Clinopyroxene chemistry of the high-Potassium suite from the Alban Hills,Italy

Summary Chemical data on clinopyroxene phenocrysts in twenty-four lava samples from the Alban Hills (Roman comagmatic region) show coexistence, within the same rock, of two core-rim evolution trends: diopside-salite and salite-diopside, respectively. The Alban volcanics can be divided in two groups depending on which type of core predominates.Geochemical mixing tests, conducted with elements showing a different degree of incompatibility, such as Ce, Sr, Th, La, Ta, and Hf, show no evidence of a mixing process which might be responsible for coexistence of both diopside and salite clinopyroxenes within the same lava.Taking into account the results of known experiments on the influence of water on clinopyroxene composition in potassium rich lavas, the reverse zoning trend observed and the consequent predominance of salite cores in some lavas are ascribed to the effect of volatiles, and particularly to water. Changes of water pressure may also be responsible for phenocryst corrosion and salitic clinopyroxene replacement by olivine, phlogopite and titaniferous magnetite.The prominent role of water in the Alban Hills magma evolution is also supported by the high fluorine content found in the Alban products, which enhances water solubility in the magmas, by the frequent occurrence of mica in the rock groundmass and, finally, by the explosive character of Alban volcanism.

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Zusammenfassung Die Ergebnisse chemischer Analysen von Klinopyroxen in vierundzwanzig Lavaproben aus den Albaner Bergen (Römische Komagmatische Region) zeigen die Koexistenz von zwei Kern-Rand-Entwicklungstendenzen: Diopsid-Salit und Salit-Diopsid. Die Vulkanite können auf Grund der Zusammensetzung der Kerne in zwei Gruppen unterteilt werden.Mit Elementen verschiedener Inkompatibilität, wie Ce, Sr, Th, La, Ta und Hf, ausgeführte Mischversuche geben keinen Hinweis dafür, daß ein Mischungsprozeß für die Koexistenz von Diopsid und Salit in derselben Lava verantwortlich sei.In Anbetracht der Ergebnisse von Experimenten über den Einfluß von H₂O auf die Klinopyroxen-Zusammensetzung in K-reichen Laven, werden die beobachtete Zonierung und die daraus folgende Dominanz von Salit-Kernen in bestimmten Lavatypen der Wirkung von volatilen Bestandteilen, besonders Wasser, zugeschrieben. änderungen des H₂O-Drucks können für Phenokristall-Korrosion und Verdrängung der salitischen Klinopyroxene durch Olivin, Phlogopit und Titanomagnetit verantwortlich sein.Die entscheidende Rolle des Wassers in der Entwicklung des Magmas stimmt mit dem hohen Fluor-Gehalt der Produkte, der die H₂O-Löslichkeit in Magmen erhöht, mit der Häufigkeit des Glimmers in der Grundmasse der Gesteine und mit der explosiven Natur des Vulkanismus im Untersuchungsgebiet überein.

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Zur Chemie der Klinopyroxene in den Kali-reichen Gesteinen der Albaner Berge

     

Phenocryst/matrix trace-element partition coefficients for hawaiite-trachyte lavas from the Ellittico volcanic sequence (Mt. Etna, Sicily, Italy)

Summary A set of phenocryst/matrix partition coefficients was obtained for up to 29 trace elements (ICP-MS analyses) in hawaiite to trachyte lavas from the Ellittico volcanic sequence (Mt. Etna system, Sicily). Partition coefficients were determined for plagioclase, clinopyroxene, olivine, kaersutite and Ti-magnetite. These phases, along with apatite (not analysed in this work), constitute the common fractionating solid assemblage of alkaline magmas feeding Mt. Etna volcanic system. The obtained data set forms the first attempt to characterise the solid/melt trace-element partitioning for Etnean magmas, and can be usefully applied in other sites of alkaline volcanism. The partition coefficients are here used to define the scale of incompatibility of 29 trace elements and to asses the extent of differentiation processes and the prevailing oxygen fugacity of Ellittico magmas.

