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     

The fluid phase in eclogites,glaucophane-bearing rocks and amphibolites from the central tauern window as deduced from fluid inclusion studies

Summary Fluid inclusions in rock forming quartz and in quartz from veins and Alpine fissures from eclogites and glaucophane bearing rocks of the southern Grossvenediger area as well as from amphibolitized eclogites and calcareous mica schists from the Grossglockner area (Austria) have been studied by microthermometry. The oldest fluid inclusions in the eclogites contain only CO₂ and are characterized by a very high density up to 1.15 g/cm³. From eclogite forming temperatures in the range of 500 to 550°C a trapping pressure of about 8 kb results for these inclusions. This pressure is in good agreement with that derived from the eclogite-forming mineral reactions. The amphibolites formed by retrogressive metamorphism from the eclogites show fluid inclusions containing H₂O and CO₂, the densities of the CO₂ being much lower compared to those of the fluid inclusions from the unaltered eclogites.

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Die fluide Phase in den Eklogiten, den glaukophanführenden Gesteinen und den Amphiboliten des zentralen Tauernfensters abgeleitet aus der Untersuchung der Flüssigkeitseinschlüsse

Zusammenfassung Es wurden die Flüssigkeitseinschlüsse von Gesteins- und Kluftquarzen aus den Eklogiten und glaukophanführenden Gesteinen des südlichen Großvenedigergebietes und aus Granatamphiboliten und Kalkglimmerschiefern aus dem Bereich des Großglockners (Österreich) mikrothermometrisch untersucht.Die ältesten Flüssigkeitseinschlüsse der Eklogite bestehen nur aus CO₂ mit einer sehr hohen Dichte bis 1.15 g/cm³. Aus dieser Dichte und den Temperaturen der eklogitbildenden Mineralreaktionen kann für diese nur CO₂ enthaltenden Einschlüsse ein Einschließungsdruck von etwa 8 kb errechnet werden, der mit den aus den Mineralreaktionen in den Eklogiten abgeleiteten Druckwerten übereinstimmt.Die aus Eklogiten durch Diaphtorese hervorgegangenen Amphibolite aus dem Gebiet des Großglockners enthalten keine CO₂-Einschlüsse hoher Dichte mehr. Es treten dort ausschließlich CO₂- und H₂O-führende Einschlüsse auf. Das CO₂ dieser Einschlüsse hat eine deutlich niedrigere Dichte als das CO₂ der Einschlüsse in den Eklogiten.

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With 2 Figures     

Characteristics of post-depositional fluids in the Witwatersrand Basin

Summary Four metamorphic/hydrothermal fluid systems were identified in detailed microthermometric and spectroscopic investigations carried out on fluids trapped in late-stage quartz veins sampled throughout the Witwatersrand Basin. These include aqueous, H₂O-CO₂-rich, H₂O-CH₄-CO₂-rich and CH₄-N₂-rich fluids. Early inclusion populations are dominated by H₂O- and CO₂-rich fluid systems. Cross-cutting these early fluid populations are trails of inclusions that contain CH₄, C₂H₆, N₂, H₂ and H₂S (vapour-rich inclusions). Fault-related quartz veins, in particular, are characterized by these later fluid types. A common feature of some of these later fluids is the presence of hydrocarbons and daughter crystals. A very late phase of aqueous fluids occurs in most samples as transgranular inclusion trails. P-V T-X considerations as well as chlorite geothermometry, mineral assemblages and burial conditions suggest entrapment temperatures of between 200°C and 400°C and locally up to 500°C. Fluid chemistry suggests that the post-depositional C-O-H fluids affecting the sediments have oxygen fugacities between Q-F-M and Ni-NiO in the range 300°C to 400°C. This accounts for the widespread preservation of detrital uraninite and gold remobilization along major fluid conduits.

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Charakterisierung von post-sedimentären Fluiden im Witwatersrand-Becken

Zusammenfassung Vier verschiedene Arten von metamorphen/hydrothermalen Flüssigkeitseinschlüssen wurden im Zuge von detaillierten mikrothermometrischen und spektroskopischen Untersuchungen an Flüssigkeiten in Proben von spätgebildeten Quarzgängen aus dem Gesamtbereich des Witwatersrand-Beckens identifiziert. Bei diesen Flüssigkeiten konnten wässerige, H₂O-CO₂-reiche, H₂O-CH₄-CO₂-reiche und CH₄-N₂-reiche Typen unterschieden werden. Bei frühgebildeten Einschlüssen dominieren H₂O- und CO₂-reiche Flüssigkeiten. Die frühen Einschlüsse kommen entlang verheilter Bruchflächen vor und werden von einer späteren, gasreichen Generation durchkreuzt, die CH₄, C₂H₆, N₂, H₂, und H₂S enthält. Insbesondere Quarzgänge, die an Verwerfungen gebunden sind, enthalten Flüssigkeitseinschlüsse des letzteren Typs. Einige dieser Flüssigkeiten haben die Anwesenheit von Tochterkristallen und hydrokarbonischer Komponenten gemeinsam. Eine sehr späte Generation von wäßrigen Flüssigkeiten kommt in den meisten Proben in der Form von trans-granularen Einschlussbahnen vor. Berücksichtigung von P-V-T-X Bedingungen und Chlorit-Thermometrie, von Mineralparagenesen und Überlagerungsmächtigkeit weisen auf Bildungstemperaturen zwischen 200 und 400 °C, lokal bis zu 500 °C. Die Zusammensetzungen der Flüssigkeiten deuten an, daß die spät-bis post-diagenetischen C-O-H Flüssigkeiten, die auf die Sedimente einwirkten, Sauerstoffugazitäten im Bereich zwischen Q-F-M und Ni-NiO, für Temperaturen von 300 bis 400 °C, hatten. Dies erkärt, warum detritischer Uraninit in weiten Bereichen des Beckens auftritt und warum Remobilisierung von Gold entlang von Zonen hoher Fluidwegsamkeit stattfinden konnte.

     

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     

Fluid inclusions related to Variscan and Alpine metamorphism in the Austroalpine Ötztal Basement, Eastern Alps

Summary The Austroalpine Ötztal Basement (AOB) was affected by three metamorphic events during the Caledonian (ca. 450 Ma), Variscan (ca. 320 Ma) and Eo-Alpine (ca. 90 Ma) orogeny. The Variscan and Alpine events are clearly distinguished in terms of pressure and temperature evolution. Significant differences were observed between textures and densities of fluid inclusions of Variscan and Alpine age. Microthermometric and Raman spectroscopic investigations were done on fluid inclusions entrapped in garnet, apatite and quartz. Apatite hosts fluid inclusions of Variscan age which re-equilibrated during the Alpine overprint. Variscan garnets from metasedimentary rocks contain fluid inclusions, which were entrapped during isothermal decompression after the Variscan amphibolite facies temperature peak. The crystallinity of graphite coatings on the walls of fluid inclusions in Variscan garnets from orthogneisses as determined by Raman spectrosocopy indicates formation temperatures in excess of 550 °C. Superdense CO₂ inclusions in quartz indicate isobaric cooling after the Alpine metamorphic temperature peak. The textures and the high density of late aqueous inclusions suggest their entrappment during the Alpine event. Raman spectra from hydrohalite and antarcticite support the presence of Na and Ca in the Variscan metamorphic fluid. Metasomatic reactions involving feldspars lead to the enrichment of these two elements in the fluid phase. The similarities of the chemical compositions of the metamorphic fluids within Variscan and Alpine inclusions suggest minor compositional changes with time and corroborate efficient rock buffering of the fluids. The combination of data from fluid inclusions, petrographic observations and published geothermobarometric data yields an improved and more detailed picture of the Variscan and Alpine metamorphic P-T evolution.

