Hornblende thermobarometry of granitoids from the Central Odenwald (Germany) and their implications for the geotectonic development of the Odenwald

Summary The three major units of the Bergstr?sser Odenwald (Frankenstein Complex, Flasergranitoid Zone and southern Bergstr?sser Odenwald) are, according to literature, separated by two major shear zones. The aim of the present paper is to evaluate the importance of these sutures by comparing new hornblende geothermobarometry data from five plutons of the Flasergranitoid Zone with published P-T data from the entire Bergstr?sser Odenwald. Furthermore radiometric, geochemical and structural data from the literature were also used for this purpose. Temperatures were calculated with the amphibole-plagioclase thermometer and range from 600 to 800 °C. Determinations of the intrusion depth, using the Al-in-hornblende barometer show that most plutons intruded at pressures ranging from about 4 to 6 kbar (13 to 20 km). These combined data do not allow to postulate a major suture zone between the Flasergranitoid Zone and the southern Bergstr?sser Odenwald, while comparison of similar data from the Flasergranitoid Zone and the Frankenstein Complex verify the importance of this shear zone. Moreover, our P-T data show that the high temperature – low pressure metamorphism in the Bergstr?sser Odenwald can also be interpreted as contact metamorphism and not necessarily as regional metamorphism.

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Zusammenfassung Hornblende-Thermobarometrie an Granitoiden des Mittleren Odenwaldes (Deutschland) und ihre Implikation für die geotektonische Entwicklung des Odenwaldes Die drei Haupteinheiten des Bergstr?sser Odenwaldes (Frankenstein-Komplex, Flasergranitoid-Zone und südlicher Bergstr?sser Odenwald) werden nach der Literatur durch zwei bedeutende Scherzonen voneinander getrennt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die wirkliche Bedeutung dieser beiden Suturen herauszuarbeiten. Dazu wurden eigene, neue Hornblende-Geothermobarometrie-Daten, die an fünf Plutonen der Flasergranitoid-zone ermittelt wurden, mit bereits publizierten P-T-Date aus dem gesamten Bergstr?sser Odenwald verglichen. Zudem wurden radiometrische, geochemische und strukturgeologische Datens?tze aus der Literatur für diesen Zweck benutzt. Kristallisationstemperaturen wurden mit Hilfe des Amphibol-Plagioklas-Thermometers errechnet und liegen zwischen 600 und 800 °C. Die Bestimmung der Intrusionstiefe mit dem Al-in-Hornblende-Barometer ergab für die meisten Plutone Drücke im Bereich von 4–6 kbar (13–20 km). Diese, sowie radiometrische, geochemische und strukturgeologische Daten aus der Flasergraitoid-zone und dem südlichen Bergstr?sser Odenwald geben keinen Hinweis auf eine wichtige Suturzone zwischen diesen beiden geotektonischen Einheiten, wohingegen der Vergleich ?hnlicher Daten aus der Flasergranioid-Zone und dem Frankenstein-Komplex die Bedeutung der Scherzone zwischen diesen beiden Einheiten hervorhebt. Unsere P-T-Daten zeigen au?erdem, da? die Hochtemperatur-Niederdruck-Metamorphose im Bergstr?sser Odenwald nicht notwendigerweise eine Regionalmetamorphose sein mu?, sondern ebenso gut als Kontaktmetamorphose interpretiert werden kann.

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Received July 14, 1999; revised version accepted October 6, 2000     

Strike-slip and tectonics granitoid emplacement: an AMS fabric study from the Odenwald Crystalline Complex, SW Germany

Summary AMS fabric studies supported by field and microscopic work were applied to identify the internal structure and possible emplacement processes of the Variscan late-tectonic granodiorite-granite intrusions of the Unit III in the Odenwald Crystalline Complex. This Unit is bounded towards NW and NNE by steeply inclined shear zones, the southern part is unexposed. The magnetic susceptibility ranges between 10⁻³ and 10⁻⁶ SI units and is caused by paramagnetic and subordinately by ferromagnetic components. AMS ellipsoids are typically oblate with gently plunging long axes (lineations). AMS foliations and lineations trend mainly WSW-ENE and NNW-SSE, parallel with the NNW and ENE trending marginal shear zones of Unit III, respectively. As revealed by microstructural studies, a penetrative foliation in the plutons is related to emplacement processes. Therefore the observed AMS foliation and lineation are also interpreted as the result of syn-emplacement deformation which is dominantly strike-slip. Weakly inclined foliations around pluton roof xenoliths point to a component of buoyant rise of magma. It is suggested that the granitoid magma was generated in a low level anatectic zone along a left-lateral transpressive shear zone during local extension at releasing bends. During successive fault movements magma ascended through extensional parts of the shear zone. Local normal faults and the Otzberg zone at the eastern margin of Unit III document mostly brittle extension, which overprinted the strike-slip fabrics after the emplacement of the plutons.

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Zusammenfassung Horizontalverschiebungen und Granitoidintrusion: AMS Gefüge am Beispiel des SW Odenwaldes Durch AMS Gefügestudien und Gel?nde- und mikroskopische Arbeiten werden die Internstruktur und m?gliche Aufstiegsmechanismen des Granit-Granodiorit-Plutons der Einheit III des SW Odenwaldes erfasst. Dieser sp?t-tektonische, variscische Plutonkomplex ist nach NW und NNE durch steile Scherzonen begrenzt, das südliche Ende ist nicht aufgeschlossen. Die magnetische Suszeptibilit?t variiert von 10⁻³ bis 10⁻⁶ SI Einheiten und wird vor allem durch paramagnetische, untergeordnet auch durch ferromagnetische Komponenten verursacht. Die AMS Ellipsoide sind überwiegend oblat mit flachen langen Achsen (Lineationen). AMS Foliationen und Lineationen verlaufen haupts?chlich WSW-ENE und NNW-SSE, jeweils parallel mit den NNW und ENE orientierten Scherzonen am Rand der Einheit III. Nach mikrostrukturellen Ergebnissen entstand die penetrative Foliation der Plutone w?hrend ihrer Platznahme. Dabei entstand auch das beobachtete AMS Gefüge, das durch flache Lineationen und Horizontal-verschiebungen bestimmt ist. Flache Foliationen im Bereich der Xenolithe des Pluton-Daches sprechen für eine Komponente des gravitativen Aufstiegs des Magmas. Die granitoiden Magmen entstanden offenbar w?hrend einer Transpression mit sinistralen Horizontalverschiebungen in NNE-SSW-Richtung, in denen lokal auch Dehnung erfolgte. Dabei stieg das in der Tiefe gebildete Magma durch die Bereiche der Dehnung in der aktiven St?rungszone auf. Lokale Abschiebungen und die Otzberg Zone am Ostrand der Einheit III belegen überwiegend spr?de Deformation, die nach der Platznahme der Plutone die Gefüge der Horizontalverschiebungen überpr?gte.

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Received June 21, 1999; revised version December 24, 1999     

Metamorphism and PGE-Au content of chromitite from the Ipanema mafic/ultramafic Complex, Minas Gerais, Brazil

Summary The Santa Cruz massif, which forms part of the Ipanema mafic/ultramafic Complex, Minas Gerais, Brazil, has an exposed upward sequence of metadunite, metaharzburgite (including three separate chromitite layers), metapyroxenite, metagabbro, and meta-anorthosite. Primary igneous chromite grains in the main chromitite layer are poikiloblastic and tectonically fragmented, and have a narrow (10–20 μm) margin of chromian spinel. Cataclased chromite fragments are extensively replaced and mantled by chromian spinel; they have a composite margin comprised of an inner zone of more aluminous spinel and an euhedral outer zone of more Cr-rich spinel, representing granulite and amphibolite facies metamorphic events, respectively. The contents of platinum-group elements (PGE) and Au in chromite separates are relatively high (Os 45, Ir 23, Ru 136, Rh 19, Pt 98, Pd 63, and Au 83 ppb), and significantly enriched (∼ 4x) over whole rock values. Platinum-group minerals are not observed and micrometre-sized inclusions of sulfide minerals (chalcopyrite and pentlandite) in relict chromite are rare. However, comparison of mineral proportions in the separated chromite and whole rock shows that the precious metals are hosted predominantly in the relict igneous chromite grains, rather than the secondary chromian spinel and primary and secondary Mg-rich silicates. The major element composition and average chondrite-normalized PGE pattern of the separated chromite correspond to S-poor stratiform chromitite. We suggest that the precious metals accumulated with chromite during crystallization of a S-poor magma, and were not remobilized in the relict chromite during the subsequent high grade metamorphism.

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Zusammenfassung Metamorphose und PGE-Au-Gehalte von Chromitit aus dem mafischen/ultramafischen Ipanema Komplex, Minas Gerais, Brasilien Das Santa Cruz Massiv, das Teil des mafischen/ultramafischen Ipanema Komplexes, Minas Gerais, Brasilien, ist, beinhaltet eine (von unten nach oben) Abfolge von Metadunit, Metaharzburgit (mit drei Chromititlagen), Metapyroxenit, Metagabbro und Metaanorthosit. Prim?re magmatische Chromitk?rner in der Chromit-Hauptlage sind poikiloblastisch, tektonisch fragmentiert und werden von einem dünnen (10–20 m) Saum von Chromspinell umgeben. Kataklastische Chromitfragmente sind intensiv umgewandelt zu und werden ummantelt von Chromspinell. Dieser mehrphasige Saum beinhaltet eine innere Zone mit Al-reicherem Spinell und eine euhedrale Au?enzone mit Cr-richerem Spinell, die sich bei granulit- bzw. amphibolitfaziellen Metamorphoseereignissen gebildet haben. Die Gehalte an Platingruppen-Elementen (PGE) und Au in Chromit-Separaten sind relativ hoch (Os 45, Ir 23, Ru 136, Rh 19, Pt 98, Pd 63, Au 83 ppb) und signifikant angereichert (∼ 4-fach) im Vergleich zum Gesamtgestein. Platingruppen-Minerale sind nicht zu beobachten und Mikrometer gro?e Einschlüsse von Sulfiden (Chalcopyrit und Pentlandit) in den Chromitrelikten sind selten. Der Vergleich der Mineralverh?ltnisse in den separierten Chromiten und Gesamtgesteinen zeigt aber, dass die Edelmetalle haupts?chlich in den reliktischen Chromitk?rnern sitzen und nicht so sehr in den sekund?ren Chromspinellen und Mg-reichen Silikaten. Die Hauptelement-Zusammensetzung und die Chondrit-normierten PGE Muster der separierten Chromite stimmen mit denen S-armer stratiformer Chromite überein. Wir vermuten, dass die Edelmetalle sich mit Chromit bei der Kristallisation eines S-armen Magmas akkumulierten und w?hrend der anschlie?enden hochgradigen Metamorphose nicht remobilisiert wurden.