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Verteilungs-Koeffizienten von Spurenelementen zwischen Phänokristallen und Matrix in Hawaiit-Trachyt Laven der vulkanischen Abfolge von Ellittico (Ätna, Sizilien, Italien)

Zusammenfassung Ein Satz von Phänokristall/Matrix Verteilungs-Koeffizienten für bis zu 29 Spurenelemente wurde mittels ICP-MS Analytik in hawaiitischen bis trachytischen Laven der Ellittico Abfolge (Ätna-System, Sizilien) erhalten. Die Verteilungs-Koeffizienten wurden für Plagioklas, Klinopyroxen, Olivin, Kaersutit und Ti-Magnetit bestimmt. Diese Phasen, zusammen mit Apatit (in dieser Arbeit nicht analysiert), stellen die fraktionierende Assoziation von festen Bestandteilen in alkalischen Magmen, die das vulkanische System des Ätna versorgen, dar. Der Datensatz ist ein erster Versuch die Verteilung von Spurenelementen zwischen Festphasen und Schmelze für Magmen des Ätna zu charakterisieren und kann ebenso nutzbringend auf andere Gebiete mit alkalischem Vulkanismus angewandt werden. Die Verteilungs-Koeffizienten werden hier benützt, um das Ausmaß der Inkompatibilität von 29 Spurenelementen zu erfassen, und das Ausmaß der Differentiationsprozesse und der vorherrschenden SauerstoffFugazität der Ellittico-Magmen zu bestimmen.

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With 6 Figures     

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

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

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

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

     

A secondary clinopyroxene-chlorite-spinel assemblage in clinopyroxenite of the Mann complex, Abitibi Belt, Ontario: An unusual hydrothermal alteration suite

Summary Small dispersed patches (< 1 cm) of chlorite + secondary clinopyroxene ± spinel occur within a unit of clinopyroxenite in a mafic/ultramafic complex located in Mann Township, approximately 47 km NE of Timmins, Ontario. Prior to hydrothermal alteration that resulted in formation of the chlorite patches, clinopyroxenite was a homogeneous, medium-grained clinopyroxene adcumulate. The abundances of major and trace lithophile elements and the compositions of magmatic clinopyroxene (augite, with average Mg number of 84.3, = 1.1, n = 80) are uniform across the section sampled. The most altered portions of clinopyroxenite consist of a total of 30 to 40% chlorite plus secondary diopsidic pyroxene with traces of spinel. Chlorite patches are, to some extent connected by very thin veins. Multiple generations of chlorite are inferred from cross-cutting relationships and variations in chlorite chemistry. Adjacent to chlorite patches, the magmatic clinopyroxene is occasionally converted to diopside. The secondary clinopyroxene is typically zoned from diopside to salite, and is characterized by very low minor element concentrations and a positive MnO-FeO correlation. Spinel in chlorite patches is iron-rich chromite. Magmatic chromite and iron-rich chromite are commonly zoned with outer rims of either ferrochromite or Cr magnetite or both. Occasionally trace amounts of copper-rich sulphides accompanied by platinum-group minerals occur only with the chlorite-clinopyroxene-spinel alteration assemblage. A proposed paragenetic sequence for the secondary minerals is based on reaction of magmatic clinopyroxene with a hydrothermal fluid during subsolidus cooling of the intrusion. The assemblage secondary clinopyroxene + chlorite ± iron-rich chromite suggests a fluid with maximum temperature of approximately 500°C.

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Eine sekundäre Klinopyroxen-Chlorit-Spinell Paragenese in Klinopyroxeniten, Mann Complex, Abitibi Belt, Ontario: Eine ungewöhnliche hydrothermale Alterationsabfolge

Zusammenfassung Kleine, dispers verteile Nester (< 1 cm) von Chlorit + sekundärem Klinopyroxen ±Spinell kommen in Klinopyroxeniten eines mafisch/ultramafischen Komplexes in Mann Township, ca. 47 km NE von Timmins, Ontario, vor. Vor der Alteration, die in der Bildung der Chloritnester resultierte, handelte is sich bei diesen Gesteinen um homogene mittelkörnige Klinopyroxen-Adkumulate. Die Verteilung der Haupt- und lithophilen Spurenelemente und die Zusammensetzung der magmatischen Klinopyroxene (Augit, mg 84.3, = l. l, n = 80) sind entlang des beprobten Profils einheitlich. Die am stärksten alterierten Klinopyroxenite bestehen aus 30-40% Chlorit plus sekundärem Diopsid und Spuren von Spinell. Die Chloritnester stehen über sehr dünne Gängchen miteinander in Verbindung. Auf Grund der Texturen und des Mineralchemismus sind mehrere Chloritgenerationen zu unterschieden. In der Nähe der Chloritnester wandelt sich magmatischer Klinopyroxen fallweise in Diopsid um. Der sekundär gebildete Klinopyroxen ist zonar gebaut (Diopsid zu Salit), weist sehr geringe Gehalte an Nebenelementen auf und ist durch eine positive Korrelation von FeO mit MnO charakterisiert. Der Spinell in den Chloritnestern ist Fe-reicher Chromit. Magmatischer und Fe-reicher Chromit sind normalerweise zoniert mit Rändern von Ferrochromit oder/und Cr-Magnetit. Spuren von Cu-reichen Sulfiden, die von PGM begleitet werden, kommen vereinzelt mit der Chlorit-Klinopyroxen-Spinell Alterationsgesellschaft vor. Die vorgeschlagene paragenetische Abfolge wird durch Subsolidus-Reaktion magmatischer Klinopyroxene mit hydrothermalen Fluiden im Zuge der Abkühlung der Intrusion erklärt. Die Vergesellschaftung von sekundärem Klinopyroxen + Chlorit ± Fe-reicher Chromit läßt auf ein Fluid mit ca. 500°C Maximaltemperatur schließen.