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Flüssigkeitseinschlüsse im Zusammenhang mit variszischer und alpidischer Metamorphose im Ötztalkristallin (Ostalpen)

Zusammenfassung Das Ötztalkristallin wurde von drei Metamorphoseereignissen während der kaledonischen (ca. 450 Ma), variszischen (ca. 320 Ma) und alpidischen (ca. 90 Ma) Gebirgsbildung Beeinflußt. Die variszischen und alpidischen Ereignisse sind in Bezug auf ihre Druck- und Temperaturentwicklung eindeutig unterscheidbar. Deutliche Unterschiede wurden in den Texturen und den Dichte variszischer und alpidischer Flüssigkeitseinschlüsse beobachtet. Mikrothermometrische und Raman-spektroskopische Untersuchungen wurden an in Granat, Apatit und Quarz eingeschlossenen Flüssigkeitseinschlüssen durchgeführt. Apatit führt variszische Flüssigkeitseinschlüsse, die während der alpidischen Überprägung reequilibrierten. Varizischer Granat aus metasedimentären Gesteinen enthält Flüssigkeitseinschlüsse, die während der isothermalen Druckentlastung nach dem variszischen amphibolitfaziellen Temperaturhö-hepunkt eingefangen wurden. Die Kristallinität von Graphitausfdllungen an den Wänden von Flüssigkeitseinschlussen in variszischen Orthogneis-Granaten wurde mit Raman Spektroskopie bestimmt und zeigt Bildungstemperaturen über 550°C an. Hochdichte CO₂-Einschlfisse in Quarz zeigen isobares Abkühlen nach dem alpidischen Metamorphosehöhepunkt an. Die Texturen und die hohe Dichte von späten wässrigen Einschlussen legen deren Einfangen während des alpidischen Ereignisses nahe. RamanSpektren von Hydrohalit und Antarcticit unterstützen das Vorhandensein von Na und Ca im variszisch metamorphen Fluid. Metasomatische Reaktionen unter Beteiligung von Feldspat führten zur Anreicherung dieser beiden Elemente in der fluiden Phase. Die Ähnlichkeiten den chemischen Zusammensetzung des metamorphen Fluides in variszischen und alpidischen Einschlussen legt eine geringe zeitliche Änderung der Zusammensetzung nape und bestätigt eine effiziente Bufferung den Fluide durch das Gestein. Die Kombination von Flüssigkeitseinschlußdaten, petrographischer Beobachtung und Geothermobarometrie aus der Literatur liefert ein verbessertes und detailiertes Bild der variszischen und alpidischen metamorphen P-T Entwicklung.

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With 8 Figures     

A fluid inclusion study of the Tourmaline Hill Granite,Umberatana, South Australia: Implications for hydrothermal activity and wallrock metasomatism

Summary Homogenization temperatures and salinity data are documented for fluid inclusions present in quartz from a Palaeozoic alkaline to peralkaline granite intrusion. A wide range of salinities (3.8 to 60.6 wt% NaCl equivalent) and homogenization temperatures (25.8 to 537 °C) indicates a sequential entrapment of different fluids, whereby the detected salinities decreased as a direct result of decreasing homogenization temperatures. Fluids were saturated with NaCl at 537°C and the development of hydrothermal solutions occurred at 1 100 ± 300 bars. Hydrothermal activity and the release of volatiles, F and B, during granite crystallization resulted in phlogopitization and tourmalinization of intruded metapelites. Volatile degassing, the presence of hypersaline hydrothermal fluids and contamination on the periphery of the intrusives by aluminous sediments led to the transport of K, Rb, Li, Mg, Cs, Be and Ta via halogen complexes from the granite system into the metapelitic aureole.

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Eine Untersuchung von Flüssigkeitseinschlüssen am Tourmaline Hill Granite, Umberatana, Südaustralien: Hinweise auf hydrothermale Aktivität und Nebengesteinsmetasomatose

Zusammenfassung Homogenisationstemperaturen und Salinitätsdaten von Flüssigkeitseinschlüssen in einer paläozoischen alkalinen-peralkalinen Granitintrusion sind dokumentiert. Eine weite Spanne von Salinitätsdaten (3.8 bis 60.6 Gewichts% NaCl äquivalent) und Homogenisationstemperaturen (25.8 bis 537 °C) deutet einen aufeinanderfolgenden Einschluß von fluiden Phasen an, wobei die Salinitäten mit verringerten Homogenisationstemperaturen abnahmen. Die Fluida waren bei 537°C mit NaCl gesättigt; hydrothermale Aktivität und der Verlust von Gasen, F und B, während der Granitkristallisation verursachte Phlogopitisierung und Turmalinisierung der intrudierten Metapelite. Entgasung, hochsaline hydrothermale Lösungen und Kontamination am Rande der Intrusionen durch Al-reiche Sedimente führte zum Transport von K, Rb, Li, Mg, Cs, Be und Ta als Halogen-Komplexe von der Granitintrusion in die metapelitische Kontaktaureole.

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With 4 Figures and one Plate     

The Hill End goldfield,NSW, Australia —early metamorphic deposition of auriferous quartz veins

Summary Gold-bearing quartz veins in the Hill End goldfield, NSW Australia, comprise bedding parallel vein sets and lesser cleavage parallel and fault controlled veins which are hosted by a multiply deformed Late Silurian slate-metagreywacke turbidite sequence. Open to ptygmatic folds and boudinage are characteristic features of the veins. Metamorphic P, T estimates of 2.9 kb and 420°C during Early Carboniferous deformation and vein emplacement are obtained from the calcite, ferroan-magnesian calcite geothermometer and the Si-content of white mica. Fluid inclusions from vein quartz represent unmixed H₂O-rich and CO₂-rich low salinity fluids which have been trapped close to the solvus of the H₂O-CO₂-(NaCl-CH₄) system. Homogenisation temperatures (range 260–361°C) therefore represent true trapping temperatures. A preliminary sulphur isotope study of the vein sulphides indicates that the underlying turbidite sequence has acted as a source of sulphur (range –2.8 to 17.8 per mil). Formation of most veins early in the deformation and the lack of an obvious igneous intrusive source suggests that the gold, as for the sulphur has been derived from the metasedimentary sequence. Deposition of gold has resulted from complex destabilisation due to H₂S loss during transient vein opening and fluid pH changes accompanying CO₂-consuming wallrock reactions.

