High-field-strength elements in Javanese arc basalts and chemical layering in the mantle wedge

Summary Quaternary basalts from the Java-Bali sector of the Sunda arc show the following characteristics: As the vertical distance increases between the seismic Benioff zone and the respective eruptive centre, high-field-strength elements (HFSE's) increase in abundance and Zr/Nb and Hf/Nb decrease in value. If subduction processes do not affect the abundance and ratios of HFSE's, both of these trends are consistent with a progressively enriched mantle wedge with depth, independent of any metasomatism by the northward subducting Indian Ocean plate. Furthermore, the volcanic rocks display negative trends between Nb/U-Zr/Nb, Nb/U-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, and K/Nb-K and positive ones between Zr/Nb-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and Ce/Pb-Nb/U. Also, Nb-depletion (Nb/Nb*), as measured on mantle normalized incompatible-trace-element diagrams, decreases in size with increasing distance to the Benioff zone. These trends are in accord with a model in which the slab-derived metasomatic component-which is low in HFSE abundance-makes a greater chemical imprint on shallower, depleted mantle than on deeper, enrichedmantle. The nature of the chemical layering within the mantle magma source beneath Java implies that this source may be part of the lithospheric mantle.

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HFSE-Elemente in Basalten des Java-Bogens und chemischer Lagenbau im Mantelkeil

Zusammenfassung Quartäre Basalte des Java-Bali Sektors des Sunda-Bogens zeigen die folgenden Charakteristika: Mit zunehmender Vertikaldistanz zwischen der seismischen Benioff Zone und den betreffenden Eruptivzentren nehmen die Elemente hoher Feldstärke (HFSE's) zu, während die Zr/Nb und Hf/Nb Verhältnisse abnehmen. Sofern Subduktionsprozesse die Häufigkeit und die Verhältnisse der HFSE's nicht beeinflussen, sind beide Trends in Übereinstimmung mit einem mit der Tiefe zunehmend angereicherten Mantelkeil, unabhängig von Metasomatose durch die nach Norden abtauchende indische Ozeanplatte. Darüber hinaus zeigen die vulkanischen Gesteine negative Trends zwischen Nb/U-Zr/Nb, Nb/U-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, and K/Nb-K, sowie positive Trends zwischen Zr/Nb-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr und Ce/Pb-Nb/U. Auch die Nb-Verarmung (Nb/Nb*) wie she auf Mantelnormalisierten Diagrammen der inkompatiblen Spurenelemente dargestellt wird, nimmt mit zunehmender Distanz von der Benioff-Zone zu. Diese Trends sind in Übereinstim-mung mit einem Modell, in deco die auf die abtauchende kruste zurückzuführende metasomatische Komponente - mit niedrigen HFSE Gehalten — einen größeren chemischen Einfluß auf den seichten, verarmten Mantel als auf den tiefen, angereicherten Mantel ausübt. Die Art des chemischen Lagenbaus in der Mantel-Magmaquelle unterhalb Java weist darauf hin, daß these Quelle Teil des lithosphdrischen Mantels sein kann.

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With 9 Figures     

Subduction-related Late Permian shoshonites of the Sydney Basin, Australia

Summary The Late Permian shoshonitic province of the southern Sydney Basin consists of lavas and intrusions confined to a 140 km long coastal belt, but geophysical and sedimentological data indicate that the province once had a length of at least 340 km. Both petrographic and geochemical data indicate shoshonitic affinities for these Late Permian rocks and, although the compositional range is from 48.4 to 60.6% SiO₂, all units except an andesite lava have <55% SiO₂. Subduction-related attributes of the province include enrichment in Al₂O₃ and LILE (Rb, K and LREE), depletion in HFSE (Nb, Ta, Zr, Hf and Ti), low Nb/U, and Sr/Nd of 30–35. Initial (at 250 Ma)⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ranges from 0.70294 to 0.70440 whereas _Nd values range from +5.11 to +2.14 and plot almost exclusively in the mantle array. Low MgO and mg-numbers (maximum 7.37% and 64.5, respectively) demonstrate that none of the shoshonites represent primary magmas in equilibrium with mantle peridotite. Isotopic data and elemental contents are not supportive of a model in which crustal contamination is the dominant process in magma petrogenesis, but do not exclude contamination with Sr-rich material having a low⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and high _Nd values.A temporal correlation between igneous rocks from the southern Sydney Basin, Dampier Ridge, New England and Tasmania indicates a widespread magmatic event which was, at least in part, shoshonitic in character and which developed in response to subduction along the east coast of Gondwanaland. The geochemical similarity between the Dampier Ridge and Sydney Basin samples does not support a model for spatial compositional variation across a subduction-related magmatic belt but, coupled with the variations in isotopic ratios, implies heterogeneity in the source.