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Received April 3, 2000; revised version accepted October 12, 2000     

Exceptionally Cr-rich basalts in the komatiitic volcanic association of the Archaean Kuhmo greenstone belt, eastern Finland

Summary Exceptionally Cr-rich metabasalts related to a komatiite-dominant volcanic sequence occur in the Archaean Kuhmo greenstone belt, eastern Finland. These basalts contain more chromium (1300–4500 ppm) than any other terrestrial basalts analysed so far, and also have high nickel concentrations (200–1700 ppm). In stratigraphy, these Cr-rich basalts occur above the komatiite and komatiitic basalt units forming the uppermost units of the komatiite sequence. Extremely reducing conditions during magma generation or fractional crystallization are suggested as a reason for these exceptional compositions. Low oxygen fugacity has prevented crystallization of chromite and decreased the olivine/liquid partition coefficient for nickel in olivine fractionation, thus causing the enrichment of Cr and Ni in the residual melt.

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Zusammenfassung Au?ergew?hnlich Cr-reiche Basalte in der komatiitischen vulkanischen Assoziation des Archaischen Kuhmo-Grünsteingürtels in Ostfinnland Im archaischen Kuhmo-Grünsteingürtel in Ostfinnland treten au?ergew?hnlich Cr-reiche Metabasalte auf, die mit einer komatiitdominanten vulkanischen Sequenz verbunden sind. Diese Basalte enthalten mehr Chrom (1300–4500 ppm) als alle anderen terrestrischen Basalte, die bislang analysiert worden sind, und sie weisen zudem auch hohe Nickelkonzentrationen auf (200–1700 ppm). In der Stratigraphie treten die Cr-reichen Basalte über dem Komatiit und den komatiitischen Basalteinheiten auf und bilden die obersten Einheiten der Komatiitsequenz. Extrem reduzierende Bedingungen w?hrend der Magmabildung oder fraktionierte Kristallisation werden als eine Ursache für diese au?ergew?hnlichen Zusammensetzungen vorgeschlagen. Die niedrige Sauerstoff-Fugazit?t hat die Kristallisation des Chromits gehemmt, den Verteilungskoeffizienten Olivin/Schmelze für Nickel bei der Olivinfraktionierung herabgesetzt und dadurch die Anreicherung von Cr und Ni in der Restschmelze verursacht.

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Received November 24, 1997; revised version accepted July 22, 1999     

Plagioclase of Hawaiian tholeiitic and alkalic magma parentages: distinctions based on REE, Sr, Ba, Hf, and Ta

Summary ?To enhance the ability to distinguish tholeiitic from alkalic magma parentages by mineral compositions, I determined trace-element abundances in plagioclase separated from xenolithic gabbros of Mauna Kea volcano. These gabbros have origins in tholeiitic and alkalic magmas of the Hamakua postshield stage of Mauna Kea volcanism. Chondrite-normalized rare-earth element (REE) patterns for plagioclase show that highly calcic plagioclase, ≥ An₇₈, from alkalic magma has greater light-REE/heavy-REE (LREE/HREE) ratios than less calcic plagioclase, An_64–75, from tholeiitic magma (ratios, 22–33 vs < 20), suggesting that higher LREE/HREE ratios are inherent to plagioclase of alkalic magmas. However, with compositional evolution (i.e., to lower An), plagioclase REE patterns are of limited use for distinguishing tholeiitic from alkalic parentage because LREE/HREE ratios within each group increase and overlap in the range of ∼ 20–90. Sr, Ba, Hf, and Ta can also discern parentages as their abundances in plagioclase largely reflect abundances inherent to their parental magmas. The best expressions for identifying parentage use Sr abundances (Sr vs An; vs Ce/Yb; vs Sr/Ce), although Hf, Ba, and Ta abundances vs An and vs Ce/Yb are also useful – the distinctions due to tholeiitic plagioclase having relatively low Sr (∼ 500–1000 ppm), Ba (< 100 ppm), Hf (< 0.10 ppm), and Ta (< 0.05 ppm). These relationships help to distinguish between the effects of differentiation on trace-element abundances in plagioclase and their abundances owed to intrinsic concentrations in their magmas. They create compositional fields for tholeiitic and alkalic parentages that remain graphically separated even though differentiation may have enriched the plagioclase in incompatible elements.

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Zusammenfassung ?Plagioklas aus tholeitischen und alkalischen Magmen von Hawaii: Unterscheidung aufgrund von REE, Sr, Ba, Hf und Ta Um die M?glichkeit der Unterscheidung tholeitischer von alkalischer Magmaherkunft durch Mineralzusammensetzungen zu verbessern, habe ich die Spurenelementverteilung in Plagioklasen, die von xenolithischen Gabbros des Mauna Kea Vulkans abgetrennt wurden, untersucht, Diese Gabbros entstammen tholeitischen und alkalischen Magmen des Hamakua “Post-Schild” Stadiums des Mauna Kea Vulkanismus. Chondritisch normalisierte Seltene Erd (SEE) Verteilungs-Muster für Plagioklase zeigen, dass stark kalzische Plagioklase, > An₇₈, aus alkalischen Magmen h?here leichte SEE/schwere SEE (LSEE/HSEE) Verh?ltnisse zeigen, als weniger kalzische Plagioklase, An_64–75 aus tholeitischem Magma (Verh?ltniszahlen 22–33 gegenüber < 20). Dies weist darauf hin, dass h?here LSEE/HSEE-Verh?ltnisse typisch für Plagioklase aus alkalischen Magmen sind. Im Zuge der Evolution der Zusammensetzungen (d.h. zu niedrigeren An-Werten hin), sind die SEE Verteilungsmuster von Plagioklasen weniger hilfreich um tholeitische von alkalischer Herkunft zu unterscheiden. Dies ist deshalb so, weil die Verh?ltniszahlen innerhalb jeder Gruppe zunehmen und im Bereich von 20–90 überlappen. Sr, Ba, Hf und Ta k?nnen auch dazu dienen, um die Herkunft der Plagioklase zu definieren, da ihre H?ufigkeit gro?teils auf H?ufigkeiten, die für die Ursprungsmagmen typisch sind, zurückgehen. Die besten Herkunft-Parameter sind die Sr H?ufigkeiten (Sr vs An; vs Ce/Yb; vs Sr/Ce), obwohl die H?ufigkeit von Hf, Ba und Ta gegen An und gegen Ce/Yb auch nützlich sind. Diese Unterscheidungen gehen darauf zurück, dass tholeitische Plagioklase relativ niedrige Sr (∼ 500–1000 ppm), Ba (< 500 ppm) Hf (< 0.10 ppm) und Ta (< 0.5 ppm) führen. Diese Beziehungen erleichtern die Unterscheidung zwischen den Auswirkungen der Differenzierung auf die Spurenelement-Verteilungsmuster in Plagioklasen und auf ihre H?ufigkeiten, die auf die intrisischen Konzentrationen in den Ursprungsmagmen zurückgehen. Sie definieren charakteristische Felder für tholeitische und für alkalische Herkunft, die graphisch separiert bleiben, auch wenn die Gehalte der Plagioklase an inkompatiblen Elementen durch Differenzierung zugenommen haben mag.

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Received July 22, 1999;revised version accepted December 7, 1999     

Structural-metamorphic evolution of the Southern Yenisey Range of Eastern Siberia: implications for the emplacement of the Kanskiy granulite Complex

Summary ?The Southern Yenisey Range of Eastern Siberia consists of the granulite facies Kanskiy Complex bordered in the west by the lower-grade Yeniseyskiy and Yukseevskiy Complexes. Three deformational events were recognized in each of the three complexes along the Yenisey River cross-section: a D1 fabric forming event, a D2 shear and folding event, and a D3 shear event. Thrust kinematics across the Southern Yenisey Range suggest that during the D2 event the Kanskiy Complex was thrusted along a regional ductile shear zone onto the lower-grade complexes. This resulted in shearing and folding as well as the development of a dynamic metamorphic zonation. In the low-grade greenstone belt part of the cross section (Yukseevskiy complex) D2 shearing is associated with peak prograde (T ∼ 660 °C and P ∼ 5.8 kbar) metamorphism. The retrograde P-T path of the Yukseevskiy Complex coincides with minimum T of the near-isobaric cooling P-T paths for the adjacent granulites of the Kanskiy Complex (Perchuk et al., 1989). The metamorphism can therefore be attributed to deformation and heat transfer caused by exhumation of the Kanskiy Complex in the time period 2000–1800 Ma which also defines the most significant tectono-thermal event in the Southern Yenisey Range. The tectono-metamorphic pattern and evolution of the low- to high-grade metamorphic complexes of the Southern Yenisey Range is very similar to that described for the ∼ 2600 Ma Limpopo Complex of Southern Africa and the ∼ 1900 Ma Lapland Complex of the Kola Peninsula. Similar geodynamic processes were therefore possibly responsible for the formation of these high-grade terrains suggesting that their formation is linked to a general geodynamic model.