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Die Goldlagerstdtte Hill End, NSW, Australien—Bildung von goldführenden Quarzgdngen mit beginnender Metamorphose

Zusammenfassung Die goldführenden Quarzgange der Lagerstätte Hill End, NSW, Australien, treten in einer aus Schiefern und Metagrauwacken bestehenden, mehrfach deformierten, obersilurischen Turbitit-Abfolge auf Schichtparallele Quarzgange dominieren, während schieferungsparallele und an Störungen gebundene Gänge untergeordnet auftreten. Die Quarzgänge zeigen offen bis pygmotische Falten und Boudinagen als charakteristische Deformationsstrukturen Die Metamorphosehediuguogen während der unterkarboncu Deformation und Quarzgangbildung konnten mit Hilfe des Kalzit/Fe-Mg-Kalzit Geothermometers und dem Si-Gehalt der Hellglimmer abgeschätzt werden. Es ergaben sich P-T Bedingungen von 2.9 kb und 420°C. Flüssigkeitseinschlüsse im Gangquarz zeigen das Vorhandensein eines entmischten H₂O-reichen und CO₂-reichen Fluidums von geringer Salinität, welches nahe der Solvuskurve des H₂O-CO₂-(NACl-CH₄) Systems eingeschlossen worden ist. Eine vorläufige Untersuchung der Schwefelisotopen der Gangsulfide (–2.8 bis 17.8 per mil) deutet an, dass der Schwefel aus der unterlagernden Turbidit-Abfolge bezogen worden ist. Es wird vermutet, dass nich nur der Schwefel, sondern auch das Gold aus der metasedimentären Abfolge stammen, da die Qurzgänge zu einem frühen Zeitpunkt der Deformation gebildet worden sind, und intrusive magmatische Gesteine, als mögliche Erzbringer, fehlen. Destabilisierung der Goldkomplexe, verursacht durch Verlust von H₂S Zuge der Öffnung der Gangspalten, Änderungen des pH-Wertes des Fluidums und CO₂-konsumierende Reaktionen mit dem Muttergestein, führten zur Ablagerung des Goldes.

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With 6 Figures     

Fluid inclusion studies of hydrothermally altered archaean granites around the Witwatersrand Basin

Summary Hydrothermally altered granitic rocks occur along the northern and northwestern edge of what is classically termed the Witwatersrand Basin. Pyrite, chalcopyrite, sphalerite, molybdenite, galena, wurtzite and other sulphides were deposited during this hydrothermal alteration, as were uranium and REE-rich nodules of carbonaceous matter and free gold. Heating and freezing data from secondary fluid inclusions in igneous quartz as well as primary fluid inclusions in vein quartz and carbonate indicate that two main groups of aqueous fluid inclusions exist. The first group has a range of final melting temperatures from 0 °C to –9 °C, corresponding to salinities between 0 and 13 equivalent wt.% NaCl. Homogenization occurred at temperatures between 130 °C and 230 °C. The second group of inclusions generally have final melting temperatures between –14 °C and –26 °C, with salinities ranging between 12 and 30 equivalent wt.% NaCl. Homogenization temperatures range from 120 °C to about 170 °C. The low initial melting temperatures of -60°C to –35°C and SEM-EDX analyses of encrustations formed after evaporation of fluid in opened inclusions indicate as additional components Ca, Cl and S. Rare clathrate melting in both types of fluids indicate the presence of CO₂, CH₄ or some other clathrate compound. The low salinity fluids are interpreted to be of a meteoric, seawater or metamorphic origin, whereas the highly saline fluids are thought to be connate brines or highly evolved formation waters.Zusammenfassung Hydrothermal veränderte granitische Gesteine kommen am nördlichen und nordwest-lichen Rand von dem vor, was man klassisch als Witwatersrand-Becken bezeichnet. Während dieser hydrothermalen Umwandlung wurden Pyrit, Kupferkies, Zinkblende, Molybdänglanz, Bleiglanz, Wurtzit und andere Sulfide abgesetzt, ebenso Uran- und SEE-reiche Knollen aus kohliger Substanz und Freigold. Erhitzungs- und Ausfrierdaten von sekundären Fluideinschlüssen in Gesteinsquarz, ebenso wie von primären Fluideinschlüssen in Gangquarz und Karbonat weisen darauf hin, daß zwei Hauptgruppen von wäßrigen Fluideinschlüssen existieren. Der Bereich der finalen Schmelztemperaturen der ersten Gruppe liegt zwischen 0 °C und –9 °C, was einer Salinität zwischen 0 und 13 äquiv. Gew.-% NaCl entspricht. Homogenisierung erfolgte bei Temperaturen zwischen 130 °C und 230 °C. Die zweite Gruppe von Einschlüssen hat im allgemeinen finale Schmelztemperaturen zwischen –14 °C und –26 °C, mit Salinitäten, die sich zwischen 12 und 30 äquiv. Gew.-% NaCl bewegen. Die Homogenisierungstemperaturen variieren von 120 °C bis ungefähr 170 °C. Die niedrigen initialen Schmelztemperaturen von –60 °C bis –35 °C und SEM-EDX-Analysen von Inkrustationen, die sich nach der Verdunstung der Flüssigkeit in geöffneten Einschlüssen bilden, weisen auf Ca, Cl und S als weitere Bestandteile. Gelegentliches Clathratschmelzen in beiden Typen von Fluiden zeigt die Anwesenheit von CO₂, CH, und einigen anderen Clathratbildnern. Die niedrigsalinaren Fluide werden als von meteorischem, Seewasser oder metamorphem Ursprung gedeutet, während die hochsalinaren Fluide als con.nate brines oder sehr gereifte Formationswässer angesehen werden.

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Studien an Fluideinschlüssen hydrothermal veranderter archaischer Granite um das Witwatersrand-Becken

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With 8 Figures     

Alteration and the role of fluids in Ni,Cu and platinum-group element deposition,Sudbury Igneous Complex contact,Onaping-Levack area,Ontario