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Spät-permische Schoschonite des Sidney Beckens in Australien

Zusammenfassung Die spät-permische Schoschonit Provinz des südlichen Sidney Beckens besteht aus Laven und Intrusionen, die in einem 140 km langen Gürtel längs der Küste auftreten. Geophysikalische und sedimentologische Daten weisen darauf hin, daß diese Provinz ursprünglich eine Länge von mindestens 340 km hatte. Sowohl petrographische wie geochemische Daten weisen auf schoschonitische Affinität dieser spät-permischen Gesteine hin. Obwohl die SiO₂ Gehalte von 48.4 bis 60.6% schwanken, haben alle Einheiten mit Ausnahme einer andesitischen Lava < 55%. Auf Subduktion weisen u.a. Anreicherungen an Al₂O₃ und LILE (Rb, K and LREE), die Verarmung an HFSE (Nb, Ta, Zr, Hf and Ti) niedrige Nb/U und Sr/Nd von ungefähr 30–35 hin. Die⁸⁷Sr/⁸⁶Sr Initiale, berechnet für 250 Ma, liegen zwischen 0.70294 und 0.70440 und die _Nd-Werte zwischen +5,11 und +2,14 und fallen fast ausschließlich in den Mantel-Bereich. Niedrige MgO und mg-Zahlen (Maximal 7,37% bzw. 64,5) zeigen, daß die Schoschonite nicht primäre Magmen, die mit Mantelperidotiten im Gleichgewicht sind, darstellen. Isotopendaten und Elementgehalte weisen nicht auf ein Modell hin, bei dem Krusten-Kontamination bei der Magmen-Genese eine wichtige Rolle spielte, aber eine Nichtkontamination mit Material, das niedrige⁸⁷Sr/⁸⁶Sr Werte und hohe _Nd Werte hat, ist nicht auszuschließen. Eine zeitliche Beziehung zwischen den magmatischen Gesteinen des südlichen Sydney-Beckens, dem Dampier Ridge, Neuengland und Tasmanien weist auf ein weit verbreitetetes magmatisches Ereignis hin, das zumindest teilweise schoschonitischen Charakter hatte und das auf Subduktion längs der Ostküste von Gondwanaland zurückführbar ist. Die geochemische Ähnlichkeit von Proben des Dampier Ridge und des Sydney Beckens weist nicht auf räumliche Variationen in der Zusammensetzung über einen subduktionsbezogenen magmatischen Gürtel hin, sondern läßt eher, zusammen mit den Variationen der Isotopendaten, heterogene Quellen für diese Gesteine vermuten.

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With 10 Figures     

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

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

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

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

     

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

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

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

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

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With 8 Figures     

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

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

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

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

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With 15 Figures     

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.

     

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.     

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     

Material transport in channelized fluids-examples from high-temperature shear zones in the Central-European Variscan belt

Summary Two Variscan small scale shear zones and their precursors were analyzed to evaluate fluid-assisted chemical and physical changes. The retrograde transformation of the Weissenstein eclogite under amphibolite facies conditions (Münchberg Massif/Bavaria) and the shear deformation in the Lattersberg amphibolite (Odenwald/Hesse) are accompanied by significant mass transport, mainly of K, Ba, P, Sr, Zr and the LRE elements. The whole rock and mineral chemistry reveal that the active fluids during retrogression were alkali-rich as well as F- and/or (PO ₄ ^3- )-rich, and probably explain the observed mobility and transport of so-called immobile elements such as Zr. The calculated fluid/rock ratios of the shear zones are not higher than 2–10.The comparison with retrogressed eclogites of the Schwarzwald shows similar chemical changes as in the Weissenstein eclogite. Additionally, the comparison with retrogressed but minor deformed parts of the Weissenstein eclogites reveals that the degree of chemical changes does not depend on the state of deformation.The transformation of the eclogites led to a significant volume increase of about 20%, which must imply structural consequences like pure shear ductile deformation in the surrounding rocks and extensional tectonics above the retrogressed rocks.The interpretation of the chemical composition of retrogressed and/or fluid ingressed metabasic rocks must be handled with caution concerning LIL, LRE elements and Zr.

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Materialtransport in kanalisierten Fluiden-Beispiele von Hochtemperatur-scherzonen der Mitteleuropäischen Varisziden

Zusammenfassung Zwei geringmächtige variskische Scherzonen und ihre Ausgangsgesteine wurden auf fluid-unterstützte chemische und physikalische Änderungen hin untersucht. Die retrograde, amphibolitfazielle Umwandlung des Weissenstein Eklogites (Münchberger Gneismasse/Bayern) und die Zerscherung des Lattersberg Amphibolites (Odenwald/ Hessen) wurden von signifikanten Massentransporten, insbesondere von K, Ba, P, Sr, Zr und den LRE Elementen, begleitet. Die Gesamtgesteins- und Mineralchemie zeigt, daß die während der retrograden Überprägung aktiven Fluide sowohl reich an Alkalien als auch an F und/oder (PO ₄ ^3– ) waren. Dies erkl:art wahrscheinlich die Mobilität des immobilen Elementes Zr. Das berechnete Fluid/Gesteinsverhältnis betrug maximal 2–10.Der Vergleich mit Daten von retrograden aber weniger deformierten Bereichen des Weissenstein Eklogites zeigt, daß hier das Ausmaß der chemischen Änderungen unabhängig von der Deformation ist. Ein Vergleich mit retrograd überprägten Eklogiten aus dem Schwarzwald zeigt vergleichbare chemische Änderungen wie im Weissenstein Eklogit.Die retrograde Entwicklung der Eklogite führte zu einem signifikanten Volumengewinn von etwa 20%. Dies könnte strukturelle Konsequenzen für die Nebengesteine, wie z.B. einfache Scherung und Dehnung, gehabt haben.Die Interpretation der chemische Zusammensetzung retrograd überprägter und/oder fluidinfiltrierter basischer Gesteine in bezug auf LIL, LRE Elemente und Zr muß, nach den vorliegenden Ergebnissen, mit Vorsicht behandelt werden.