     

Petroloy of the Taga Volcano Group,Izu Peninsula,Central Japan

The Taga Volcano Group of the Izu Peninsula is divided into four volcanoes: Older Taga, Atami, Shimo-Taga and Himenosawa. Each volcano consists of basalt-andesite lavas and volcaniclastic sediments, mainly of low alkali tholeiite composition.The activity of the Shimo-Taga Volcano is divided into three stages (early, middle and later). Rocks of the first two stages consist of lavas and volcaniclastic sediments of olivine basalt, phyric and aphyric basaltic andesite. The later stage rocks consist of volcaniclastic sediments which were erupted as mudflow deposits.Basalts and andesites of the first two stages are considered to have been derived from a zoned magma chamber. They were produced by fractional crystallization, which involved the gravitational separation of plagioclase, olivine and/or pyroxene crystals. Eruption of aphyric and phyric basaltic andesite from the upper part of the chamber occurred first, followed by olivine basalt from lower parts of the chamber.

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Zusammenfassung Die Taga-Vulkan Gruppe besteht aus dem älteren Taga, dem Atami, dem Shimo-Taga und dem Himenosawa Vulkan. Jeder dieser Vulkane wird aus basaltisch-andesitischen Laven und vulkano-klastischen Sedimenten, hauptsächlich subalkalisch tholeiitischer Zusammensetzung, aufgebaut.Die Eruptionstätigkeit des Shimo-Taga Vulkans läßt sich in drei Phasen, eine Früh-, Mittel- und Spätphase untergliedern. Laven und vulkanoklastische Sedimente der ersten beiden Phasen bestehen aus Olivinbasalten, sowie aus basaltischen Andesiten mit porphyrischem und nichtporphyrischem Gefüge. Während des letzten Stadiums wurden vulkanoklastische Sedimente in Form von vulkanoklastischen Schlammströmen eruptiert.Die Basalte und Andesite der ersten beiden Stadien werden als Produkte einer zonierten Magmenkammer gedeutet. Sie entstanden durch fraktionierte Kristallisation und durch die gravitative Abtrennung von Plagioklas, Olivin und/oder Pyroxenkristallen. Der Eruption der porphyrischen und nichtporphyrischen basaltischen Andesite aus dem obersten Teil der Magmakammer folgte die Eruption von Olivinbasalten aus dem tieferen Teil der Magmakammer.

     

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

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

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

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

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With 8 Figures     

The role of fluorine in the evolution of ultrapotassic magmas

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

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Die Rolle von fluor in der evolution ultrapotassischer magmen

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

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With 9 Figures     

Alkalic magma modified by incorporation of diverse tholeiitic components: ‘Complex’ hybridization on Kahoolawe Island, Hawaii

Summary Kahoolawe Island is a 1.4 to 1 Ma shield volcano composed of shield, caldera-fill, and postshield tholeiitic lavas, and postshield alkalic basalt and hawaiite lavas. One postshield vent erupted alkalic lavas (K₂O 1.1–1.6 wt.%) with resorbed olivines of wide compositional range (cores, Fo_86–71), resorbed Na-plagioclase (An_57–30; largely andesine) and clinopyroxene (evolved; Mg#s 76–71), and groundmass orthopyroxene (Mg# 62). They also contain tholeiitic gabbro xenoliths, which, as a suite, have a continuum of mineral compositions — clinopyroxene Mg#s 83–74, orthopyroxene Mg#s 83–76, and plagioclase An_69–35 (e.g., includes andesine gabbro). Lava compositions do not fall on expected Hawaiian fractionation trends due to MgO enrichment (e.g., CaO 7 wt.% @ MgO 6 wt.%). This assortment of mineral and rock components within alkalic lavas with apparent Mg enrichment is owed to a complex history that began with protracted mixing among primitive and differentiated tholeiitic magmas, probably near the end of shield building. These hybrid magmas crystallized a compositional variety of olivines that were resorbed during reservoir replenishments, and also crystallizedin situ to form orthopyroxene-bearing gabbro on reservoir walls. When magma production rates declined during the shield to postshield transition of tholeiitic to alkalic magmatism, the tholeiitic hybrids in reservoirs fractionated to yield highly evolved phases such as andesine and clinopyroxene with Mg# < 75. When postshield hawaiite magmas subsequently entered reservoirs, alkalic-tholeiitic hybridization occurred; the resulting `complex' mixture of hawaiite+tholeiitic hybrids resorbed andesine and clinopyroxene crystals and, upon eruption, entrained xenoliths of gabbro. Mass balancing suggests that the alkalic-tholeiitic hybridization involved 44% hawaiite mixed with a nearly equal amount of tholeiitic hybrid (MgO 9.5 wt.%) plus olivine and andesine. This type of complex hybridization is a logical process for magmatism associated with tholeiitic to alkalic transitions and waning magma production, and this Kahoolawe example is the first to document such mixing in Hawaiian reservoirs.