Summary A variety of alteration styles is associated with Cu, Ni and platinum-group element deposition in the Onaping-Levack area of the North Range of the Sudbury Structure. Two significant alteration assemblages are amphibole (actinolite) + epidote + chlorite + quartz ± albite ± K-feldspar ± calcite adjacent to Cu-rich veins in the Deep Copper Zone of Strathcona mine and the nearby Barnet property, and amphibole (actinolite to ferro-actinolite) + epidote + titanite + pentlandite + pyrite ±quartz ± magnetite in the Fraser mine Epidote Zone. The concentrically zoned Epidote Zone alteration has been further subdivided into facies that range from epidotized Footwall Breccia through actinolite-bearing rocks with few vestiges of original Footwall Breccia textures, to the most intensely altered magnetite-rich facies. Higher Fe³⁺ content in epidote in the most intensely altered rocks is compatible with the evolution of more oxidized fluids with time. Fe and Ni, in addition to Cu and PGE, have been mobilized. The 2- (L + V) and 3- (L + V + SC) phase fluid inclusions are similar in each of the deposit locations. Temperatures of first ice melting range from –64.9 to -42.3°C, indicating that the trapped fluids may be modelled in the system H₂O-NaCl-CaCl₂. Average salinities are high, between 20.8 to 34.4 NaCl wt.% eq., and show considerable overlap for each deposit. Isochores calculated from these data show a decrease in temperature range from the Epidote Zone (230 to 340°C) through Barnet (210 to 295°C) to the most distal Deep Copper Zone (175 to 280°C). The Cl-rich fluids deposited Cu and platinum-group elements in the Deep Copper Zone as a result of this thermal gradient. The high salinity fluid inclusions of the Sudbury North Range are similar to those from other high and intermediate temperature Cu-Ni-PGE deposits, and suggest that they were the result of late-stage hydrothermal activity within contact units of the Sudbury Igneous Complex.

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Alteration und die Rolle von Fluiden beim Absatz von Ni, Cu und Platingruppen-Elementen im Kontakt des Sudbury KOmplexes, Onaping-Levack-Gebiet, Ontario

Zusammenfassung Platingruppen-Elementen im Onaping-Levack-Gebiet der North Range der Sudburystruktur verbunden. Zwei signifikante Mineralassoziationen sind Amphibol (Aktinolith) und Epitot + Chlorit + Quarz + Albit ± K-Feldspat ± Calcit in der Nähe kupferreicher Gänge der Deep Copper Zone der Stratcona Mine und dem nahegelegenen BarnetVorkommen. In der Epidot-Zone der Fraser-Mine kommen Amphibol (Aktinolith -Ferroaktinolit) + Epidot + Titanit + Pentlandit + Pyrit + Quarz + Magnetit vor. Die konzentrisch zonierte Alteration der Epidotzone wurde weiter unterteilt in Facies, die von der epidotisierten Liegend-Brevkzie über Aktinolith-führende Gesteine mit Resten entsprechend der Entwicklung zunehmend oxidierter Fluide. Fe und Ni sind zusätzlich zu Cu und PGE mobilisiert worden. Die 2- (L + V) und 3- (L + V + SC) Fluid-Einschlüsse sind in jeder Lokalität ähnlich. Die Temperaturen des ersten Schmelzens von Eis schwanken von –64.9 bis –42.3 °C, und dies weist darauf hin, daß diese Fluide dem System H₂O-NaCl-CaCl₂ angehören. Die durschnittlichen Salinitäten sind hoch, zwischen 20.8 und 34.4 NaCl wt.% und zeigen beträchtliche Überschneidungen für jede Lagerstätte. Isochoren, die aus diesen Daten berechnet wurden, zeigen eine Abnahme der Temperaturen von der Epidot-Zone (230–340°C) durch Barnet (210–295°C) zu der am weitesten entfernten Deep Copper Zone (175–280°C). Die Cl-reichen Fluide lagerten, durch diesen thermalen Gradienten bestimmt, Kupfer-und Platingruppenelemente in der Deep Copper Zone ab. Die Fluid-Einschlüsse mit hoher Salinität der Sudbury North Range sind denen von anderen Kupfer-Nickel-PGE-Lagerstätten, die bei hohen bis intermediären Temperaturen gebildet wurden, ähnlich. Dies weist darauf hin, daß sie das Ergebnis von später hydrothermaler Aktivität in den Kontaktzonen des Sudbury-Komplexes sind.

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With 5 Figures     

Fluid-rock interaction in the Mo-bearing Nebelstein greisen complex,Bohemian Massif (Austria)

Summary In the Nebelstein area, molybdenite-bearing greisens occur together with peraluminous leucogranites. In the compositional change of the granites to the greisens, there is an almost complete loss of Na, combined with a decrease in Ca, Mg, Sr, and Ti concentrations. The progressive alteration is reflected by lower homogenization temperatures and increasing salinity in aqueous fluid inclusions. The fluid regime prior to greisenization was water-dominated with low salt contents, while the early stage of the greisen development was characterized by a mixed fluid containing carbon dioxide and water. This was succeeded by a moderate saline aqueous fluid which caused the mineralization by exchange of metal ions for Na⁺(Ca²⁺, K⁺). A negative correlation between salt content in fluid inclusions and Na₂O concentrations in the bulk rocks supports this model. Mass balance calculations for this interaction yield a minimum fluid-rock ratio of approximately 2 : I. Greisenization took place at a minimum pressure of 180 MPa (1.8 kb) and in a temperature range between 200 and < 400 °C.

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Fluid-Gestein-Wechselwirkung in dem Molybdänit führenden Greisenkomplex Nebelstein, Böhmische Masse (Österreich)

Zusammenfassung Die Molybdänglanz führenden Greisengesteine des Nebelsteins sind an peraluminöse Granite gebunden. Bei der Alteration der Granite ist für den Übergang Biotitgranit zu Greisen eine weitestgehende Verarmung an Na zu beobachten, gleichzeitig nehmen auch die Gehalte an Ca, Mg, Sr und Ti ab. Die fortschreitende Greisenbildung dokumentiert sich in den wäßrigen Flüssigkeitseinschlüssen durch steigende Salinität bei sinkenden Homogenisierungstemperaturen. Die fluide Phase war vor der Greisenbildung H₂O dominiert und niedrig salinar. Der Beginn der Alterationsprozesse ist durch CO₂ und H₂O hältige Fluide gekennzeichnet. Danach folgt ein Anstieg der Salinität, der auf den Austausch von Metallchloridlösungen gegen Na⁺, K^- und Ca^2- zurückgeführt wird. Dies läßt sich durch eine negative Korrelation der Salinität in den Flüssigkeitseinschlüssen mit dem Na-Gehalt der Gesteine belegen. Daraus wurde die Volumsbeziehung der den Granit durchströmenden fluiden Phase relativ zum Gestein mit mindestens 2 : 1 abgeleitet. Die Mineralisation fand bei einem Minimaldruck von 1,8 kb in einem Temperaturbereich von 200 - < 400 °C statt.

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This paper was presented at the IGCP 291 Project Symposium Metamorphic Fluids and Mineral Deposits, ETH Zürich, March21–23,1991.     

Fluid regime in the Austrian Moldanubian Zone as indicated by fluid inclusions

Summary Petrographic and fluid inclusion studies were carried out on amphibolites, metapelites and calc-silicate rocks from the Varied Group and the Gföhl Unit of the Austrian Moldanubian Zone. Thermobarometric calculations yield 670–770°C and 7–10 kbar as highest grade conditions for the studied samples. Four fluid inclusion types were identified and measured by microthermometry and Raman analysis: CO₂-(±H₂O) rich, aqueous, CH₄- and N₂-rich inclusions. The oldest fluid, seen as mixed CO₂-H2O inclusions in quartz, infiltrated the Moldanubian rocks at temperatures between 650 and 400°C, causing widespread retrograde metamorphism, as a consequence of thrusting of the Moldanubian rocks over those of the Moravian Zone. During successive uplift stages, fluids continuously evolved to CO₂-richer compositions and lower densities by selective water leakage and density re-equilibration mechanisms. Finally, low salinity aqueous and CH₄- and N₂-rich fluids were trapped during the very late retrograde stage of Variscan metamorphism.