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Zusammenfassung ?Strukturelle und metamorphe Entwicklung des südlichen Jenissei-Gebirges in Ost-Sibirien: Bedeutung für die Platznahme des Kanskiy Granulit-Komplexes Das südliche Jenissei-Gebirge in Ost-Sibirien besteht aus dem granulit-faziellen Kanskiy Komplex, der im Westen durch die niedrig-gradigen Jenisseiski und Jukseevski-Komplexe begrenzt wird. Drei Deformations-Phasen k?nnen in jedem der drei Komplexe l?ngs eines Profiles am Jenissei-Fluss beobachtet werden: Eine Phase, die zur Entwicklung des D1 Gefüges führte, eine Phase D2 mit Scher- und Faltvorg?ngen und eine D3 Scher-Phase. Die Kinematik von überschiebungen über das südliche Jenissei-Gebirge deuten an, dass w?hrend der D2-Phase der Kanskiy-Komplex l?ngs einer regionalen duktilen Scherzone auf die niedriggradigeren Komplexe überschoben wurde. Dies führte zu Scherung und Faltung, sowie zur Entwicklung einer dynamischen metamorphen Zonierung. In dem niedriggradigen Grünsteingürtel innerhalb des Profils (Jukseevski-Komplex) ist D2-Scherung mit dem H?hepunkt der prograden Metamorphose (T ≈ 660 °C und P ≈ 5,8 kbar) zusammengefallen. Der retrograde P-T-Pfad des Jukseevski-Komplexes f?llt mit der Minimum-Temperatur der fast isobaren Abkühlung der P-T-Pfade für die benachbarten Granulite des Kanskiy-Komplexes zusammen (Perchuk et al., 1989). Die Metamorphose kann deshalb auf Deformation und W?rmefluss zurückgeführt werden, die durch die Freilegung des Kanskiy-Komplexes zwischen 2.00 und 1.80 Ma verursacht wurde; letztere f?llt auch mit der wichtigsten tektono-thermalen Phase im südlichen Jenissei-Gebirge zusammen. Das tektono-metamorphe Muster und die Entwicklung von niedrig- zu hochgradigen metamorphen Komplexen des südlichen Jenissei-Gebirges ?hnelt in vielf?ltiger Weise dem ungef?hr 2.600 Ma alten Limpopo-Komplex im südlichen Afrika und dem 1.900 Ma alten Lappland-Komplex der Kola-Halbinsel. ?hnliche geodynamische Prozesse waren deshalb m?glicherweise für die Entstehung dieser hochgradig metamorphen Terrains verantwortlich; dies wiederum weist darauf hin, dass ihre Entstehung einem allgemeinen geodynamischen Modell entspricht.

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Received April 27, 1999;/revised version accepted July 14, 1999     

PGE mineralization in the western sector of the eastern Bushveld Complex

Summary Unusual facies of the Merensky Reef, the UG-2 and the UG-1 chromitite layers are developed in the western sector of the eastern Bushveld Complex. Within the basal pyroxenite of the Merensky unit, mineralization can be developed at up to four levels. Some of these contain significant mineralization with an increase in the Pt/Pd ratio upward in the succession.The UG-2 chromitite layer consists of a lower, sulphide-rich layer and an upper, sulphide-poor layer. Although these two layers are separated by a pyroxenite parting in places, both contain high platinum-group element (PGE) values. Textural features such as inclusions of base metal sulphides in chromite grains, and the moulding of sintered chromite grains around sulphides, indicates that immiscible sulphide liquid separated prior to or simultaneously with chromite crystallization. The presence of platinum minerals within the sulphides of the inclusions and enclosed in all the base metal sulphides interstitial to chromite, indicates that the PGE were extracted from the magma by the sulphide liquid.Textural and compositional evidence suggests that the sulphide enrichment in the UG-1 chromitite layer is also of magmatic origin, but that these sulphides underwent remobilization at high temperatures.Magma mixing processes are considered to have produced the chromitite layers. The high sulphide content associated with the chromitite layers in the upper critical zone in this sector is ascribed to favourable compositions and proportions of the magmas involved in the mixing process.

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PGE-Vererzung im westlichen Sektor des östlichen Bushveld-Komplexes

Zusammenfassung Ungewöhnliche Fazies des Merensky-Reefes sowie der UG-2 und der UG-1 Chromitite kommen im westlichen Sektor des östlichen Bushveld Komplexes vor. In den basalen Pyroxeniten der Merensky-Einheit liegt Vererzung in bis zu vier verschiedenen Niveaus vor. Einige von diesen enthalten signifikante Metallgehalte, wobei das Pt/Pd Verhältnis gegen das Hangende hin zunimmt.Der UG-2 Chromitit besteht aus einer unteren, Sulfid-reichen, und einer oberen, Sulfid-armen Lage. Obwohl diese beiden Lagen stellenweise durch eine pyroxenitische Zwischenschicht getrennt sind, enthalten beide hohe Platin-Gruppen-Elementgehalte (PGE). Texturen wie z.B. Einschlüsse von Buntmetallsulfiden in Chromitkörnern, und die Anordnung von gesinterten Chromitkörnern um Sulfide herum weisen darauf hin, daß eine unmischbare Sulfidschmelze vor oder gleichzeitig mit der Chromitkristallisation abgetrennt wurde. Das Vorkommen von Platin-Mineralen in den Sulfiden der Einschlüsse, und in allen Buntmetallsulfiden die zwischen Chromitkörnern vorkommen, zeigen, daß die PGE durch eine Sulfidschmelze aus dem Magma entfernt worden sind.Texturelle und chemische Parameter zeigen, daß die Sulfidanreicherung in den UG-1 Chromititen auch einen magmatischen Ursprung hat, jedoch waren diese Sulfide später von einer Hochtemperatur-Mobilisation betroffen.Die Chromitit-Lagen werden durch Magmen-Mischung, der hohe Sulfid-Gehalt in den Chromitit-Lagen der oberen Kritischen Zone in diesem Sektor durch günstige Zusammensetzungen und Verhältnisse der Magmen, die an diesem Mischungsprozess teilgenommen haben erklärt.

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With 7 Figures     

Geochemistry, tectonic setting and geodynamic significance of late orogenic dikes in the Melibocus Massif, Bergsträsser Odenwald

Summary The Melibocus Massif forms a tonalite pluton in the W’ Bergstr?sser Odenwald, which is interpreted as part of a magmatic arc of Devonian to Carboniferous age. Dikes of various compositions intrude frequently this tonalite. Different dike-lithologies are associated with different strike directions. Most dikes show evidence of high-temperature shearing. A probable maximum paleostress direction of ca. 060° can be estimated, i.e. nearly parallel to the known Variscan subduction zone in the Northwest. Due to their ductile deformation under conditions around the Ar-closing temperature of amphibole, intrusion likely occurred during the Carboniferous (Mississippian). The gabbroic to dioritic dikes (malchites) have calc-alkaline composition. Comparison with modern analogues suggests subduction-related arc magmatism. Rare earth element distributions indicate more than 5% partial melting of the mantle source with limited amounts of residual garnet. In contrast to the tonalite pluton the granitoid dikes (alsbachites) are of S-type origin, as indicated by primary muscovite and chemical composition. This requires involvement of continental material in the dike’s source rather than in the tonalite host rock’s source. The trace element chemistry of these dikes indicates magma formation in a convergent plate tectonic situation, i.e. a magmatic arc regime. Therefore, the dikes are probably the late part of the same subduction-related magmatism, which produced the tonalitic and other plutons of the Bergstr?sser Odenwald. In contrast to the large pluton-forming magmas, formation of the dikes during late or post-collisional extension or transtension followed by a phase of compression or transpression is probable.

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Zusammenfassung Geochemie, tektonische Stellung und geodynamische Signifikanz sp?torogener G?nge im Melibocus Massiv, Bergstr?sser Odenwald Der Melibokus Tonalit-Pluton geh?rt zum Bergstr?sser Odenwald, der als Teil eines devonisch-karbonischen magmatischen Bogens interpretiert wird. In diesem Pluton treten sehr h?ufig magmatische G?nge unterschiedlicher Zusammensetzung auf. Die Arbeit zeigt, dass die G?nge unterschiedlicher Zusammensetzung unterschiedliche Streichrichtungen haben. Die meisten der untersuchten G?nge zeigen Hochtemperatur-Schergefüge. Aus der Lage der zerscherten G?nge l?sst sich eine Pal?ostressrichtung mit 060° für Sigma 1 ableiten. Diese Richtung weicht nur unwesentlich von der bekannten variskischen Subduktionszone im Nordwesten ab. Aufgrund ihrer Hochtemperatur-Gefüge, die im Bereich der Schlie?ungstemperatur von Ar in Hornblenden gebildet wurden, ist das Alter der G?nge wahrscheinlich ebenfalls als Karbon (Mississippian) einzustufen. Die gabbroiden bis dioritischen G?nge (Malchite) haben eine kalkalkaline Zusammensetzung. Der Vergleich mit rezenten Magmatiten deutet auf eine Entstehung in einem magmatischen Bogen (Kontinentalrand) hin. Die Seltenerdelementverteilung der G?nge zeigt einen wahrscheinlichen Aufschmelzungsgrad der Mantelquellregion von über 5% bei einem geringen Anteil von residualem Granat an. Im Gegensatz zu den tonalitischen Nebengesteinen zeigen die granitoiden G?nge anhand ihrer modalen (Muskovit) als auch chemischen Zusammensetzung S-Typ-Charakter. Dies bedeutet eine h?here Beteiligung krustaler Komponente in der Magmenquelle als dies für den Tonalit angenommen werden darf. Die Spurenelementchemie der granitoiden G?nge zeigt ebenfalls eine Bildung in einem konvergenten plattentektonischen Regime, d.h. innerhalb eines magmatischen Bogens. Die G?nge stellen somit vermutlich das Produkt eines sp?ten Abschnittes des subduktionsbezogenen Magmatismus, der auch die Tonalite und andere Plutone im zentralen Bergstr?sser Odenwald geschaffen hat, dar. Im Gegensatz zu dem Magmatismus der die Plutone erzeugt hat, sind die G?nge wahrscheinlich gegen Ende der Kollision oder nachfolgend auf diese in eine sich dehnende Kruste intrudiert und in einem nachfolgenden kompressiven Regime deformiert worden.