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Die Modifikation alkalischer Magmen durch die Inkorporation tholeiitischer Komponenten: Komplexe Hybridisierung auf der Insel Kahoolawe, Hawaii

Zusammenfassung Die Insel Kahoolawe ist ein 1.4 bis 1 Ma alter Schildvulkan, der sich aus tholeiitischen Schild-, Kaldera- und Post-Schildlaven, sowie aus alkalibasaltischen und hawaiitischen Post-Schildlaven zusammensetzt. Ein Post-Schildschlot förderte alkalische Laven (K₂O 1.1–1.6 Gew.%) mit resorbierten Olivinen, die eine breit gestreute Zusammensetzung zeigen (Kerne, Fo_86–71), resorbiertem Na-Plagioklas (An_57–30; großteils Andesin) und entwickeltem Klinopyroxen (Mg# 76–71), sowie Orthopyroxen in der Grundmasse (Mg# 62). Sie führen auch tholeiitische Gabbro-Xenolithe, die als Suite kontinuierliche Mineralzusammensetzungen zeigen — Klinopyroxen Mg# 83–74, Orthopyroxen Mg# 83–76 und Plagioklas An_69–35 (z.B. inklusive Andesin-Gabbro). Die Lavenzusammensetzungen folgen wegen einer Mg-Anreicherung (z.B. CaO7 Gew.% @ MgO6 Gew.%) nicht dem für Hawaii erwarteten Fraktionierungstrend. Diese Ansammlung von Mineral- und Gesteinskomponenten in alkalischen Laven mit scheinbarer Mg-Anreicherung geht auf eine komplexe Entwicklungsgeschichte zurück, die mit einer länger andauern Mischung von primitiven und differentierten tholeiitischen Magmen, wahrscheinlich im Endstadium der Schildbildung, begann. Diese hybriden Magmen kristallisierten Olivin variabler Zusammensetzung, der im Zuge der Reservoir-Auffüllung resorbiert wurde und kristallisierte an den Reservoir-Wändenin situ als Orthopyroxen-führende Gabbros. Als die Magmenproduktionsraten im Übergang vom tholeiitischen Schild- zum alkalischen Post-Schild-Magmatismus geringer wurden, fraktionierten die tholeiitischen Hybride in den Reservoiren und führten zur Bildung von kochentwickelten Phasen, wie Andesin und Klinopyroxen mit Mg# < 75. Die Zufuhr von Post-Schildmagmen in die Reservoire verursachte eine alkalisch-tholeiitische Hybridisierung. Die resultierende Mischung von Hawaiit-Tholeiit-Hybriden resorbierte Andesin- und Klinopyroxen-Kristalle und verfrachtete die Gabbro-Xenolithe bei der Eruption. Massenbilanzen weisen darauf hin, daß die alkalisch-tholeiitische Hybridisierung 44% Hawait, gemischt mit etwa dem gleichen Anteil an tholeiitischem Hybrid (MgO29.5 Gew.%) plus Olivin und Andesin, beinhaltete. Diese Art komplexer Hybridisierung ist ein logischer Prozeß von Magmatismus mit tholeiitisch-alkalischem Übergangschemismus und ausklingender Magmenproduktion und dieses Beispiel von Kahoolawe ist das erste, das derartige Mischungsprozesse für Reservoire auf Hawaii dokumentiert.