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Fluid-Regime im Niederösterreichischen Moldanubikum abgeleitet aus Flüssigkeitsein-schluß-Untersuchungen

Zusammenfassung An Metabasiten, Metapeliten und Kalksilikatgesteinen der Gföhler Einheit und Bunten Serie des Niederösterreichischen Moldanubikums wurden petrographische und Flüssigkeitseinschluß-Untersuchungen durchgeführt. Thermobarometrische Berechnungen ergaben 670–770°C und 7–10kbar als maximale Metamorphosebedingungen für die untersuchten Gesteine.Vier verschiedene Typen von Flüssigkeitseinschlüssen wurden identifiziert (CO₂-reiche, wäßrige, CH₄,- sowie N₂-reiche Einschlüsse), sowie mittels Mikrothermometrie und Raman-Untersuchungen analysiert. Das älteste Fluid (gemischte CO₂-H₂O Flüssigkeitseinschlüsse) wurde im Zuge der Moravischen Überschiebung aus dem Moravikum freigesetzt und infiltrierte zwischen 650 und 400°C die darüberliegenden moldanubischen Gesteinspakete, woraus umfassende retrograde Umwandlungen resultierten. Während der sukzessiven Abkühlung und Hebung der Gesteine entwickelten sich diese Einschlüsse infolge selektiven Wasserverlustes und kontinuierlicher Dichteanpassung zu wasserärmeren Zusammensetzungen und geringeren Dichten. Die gering salinaren wäßrigen und die CH₄,- and N₂-reichen Einschlüsse sind einem sehr späten retrograden Stadium der Variszischen Metamorphose zuzuordnen.[]

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Abbreviations

Mineral names ab albite - alm almandine - am amphibole - an anorthite - and andradite - bi biotite - cpx clinopyroxene - ga garnet - grs grossularite - Kfsp potassium feldspar - ky kyanite - mu muscovite - or orthoclase - pl plagioclase - pyp pyrope - q quartz - sil sillimanite - sps spessartine - T temperature (°C) - T _h homogenization temperature (to liquid) - T _m melting temperature - P pressure (kbar) - Ma 10⁶ years - MG Monotonous Group - VG Varied Group - GU Gföhl Unit With 4 Figures     

Large pseudomorphous trapezohedra of analcime and pumpellyite after leucite,Aghda area,Central Iran

Summary Spectacular large (3 cm) euhedral trapezohedra composed of single crystals of analcime or aggregates of pumpellyite occur in three stratigraphically adjacent phonolitic lavas from Aghda. The trapezohedra contain concentrically arranged inclusions of plagioclase, pyroxene, titanomagnetite and apatite which are fresh in the analcime but extensively altered in the pumpellyite. The analcime crystals are remarkably homogeneous in composition and are interpreted as having formed by ion-exchange pseudomorphous replacement of primary leucite. In the lower phonolite, however, the analcime became unstable and was replaced by pumpellyite which has a wide compositional range, reflecting variable input of Fe, Mg, Ca and Al from the precursor analcime and alteration of inclusions. The occurrence of analcime and pumpellyite at Aghda is indicative of zeolite facies conditions with low f_{CO 2}and H₂O activity and probably high P_fluid.

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Große pseudomorphe Trapezoeder von Analcim im Pumpellyit nach Leuzit, Aghda-Gebiet Zentraliran

Zusammenfassung Ungewöhnlich große idiomorphe Trapezoeder, die aus einzelnen Kristallen von Analcim oder aus Aggregaten von Pumpellyit bestehen, kommen in drei stratigraphisch benachbarten phonolitischen Lagen von Aghda vor. Die Trapezoeder enthalten konzentrisch verteilte Einschlüsse von Plagioklas, Pyroxen, Titanomagnetit und Apatit, die im Analcim frisch, im Pumpellyit jedoch intensiv umgewandelt sind. Die Analcim-Kristalle sind von bemerkenswerter Homogenität in ihrer Zusammensetzung und werden auf pseudomorphe Verdrängung von primärem Leucit durch Ionenaustausch zurück-geführt. Im unteren Phonolit ist der Analcim jedoch instabil geworden, und wurde durch Pumpellyit ersetzt, der ein weites Spektrum von Zusammensetzungen erkennen läßt und auf variierende Zufuhr von Fe, Mg, Ca, and Al vom Vorläuferanalcim und auf Umwandlung von Einschlüssen hinweist. Das Vorkommen von Analcim und Pumpellyit bei Aghda ist ein Hinweis auf Zeolithfazies-Bedingungen mit niedrigen f_{CO 2} und H₂O und hohem P_fluid.

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With 5 Figures     

Mikrothermometrische Untersuchungen an ostalpinen Lagerstätten

Zusammenfassung Aus dem Bereich alpiner Kluftparagenesen des Tauernfensters, der Niederen Tauern, des variszischen Altkristallins der östlichen Ostalpen und einigen Lagerstätten außerhalb des metamorphen Bereiches werden mikrothermometrische Untersuchungen an Flüssigkeitseinschlüssen in Quarzen durchgeführt. Dabei wird die Arbeitsmethodik erläutert und die Meßergebnisse interpretiert. Nach diesen bestehen die Einschlüsse im wesentlichen aus wäßrigen Lösungen mit wechselnden Gehalten an Natriumchlorid, aus gasförmigem und flüssigem CO₂, selten mit Gehalten an Kohlenwasserstoffen sowie festen Phasen, im wesentlichen NaCl. Das Verhältnis CO₂/H₂O, H₂O/NaCl sowie die Homogenisierungstemperaturen von flüssigen und gasförmigen Phasen geben Hinweise auf dieP/T-Bedingungen zur Zeit des Kristallwachstums.

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Microthermometrical investigations on mineral deposits of the eastern alps

Summary Fluid inclusions in quartz from Alpine mineral veins in the Tauern Window, in the Niedere Tauern, in Variscian metamorphic complexes and from deposits in nonmetamorphic environments have been investigated. Inclusions carry aqueous solutions with varying NaCl-content, as well as CO₂ as vapour and liquid. Rarely, hydrocarbons and solid NaCl have been recorded. The ratios CO₂/H₂O and H₂O/NaCl, and homogenisation temperatures of fluid and vapour phases facilitate the determination ofP/T-conditions during crystal growth.