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Received August 31, 1999; revised version accepted October 9, 2000     

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

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

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

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

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With 8 Figures     

Glass-bearing inclusions in Nakhla(SNC meteorite) augite: heterogeneouslytrapped phases

Summary Nakhla augite and olivine grains commonly contain glass-bearing inclusions. In contrast to olivines, augites host only one type of multiphase inclusions which consists of euhedral to subhedral augite, Ti-magnetite and pigeonite plus silica-rich glass and a bubble. No fractures surround these inclusions, making it likely that they are of a pristine composition. Heating experiments with a final temperature of 1150 °C were done for the first time with Nakhla augite inclusions. During heating the glass melted and crystals inside the inclusions were dissolved in the melt whereby its chemical composition changed. The quenched glass is poorer in SiO₂ and Al₂O₃ and richer in CaO, FeO and MgO compared to unheated inclusion glass. Our in situ analyses allowed us to estimate the initial composition of a liquid co-existing with Nakhla augite at 1150 °C and 1 atm pressure. Several features of Nakhla, such as the high Fe/Mg ratio of the augite, which is out of equilibrium with the glass, the highly variable alkali content and the Na/K ratio of the glasses are incompatible with the standard model that states that SNC meteorites are all igneous rocks formed from basaltic magmas. Our results on re-melted glasses suggest a more complex and possibly non-magmatic genesis of Nakhla. Both types of glass-bearing inclusions (those hosted by augite or olivine) could represent heterogeneously trapped mineral + glass inclusions. Those hosted by augites mimic at least in part parental melt inclusions. However, the quenched glass is out of equilibrium with the host with respect to the Fe/Mg ratio and has too much compositional variation to be representative of a parental melt.

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Zusammenfassung Glasführende Einschlüsse im Augit von Nakhla (SNC-Meteorit): Heterogeneingeschlossene Phasen Augite und Olivine im Achondriten Nakhla enthalten h?ufig glasführende Einschlüsse. Im Gegensatz zu den Olivinen enthalten die Augite nur einen Typ Multiphasen-Einschlu?, welcher aus idiomorphem bis subidiomorphem Augit, Ti-Magnetit, Pigeonit und einem SiO₂-reichen Glas mit Blase besteht. Diese Einschlüsse sind nicht von Sprüngen umgeben, was es wahrscheinlich macht, dass sie ihre ursprüngliche Zusammensetzung unver?ndert erhalten haben. Erstmals wurden Schmelz-Experimente mit Endtemperaturen von 1150 °C an Nakhla Augiten durchgeführt. In diesen Experimenten schmolz das Glas der Einschlüsse, l?ste die koexistierenden kristallinen Phasen auf und ?nderte dabei seine chemische Zusammensetzung. Das durch Abschrecken dieser Schmelze erzeugte Glas ist ?rmer an SiO₂ und Al₂O₃ und reicher an CaO, FeO und MgO als das ursprüngliche Einschlu?glas. Diese in situ-Analyse erlaubt eine Absch?tzung der ursprünglichen Zusammensetzung einer Schmelze im Gleichgewicht mit Nakhla Augit bei 1150 °C und 1 atm Druck. Einige Eigenschaften von Nakhla, wie das hohe Fe/Mg-Verh?ltnis des Augites, welches nicht im Gleichgewicht mit dem Glas ist, die variablen Alkali-Gehalte und die Na/K-Verh?ltnisse im Glas sind inkompatibel mit dem Standard-Modell für die SNC-Meteorite, welches diese als magmatische Gesteine basaltischer Herkunft sieht. Unsere Ergebnisse weisen auf eine komplexe, m?glicherweise nicht-magmatische Entstehung von Nakhla hin. Sowohl die glasführenden Einschlüsse im Olivin als auch jene im Augit von Nakhla k?nnten Produkte eines heterogenen Aufsammelns von Mineral plus Glas sein. Die Einschlüsse im Augit imitieren zumindest zum Teil Schmelzeinschlüsse. Allerdings sind sie mit ihrem Fe/Mg – Verh?ltnis nicht im Gleichgewicht mit dem Augit und sind auch in ihrer Zusammensetzung zu inhomogen, um für ein m?gliches Mutter-Magma repr?sentativ zu sein.

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Received April 10, 2000; revised version accepted October 19, 2000     

Vertical migration of residual magma in the upper zone of the Bushveld Complex

Summary Migration of residual liquid can potentially affect the textures and mineral compositions in layered intrusions, but is difficult to conclusively demonstrate. In the Upper Zone of the Bushveld Complex a metabasaltic xenolith forms a locally impermeable horizon, which acted as a barrier to vertically migrating residua. Increased Ab content in plagioclase, and K₂O and Zr in whole-rock analyses in the anorthosite directly below the xenolith, compared to the same horizon along strike of the xenolith, demonstrate trapping of residual liquid and/or fluid beneath the xenolith.Comparison of Cu/Ni and Cu/S ratios of the mineralised anorthosite in the normal sequence and below the xenolith suggests that these are primary magmatic sulphides which crystallised within the anorthosite and are not derived by sinking of dense interstitial sulphide liquid originally associated with the overlying magnetite layer or introduced hydrothermally.

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Vertikale Migration von Restmagma in der Upper Zone des Bushveld-Komplexes

Zusammenfassung Die Migration von Restschmelzen kann Texturen und Mineralzusammensetzungen in geschichteten Intrusionen beeinflussen, jedoch ist es schwierig, dies eindeutig nachzuweisen. In der Upper Zone des Bushveld-Komplexes bildet ein metabasaltischer Xenolith einen lokal undurchlässigen Horizont, der für vertikal migrierte Residuen als Barriere fungierte. Erhöhte Ab-Gehalte in Plagioklas, sowie erhöhte K₂O und Zr-Werte in Gesamtgesteins-Analysen in Anorthosit direkt unterhalb des Xenolithen-verglichen mit der Zusammensetzung des gleichen Horizontes in Streichen des Xenolithen-weisen auf Konzentration von Restschmelzen und/oder Fluiden im Liegenden des Xenolithen hin. Der Vergleich von Cu/Ni und Cu/S Verhältnissen der mineralisierten Anorthosite in der normalen Abfolge mit denen unterhalb des Xenolithen zeigt, daß es sich hier um primäre magmatische Sulfide handelt, die innerhalb des Anorthosits kristallisierten. Diese Sulfide lassen sich nicht auf das Absinken von dichter Sulfidschmelze, die ursprünglich mit den überlagernden Magnetit-Bändern in Zusammenhang standen, und auch nicht auf hydrothermale Zufuhr zurückführen.

     

Sulphur isotopes from the gruvåsen sulphide skarn deposit,Bergslagen, Sweden

Summary The Gruvåsen sulphide skarns in Western Bergslagen are hosted by a sequence of marbles and metacherts, intruded by a number of thin mafic sills and dykes of midProterozoic age. The sulphide skarns show a zonal distribution with Cu-Zn-Fesulphide-rich pyroxene skarns (± scheelite, molybdenite, cassiterite, bismuth) in the central, and Zn-Fe-Pb-As-sulphide-rich amphibole skarns in the peripheral zones of mineralization. The sulphide skarns in the central zone are closely related to a phase of local potassic alteration that affected the marbles, cherts and mafic intrusions. ³⁴S values of sulphides range between + 0.5 and + 1.3% for the central zone, and between-1.4 and + 1.5% for the peripheral zone. Sulphide-pair sulphur isotope geothermometry (Ohmoto and Rye, 1979) yields temperatures around 555°C corresponding with the temperature of 550–600°C estimated from silicate and sulphide parageneses. Although the Gruvâsen deposit is situated close to the Filipstad-type granitic intrusion, this granite is unlikely to have a genetic relationship with the sulphide mineralization, because the sulphide skarns were deformed at about 1,860 Ma, whereas the postkinematic Filipstad-type granite is dated at +- 1,640Ma (Oen, 1982). Hydrothermal fluids at estimated temperatures around 550°C, presumably heated by the coeval solidifying mafic sills and dykes, are considered responsible for the dissolution and transport of sulphur from the mafic rocks, and of metals from both mafic and felsic rocks underlying the Gruvåsen marbles, and for the redeposition of metals and sulphur in the Gruvåsen sulphide skarn deposit.