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With 7 Figures     

The relationships between drastic changes in Sr isotope ratios of magma sources beneath the NE Japan arc and the spreading of the Japan sea back-arc basin

Summary Based on Sr isotopic data for Tertiary and Quaternary basaltic rocks from the NE Japan arc, relationships are discussed between the temporal variation of magma source characteristics and the opening of the Japan Sea. The basaltic rocks from the trench side and from the transitional zone show initial⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios (Sr_i ratios) in the range of 0.70411–0.70546 but no temporal variation in Sr_i ratios. The back-arc side basaltic rocks with ages of 29.8 to 15 Ma have Sr_i ratios similar to those of the trench side and the transitional zone, and these values also show no temporal change. In contrast, the basaltic rocks from the back-arc side, with ages younger than 15 Ma, show significantly lower Sri ratios (0.70396 to 0.70290), which are slightly higher than those of N-type MORB. These Sr isotopic features may imply that at least before 15 Ma the magma source regions (the sub-continental mantle) beneath the NE Japan arc had an enriched chemical character and that after 15 Ma, the magma sources for volcanic rocks from the back-arc side show a drastic change in Sr isotopic character, from an enriched nature to a depleted one. The depleted magmas may have been formed as a result of injection of depleted asthenosphere (or of a depleted mantle diapir) into the subcontinental mantle under the back-arc side of the NE Japan arc, during the spreading of the Japan Sea back-arc basin. The middle Miocene basaltic rocks from the back-arc side are characterized by lower contents of LIL elements such as K₂O and Rb compared with those from the trench side, suggesting that during the middle Miocene (syn-opening stage of the Japan Sea) the degree of partial melting may have been higher in the back-arc side mantle than in the trench side mantle. High degree of partial melting in the back-arc side mantle can be attributed to an increasing geothermal gradient in the mantle due to the injection of hot asthenosphere. This injection might also have caused the melting of the lower crust from which the voluminous middle Miocene acidic volcanics in the back-arc side and transitional zone may have been produced.

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Drastische Veränderungen der Sr-Isotopenverhältnisse von Magmenquellen unterhalb des NE japanischen Vulkanbogens und ihre Beziehung zum Spreading des japanischen Back-Arc-Beckens

Zusammenfassung Die Beziehungen zwischen der zeitlichen Veränderung der Charakteristika von Magmenquellen und der Öffnung des Japanischen Meeres werden anhand von Sr-Isotopendaten tertiärer und quartärer basaltischer Gesteine diskutiert. Basaltische Gesteine von der Grabenseite und aus der Übergangszone ergaben initiale⁸⁷Sr/⁸⁶Sr Verhältnisse (Sr_i-Verhältnisse) von 0.70411–0.70546 und lassen keine zeitabhängige Änderung erkennen. Basaltische Besteine aus dem Back-Arc-Bereich mit Altern zwischen 29.8 und ca. 15 Ma zeigen ähnliche Sr_i-Verhältnisse und ebenfalls keine zeitliche Veränderung. Im Gegensatz dazu sind basaltische Gesteine aus dem Back-Arc-Bereich, die jünger als ca. 15 Ma sind, signifikant in ihren Sr_i-Verhältnissen (0.70396–0.70290) erniedrigt. Diese Verhältnisse liegen etwas höher als die von N-MORB. Die Sr-Isotopenergebnisse lassen vermuten, daß zumindest vor ca. 15 Ma der Herkunftsbereich der Magmen (subkontinentaler Mantel) unter dem NE japanischen Vulkanbogen chemisch angereichert war, während die Magmenquellen der jüngeren vulkanischen Gesteine des Back-Arc-Bereiches durch eine drastische Abreicherung charakterisiert sind. Die abgereicherten Magmen könnten, während der Öffnung des japanischen Back-Arc-Beckens, als Folge der Injektion abgereicherter Asthenosphäre (oder eines abgereicherten Manteldiapirs) in subkontinentalen Mantel unterhalb des Back-Arcs des NE japanischen Vulkanbogens, gebildet worden sein. Die miozänen basaltischen Gesteine des Back-Arc-Bereiches sind außerdem durch niedrigere Gehalte an LIL-Elementen, wie z.B. K₂O und Rb charakterisiert. Dies wird als Hinweis auf eine erhöhte Aufschmelzungsrate in diesem Bereich im mittleren Miozän (im Zuge der gleichzeitigen Öffnung des japanischen Meeres) verstanden. Die erhöhte Aufschmelzrate im Mantel des Back-Arc-Breiches wird auf einer Erhöhung des geothermischen Gradienten infolge der Injektion von heißer Asthenosphäre zurückgeführt. Diese Injektion von Asthenosphäre könnte auch der Grund für die Aufschmelzung von Unterkruste und für die Produktion weitverbreiteter saurer miozäner Vulkanite im Back-Arc-Bereich und der Übergangszone sein.

