwest-Japan: Hinweise auf die Herkunft Fe-reicher Mantel-Peridotite

Zusammenfassung In lamprophyrischen Gängen von Shingu kommen Xenolithe von Harzburgit, Lherzolith, Dunit and Wehrlit (= Gesteinsgruppe I) vor. Sie werden von einer Vielzahl von ultramaf-isch-mafischen Xenolithen mit Al- and Ti-reichem Klinopyroxen and/oder Kaersutit (Websterit, Klinopyroxenit, Kaersutit-Gestein, Gabbro and Anorthosit) (=Gesteinsgruppe II) begleitet, die die Xenolithe der Gruppe I häufig gangförmig durchkreuzen, was auf ein jü ngeres Alter der Gesteinsgruppe II hinweist. Obwohl die Harzburgite and Lherzolithe von Shingu übliche modale Mineralbestände aufweisen, sind die Mineralchemismen außergewöhnlich: Niedrige Mg- and Cr- and hohe Ti-, Al- and Fe³⁺-Gehalte. Die Fo-Gehalte von Olivin reichen von 91 bis 77. Die Cr/(Cr+Al)-Atom-Verhältnisse der Spinelle sind kleiner als 0,5, sogar in den Harzburgiten; die Fe³⁺/(Cr+Al+Fe³⁺)-Atom-Verhaltnisse teilweise größer als 0,1. Der TiO₂-Gehalt im Klinopyroxen ist meist über 0,5 Gew.%. Diese Charakteristika zeigen sich dort, wo die Gesteinsgruppe II die Gesteinsgruppe I durchschlägt oder kontaktiert. Der Mineralchemismus in den Peridotiten ändert sich dabei systematisch. Es wird vermutet, daß Schmelzinjektionen mit alkali-basaltischer Affinität, von denen die Gesteinsgruppe II herstammt, eine Diffusions-Metasomatose der Gesteinsgruppe I verursacht hat.Es wird angenommen, daß metasomatisierte Peridotite an der Basis von alkali-basaltischem Magmatismus weft verbreitet sind, wie zum Beispiel in Südwest-Japan. Einige in der Literatur aufscheinende Fe-reiche Lherzolith- and Harzburgit-Xenolithe sind möglicherweise metasomatisch entstanden.

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With 6 Figures