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Schwefelisotopen der Gruvåsen Sulfid-Skarnlagerstätte, Bergslagen, Schweden

Zusammenfassung Die sulfidischen Skarne von Gruvåsen, West-Bergslagen, sitzen in Mergeln and Metaquarziten auf, die von zahlreichen mitelproterozoischen, geringmächtigen mafischen Sills und Gängen durchdrungen werden. Die Sulfid-Skarne sind zoniert. Im zentralen Bereich der Mineralisation treten Cu-Zn-Fe-sulfidreiche Pyroxen-Skarne auf (+- Scheelit, Molybdenit, Cassiterit, Wismuth), während die Randzonen vorwiegend aus Zn-Fe-Pb-As-sulfidreichen Amphibol-Skarnen bestehen. Die zentralen Skarnanteile zeigen engen Zusammenhang mit einer lokalen K-Alteration der Mergel, Metaquarzite und mafischen Intrusionen. In der zentralen Zone liegen die ³⁴ S-Werte der Sulfide zwischen + 0.5 und + 1.3%, in der Randzone zwischen - 1.43 und + 1.5%. SchwefelisotopenGeothermometrie von Sulfidpaaren (Ohmoto & Rye, 1979) ergaben Temperaturen um 550°C. Diese stimmen mit den Temperaturen aus den Silikat- und Sulfidparagenesen von 550–600°C gut überein. Obwohl die Gruvåsen Lagerstätte nahe der FilipstadTyp Granitintrusion liegt, erscheint eine genetische Verbindung mit der Sulfidmineralisation unwahrscheinlich, da die Sulfid-Skarne ein Deformationsalter von 1860 Mio zeigen, während der postkinematische Filipstad-Typ Granit auf +- 1640 mio datiert ist (Oen, 19982). Es wird vermutet, daß hydrothermale Lösungen, die durch die erstarrenden mafischen Sills und Gänge auf etwa 550°C aufgeheizt worden sind, für die Vererzung verantwortlich sind. Der Schwefel kann aus den mafischen Gesteinen bezogen werden, die Metalle aus mafischen und felsischen Gesteinen, die die Gruvåsen Mergel unterlagern. Hydrothermale Aktivität verursachte Lösung, Transport und Umlagerung des Schwefels und der Metalle in die Gruväsen Sulfid-Skarn Lagerstätte.

     

Calciocarbonatite and magnesiocarbonatite rocks and magmas represented in the system CaO-MgO-CO2-H2O at 0.2 GPa

Summary ?The low-pressure eutectic for the coprecipitation of calcite, portlandite, and periclase/brucite (with H₂O-rich vapor) has served as a model for the existence and crystallization of carbonatite magmas. Attempts to determine conditions for the appearance of dolomite at this eutectic have been unsuccessful. We have discovered a second low-temperature eutectic for more magnesian liquids which excludes portlandite and includes dolomite (all results are vapor-saturated). Addition of Ca(OH)₂-Mg(OH)₂ to CaCO₃-MgCO₃ at 0.2 GPa depresses the liquidus to temperatures below the crest of the calcite-dolomite solvus; the vapor-saturated liquidus surface falls steeply, and the field boundary for liquids coexisting with calcite and periclase reaches a peritectic at 880 °C, where a narrow field for liquidus dolomite begins, extending down to the eutectic at 659 °C for the coprecipitation of calcite, dolomite and periclase (brucite should replace periclase at slightly higher pressures). The calcite liquidus is very large. The field boundary for coexistence of calcite and dolomite extends approximately in the direction from CaMg(CO₃)₂ towards Mg(OH)₂. The results illustrate conditions for the formation of mineral-specific cumulates from variable magma compositions. Hydrous (or sodic) carbonate-rich liquids with compositions from CaCO₃ to CaMg(CO₃)₂ will precipitate calcite-carbonatites first, followed by calcite-dolomite-carbonatites, with the prospect of precipitating dolomite-carbonatite alone through a limited temperature interval, and with periclase joining the assemblage in the closing stages. Periclase in the Fe-free system may represent the ubiquitous occurrence of magnetite in natural carbonatites. The restricted range for the precipitation of dolomite-carbonatites adds credibility to the evidence for primary magnesiocarbonatite (near-dolomite composition) magmas. Magnesiocarbonatite magmas can precipitate much calcite-carbonatite rock.

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Zusammenfassung ?Calciokarbonatitische und magnesiokarbonatitische Gesteine und Magmen im System CaO-MgO-CO ₂ -H ₂ O bei 0.2 GPa Das Niedrigdruck-Eutektikum der gemeinsamen Ausscheidung von Calcit, Portlandit und Periklas/Brucit (mit H₂O-reicher Fluidphase) diente als Modell um die Existenz und Kristallisation karbonatitischer Magmen zu erkl?ren. Versuche die Bedingungen des Auftretens von Dolomit an diesem Eutektikum zu bestimmen blieben bisher ergebnislos. Wir entdeckten ein zweites Niedrigtemperatur-Eutektikum für magnesiumreichere Schmelzen, das Portlandit ausschlie?t, aber Dolomit inkludiert (alle Ergebnisse bei Fluids?ttigung). Die Zugabe von Ca(OH)₂-Mg(OH)₂ zu CaCO₃-MgCO₃ bei 0.2 GPa senkt den Liquidus auf Temperaturen unter die Solvus-Schwelle von Calcit-Dolomit. Die fluidges?ttigte Liquidusfl?che verl?uft steil und die Grenzfl?che von Schmelze, die mit Calcit und Periklas koexistiert erreicht ein Peritektikum bei 880 °C. Dort ?ffnet sich ein schmales Feld für Liquidus-Dolomit, das bis zum Eutektikum bei 659 °C reicht, an dem Calcit, Dolomit und Periklas (Brucit sollte Periklas bei geringfügig h?heren Drucken ersetzen) gemeinsam ausgeschieden werden. Der Calcit- Liquidus ist sehr gro?. Die Linie an der Calcit und Dolomit koexistieren erstreckt sich ungef?hr von CaMg(CO₃)₂ zu Mg(OH)₂. Die Ergebnisse zeigen die Bildungsbedingungen für die Bildung mineralspezifischer Kumulate aus unterschiedlichen Magmenzusammensetzungen. Aus w?ssrigen (oder Na-reichen) karbonatreichen Schmelzen mit Zusammensetzungen zwischen CaCO₃ und CaMg(CO₃)₂ werden sich zuerst Calcitkarbonatite und dann Calcit-Dolomitkarbonatite ausscheiden, mit der M?glichkeit Dolomitkarbonatite über ein sehr eingeschr?nktes Temperaturintervall zu bilden und mit Periklas, der zu dieser Vergesellschaftung im Endstadium hinzukommt. Periklas im Fe-freien System k?nnte das weitverbreitete Analog zu Magnetit in natürlichen Karbonatiten sein. Der enge Bereich für die Ausscheidung von Dolomitkarbonatiten untermauert die Existenz prim?rer magnesiokarbonatitischer Magmen (nahe der Zusammensetzung von Dolomit). Magnesiokarbonatitische Magmen k?nnen daher entsprechende Mengen an calcitkarbonatitischen Gesteinen ausscheiden.

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Received July 20, 1998;/revised version accepted August 18, 1999     

Petrology and geochemistry of Paleogene tonalites from the easternmost parts of the Periadriatic Zone

Summary The Pohorje Mts. and Karavanke plutons occur in the easternmost parts of the Periadriatic Zone separating the Eastern Alps from the Southern Alps and the northwesternmost Dinarides, respectively. The plutons, which are composed largely of tonalites with subordinate granodiorites and rare diorites mainly of medium-K calc-alkaline affinity, are part of a series of mid-Tertiary intrusives emplaced over ∼700 km E-W along the Periadriatic Zone. Major and trace element data indicate that gabbrodiorites originated by fractional crystallization of a primary mafic magma, but with a significant contribution of continental crust. REE patterns are steep and characterized by LREE enrichment, and a weak Eu anomaly, suggesting fractional crystallization of primary mafic magma. ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios indicate that on the basis of Sr isotopic composition an upper mantle melt contribution cannot be recognized. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr vs.δ¹⁸O diagram demonstrates that all analyzed rocks plot near the centre of the Adamello pluton field. Tonalite plutonism was genetically controlled by previously subducted Mesozoic oceanic crust, metasomatized upper mantle wedge, and overlying continental crust. All analytical data obtained indicate that primary mafic magma was of olivine tholeiite affinity. Based on element modelling data it is reasonable to assume that a garnet peridotite, probably slightly metasomatized, was the source rock which was subjected to partial melting. The governing AFC processes resulted in crustal isotopic signatures due to crustal assimilation and melting which produced the most acid members of the tonalite suite.

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Zusammenfassung Petrologie und Geochemie der pal?ogenen Tonalite der ?stlichsten Periadriatischen Zone zwischen Ostalpen und nordwestlichsten Dinariden Die Plutone des Bachergebirges und der Karawanken liegen in den ?stlichsten Teilen der Periadriatischen Zone, die die Ostalpen von den Südalpen bzw. den nordwestlichsten Dinariden trennt. Es handelt sich um Tonalite, untergeordnet Granodiorite und selten Diorite mit kalk-alkalischer Affinit?t die als Teil einer Serie mittelterti?rer Intrusivk?rper entlang der Periadriatischen Zone über ca. 600–700 km intrudierten. Haupt- und Spurenelemente belegen, dass die Granodiorite durch fraktionierte Kristallisation eines mafischen Magmas unter betr?chtlicher Beteiligung kontinentaler Kruste entstanden. Die SEE sind durch Anreicherung der leichten SEE, recht steile SEE Kurven und eine schwache Eu-Anomalie gekennzeichnet, was auf die fraktionierte Kristallisation eines prim?ren mafischen Magmas hinweist. ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-Daten k?nnen eine Mantelherkunft nicht nachweisen. Das ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-¹⁸O Diagramm zeigt, dass alle untersuchten Gesteine im Mittelfeld des Adamello-Plutons liegen. Der tonalitische Plutonismus wurde durch die subduzierte mesozoische Ozeankruste, metasomatisiertes Mantelmaterial des Mantelkeils und darüberliegende kontinentale Kruste kontrolliert. Alle analytischen Daten zeigen, dass das prim?re mafische Magma olivintholeiitische Affinit?t hatte. Auf der Basis von Spurenelement-Modellierungen ist ein vielleicht leicht metasomatisierter Granatperidotit, der teilaufgeschmolzen wurde, als Quelle anzunehmen. Die kontrollierenden AFC Prozesse resultierten in krustaler Isotopensignatur infolge von Assimilation und Aufschmelzung von Kruste und produzierten die sauersten Glieder der Tonalitsuite.