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With 6 Figures     

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

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

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

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

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With 8 Figures     

Lamproitic rocks from Cabezo Negro de Zeneta: Brown micas as a record of magma mixing

Summary Phlogopite and biotite coexist in the ultrapotassic rocks from Cabezo Negro de Zeneta (SE Spain). The compositional range of the early crystallizing phlogopite is comparable to other Spanish lamproitic occurrences, except that it is higher in Al₂O₃, probably reflecting the higher Al₂O₃ and/or different oxygen fugacity of the Zeneta magma. Magmatic Al-rich and metamorphic Al-poor biotites also occur in these rocks. The magmatic biotite probably crystallised from intermediate to silicic peraluminous magma(s), whereas the metamorphic type comes from crustal relics of metapelitic rocks entrained and dismembered into the lamproitic melt. It is concluded that the melt of Zeneta was generated through the mixing of a Mg-rich lamproitic component, quantitatively dominant, with a crustal-derived anatectic component, both already partially crystallised before mixing. The mixed melt attained chemical homogenization as suggested by the development of late overgrowths of similar composition on the two micas.

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Lamproitische Gesteine von Cabezo Negro de Zeneta: Braune Glimmer als Hinweis auf Magma-Mischung

Zusammenfassung Phlogopit und Biotit koexistieren in den ultrapotassischen Gesteinen von Cabézo Negro de Zeneta (Südost-Spanien). Die Zusammensetzung des frühkristallisierenden Phlogopits ist mit der anderer spanischer Lamproit-Lokalitäten vergleichbar, mit der einen Ausnahme, daß die Al₂O₃-Gehalte höher sind. Letzteres geht wahrscheinlich auf den höheren Al₂O₃-Gehalt, und/oder auf verschiedene Sauerstoff-Fugazität des Zeneta-Magmas zurück. Magmatische Al-reiche und metamorphe Al-arme Biotite kommen auch in diesen Gesteinen vor. Der magmatische Biotit kristallisierte wahrscheinlich aus intermediären bis sauren Al-reichen Magmen, während der metamorphe Typ auf krustale Relikte metapelitischer Gesteine in der lamproitischen Schmelze zurückgeht. So ergibt sich die SchluBfolgerung, daß die Schmelze von Zeneta durch Mischung eines Mg-reichen lamproitischen, und quantitativ dominierenden Magmas, mit einer anatektischen Komponente von Krusten-Herkunft entstanden ist. Beide dürften vor der Mischung bereits teilweise kristallisiert gewesen sein. Die gemischte Schmelze erreichte chemische Homogenisierung wie durch die Entwicklung späterer Überwachsungszonen von ähnlicher Zusammensetzung auf beiden Glimmertypen gezeigt wird.

     

Age,origin and geodynamic significance of a polymetamorphic felsic intrusion in the Ötztal Crystalline Basement,Tirol, Austria

Summary A multi-method approach was applied to derive the age and origin of an orthogneiss body located in the central Kaunertal, western Ötztal Crystalline Basement (ÖCB). The Tieftal orthogneiss body is an internally differentiated, polymetamorphosed epizonal intrusion, embedded in amphibolites. It comprises leucocratic hedenbergite-hornblende-, hornblende- and biotite-hornblende-gneisses, but also some melanocratic rock types. The leucocratic Tieftal gneisses are granitic, have a near eutectic melt composition and share some features of A-type granites, such as high Na₂O+K₂O(8.07 to 8.58wt%), Zr (379 to 554ppm) and Y (58 to 79ppm) contents. The REE-patterns are rather flat ((La/Yb)_N=2.4 to 3.7), with distinct negative Eu anomalies. Single zircon evaporation dating of two samples and Sm-Nd dating of relict magmatic titanite resulted in ages of 487±7, 484±3 and 487±5Ma, respectively. The weighted mean of 485±3Ma is interpreted as the primary crystallization age of the Tieftal orthogneiss body. Rb-Sr whole rock dating results in a well defined regression line, corresponding to an age of 411±9Ma. This age clearly documents at least a partial resetting of the whole rock Rb-Sr system, which is most probably due to subsequent metamorphic overprint. The leucocratic Tieftal gneisses are isotopically rather primitive with an Nd _CHUR ^{485 Ma} value of +1.7 and a calculated magmatic initial⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of 0.7047. These data suggest a major mantle contribution. Most probably, they originated through fractionation of the magmatic precursors of the accompanying tholeiitic metabasites. The more primitive isotopic composition of ÖCB metabasites and some late Archean/early Proterozoic and Cambrian inheritance in Tieftal gneiss zircons suggest some involvement of old crustal rocks, too. The amount of crustal contamination can be calculated to be in the range of 10 to 40%. The Tieftal gneisses and the accompanying metabasites are interpreted as remnants of igneous rocks related to an early Ordovician rifting and incipient formation of new oceanic crust, an event which can be traced throughout the central and western European Variscan and Alpine terranes.