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With 8 Figures     

Sub-volcanic crystallization at Sete Cidades volcano, São Miguel, Azores, inferred from mafic and ultramafic plutonic nodules

Summary Suites of coarse-grained clasts (plutonic nodules) within the scoria of two separate mafic post-caldera parasitic vents, on Sete Cidades volcano, are described. These involve dunites, wehrlites, olivine clinopyroxenites, clinopyroxenites and olivine gabbros in the Eguas ankaramitic cone and pyroxene hornblendites, kaersutite gabbros and diorites in the Pico das Camarinhas basaltic-hawaiitic cone. The plutonic nodules are inferred to be cumulates, crystallised within the crust from magmas co-genetic with the post-caldera mafic lavas erupted on the flanks of Sete Cidades.The dunites, wehrlites, pyroxenites and olivine gabbros have assemblages and mineral composition consistent with growth as early, high-temperature cumulates, whereas the pyroxene hornblendites, kaersutite gabbros and diorites represent lower temperature products. However, whereas the kaersutite gabbros were not wholly crystallised at the time of their disruption and contain up to 4% intercumulus trachytic and/or tephriphonolitic glass, the pyroxene hornblendites and the diorites were fully crystallised. Compositions of the intercumulus glasses are similar to those of postcaldera trachytic pumices erupted on Sete Cidades.Although the two suites of plutonic clasts can be considered as complementary, they probably derive from different intrusions. We envisage a lensoid (laccolithic) intrusion at very shallow depth as the source for the pyroxene hornblendite - kaersutite gabbro -diorite suite whereas the dunite - wehrlite - olivine clinopyroxenite - clinopyroxenite -olivine gabbro nodules probably originate from intrusive bodies at greater depth.

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Sub-vulkanische Kristallisation am Sete Cidades Vulkan, São Miguel, Azoren: Die Bedeutung mafischer und ultramafischer plutonischer Einschlüsse

Zusammenfassung Wir beschreiben Gruppen von grobkörnigen Klasten (Plutonic nodules) in der Scoria von zwei separaten mafischen post-caldera parasitischen Kratern am Sete Cidades Vulkan: Diese umfassen Dunite, Wehrlite, Olivin-Klinopyroxenite und Olivin-Gabbros in dem ankaramitischen Kegel von Eguas. In den basaltisch-hawaiitischen Kegeln von Pico das Camarinhas, kommen Pyroxen-Hornblendite, Kaersutit-Gabbros und Diorite vor. Wir nehmen an, daß die plutonischen nodules Kumulate repräsentieren, die in der Kruste aus Magmen kristallisierten, die mit den post-caldera mafischen Laven, die an den Flanken von Sete Cidades ausgetreten sind kogenetisch sind.Die Dunite, Wehrlite, Pyroxenite und Olivin-Gabbros führen Paragenesen und Mineral-Zusammensetzungen, die im Einklang mit einer Entwicklung als frühe Hoch Temperatur-Kumulate sind. Hingegen stellen die Pyroxen-Hornblendite, Kaersutit-Gabbros und Diorite niedriger temperierte Produkte dar. Die Kaersutit-Gabbros waren zur Zeit /:ihrer Umlagerung noch nicht ganz auskristallisiert und führen bis zu 4% intercumulus trachytisches oder tephriphonolitisches Glas, die Pyroxenhornblendite und die Diorite sind jedoch ganz kristallisiert. Die Zusammensetzungen der Interkumulusgläser sind denen von post-caldera trachytischen Bimssteinen von Sete Cidades ähnlich.Obwohl die zwei Gruppen plutonischer Klasten als komplementär betrachtet werden können, stammen sie wahrscheinlich von verschiedenen Intrusionen. Es dürfte sich um eine lensoide (lakkolithische) Intrusion in geringer Tiefe als Quelle für die Pyroxenhomblendit-Kärsutitgabbro-Diorit-Abfolge handeln, während die Gruppe der Dunite, Wehrlite, Olivinklinopyroxenite und Olivingabbro-Nodules wahrscheinlich aus größerer Tiefe stammt.

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With 9 Figures     

Origin and differentiation of recent basaltic magmas from Mount Etna

Summary One hundred and fifty samples of recent Na-alkalic lavas from the south-eastern flank of Mt. Etna, dating from about 5,000 years B.P. to 1886 were analyzed. They grade in time from more acid to more basic lavas, and show an overall range of variation much larger toward the more felsic end than previously known. Chondrite-normalized REE patterns of the least differentiated samples show LREE enrichment and HREE depletion; trace element compositions suggest that Etnean products are similar to WPB, with a weak CAB signature. Sr-isotope ratios ranging from 0.70332 to 0.70355, vary even within samples from the same eruption, and generally tend to increase with time in historic lavas.Our data suggest that processes other than simple crystal fractionation are, in part, responsible for the variation of the analyzed sequence. In fact, RTF processes with successive influxes of mafic melts, each having distinct, slightly different geochemical and isotopic features, into reservoirs of variously differentiated magmas, may explain the overall observed data.The source region for Recent Mongibello lavas is located in the mantle, isotopically zoned, and Rb-depleted with respect to the Bulk Earth composition. Model and experimental data conform well with a low degree (< 5%) modal melting of a garnet Iherzolite source, depleted by an earlier melting event with respect to primitive mantle composition.