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Received July 7, 1999; revised version accepted November 26, 1999     

Magma-country rock interaction and the genesis of Ni-Cu deposits in the Vammala Nickel Belt,SW Finland

Summary Ultramafic cumulate bodies in the Vammala Nickel Belt, some of which host small magmatic Ni-Cu sulphide deposits, are remnants of synorogenic intrusions that were emplaced into the early Proterozoic Svecofennian arc terrane and became progressively boudinaged by continuing tectonic movements.Mineral and sulphide compositions of mineralised Svecofennian intrusions require that sedimentary sulphides (0.5 wt.% Zn; Se/S 100 x 10^–6) played an important role in ore genesis. It is proposed that when ascending magmas encountered sedimentary formations containing abundant sulphidic black schists, they assimilated external sulphur, which led to the formation of an immiscible sulphide phase in the magma. The high Zn contents of interstitial sulphides (280-450 ppm) and liquidus chrome spinels (0.7–1.0 wt.%) indicate that the parental magma contained much more Zn than conventional assimilation processes would allow. Probably, S and Zn were selectively transferred by C-O-H-S fluids from the black schists into the cooling magma. Desulphidisation (involving conversion of pyrite to pyrrhotite) in the country rocks was driven by thermal energy provided by both the intrusions themselves and the concomitant regional metamorphism. Magma-country rock interaction during ore genesis is also indicated by the presence of minor phases such as graphite, ZnS, PbS, MoS₂, an unknown Re-Mo-Cu-Os sulphide and numerous tellurides among the Fe-Ni-Cu sulphides.During the peak of regional metamorphism small felsic dykes intruded the cumulate bodies and remobilised the interstitial Fe-Ni-Cu sulphides into thin massive ore veins. Compared to interstitial ore, vein sulphides are depleted in Cu, Se, and Zn. Some Fe-Ni-Cu sulphides also migrated, probably due to regional strain effects, into the country rocks and mixed with sedimentary sulphides.Those magmas that formed unmineralised intrusions had already intruded sulphidic black schists and assimilated external S and Zn prior to final emplacement, and had thus become depleted in chalcophile elements and Zn by the segregation of sulphides and chrome spinel, respectively.

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Zusammenfassung Die Genese der Ni-Cu Lagerstätte Vammala, SW Finnland Die ultramafischen Kumulatkorper im Vammala Nickel Belt sind Reste einer synorogenen Intrusion, die innerhalb des friihproterozoischen svecofennischen Inselbogens Platz genommen hat and wahrend fortschreitender Tektonik boudiniert worden ist. Einige dieser Körper führen kleine magmatische Ni-Cu-Sulfid-Vererzungen.Die Mineralzusammensetzung dieser mineralisierten svecofennischen Intrusionen zeigen, daß sedimentare Sulfide (0.5 Gew.% Zn; Se/S 100 x 10 - 6) eine wichtige Rolle bei der Erzgenese gespielt haben. Es wird vermutet, daß die Magmen durch sedimentare Formationen, reich an sulfidischen Schwarzschiefern, aufgestiegen sind, und dabei externen Schwefel assimiliert haben. Dies fiihrte zur Entmischung einer SulfidPhase im Magma. Die hohen Zn-Gehalte der disseminierten Sulfide (280-450 ppm) und der Gehalt an liquidus Chromspinell (0.7–1.0 Gew.%) deuten an, daß der Zn-Gehalt im Stammagma weit höher gewesen sein muß, als es konventionelle Prozesse der Assimilation zulassen. Möglichweise wurden S and Zn selektiv durch C-O-H-S Fluide aus den Schwarzschiefern in das abkühlende Magma eingebracht. Die Desulfidisierung (mit Umwandlung von Pyrit zu Pyrrhotin) im Nebengestein wurde durch thermische Energie angetrieben, die sowohl von den Intrusionen selbst wie auch von der gleichzeitigen Regionalmetamorphose stammt. Die Magma-Nebengestein-Interaktion wahrend der Erzgenese ist auch durch untergeordnete Mineralphasen wie Graphit, ZnS, PbS, MoS₂, einem unbekannten Re-Mo-Cu-Os Sulfid and einigen Telluriden, zusammen mit den Fe-Ni-Cu Sulfiden, dokumentiertWährend des Höhepunktes der Regionalmetamorphose intrudierten dünne felsische Gänge die Kumulatkorper, wobei es zu einer Remobilisierung der disseminierten Fe-Ni Sulfide in dunne, massive Erzgänge gekommen ist. Verglichen mit den disseminier ten Erzen sind die Gang-Sulfide an Cu, Se and Zn verarmt. Einige Fe-Ni-Cu Sulfide migrierten, wahrscheinlich aufgrund von regionalen Strain-Effekten, in die Nebengesteine und vermischten rich mit den sedimentären Sulfiden.Jene Magmen, die nicht-mineralisierte Intrusionen gebildet haben, hatten schon vor der eigentlichen Platznahme die Schwarzschiefer intrudiert and externen S and Zn assimiliert; sic verloren durch die Segregation von Sulfiden and Chromspinell chalkophile Elemente and Zn.

     

Garnet and diopside-bearing diamondites (framesites)

Summary ?Rocks consisting almost entirely of diamonds (diamondites) that contain minor amounts of silicates were analyzed for trace element abundances in the silicates by Laser Ablation ICP Mass Spectrometry for the first time. Diamondites, previously described as polycrystalline diamond “aggregates” and “framesite”, extend the range of monomineralic rocks known from the Earth’s upper mantle. Our samples are intergrowths of diamonds with abundant open cavities and some interstitial silicates. The most common silicate is pyrope which occurs in two different colors (and chemical compositions): orange and lilac similar to garnet inclusions in diamonds and garnets known from upper mantle eclogites and garnet peridotites, respectively. In our sample, the “peridotitic” garnet is accompanied by Cr-rich diopside whereas the “eclogitic” garnet is unaccompanied. Trace element abundances suggest that both types of garnet formed from upper mantle fluids of similar origin which were rich in a carbonatitic component. The diamondites likely formed from the same fluids. Diamonds precipitated first and – in smaller amounts – contemporaneously with the silicates. Major upper mantle minerals like olivine, orthopyroxene and omphacite are missing, possibly indicating that these minerals behaved as refractory phases and were not mobilized by fluids. The chemical composition of “eclogite” and “peridotite” garnets differ in Cr and high field strength elements contents but not in the moderately compatible elements. They also have the same low Fe/Mg ratio which indicates a peridotitic source for the fluids. The compositional difference in minor and trace elements appears to be the result of different fluid processing rather than of a different source, i.e., peridotite or eclogite.

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Zusammenfassung Granat- und Diopsid-führende Diamantite (Framesite) Silikat-führende Gesteine aus Diamanten (Diamantite) wurden erstmals mittels Laser Ablation ICP Massenspektrometrie auf ihre Gehaltean Spurenelementen analysiert. Diese ursprünglich als polykristalline Diamant-“Aggregate” und Framesite beschriebenen Diamantite werden den monomineralischen Gesteinen des Erdmantels zugeordnet. Unsere Proben sind Verwachsungen von Diamanten mit verbreitet offenen Hohlr?umen und wenig interstitialen Silikaten. Das verbreitetste Silikat ist Pyrop, welcher zwei verschiedene Farben und chemische Zusammensetzungen hat: orange und fliederfarben, ?hnlich den Granat-Einschlüssen in Diamanten und den Granaten aus Erdmantel-Eklogiten und Peridotiten. In unserer Probe ist der “peridotitische” Granat von Cr-Diopsid begleitet, der “eklogitische” Granat ist unbegleitet. Die Spurenelement-H?ufigkeiten in beiden Granaten machen es wahrscheinlich, da? diese von Erdmantel-Fluiden gebildet wurden, die reich an einerkarbonatitischen Komponente waren und aus ?hnlichen Quellen stammten. Die Diamanten wurden wahrscheinlich von denselben Fluiden gebildet. Diamanten wurden zuerst ausgef?llt und wuchsen – in geringerem Ausma?– auch gemeinsam mit den Silikaten. Hauptminerale des Erdmantels wie Olivin, Orthopyroxen und Omphazit fehlen. M?glicherweise verhielten sich diese Minerale refrakt?r und wurden von den Fluiden nicht mobilisiert. Die chemische Zusammensetzung von “eklogitischem” und “peridotitischem” Granat unterscheidet sich in den Gehaltenan Cr und den Elementen, welche lonen hoher Feldst?rke bilden, aber nicht in den moderat kompatiblen Elementen. Die beiden Granate haben auch das gleiche niedrige Fe/Mg-Verh?ltnis, welches auf eine peridotitische Quelle für die Fluide hinweist. Die Unterschiede in der H?ufigkeit von Neben- und Spurenelementen in den Granaten k?nnte auf verschiedene Entwicklung der Fluide zurückzuführen sein und wahrscheinlich nicht auf eine Herkunft der Fluide aus verschiedenen Quellen, wie Peridotiten oder Eklogiten.