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Alter, Genese und geologische Bedeutung einer polymetamorphen felsischen Intrusion im Ötztalkristallin, Tirol, Österreich

Zusammenfassung Ein Vielzahl von Methoden wurde angewandt, um das Alter und die Genese eines Orthogneiskörpers im mittleren Kaunertal, westliches Ötztalkristallin, abzuleiten. Der Tieftal-Orthogneiskörper ist eine in Amphiboliten eingeschaltete, intern differenzierte, polymetamorph überprägte, epizonale Intrusion. Er umfaßt sowohl leukokrate Hedenbergit-Hornblende-, Hornblende- und Biotit-Hornblende-Gneise als auch untergeordnet melanokrate Gesteine. Die leukokraten Tieftal-Gneise besitzen einen granitischen, beinahe einer eutektischen Schmelze entsprechenden Chemismus; einige Parameter wie hohe Na₂O+K₂O(8.07 bis 8.58Gew%), Zr(379 bis 554ppm) und Y(58 bis 79ppm) Gehalte weisen auf eine A-Typ Affinität hin. Die SEE-Spektren sind nur gering fraktioniert ((La/Yb)_N=2.3 bis 3.7) und weisen eine markante negative Eu-Anomalie auf. Einzelzirkon-Evaporationsdatierungen an 2 Proben und eine Sm-Nd Datierung von reliktischem magmatischem Titanit ergeben Alter von 487±7, 484±3 und 487±5Ma. Der gewichtete Mittelwert von 485±3Ma wird als das primäre magmatische Kristallisationsalter des Tieftal-Orthogneiskörpers interpretiert. Eine Rb-Sr Gesamtgesteinsdatierung ergibt eine gut definierte Regressionsgerade mit einem Alter von 411±9Ma. Dieses Alter beweist eine postmagmatische Störung des Rb-Sr Gesamtgesteinssystems, die durch die metamorphen überprägungen verursacht wurde. Die leukokraten Tieftal-Gneise besitzen eine relative primitive isotopische Zusammensetzung mit einem Nd _CHUR ^{485 Ma} a Wert von +1.7 und einem zurückgerechneten magmatischen⁸⁷Sr/⁸⁶Sr Initialverhältnis von 0.7047. Diese Daten machen eine große Beteiligung von Mantelmaterial wahrscheinlich. Am ehesten entstanden die leukokraten Tieftal-Gneise durch magmatische Fraktionierungsprozesse aus den Ausgangsgesteinen der begleitenden tholeiitischen Metabasite. Die noch primitivere isotopische Zusammensetzung der Metabasite im Ötztalkristallin und spätarchaische/frühproterozoische sowie kambrische Komponenten in den Zirkonen der leukokraten Tieftal-Gneise weisen aber auch auf die Beteiligung alten krustalen Materials hin. Der Anteil der krustalen Komponente liegt im Bereich von 10 bis 40%. Der Tieftal-Orthogneiskörper und die begleitenden Metabasite werden als Relikte magmatischer Gesteine, die während eines frühordovizischen Riftings und der beginnenden Bildung neuer ozeanischer Kruste entstanden sind, gedeutet. Zeugen dieses Vorganges sind in allen variszisch und alpidisch geprägten Gebieten Westund Mitteleuropas zu finden.

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With 13 Figures     

Beitrag zur quantitativen Analyse von Mineralphasen mittels Röntgendiffraktion

Zusammenfassung Bei der Durchführung quantitativer Gemenge-Analysen mit Hilfe der Röntgendiffraktionsmethode kann man den Massenschwächungskoeffizienten (^*) verwenden, den man bei der Röntgenfluoreszenzanalyse Röhrenhauptlinienverfahren vonSchroll-Stepon erhalten hat. Er wird von der Wellenlänge der Röntgenfluoreszenzstreustrahlung auf die Wellenlänge der Diffraktionsröhre transformiert. Ein Intensitäts-Konzentrationsdiagramm, in dem die Intensität der gewählten Diffraktionslinie durch das Produkt von Intensität und dem jeweiligen Wert von ^* ersetzt wird, ergibt eine allgemeingültige Eichgerade. Als Beispiel werden Messungen an Zweistoffsystemen wie Magnesit-Quarz, Albit-Quarz, Calcit-Quarz, Stilpnomelan-Quarz und Siderit-Quarz angeführt.Die vorgeschlagene Methode ist für kombinierte Diffraktions- und Röntgenfluoreszenzanalysen sehr zweckmäßig.

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Summary Applicating the quantitative X-ray-diffraction-analysis für mixtures of minerals the use of the mass absorption coefficient (^*) is possible, which is received by the X-ray-fluorescence-analysis of the same sample following the method proposed by the authors. The mass absorption coefficients must be transformed to the new wave length of the X-ray-diffraction tube. In the intensity-concentration-diagram the intensity is substituted by the product of intensity and mass absorption coefficient. An uniform standard line is received, as the measurement of quartz shows in the systems of two-substances, such as magnesite-quartz, albite-quartz, calcite-quartz, stilpnomelan-quartz and siderite-quartz.The proposed method is very useful for the combined X-ray-diffraction and X-ray fluorescence analysis.

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Mit 6 Textabbildungen     

Crystal-chemical examination of natural diopsides: Some geometrical indications of Si-Ti tetrahedral substitution

Summary The crystal structures of 20 natural diopsides have been refined. For some samples, microprobe analyses show a Si deficiency in the tetrahedron with no A1 present; this suggests that some Ti⁴⁺ may enter the tetrahedral site. Geometrical variations in these samples with respect to the others are discussed in the light of this Si Ti⁴⁺ substitution. The volumes of their M1 sites are larger because of the absence of R³⁺ cations, the octahedron being very regular; in the same way, the volumes of M2 sites of these samples are greater not because of different site occupancies but because of significant charge modifications around the O3 and O1 oxygens, caused by the tetrahedral site. The low distortion of M1 site and the lengthening of (M2-O1) and M2-O3 bond lengths are a clue to the presence of small amounts of Ti at the tetrahedral site.