     

Transition from eclogite to amphibolite-facies metamorphism in the Austroalpine Ulten Zone

Summary The Ulten Zone of the Austroalpine crystalline basement south-west of Meran (Italy) contains metapelitic schists and granoblastic paragneisses, leucocratic orthogneisses, migmatites (in both gneiss-lithologies), metabasites and ultramafic lenses. Metamorphic textures of the metapelitic schists and granoblastic paragneisses indicate two different metamorphic events, characterized by two mineral assemblages, which differ in mineral chemistry: (1) an eclogite facies mineral assemblage (M1) comprising Grt-Ky I-Bt. Ms-Kfs-PI-Qtz-Rt, and (2) an amphibolite facies mineral assemblage (M2) comprising Grt-KyII-Bt-Ms-PI-Qtz-Ilm±St. For the M1 event, pressures of at least 15kbar and temperatures of about 700°±50°C can be estimated. The later amphibolite facies overprint occurred at pressures of 6 to 8kbar and about 600°±50°C. The M1 and M2 assemblages belong to a continuous clockwise metamorphic evolution during the Variscan orogeny. Evidence for Alpine metamorphism can only be detected by sericite rims around kyanite and reset biotite ages. The migmatites, which contribute about 15–30vol.% of all rocks in the investigated area, were formed on the prograde path during the M1 event. Dissolution of H₂O in the melted part of the migmatites resulted in a CO₂dominated fluid, which was trapped in primary kyanite (M1) fluid inclusions. Secondary H₂O-rich fluid inclusions are found in quartz grains and may represent the fluid which enabled a pervasive equilibration during M2.

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Übergang von eklogit-zu amphibolitfazieller Matamorphose in der austroalpinen Ultenzone

Zusammenfassung Die Ulten Zone, ein Teil des ostalpinen kristallinen basements, südwestlich von Meran, wird aus Metapeliten and granoblastischen Paragneisen, leukokraten Orthogneisen, Migmatiten (in beiden Lithologien), Metabasiten and ultramafischen Linsen aufgebaut. Metamorphe Texturen der Metapelite und granoblastischen Paragneise lassen auf zwei verschiedene metamorphe Ereignisse schließen, die durch unterschiedliche Mineral-chemismen und Paragenesen charakterisiert sind: (1) eine eklogitfazielle Paragenese (M1), bestehend aus Grt-KyI-Bt-Ms-Kfs-P1-Qtz-Rt und (2) eine amphibolitfazielle Paragenese (M2), bestehend aus Grt-KyII-Bt-Ms-P1-Qtz-Ilm±St. Für M1 konnten Minimaldrucke von 15kbar und Temperaturen von 700°±50°C abgeleitet werden. Die spätere amphibolitfazielle Überprägung fand bei 6 bis 8kbar und 600°±50°C statt. M1 und M2 gehören einer kontinuierlichen Metamorphoseentwicklung während der variszischen Orogenese an.Die Migmatite, ungefähr 15–30vol.% der Gesteine im untersuchten Gebiet, wurden am prograden Pfad während des M1 Ereignisses gebildet. Aufgrund der höheren Löslichkeit von H₂0 in der Schmelze, blieb ein CO₂, reiches Fluid zurück, das im primären Kyanit (M1) eingeschlossen wurde. Wässrige Flüssigkeitseinschlüsse können in Quarzkörnern gefunden werden. Dieses Fluid ist wahrscheinlich für die Reequilibrierung zu amphibolitfaziellen Bedingungen verantwortlich.

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With 5 Figures     

Understanding Vesuvius magmatic processes: evidence from primitive silicate-melt inclusions in medieval scoria clinopyroxenes (Terzigno Formation)

Summary Microthermometric investigations of silicate-melt inclusions and electron microprobe analyses were conducted on experimentally homogenized silicate-melt inclusions and on the host clinopyroxenes from 4 scoria samples of different layers from the Mt. Somma-Vesuvius medieval eruption (Formazione di Terzigno, 893 A.D.). The temperature of homogenization, considered the minimum trapping temperature, ranges from 1190 to 1260 ± 5 °C for all clinopyroxene-hosted silicate melt inclusions.The major and minor-element compositional trends shown by Terzigno scoria and matrix glass chemical analysis are largely compatible with fractional crystallization of clinopyroxene and Fe-Ti oxides. Sulfur contents of the homogenized silicate-melt inclusions in clinopyroxene phenocrysts compared with that in the host scoria show that S has been significantly degassed in the erupted products; whereas, Cl has about the same abundance in the inclusions and in host scoria. Fluorine is low (infrequently up to 800 ppm) in the silicate-melt inclusions compared to 2400 ppm in the bulk scoria.Electron microprobe analyses of silicate-melt inclusions show that they have primitive magma compositions (Mg# = 75-91). The composition of the host clinopyroxene phenocrysts varies from typical plinian-related (Mg#85) to non plinian related (Mg#85). The mixed source of the host clinopyroxenes and primitive nature of the silicate-melt inclusions implies that these phenocrysts, in part, may be residual and/or have a polygenetic origin. The similar variation trends of major and minor-elements between homogenized silicate-melt inclusions from the Terzigno scoria, and silicate-melt inclusions in olivine and diopside phenocrysts from plinian eruptions (Marianelli et al., 1995) suggest that the trapped inclusions represent melts similar to those that supplied the plinian and sub-plinian magma chambers. These geochemical characteristics suggest that the Vesuvius magmatic system retained a vestige of the most recent plinian event.

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Primitive Silikatschmelz-Einschlüsse in Klinopyroxenen aus mittelalterlichen Schlaken der Terzigno Formation — Ein Beitrag zum besseren Verständnis der magmatischen Prozesse des Vesuvs

Zusammenfassung Mikrothermometrische Untersuchungen von Silikatschmelz-Einschlussen und EMS Analysen wurden an experimentell homogenisierten Silikatschmelz-Einschlussen und an Klinopyroxenen von vier Schlackenproben durchgeführt. Die Proben stammen aus verschiedenen Lagen der mittelalterlichen Mt. Somma-Vesuv Eruption (Terzigno Formation, 893 n. chr.). Die Homogenisierungstemperaturen, sie werden als die minimalen Einschlußtemperaturen interpretiert, reichen von 1190–1260±5 °C.Die Trends der Haupt- and Spurenelemente der Terzigno Schlacken and des MatrixGlases sind weitgehend mit fraktionierter Kristallisation von Klinopyroxen und Fe-TiOxiden kompatibel. Der Vergleich der Schwefel-Gehalte der homogenisierten Einschlüsse in den Klinopyroxen-Phdnokristallen mit denen der Schlacken zeigt, daß beträchtliche Mengen an Schwefel in den Eruptionsprodukten durch Entgasung verlorengingen. Chlor hingegen zeigt in etwa die gleiche Verteilung in den Einschlüssen und in der Wirtsschlacke. Die Fluorgehalte in den Einschlüssen (selten bis zu 800 ppm) Bind im Vergleich zu den Schlacken (2400 ppm) niedrig.EMS-Analysen der Silikatschmelz-Einschlüsse belegen eine primitive Schmelzzusammensetzung (#Mg = 75–91). Die Zusammensetzung der Klinopyroxen-Phänokristalle variiert zwischen plinianischen Typen (#Mg 85) und nicht-plinianischen (#Mg85). Die heterogene Quelle der Klinpyroxene and die primitive Natur der Einschlüsse lassen vermuten, daß die Phänokristalle residualen und/oder polygenetischen Ursprungs sind. Ähnliche Haupt- und Spurenelementtrends der untersuchten Einschlüsse mit jenen von Einschlüssen in Olivin- und Diopsid-Phänokristallen aus plinianischen Eruptionen (Marianelli et al., 1995) legen die Vermutung nahe, daß die Einschlüsse ähnliche Schmelzen repräsentieren, wie jene, die die plinianischen und die sub-plinianischen Magmenkammern versorgt haben. Diese geochemischen Charakteristika belegen, daß das magmatische System des Vesuvs eine Spur des jüngsten plinianischen Ereignisses bewahrt hat.