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Received July 10, 1999;/revised version accepted November 8, 1999     

Petrographische und magnetische Untersuchungen an einem Vorkommen von Basalt und einem genetisch damit verbundenen Quarzit im Mittleren Buntsandstein der Eifel

Zusammenfassung Die plateauf?rmige Kuppe des Stromberges südlich von Blankenheim (Eifel) wird als lokal begrenzter Einkieselungshorizont im Mittleren Buntsandstein erkannt. Die zur Kl?rung seiner Genese durchgeführten petrographischen und magnetischen Untersuchungen haben ergeben, da? der Stromberg von einem ann?hernd pilzf?rmigen Vorkommen von Olivin-Nephelinit unterlagert ist. Es wird wahrscheinlich gemacht, da? über dem fast zentral gelegenen Zufuhrkanal durch Einwirkung von postvulkanischen alkalischen L?sungen und erh?hter W?rmeausstrahlung im Buntsandstein eine L?sung von Kiesels?ure erfolgte, die nach Abklingen dieser Einwirkungen im Grundwasserbereich dann zur Bildung eines Einkieselungshorizontes führte. Herrn Prof. Dr.Carl W. Correns zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Early to Middle Carboniferous hornblende 40Ar/39Ar ages of amphibolites and gabbros from the Bergsträsser Odenwald

Summary Pre- to Early Variscan metamorphic rocks and intrusive calc-alkaline rocks are constituting the Odenwald accretionary complex. The predominant regional metamorphic formation of the amphibolite is postdated by the intrusion of the Frankenstein gabbro complex in the NW Odenwald at about 362 Ma. Thus indications of older metamorphic events might be preserved in the amphibolites. However, for the central and southern Odenwald zircon data revealed a thermal peak of regional metamorphism at about 336 Ma. Nine amphibole separates from two gabbroic intrusives and from seven amphibolites were dated by the K-Ar method, mainly using the ⁴⁰Ar/³⁹Ar technique. The two gabbro amphibole separates yielded ages of 335 and 329 Ma; i.e. they are about 30 Ma younger than the Frankenstein gabbro. The total argon ages of the amphibolite hornblendes are at about 359 Ma in the north and about 330 to 320 Ma in the south (early and late stages of the Early Carboniferous). The ages of the three metamorphic amphiboles from the north are in the age range of the Frankenstein gabbro intrusion, however, the four from the south slightly postdate the regional metamorphic climax. Two of the older amphibole separates of the north and two of the younger ones from the south yielded plateau ages slightly older than the total argon ages (about 358 Ma and 329 Ma, respectively). The southernmost amphibolite with a total argon age of 320 Ma shows an irregular spectrum with a maximum age step for 40% of its argon corresponding to an age of 344 Ma. It possibly has partly preserved an older argon component during the younger phase of regional metamorphism. Together with published data the results show that hornblende of amphibolites from the Odenwald offer the chance to unravel the metamorphic veil of the Mid-Carboniferous regional metamorphism.

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Zusammenfassung Früh- bis mittel-karbonische ⁴⁰ Ar/ ³⁹ Ar-Alter an Amphibolit- und Gabbro-Hornblenden des Bergstr?sser Odenwaldes Der Odenwald, als ehemaliger akkretion?rer Komplex, besteht aus pr?- bis frühvariskischen metamorphen, sowie kalk-alkalischen Intrusivgesteinen. Die Bildung der regionalmetamorphen Gesteine erfolgte vor der Intrusion des Frankenstein-Gabbro-Komplexes im NW-Odenwald um 362 Ma. Ihre Amphibol-führenden Vertreter bieten die Chance, mittels Hornblende-Datierungen nach zeitlichen Anzeichen dieser Metamorphose zu suchen. Im zentralen und südlichen Odenwald sprechen andererseits Zirkon-Daten für einen Peak der Regionalmetamorphose um ca. 336 Ma. Aus sieben Amphiboliten und zwei Gabbros der drei strukturellen Einheiten des Bergstr?sser Odenwaldes wurden neun Hornblende-Pr?parate unter strenger Beachtung m?glicher Kontaminationen und Umbildungen hergestellt und nach der K-Ar-Methode datiert, wobei sowohl konventionelle als auch ⁴⁰Ar/³⁹Ar-Technik eingesetzt wurde. Die Gabbro-Hornblenden ergaben mit 335 und 329 Ma um ca. 30 Ma jüngere Werte als die Alter des Frankenstein-Gabbros. Die Totalargon-Alter der Hornblenden aus den Amphiboliten im Norden und Süden unterscheiden sich deutlich und geh?ren mit ca. 359 Ma bzw. 330 Ma dem frühen und sp?ten Unterkarbon an. Die Alter der drei untersuchten metamorphen Hornblenden aus dem Norden fallen in den Altersbereich der Frankenstein-Intrusion. Die Alter der drei ungest?rten Hornblenden aus dem Süden sind etwas jünger als der Zeitraum der sp?ten Regionalmetamorphose. Zwei Hornblenden aus dem Norden und zwei aus dem Süden zeigen Plateau-Alter, die geringfügig über den Totalargon-Altern liegen (ca. 358 und 329 Ma). Die südlichste Probe mit einem Total-Argonalter von 320 Ma hat ein irregul?res Spektrum mit einem Altersmaximum (für ca. 40% des Argons) bei 344 Ma. M?glicherweise rührt es von einer Hornblendekomponente her, welche durch die sp?tere Regionalmetamorphose nicht verjüngt worden ist. Zusammen mit wenigen Literaturdaten best?tigen die gewonnenen Hornblende-Daten aus dem Norden, da? Hornblenden aus Amphiboliten potentiell geeignet sind, Ereignisse vor der mittelkarbonen Metamorphose- und Intrusionsphase isotopisch zu datieren.

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Received August 5, 1999; revised version accepted August 7, 2000     

The petrology of the Ditrau alkaline complex, Eastern Carpathians

Summary ?The Ditrau complex in eastern Transsylvania, Romania is a large (ca. 18 km diameter) Mesozoic alkaline igneous complex generated in an extensional environment associated with a rifted continental margin. It comprises an eccentric arcuate suite of intrusions in which there was a generalised migration of focus from west to east. Whereas most of the complex consists of salic rocks (syenites, nepheline syenites and alkali granites) a spectrum of intermediate rock types (monzonites, monzodiorites and alkali diorites) grades to alkali gabbros. Isolated masses of ultramafic rocks may represent autoliths derived from early cumulates. The earliest components appear to be the ultramafic, gabbroic and dioritic rocks of the north-west whereas the large area of nepheline syenites in the east of the complex represents the youngest large-scale intrusive event. An interval of dyke intrusion and widespread hydrothermal alteration marked the end of activity. Rocks of contrasted composition commonly show intricate and complex geometric relationships. Those between mafic (especially alkali gabbroic and dioritic) facies and salic (syenite and quartz syenite) facies display pillowy forms suggesting synchronous emplacement of mafic and salic magmas with the former intruded into, and chilled against, the latter. Mixing, mingling and hybridisation in these pillowed associations has been widespread. Olivine is confined to some of the ultramafic rocks. The basic rocks contain diopsidic pyroxene and amphibole ranging from kaersutite through ferroan pargasite to hastingsite although edenitic and actinolitic varieties occur. Titanite is ubiquitous and is a major component in some facies of the basic rocks. The syenites consist of sodic plagioclase, alkali feldspar and hastingsite whereas the nepheline syenites comprise alkali feldspar, nepheline and aegirine-augite with accessory cancrinite, scapolite and sodalite. The complex is deduced to have been generated from primitive basanitic magmas, formed as small-fraction asthenospheric melts, with progressive evolution through to phonolitic residues. Fractional crystallisation is inferred to have involved olivine and spinel in the early stages, followed by the incoming of clinopyroxene and amphibole (with loss of olivine in increasingly hydrous residual melts). A generalised increase in Nb/Ta from basic to nepheline syenite compositions is ascribed to titanite fractionation. The divergence towards silica oversaturated products is attributed to crustal assimilation and concomitant fractional crystallisation of the basic magmas at a relatively early stage in the development of the complex. An overall rise in δ¹⁸O with increasing SiO₂ supports this conclusion. Evidence from the broad metamorphic aureole around the complex, the importance of amphiboles and extensive late-stage alteration of many of the rocks (with formation of e.g. scapolite, sodalite and cancrinite), suggests that the Ditrau magmas were notably volatile-rich. Factors responsible for the upwardly concave (chondrite-normalised) REE patterns exhibited by the salic rocks may include fractionation of minerals (kaersuite, titanite, apatite) preferentially removing MREE, accumulation of HREE-rich phases (zircon) and interaction with late-stage fluids enriched in HREE. The intrusive sequence and the inter-relationships of the basic and salic rocks suggest that stratified magma bodies may have been generated, with salic melts overlying denser basaltic melts. Mixing is inferred to have taken place during subsequent emplacement.