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Kristallchemische untersuchung natürlicher diopside: Geometrische hinweise für tetraedrische Si-Ti substitution

Zusammenfassung Die Kristallstrukturen von zwanzig natürlichen Diopsiden sind verfeinert worden. In einigen Proben zeigen Mikrosondenanalysen zu geringe Si-Werte im Tetraeder ohne daß A1 anwesend wäre. Dies weist darauf hin, daß Ti⁴⁺ Tetraederplätze einnehmen könnte. Geometrische Variationen in diesen Proben werden im Lichte der genannten Substitution diskutiert. Die Volumen von M1-Plätzen sind größer wegen der Abwesenheit von R³⁺ Kationen, wobei das Oktaeder sehr gleichmäßig ist. Die Volumina von M2-Plätzen sind noch größer nicht wegen verschiedener Besetzungen dieser Plätze sondern wegen signifikanter Ladungsmodifikationen im Bereich von O3 und O1 Sauerstoffen, die durch die tetraedrische Position bewirkt wird. Die geringe Distortion der M1-Plätze und die Verlängerung der (M2-O1) und (M2-O3) Abstände weisen auf die Anwesenheit von geringen Titangehalten auf Tetraederplätzen hin.

     

Rb-Sr isotope systematics of muscovite from Pan-African granitic pegmatites of Western and Northeastern Africa

Summary Rb-Sr investigations have been carried out on early-formed muscovite from three pegmatite fields of the late Proterozoic to early Phanerozoic Pan-African Belt. The individual mineral ages obtained are highly discordant for each pegmatite field. Using Best Isochron Diagrams, isochron construction of selected muscovite samples yielded geologically realistic ages of pegmatite formation: around 670 Ma for the Bayuda Desert pegmatites of northern Sudan, around 550 Ma for the Wamba pegmatites of central Nigeria, and around 465 Ma for the Majayahan pegmatites of northeastern Somalia. Initial Sr ratios obtained from isochron calculations have unrealistic values and cannot be used for petrogenetic interpretations.The geologically unrealistic young model ages of some of the muscovite samples are most probably attributed to open-system behaviour and post-crystallization loss of⁸⁷Sr^* from the respective minerals. The amounts of⁸⁷Sr^* losses have been approximated from the discrepancies between isotopically measured and theoretically calculated (from decay of Rb)⁸⁷Sr^* concentrations. The loss of⁸⁷Sr^* from the micas is variable in each pegmatite field. In none of the three cases can this unsystematic, post-emplacement, open-system behaviour be directly related to a particular, temporally confined, geologic event.

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Rb-Sr Isotopen-Systematik von Muskovit aus panafrikanischen Granit-Pegmatiten West-und Nordost-Afrikas

Zusammenfassung Rb-Sr Isotopen-Untersuchungen wurden an frühgebildetem Muskovit dreier Pegmatitfelder der spätproterozoischen bis frühphanerozoischen, panafrikanischen Mobilzone durchgeführt. Die jeweilig erhaltenen Muskovit-Modellalter sind für jedes Pegmatitfeld stark diskordant. Unter Benutzung von Best Isochron Diagrams ergaben Isochronen ausgesuchter Muskovit-Proben jedoch geologisch relevante Pegmatit-Bildungsalter: um 670 Ma für die Pegmatite der Bayuda Wüste im Nord-Sudan, um 550 Ma für die Pegmatite von Wamba in Zentral-Nigeria, und um 465 Ma für die Pegmatite von Majayahan in Nordost-Somalia. Die aufgrund der Isochronen-Berechnungen erhaltenen Sr-Initialverhältnisse haben allerdings unrealistische Werte und können nicht für petrogenetische Interpretationen herangezogen werden.Die geologisch ebenfalls unrealistischen, jungen Alter einiger der Muskovit-Proben sind sehr wahrscheinlich in offenen System-Verhältnissen und Verlust von⁸⁷Sr^* nach der Kristallisation der jeweiligen Minerale bedingt. Die Menge des Verlustes an⁸⁷Sr^* wurde annäherungsweise aufgrund der Unterschiede zwischen isotopisch gemessenen und anhand des Rb-Zerfalls theoretisch errechneten Gehalten an⁸⁷Sr^* bestimmt. Der Verlust der Glimmer an⁸⁷Sr^* ist innerhalb eines jeden Pegmatitfeldes variabel. Dieses unsystematische Vorkommen von post-kristallinen, offenen System-Verhältnissen kann in keinem der drei Fälle in direkte Beziehung gesetzt werden zu einem bestimmten, zeitlich begrenzten, geologischen Ereignis.

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With 6 Figures     

Compositional variation in pyrochlores from the Mt Weld carbonatite laterite,Western Australia

Summary Pyrochlore is present as a residual mineral within a Mesozoic-Cainozoic laterite overlying and derived from a Proterozoic carbonatite intrusion. Leaching of the A-site ions Na and Ca from the pyrochlore structure occurred during weathering and the vacant sites were subsequently occupied by Sr and Ce. In addition, leaching of strongly-bonded Nb led to B-site vacancies, which were subsequently filled by Fe³⁺. The pyrochlore mineral chemistry changes markedly with depth in the weathering profile and the sequence: Na-Ca pyrochlore, strontian pyrochlore, strontiopyrochlore, ceriopyrochlore, cerian strontiopyrochlore and strontian ceriopyrochlore occurs between the fresh carbonatite/laterite interface and the top of the profile. This vertical zonation in pyrochlore mineral chemistry is the result of leaching and reprecipitation processes and the associated fractionation and differential mobility of individual elements during weathering.