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With 11 Figures     

On distinguishing quartz of hydrothermal or metamorphogenic origin in different monomineralic veins in the eastern part of Germany

Summary Investigations were made on quartz veins in rocks of the crystalline basement of the German regions Sachsen, Thüringen and Harz Mountains in the former GDR characterizing them genetically for industrial purposes. Fluid inclusions show differences in frequency, size, shape and filling degree between hydrothermal and metamorphic quartz. Homogenization temperatures range from 200 to more than 300°C for metamorphic quartz and from about 100 to more than 250°C for hydrothermal quartz. Pressure corrected homogenization temperatures of metamorphic quartz fluid inclusions exceed 500°C but are available only for this type. Pressures determined for metamorphic quartzes range from 120 to more than 300 MPa. Cryometrically analysed salinity varies from relatively low values (about 10 equiv.-% NaCl) for metamorphic quartz to widely scattered values (8 to 26 equiv.-% NaCl) for the hydrothermal type. The results agree well with the composition of the occluded solutions determined by chemical analysis which range from 20 to 160 g/l for metamorphic quartz, and from 50 and more than 300 g/l for hydrothermal quartz. Chemistry of the metamorphic quartz inclusions is dominated by Na, Cl and HCO₃ ions, whereas Ca ions prevail in hydrothermal quartz. Some of the properties found are important for the melting behaviour of quartz in glass production.

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Zusammenfassung An Quarzgängen in Gesteinen des kristallinen Fundamentes Sachsens, Thüringens und des Harzes in der ehemaligen DDR wurden Untersuchungen zur genetischen Charakterisierung im Zusammenhang mit einer industriellen Nutzung durchgeführt. Mit Hilfe der Methoden der EinschluBforschung und ergänzender Spurenelement- und isotopengeochemischer Analysen war es möglich, Unterscheidungsmerkmale abzuleiten. Bereits mikroskopische Beobachtungen an Einschlüssen in den beiden Quarztypen zeigen Unterschiede in Häufigkeit, Größe, Form und Füllungsgrad. Die Homogenisierungs-temperaturen schwanken zwischen 200 und über 300°C für die metamorphogenen und von 100 bis über 250°C für die hydrothermalen. Druckkorrigierte Homogenisierungs-temperaturen übersteigen 500 °C bei den metamorphogen gebildeten Einschlüssen, sind aber nur für diese erhältlich. Die an den metamorphogenen Quarzen bestimmten Drücke nehmen Werte zwischen 120 bis über 300 MPa an. Die kryometrisch bestimmten Salinitäten bewegen sich zwischen niedrigen Konzentrationen (etwa 10 NaCl-Äquiv.-%) für metamorphogene und stark schwankenden (8 bis 26 NaCI Äquiv.-%) für die hydrothermalen. Diese Ergebnisse stimmen gut mit den chemischen Zusammensetzungen der eingeschlossenen Lösungen überein, die Werte zwischen 20 und 160 g/l für die metamorphogenen Quarze sowie 50 bis über 300 g/l für hydrothermale ergeben. Der Chemismus der Lösungen in metamorphogenen Quarzen zeigt dominante Na-, Cl- und HCO₃-Ionen, während in den hydrothermalen Ca-Ionen überwiegen. Einige der festgestellten Eigenschaften sind für das Einschmelzverhalten der Quarze bei der Herstellung von Silicaglas von Bedeutung.

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With 8 Figures     

Platinum-group minerals from the Troodos ophiolite,Cyprus

Summary Platinum-group minerals have been identified in chromitites from the Troodos ophiolitic complex of Cyprus. The host chromitites occur as podiform bodies within the basal harzburgite of the ophiolite, as occasional discontinuous layers in the dunites at the base of the overlying cumulate sequence and rarely as minor schlieren in clinopyroxene dunites at higher levels. Podiform chromitites are generally highly deformed and frequently brecciated while those from the cumulate sequence are well-preserved and display cumulate textures. Chromite grains from bodies at all levels host a broad and mineralogically complex assemblage of inclusions including silicates, platinum-group minerals, base metal sulphides and fluid inclusions, all of which have been studied in detail. The platinum-group minerals (PGM) and base metal sulphides (BMS), which are described here, are modally much less abundant than the silicate inclusions and generally small in size (< 50 µm). PGM comprise sulphides and alloys and are dominated by laurite (RuS₂). Other sulphides are Ru-poor. Alloys include iridosmine, osmian ruthenium and Ru-Fe alloys. Two generations of PGM are believed to be present, the first having been trapped during chromite formation, the second (including most of the alloys) having been formed during serpentinization. The base metal sulphides include common small Ni-Fe sulphides, sometimes associated with silicate inclusions, and larger Cu-rich inclusions, some of which are almost pure chalcopyrite. The origin of the latter is of genetic significance.

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Minerale der Platin-Gruppe aus denn Troodos-Ophiolith, Zypern

Zusammenfassung Minerale der Platin-Gruppe wurden in verschiedenen Chromititen des Troodos Ophiolithes, Zypern, nachgewiesen. Die Chromitite kommen als podiforme Körper in den basalen Harzburgiten, als gelegentlich unregelmäßige Lagen in den Duniten an der Basis der Kumulat-Abfolge, und selten als Schlieren in den Klinopyroxen-Duniten in höheren Bereichen vor. Podiforme Chromitite sind im allgemeinen intensiv deformiert und häufig brekziiert, während jene aus der Kumulat-Abfolge gut erhalten sind und Kumulat-Texturen zeigen. In Chromiten aus allen Niveaus des Ophiolithes kommt eine umfangreiche, und mineralogisch komplexe Assoziation von Einschlüssen vor; diese umfassen Silikate, Platingruppen-Minerale, Buntmetallsulfide und FlüssigkeitsEinschlüsse. Die Platingruppen-Minerale (PGM) und Buntmetallsulfide (BMS) die hier beschrieben werden, sind modal weniger verbreitet als die Silikateinschlüsse, und sind meist sehr feinkörnig ( < 50 µm). Die PGM umfassen Sulfide, einerseits dominiert von Laurit (RuS₂), aber auch Ruthenium-arme Sulfide, und Legierungen, bestehend aus Iridosmin, Osmium-führendes Ruthenium und Ruthenium-Eisenlegierungen. Die PGM können zwei Generationen zugeordnet werden. Die erste wurde während der Bildung der Chromite eingeschlossen, die zweite (und hierzu gehören die meisten Legierungen) wurden während der Serpentinisierung gebildet. Die Buntmetallsulfide unfassen die bekannten Nickel-Eisen-Sulfide, die manchmal mit Silikateinschlüssen vergesellschaftet sind, und größere Kupfer-reiche Einschlüsse, die zum Teil reiner Kupferkies sind. Die Entstehung dieser Einschlüsse ist von Bedeutung für die Genese.