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Zusammenfassung ?Petrologie des Alkali-Komplexes von Ditrau in den Ost-Karpaten Der Ditrau-Komplex im ?stlichen Transsylvanien, Rum?nien, ist ein gro?er (ca. 18 km Durchmesser) mesozoischer Alkali-Komplex, der in einem extensionalen Umfeld im Zusammenhang mit dem Aufbrechen eines Kontinentalrandes entstanden ist. Es liegt eine bogenf?rmige, exzentrische Gruppe von Intrusionen vor, innerhalb derer der Fokus von West nach Ost gewandert ist. W?hrend der Gro?teil des Komplexes aus salischen Gesteinen (Syeniten, Nephelin-Syeniten und Alkali Graniten) besteht, liegen auch intermedi?re Gesteine (Monzonite, Monzodiorite und Alkali Diorite) vor, die in Alkaligabbros übergehen. Isolierte Massen von ultramafischen Gesteinen k?nnten Autolithe, die aus frühen Kumulaten abstammen, darstellen. Die ?ltesten Komponenten scheinen die ultramafischen, gabbroischen und dioritischen Gesteine des Nordwestens zu sein, w?hrend das gro?e Gebiet von Nephelin-Syeniten im Osten des Komplexes das jüngste Intrusionsstadium darstellt. Ein Intervall mit Gang-Intrusion und verbreiteter hydrothermaler Umwandlung markiert das Ende dieser Aktivit?t. Gesteine von gegens?tzlicher Zusammensetzung zeigen h?ufig komplizierte geometrische Beziehungen. Diejenigen zwischen mafischen (besondern alkaligabbroischen und dioritischen) Typen und salischen (Syeniten und Quarz-Syeniten) zeigen polsterartige Formen, die auf m?glicherweise gleichzeitige Platznahme von mafischen und salischen Magmen hinweisen; dabei dürften die ersteren die letzteren intrudiert haben. Mischung, Mingling und Hybridisation ist in diesen polsterf?rmigen Assoziationen weit verbreitet. Olivin ist auf einige der ultramafischen Gesteine beschr?nkt. Die basischen Gesteine enthalten diopsidischen Pyroxen und Amphibole, die von Kaersutit über “ferroan” Pargasit zu Hastingsit übergehen, obwohl auch edenitische und aktinolitische Variet?ten vorkommen. Titanit ist weit verbreitet und eine Hauptkomponente in einigen Typen der basischen Gesteine. Die Syenite bestehen aus sodischem Plagioklas, Alkali-Feldspat und Hastingsit, w?hrend Nephelin-Syenite, Alkali-Feldspat, Nephelin und Aeginin-Augit mit akzessorischem Cancrinit, Skapolith und Sodalit umfassen. Der Ditrau-Komplex dürfte aus primitiven basanitischen Magmen entstanden sein, die sich als “small-fraction” asthenosph?rischer Schmelzen bildeten, mit progressiver Evolution bis hin zu phonolitischen Residuen. Fraktionierte Kristallisation dürfte Olivin und Spinell in den Frühstadien betroffen haben, gefolgt vom Auftreten des Klinopyroxen und Amphibol (wobei Olivin in den zunehmend wasserreichen Restschmelzen verlorengeht). Eine allgemeine Zunahme in Nb/Ta von basischen zu nephelinsyenitischen Zusammensetzungen wird auf Titanit-Fraktionierung zurückgeführt. Die Entwicklung in Richtung Silika-übers?ttigter Produkte geht auf krustale Assimilation und fraktionelle Kristallisation des basischen Magmas in einem relativ frühen Stadium der Entwicklung des Komplexes zurück. Ein allgemeiner Anstieg in δ¹⁸O mit zunehmendem SiO₂ unterstützt diese Schlu?folgerung. Daten aus der breiten metamorphen Aureole des Komplexes, die Bedeutung der Amphibole und extensive Alteration im Sp?tstadium der Entwicklung vieler Gesteine (mit Bildung von Skapolith, Soldalit und Cancrinit) weist darauf hin, dass die Ditrau-Magmen sehr reich an volatilen Phasen waren. Die nach oben zu konkaven (Chondrit-normalisierten) SEE-Verteilungsmuster in den salischen Gesteinen dürften auf Mineralfraktionierung (Kaersuit, Titanit, Apatit) die vorzugsweise MSEE entfernt hat, Ansammlung von HSEE-reichen Phasen (Zirkon) und Wechselwirkungen mit sp?ten Fluiden, die an HSEE angereichert waren, zurückgehen. Die intrusive Abfolge und die Wechselbeziehungen zwischen den basischen und salischen Gesteinen legt nahe, dass geschichtete Magmenk?rper entstanden sind, wobei salische Schmelzen die dichteren basaltischen Schmelzen überlagert haben. W?hrend der darauf folgenden Platznahme dürfte Magmamixing stattgefunden haben.

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Received October 20, 1998;/revised version accepted July 16, 1999     

Base metal – platinum-group element sulfidesfrom the Urals and the Eastern Alps:characterization and significance formineral systematics

Summary ?A mineralogical classification of sulfides containing base metals (BM) and platinum group elements (PGE) is proposed based on BM-PGE ratios. Group A comprises BM sulfides carrying PGE as trace or minor elements (e.g., pentlandite). Group B is characterized by BM/PGE > 1 comprising kharaelakhite and some poorly defined minerals (thiospinels and monosulfides) which are described in detail. In group C, all sulfides with BM/PGE < 1 are summarized, comprising PGE-rich thiospinel, minerals related to the thiospinel group (e.g. xingzhongite, konderite, inaglyite), and the Pd-Pt±Ni sulfides. A number of BM-PGE sulfides are described from podiform chromite occurrences in ultramafic portions of ophiolite complexes in the southern Urals (Kempirsai, Kazakhstan) and the Eastern Alps (Kraubath, Austria). Copper- and (Ir, Rh, Pt)-rich thiospinel (general formula AB₂S₄, with A = Cu, Ni, Fe and B = Ir, Rh, Pt) is present in complex assemblages in Kraubath, usually intergrown with laurite, Pt-Fe alloy and Rh sulfide. These thiospinels are commonly associated with lamellae and inclusions of Ni-and/or Fe-rich (Ir, Rh) sulfide showing either monosulfide or BM-rich thiospinel stoichiometry. In massive chromitite from Kempirsai, (Ni,Cu,Fe,Ir,Rh,Os) sulfides are intergrown with laurite-erlichmanite, Ir-Os alloy, and rarely, PGE sulfarsenides (e.g. irarsite), and usually have monosulfide (BM,PGE)S compositions. A small number of grains have (BM+PGE)/S matching PGE-rich thiospinel (cuproiridsite) and BM-rich thiospinel (Ni,Cu,Fe)_1.5(Ir,Rh)_1.5S₄. In the occurrences studied, monosulfides exhibit sulfur-deficient stoichiometries (e.g., (BM,PGE)_1−xS) and are characterized by BM/PGE ranging from 0.8 to 2.2. Although anisotropic in reflected light, their reflectance spectra (Y% = 33–38) differ only slightly from those of isotropic cuproiridsite and cuprorhodsite (Y% = 36–38). At least three groups of monosulfides can be distinguished on chemical grounds using literature data: monosulfides dominated by Ni and Ir (“iridian millerite”) with BM/PGE ranging from 1.6 to 5.9, monosulfides dominated by Fe and Rh (“rhodian pyrrhotite”) with BM/PGE ranging from 1.6 to 7.1, and monosulfides dominated by Cu, Ir or Rh (“xingzhongite”-type) with BM/PGE ranging from 0.6 to 1.1. While the first two types presumably crystallize in a hexagonal NiAs structure and exhibit extensive solid solution between each other, xingzhongite is cubic (BM-rich thiospinel?) and usually poor in Ni and Fe. Monosulfides and thiospinel may form from PGE-rich base metal sulfide liquids after cooling and equilibration in chromite-precipitating magmatic systems.

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Zusammenfassung ?Buntmetall-PGE-Sulfide aus dem Ural und den Ostalpen: Charakterisierung und Bedeutung für die Mineral-Systematik In diesem Beitrag wird eine Einteilung von Sulfiden mit bedeutenden Konzentrationen von Buntmetallen (BM) und Platingruppenelementen (PGE) aufgrund ihrer BM/PGE-Verh?ltnisse vorgestellt. Gruppe A enth?lt Buntmetallsulfide mit Spuren- oder Nebenelementgehalten von PGE (z.B. Pentlandit). Sulfide der Gruppe B sind charakterisiert durch BM/PGE-Verh?ltnisse > 1, z.B. Kharaelakhit sowie einige schlecht definierte Minerale (Thiospinelle und Monosulfide), die im folgenden n?her beschrieben werden. In Gruppe C werden alle Sulfide mit BM/PGE < 1 zusammengefasst, wie z.B. PGE-reiche Thiospinelle, einige mit Thiospinell verwandte Minerale (z.B. Xingzhongit, Konderit, Inaglyit), sowie die Pd-Pt±Ni Sulfide. Verschiedene BM-PGE Sulfide treten als Einschlüsse in ophiolitischen podiformen Chromiten im Südural (Kempirsai, Kasachstan) und in den Ostalpen (Kraubath, ?sterreich) auf. In Kraubath sind Cu- und (Ir, Rh, Pt)-reiche Thiospinelle (generelle Formel AB₂S₄, mit A = Cu, Ni, Fe und B = Ir, Rh, Pt) in Verwachsung mit Laurit, Pt-Fe Legierungen und Rh-Sulfiden recht h?ufig. Soche Thiospinelle sind manchmal mit Lamellen und winzigen Einschlüssen eines Ni- und/oder Fe-reichen (Ir, Rh)-Sulfids assoziiert, das st?chiometrisch entweder einem Monosulfid oder einem BM-reichen Thiospinell entspricht. In massiven Chromititen von Kempirsai sind (Ni, Cu, Fe, Ir, Rh, Os)-Monosulfide mit Laurit-Erlichmanit, Ir-Os Legierungen und selten PGE-Sulfarseniden (Irarsit) vergesellschaftet. Die (BM+PGE)/S Verh?ltnisse einiger K?rner entsprechen denen von PGE-reichem Thiospinell (Cuproiridsit) bzw. BM-reichem Thiospinell [(Ni,Cu,Fe)_1.5(Ir,Rh)_1.5S₄]. In den meisten F?llen weisen die Monosulfide leichte Schwefeldefizite auf [z.B. (BM,PGE)_1−xS] und sind charakterisiert durch BM/PGE Verh?ltnisse von 0.8 bis 2.2. Obwohl sie im Auflicht, soweit erkennbar, schwach anisotrop sind, differieren ihre Reflexionsspektren (Y% = 33–38) nur schwach von isotropem Cuproiridsit und Cuprorhodsit (Y% = 36–38). Zumindest drei chemische Gruppen von Monosulfiden konnten anhand einer Literaturrecherche identifiziert werden: Ni- und Ir-dominierte Monosulfide (“Iridium-Millerit”) haben BM/PGE Verh?ltnisse von 1.6 bis 5.9; Fe- und Rh-dominierte Monosulfide (“Rhodium-Magnetkies”) haben BM/PGE Verh?ltnisse von 1.6 bis 7.1; Cu-, Ir oder Rh-dominierte Minerale vom “Xingzhongit-Type” habben BM/PGE-Verh?ltnisse von 0.6 bis 1.1. Die ersten beiden Typen kristallisieren wahrscheinlich in einer hexagonalen NiAs-Struktur und weisen weitgehende Mischbarkeiten miteinander auf. Xingzhongit dagegen ist kubisch (BM-reicher Thiospinell?) und hat general niedrige Ni- und Fe-Gehalte BM-PGE-Monosulfide und Thiospinelle bilden sich wahrscheinlich aus kleinen PGE- und BM-reichen Sulfidschmelztropfen bei der Abkühlung und ?quilibrierung von Chromit.

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Received June 17, 1998;/Revised version accepted July 1, 1999