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Herkunft und Differentiation von rezenten basaltischen Magmen des Berges Ätna

Zusammenfassung Es wurden 150 Proben von rezenten, Na-alkalischen Laven von der Südflanke des Ätna, die mit 5000 Jahren vor Christus bis 1886 datieren, analysiert. Die Laven zeigen mit der Zeit einen graduellen Übergang von sauer zu zunehmend basisch und weisen generell eine größere Variationsbreite in Richtung sauer auf als bisher angenommen. Chondrit-normalisierte REE Verteilungskurven der am geringsten differentierten Proben zeigen LREE Anreicherung und eine Verarmung der HREE. Die Spurenelement-Zusammensetzungen deuten an, daß die Ätna-Produkte Ähnlichkeit mit WPB mit einer schwachen CAB-Signatur aufweisen. Die Sr-Isotopenverhältnisse reichen von 0.70332 bis 0.70355, variieren sogar innerhalb Proben aus ein und derselben Eruption und tendieren generell zu ansteigenden Werten mit der Zeit.Unsere Daten weisen darauf hin, daß andere Prozesse als einfache Kristallfraktionierung, zumindest teilweise, für die Variation der analysierten Sequenz verantwortlich sind. In der Tat können RTF Prozesse mit sukzessiver Zufuhr von mafischen Schmelzen, jede mit leicht unterschiedlicher Geochemie und definierten Isotopenverhältnissen, in Reservoirs von unterschiedlich differentiierten Magmen, die vorliegenden Daten erklären.Die Herkunftsregion der rezenten Mongibello Laven ist im Mantel angesiedelt, der bezüglich der Isotopenzusammensetzung zoniert und, verglichen mit der Erdzusammensetzung, an Rb verarmt ist. Die Modell- und experimentellen Daten stehen in guter Übereinstimmung mit einem niedrigen Grad ( < 5%) der Aufschmelzung eines Granat-Lherzolites als Ausgangsmaterial, das, im Vergleich zum primitiven Mantel, durch einen früheren Aufschmelzungsvorgang verarmt ist.

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With 9 Figures     

Cumulate chemistry and its bearing on the origin of layering: Evidence from the Fongen-Hyllingen basic complex,Norway

Summary The Ruten Sequence of the basic Fongen-Hyllingen complex is composed of rhythmically layered olivine-plagioclase-clinopyroxene-orthopyroxene-Fe–Ti oxide cumulates. Phase layering is defined by the entry of orthopyroxene and Fe–Ti oxides. Only limited cryptic variation occurs through the c. 1800 m thick cumulate sequence. Rhythmically repeated units of interlayered dunite and troctolite are common throughout most of the sequence. Dunite units range from laminae a few centimeters thick to massive units 2–3 m thick. The modal abundance of olivine in the cumulates varies from 7 to 100 wt.%. In cumulates with MgO above 15 wt.% plagioclase and clinopyroxene occur in relatively fixed ratios between 4:1 and 3:2. Clinopyroxene-rich layers less than a centimeter thick are present only in olivine gabbros. In these, with MgO below 15 wt.%, modal variation of clinopyroxene in part controls the chemical variation of the cumulates. The modal and normative proportions of cumulus phases in the olivine gabbros can be related to equilibrium cotectics in the natural basalt system at approximately 5 kbar. It is suggested that the olivine-rich layers originated by supersaturated nucleation and growth of olivine.