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With 13 Figures     

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

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

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

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

     

Evolution of gold mineralization in the Ashanti Gold Belt,Ghana: Evidence from carbonate compositions and parageneses

Summary Ankerite, siderite, calcite and magnesite occur in variable proportions within all host and mineralized rocks of the Bogosu and Prestea mining districts of the Ashanti Gold Belt, Ghana. The compositions of coexisting ankerite-siderite grains establish that complex rhythmically zoned growth banding and replacement textures are present. This compositional variation is attributed to episodic fluctuation in the temperature and composition of fluids in the Bogosu-Prestea mesothermal gold system. Temperatures derived from the ankerite-siderite composition geothermometer are generally consistent with those from calcite-dolomite, arsenopyrite, carbon and oxygen stable isotope, and fluid inclusion geothermometers, and are about 360°C for the metamorphic peak, 400 to 350°C for carbonate alteration of mafic dikes, and 340 to 140°C for gold deposition. The latter range occurs on a thin-section scale and represents separate pulses of fluid in the ore conduit.

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Entstehung der Goldvererzung im Ashanti Gold Belt, Ghana: Rückschlüsse aus Karbonat zusammensetzungen und Paragenesen

Zusammenfassung In allen Wirtsgesteinen und mineralisierten Gesteinen der Bergbaureviere von Bogosu und Prestea im Ashanti Gold Belt, Ghana treten Ankerit, Siderit, Calcit und Magnesit in unterschiedlichen Verhältnissen auf. Die Zusammensetzung von koexistierenden Ankerit-Siderit-Körnern zeigt eine komplexe, rhythmisch zonierte Wachstumsstreifung und Verärdngungsstrukturen. Diese Änderungen in der Zusammensetzung sind auf episodische Fluktuationen der Temperatur und der Zusammensetzung der Fluide im mesothermalen Goldsystem von Bogosu-Prestea zurückzuführen. Temperaturen nach dem Ankerit-Siderit-Geothermometer stimmen im allgerneinen mit jenen aus Geothermometern, die auf Calcit-Dolomit, Arsenopyrit, den stabilen Isotopen von Kohlenstoff and Sauerstoff und auf Flüssigkeitseinschlüssen beruhen, überein. Sie liegen bei rund 360°C für den Höhepunkt der Metamorphose, bei 400 bis 350°C für die Karbonat Alteration der matischen Gänge and bei 340 bis 140°C für die Gold-Fällung. Der letztgenannte Bereich tritt in Dünnschlif Maßstab auf and repräsentiert einzelne Schübe von Fluid in den Erzgängen.

     

A comparison of fluids causing post-depositional hydrothermal alteration in Archaean basement granitoids and the Witwatersrand Basin

Summary Some Archaean granitoids occurring along the north-western and western edge of what is classically known as the Witwatersrand Basin have been hydrothermally altered in two different styles. Both styles - pervasive and vein-controlled alteration - are characterised by sulphide mineralisation as well as by thorium-, uranium-, gold- and REE-rich nodules of carbonaceous material (fly-speck carbon). All of the granitoids displaying these characteristic alteration styles are associated with secondary moderate-to high-salinity, Ca-rich fluid inclusions with low homogenisation temperatures in magmatic quartz and quartz veins. C-isotopes of the fly-speck carbon and the fluid composition of the associated fluid inclusions are typical of modified basin brines. Similar types of Ca-rich fluid inclusions were found in authigenic quartz and hydrothermal quartz veins from gold-bearing, hydrothermally altered sediments of the Witwatersrand Basin, although the salinities of the fluids in the basement granitiods are somewhat higher. The moderate- to high salinity of this inclusion fluid and its present composition is considered to be the result of modifications by fluid-rock interaction during transport and subsequent metamorphism within the Witwatersrand Basin. Available age data on the hydrothermally derived minerals in these granitoids range between 2.7 and 2.0 Ga indicating several fluid pulses, with fluids repeatedly expelled during the dewatering of the Witwatersrand Basin. These data are consistent with the conclusion that major parts of the alteration are the result of sediment dewatering which affected both the granitoids and the gold-bearing strata within the Witwatersrand Basin.

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Ein Vergleich zwischen Formationswässern in archaischen Granitoiden und dem Witwatersrand Becken

Zusammenfassung Einige archaische Granitoide, die am nordwestlichen und westlichen Rand des Witwatersrand Beckens vorkommen, zeigen zwei Arten von hydrothermaler Überprägung. Beide Arten, pervasiv und gangförmig, sind mit einer Sulfidmineralisation und Thorium-, Uran-, Gold-, und SEE-reichen Knollen aus kohliger Substanz assoziiert. Alle Granitoide, die sich durch diese spezielle hydrothermale Überprägung auszeichnen, besitzen sekundäre moderat- bis hochsalinare, Ca-reiche Fluideinschlüsse mit niedrigen Homogenisierungstemperaturen in magmatischen und hydrothermalen Quarzen. Diese Fluide werden als modifizierte Beckenwässer gedeutet. Ähnliche Ca-reiche Fluideinschlüsse wurden in authigenen und hydrothermalen Quarzen in goldführenden, hydrothermal veränderten Sedimenten des Witwatersrand Beckens beobachtet, obwohl die Salinitäten der wässrigen Fluide in den Granitoiden noch höher sind. Die moderate bis hohe Salinität und die derzeitige Zusammensetzung der Einschlußfluide wird als eine Konsequenz aus der Fluid-Gesteinswechselwirkung, die während des Transportes im Becken stattfand, und der nachfolgenden Metamorphose angesehen. Vorläufige Altersdaten von den hydrothermal gebildeten Mineralen weisen auf mehrere hydrothermale Ereignisse während einer Zeitspanne zwischen 2.7 und 2.0 Ga hin. Während dieser Zeitspanne kam es durch Beckenentwässerung zu wiederholten Fluidschüben aus dem Becken in die Granitoide aufgrund lokaler tektonischer Ereignisse. Diese Daten deuten an, daß ein großer Teil der hydrothermalen Überprägung sowohl der Granitoide als auch der goldführenden Sedimente durch Formationswässer aus dem Witwatersrand Becken gebildet worden ist.