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Variierende Zusammensetzungen in Pyrochlor in Lateriten des Mt Weld Karbonatits, West-Australien

Zusammenfassung Pyrochlor befindet sich in einem mesozoischen-känozoischen Laterit, der sich durch Verwitterung einer proterozoischen Karbonatitintrusion bildete. Das Lösen von A-Ionen, Na and Ca, aus der Pyrochlor-Struktur erfolgte während der Verwitterung; die freien Stellen wurden von Sr und Ce besetzt. Der Verlust von stark gebundenem Nb führte zu freien Stellen in der B-Position, die von F³⁺-Ionen besetzt wurden. Die Pyrochlor Zusammensetzung ändert sich deutlich mit der Verwitterungstiefe und entwickelt sich von der Karbonatit/Laterit-Grenze zum obersten Teil des Lateritprofils wie folgt: Na - Ca-Pyrochlor, strontian Pyrochlor, Strontiopyroehlor, Ceriopyrochlor, cerian Strontiopyrochlor bzw. strontian Ceriopyrochlor. Diese vertikale Zonierung in der Pyrochlorchemie ist das Resultat der Auslaugungs- und Wiederausfällungsprozesse während der Verwitterung und der damit verbundenen Fraktionierung und unter-schiedlichen Mobilität von einzelnen Elementen.

     

Magma mingling in late-Delamerian A-type granites at Mannum,South Australia

Summary The Mannum granite forms part of the Padthaway A-type granite suite, which intruded the Adelaide fold belt along with the Black Hill gabbroic complex just after the cessation of the Delamerian Orogeny. Included within the granite are microgranite blocks, inferred to be stoped pieces of a contaminated margin facies, and numerous mafic enclaves. These enclaves display a variety of globular and tear-drop shapes, are fine-grained, lack chilled margins and enclose and react with quartz and feldspar phenocrysts from the granite, suggesting they represent contemporaneous mafic magma that was mingling with the granite magma during intrusion. Modelled temperature-viscosity relationships show that, in order for these enclaves to behave in a plastic manner, the granite magma must have had a temperature in excess of 930 °C after thermal equilibration was achieved. The contemporaneity of mafic magmas resolves any thermal budget problems arising out of the formation of these high-temperature granites, and a considerable mantle flux is implied during their genesis, consistent with gravity data and the presence of the Black Hill gabbros.The enclave compositions range from dolerite and quartz-diorite to leucocratic varieties, and, together with the Mannum granite, the other Padthaway granites and rocks from the Black Hill gabbroic complex, define a tholeiite-granophyre series (SiO₂ 49–74%). Although the composition of the enclaves has been modified by diffusion and hybridism; the coherency of this array augments thermal arguments for a genetic relationship between the mafic and felsic magmas. Nd and Sr isotope data on the host granite and enclaves (⁸⁷Sr/⁸⁶ Sri 0.7041–0.7060;Nd_i + 4 to –2) do not favour a crustal origin for any of the rocks. Rather, incompatible element plots indicate the A-type granites crystallized from highly fractionated magmas, consistent with rapid decreases in Eu/Eu* at relatively constantNd_i The high Eu/Eu*, highNd_i end of this trend projects into the array for the associated mafic rocks. This suggests the A-type granites of the Padthaway suite may have resulted from segregation of evolved residual interstitial liquids which form chemically and isotopically similar granophyre in the Black Hill gabbroic plutons.

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Magma-Mischung in spät-Delamerischen A-Typ Graniten in Mannum, Süd-Australien

Zusammenfassung Der Mannum-Granit bildet einen Teil der Padthaway Suite von A-Typ Graniten, die zusammen mit dem Black Hill Gabbro-Komplex unmittelbar nach dem Ende der Delamerischen Orogenese in den Adelaide-Fold Belt intrudiert wurden. Im Granit kommen Blöcke von Mikrogranit die als aus dem Dach stammende Teile einer kontaminierten Randfazies interpretiert werden, sowie zahlreiche mafische Enklaven vor. Letztere zeigen eine Vielfalt von rundlichen und wassertropfenförmigen Formen, sind feinkörnig, zeigen keine abgeschrägten Ränder und enthalten, und reagieren mit, Quarz und Feldspatkristallen aus dem Granit. Dies legt nahe, daß sie gleichzeitigem mafischem Magma zuzuordnen sind, das mit dem granitischen Magma während der Intrusion gemischt wurde. Modellierte Temperatur-Viskositätsbeziehungen zeigen, daß das granitische Magma eine Temperatur von mehr als 930 °C gehabt haben muß, nachdem thermisches Gleichgewicht erreicht war — sonst hätten die Enklaven sich nicht plastisch verhalten können. Die Gleichzeitigkeit der mafischen Magmen macht es möglich, Probleme des thermischen Budgets zu lösen, die sich aus der Bildung dieser Hochtemperatur-Granite ergeben. Ein beträchtlicher Mantel-Flux muß während ihrer Entstehung geherrscht haben. Dies steht in Übereinstimmung mit Schweredaten und mit dem Vorkommen der Black Hill Gabbros.Die Zusammensetzungen der Enklaven variieren von Dolerit und Quarz-Diorit bis zu leukokratischen Varietäten. Zusammen mit dem Mannum-Granit und mit den anderen Padthaway Graniten und Gesteinen aus dem Black Hill Gabbro Komplex definieren sie eine Tholeiit-Granophyr-Serie (SiO₂ 49–74%). Obwohl die Zusammensetzung der Enklaven durch Diffusion und Hybridisierung modifiziert wurde, treten thermale Argumente für eine genetische Beziehung zwischen dem mafischen und dem felsischen Magma in den Vordergrund. Nd und Sr Isotopen-Daten des Wirt-Granites und der Enklaven (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr_i 0.7041–0.7060; Nd₁ + 4 to –2) sprechen nicht für eine krustale Herkunft dieser Gesteine. Die Verteilungsmuster inkompatibler Elemente zeigen, daß die A-Typ Granite aus einem stark fraktionierten Magma kristallisierten, und dies stimmt mit rascher Abnahme von Eu/Eu* bei relativ konstantem Nd_i überein. Die hohen Eu/Eu* und die Nd-werte dieses Trends fallen in den Bereich der assoziierten mafischen Gesteine. Dies zeigt, daß die A-Typ Granite der Padthaway-Gruppe auf die Segregation entwickelter residualer Schmelzen zurückgehen, die chemisch und isotopisch ähnlichen Granophyr in den Black Hill Gabbro-Plutonen bilden.