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Chemie der Kumulate und ihre Bedeutung für die Entstehung der Schichtung, dargestellt am Beispiel des basischen Komplexes von Fongen-Hyllingen (Norwegen)

Zusammenfassung Die Ruten-Sequenz des basischen Fongen-Hyllingen-Komplexes setzt sich zusammen aus rhythmisch abgelagerten Kumulaten aus Olivin, Plagioklas, Klinopyroxen, Orthopyroxen und Eisentitanoxid. Phasenschichtung/Ablagerung wird durch das erste Auftreten von Orthopyroxen und Eisentitanoxiden charakterisiert. In der ca. 1800 m mächtigen Sequenz tritt kryptische Variation nur begrenzt auf; rhythmische Wiederholung eingeschalteter Dunit- und Troktolithorizon te dagegen häufig. Die Mächtigkeit der Dunite reicht von wenige Zentimeter dünnen Schichten bis zu zwei bis drei Meter dicken Bänken. Der Modalbestand an Olivin in den Kumulaten variiert zwischen 7 und 100 Gew.%. In Kumulaten mit einem MgO-Gehalt von über 15 Gew.% liegt das Mengenverhältnis von Plagioklas zu Klinopyroxen relativ konstant bei 4:1 bis 3:2. Klinopyroxen-reiche, weniger als zentimeterdicke Lagen finden sich nur in Olivingabbros. In diesen ist der MgO-Gehalt weniger als 15 Gew.% und die modale Variation des Klinopyroxens steuert teilweise die chemische Variation der Kumulate. Die modalen und normativen Verhältnisse der Kumulusphasen im Olivingabbro lassen sich in Beziehung setzen zu dem kotektischen Gleichgewicht natürlicher Basaltsysteme bei 5 kbar. Die olivinreichen Lagen suggerieren Bildung durch übersättigte Nukleation und Kristallisation.

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With 13 Figures     

Phlogopite in calc-alkaline lamprophyres of Northern England

Summary Phlogopite mica is the major unaltered phase in minette and kersantite dikes in the Cross Fell and Taythes inliers in northwestern England. The compositional zonation trend in the micas from Mg-rich, Cr-bearing cores to Fe, Ti, Ba-rich, low Cr margins, or rims, is similar to that reported for micas from minettes and kersantites worldwide. Complex mantling and zoning trends suggest that the phenocrystal mica assemblage is a hybrid one formed by the mixing of magmas of broadly similar composition which have undergone different amounts of fractional crystallization. The magmas are considered to have beeen produced in a continuously replenished fractionating magma chamber. The lamprophyres have a common source and were probably derived by the extensive fractionation of a basic mantle-derived magma.

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Phlogopit in kalk-alkalischen lamprophyren von Nord-England

Zusammenfassung Phlogopit ist die wichtigste, unveränderte Phase in Minetten und kersantitischen Gängen in den Cross Fell and Taythes Gebieten von Nordwest-England. Die Zonierung der Zusammensetzung in den Glimmern von Mg-reichen, Cr-führenden Kernen zu Fe, Ti, Ba-reichen Rändern mit niedrigen Cr-Gehalten ist ähnlich der, die von Glimmern in Minetten und Kersantiten weltweit ermittelt wurde. Komplexe Ummantelung und Zonierung weisen darauf hin, daß die Glimmer-Vergesellschaftung, die weithin idiomorph ist, durch die Mischung von Magmen weithin ähnlicher Zusammensetzung entstanden ist, welche in verschiedenem Ausmaß von Kristallisationsfraktionierung betroffen waren. Die Magmen dürften in einer kontinuierlich aufgefüllten, fraktionierten Magmenkammer entstanden sein. Die Lamprophyre haben einen gemeinsamen Ursprung und gehen wahrscheinlich auf die extensive Fraktionierung eines basischen Magmas von Mantel-Herkunft zurück.

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With 5 Figures     

Chromian spinel in the Ivrea-Verbano layered igneous complex,western Alps,Italy

Summary Spinel occurs in the pyroxenitic, peridotitic and gabbroic layers of the Ivrea-Verbano layered igneous complex. Its composition varies between picotite and Mg-hercynite. Maximum Cr₂O₃ contents are found in the spinels of the dunitic cumulitic layers occurring at some height above the base of the complex. Chromium deposits are absent. The lack of chromite and of chromium deposits is attributed to the early fractionation of clinopyroxene (which depleted the residual liquid in chromium) instead of olivine, as a consequence of the relatively high pressure prevailing during crystallization (8 kb). The relationships betweenfO₂-composition of spinel-composition of the silicate phases indicate thatfO₂ exerted a major control on the internal stratigraphy of the single layers and on the pattern of fractionation. The variation offO₂ are on their turn related to accidental variations of the pressure acting on the magma.It is finally suggested that chromium deposits are limited to low pressure layered intrusions, where the magma has been emplaced rapidly into a shallow magma chamber. No chromium concentration is to be expected in those complexes that crystallized into deep-seated magma chambers and that fractionated at relatively high pressure, not markedly different from that at which the magma was produced. One of the major controls on the presence of chromium deposits results, therefore, to be the geotectonic environment of intrusion.