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With 10 Figures     

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

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

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

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

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With 4 Figures     

New compositional and optical data for antimonian and bismuthian varieties of hemusite from Japan

Summary New compositional and optical data are reported for antimonian and antimonianbismuthian varieties of hemusite from epithermal Au-Ag-Cu deposits in Japan. The empirical formula for the antimonian variety, from the Iriki mine is: (Cu_5.83Fe_0.14Ag_0.01)_5.98Mo_1.03(Sn_0.54Sb_0.41Te_0.03Bi_0.02)_1.00(S_7.85Se_0.15)_8.00, and that of the Sb-Bi variety from the Kawazu mine is: (Cu_5.84Fe_0.14Ag_0.01)_5.99Mo_1.03(Sn_0.82Sb_0.11Bi_0.l0Te_0.04)_1.07(S_7.80Se_0.12)_7.92. The theoretical formula of hemusite is Cu⁺ ₄Cu²⁺ ₂MO⁴⁺Sn⁴⁺S₈, whilst the most probable formula of the Iriki hemusite is Cu⁺ _4.5CU²⁺ _1.5Mo⁴⁺Sn⁴⁺ _0.5Sb⁵⁺ _0.5S₈, with Sb⁵⁺ substituting for Sn⁴⁺ and forming (SbS₄)^3– tetrahedra as might be expected, given that the metal to sulphur ratio is 1, and given the sphalerite-like structure of the mineral. However Bi³⁺ cannot be so accommodated, resulting in a deficiency in (S + Se) for Kawazu hemusite. Reflectance spectra for both are compared with those of the tungsten analogue (compositional) of hemusite, kiddcreekite. The relationship between hemusitesensu stricto and these newly reported varieties is discussed in terms of simple and coupled chemical substitutions, and inferences are drawn on the valency of Sb, Bi, Mo and Cu in the hemusite structure.

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Neue chemische und optische Daten für antimon- und bismuthführende Varietäten von Hemusit aus Japan

Zusammenfassung Neue chemische und optische Daten für antimon- und bismuthführende Hemusite auf epithermalen Au-Ag-Cu Lagerstätten in Japan werden vorgelegt. Die empirische Formel für die antimon-führende Varietät aus der Iriki-Mine ist: (Cu_5.83Fe_0.14Ag_0.01)_5.98Mo_1.03(Sn_0.54Sb_0.41Te_0.03Bi_0.02)_1.00 (S_7.85Se_0.15)_8.00, und die der Sb-Bi Varietät aus der Kawazu Mine ist: (Cu_5.84Fe_0.14Ag_0.01)_5.99M0_1.03(Sn_0.82Sb_0.11Bi_0.l0Te_0.04)_1.07 (S_7.80Se_0.12)_7.92. Die theoretische Formel von Hemusit ist Cu⁺ ₄Cu²⁺ ₂Mo⁴⁺Sn⁴⁺S₈, während die wahrscheinlichere Formel für den Hemusit von Iriki Cu⁺ ₄Cu²⁺ _1.5Mo⁴⁺Sn⁴⁺ _0.5Sb⁵⁺ _0.5S₈, mit Sb⁵⁺ an der Stelle von Sn⁴⁺, das(SbS₄)^3– Tetraeder bildet, wie zu erwarten ist, unter der Voraussetzung, da das Metall zu Schwefelverhältnis 1 und die Struktur sphaleritähnlich ist. Bi³⁺ kann jedoch nicht in dieser Weise untergebracht werden, und das führt zu einem Mangel an (S + Se) für den Hemusit von Kawazu. Die Reflektions-Spektren beider Minerale werden mit denen des Wolfram-Equivalents von Hemusit (Kiddcreekit) verglichen. Die Beziehung zwischen Hemusitsensu stricto und diesen jetzt beschriebenen Varietäten wird auf der Basis einfacher und gekoppelter chemischer Substitution diskutiert. Auf dieser Basis werden Schlüsse auf die Valenz von Sb, Bi Mo und Cu in der Hemusit-Struktur gezogen.