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Chrom-Spinell im geschichteten vulkanischen Komplex von Ivrea-Verbano, Westalpen, Italien

Zusammenfassung Für die Spinelle der Pyroxenit-, Peridotit- und Gabbro-Lagen des Ivrea-Verbano-Intrusivkomplexes wurde eine Zusammensetzung im Bereich Picotit und Mg-Herzynit bestimmt. Die Dunit-Lagen im basalen Anteil des Komplexes führen Spinelie mit Cr₂O₃-Gehalten bis zu 30 Gew-%. Chromerz-Konzentrationen fehlen jedoch, was auf die fraktionierte Kristallisation von Klinopyroxen (und Entstehung Cr-Restschmelzen) an Stelle von Olivin, als Folge der bei relativ hohem Druck (8 kbar) erfolgten Intrusion, zurückzuführen ist. Die Beziehungen zwischen Sauerstoffpartialdruck und Spinell- und Silikat-Zusammensetzung zeigen den bedeutendenfO₂-Einfluß auf den stratigraphischen Aufbau der einzelnen Gesteinslagen und auf die fraktionierenden Kristallisationsvorgänge. Die schwankendenfO₂-Werter stehen in Zusammenhang mit den ebenfalls variierenden auf das Magma wirkenden Drücken.Es ist anzunehmen, daß Chromerzkonzentrationen nur in geschichteten Intrusivkomplexen vorkommen, die sich unter niederem Druck bzw. in einer oberflächennahen Magma-Kammer bildeten, und nicht in jenen, die tiefer intrudierten und bei hohem Druck kristallisierten. Von großer Bedeutung für die Bildung von Chromerzlagerstätten ist also das geotektonische Milieu der Intrusion.

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With 7 Figures     

Poikilitic chromfite in komatiitic cumulates

Summary Chromite is a widespread accessory mineral in olivine-rich cumulates derived from komatiitic lavas. The distribution and crystal habit of chromfite is related to the degree of differentiation of the parent magma as reflected in the composition of cumulus olivine. Cumulates with olivine forsterite content greater than 93 mol percent typically contain no chromfite at all, while chromfite forms clusters of disseminated euhedral grains in cumulates with forsterite less than 91 mol percent. In the forsterite 91–93 interval, chromite may develop lobate interstitial habits. In the Six Mile Well ultramafic complex in the Yakabindie region of the Agnew-Wiluna greenstone belt, and in other olivine-rich komatiitic units within this belt, chromfite shows well developed poikilitic textures enclosing olivine.The absence of intercumulus silicate phases in these rocks and the low normative chromfite content of the parent magma make it impossible for these chromfite grains to have crystallised from intercumulus trapped liquid. These rocks must be cotectic chromite-olivine adcumulates, owing their unusual texture to differing relative rates of nucleation and growth of chromfite and olivine, crystallising togetherin situ. This observation provides further evidence for a cumulus origin for oikocrysts in layered intrusions, and casts doubt on the usefulness of cumulus terminology.

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Poikilitischer Chromit in komatiitischen Kumulaten

Zusammenfassung Chromit ist in Olivin-reichen Kumulaten, die von komatiitischen Laven abstammen, ein häufiges akzessorisches Mineral. Die Verteilung und der Kristallhabitus von Chromit hängt vom Grad der Differentiation des Stammagmas, der in der Zusammensetzung der Kumulus-Olivine zum Ausdruck kommt, ab. Für Kumulate mit Olivinen mit einem Forsterit-Gehalt von über 93 mol.% ist es charakteristisch, daß sie überhaupt keinen Chromit enthalten, während Chromit in Kumulaten mit Olivinen mit weniger als 90 mol.% Forsterit Cluster aus fein verteilten, idiomorphem Körnern bildet. Im Intervall Forsterit 90–93 kann Chromit lobate, interstitielle Formen ausbilden. Im ultramafischen Komplex Six Mile Well in der Yakabindie-Region des Agnew-Wiluna-Grünsteingürtels und in anderen Olivin-reichen komatiitischen Einheiten in diesem Gürtel zeigen die Chromite gut entwickelte poikilitische Texturen mit eingeschlossenen Olivinen.Da silikatische Interkumulus-Phasen in diesen Gesteinen fehlen und der normative Chromitgehalt des Stammagmas niedrig ist, können diese Chromitkörner nicht aus einer Interkumulus-Schmelze auskristallisiert sein. Diese Gesteine müssen daher kotektische Chromit-Olivin-Adkumulate sein, die ihre ungewöhnliche Textur den variierenden relativen Keimbildungs- und Wachstumsraten von Chromit und Olivin, die gemeinsam in situ kristallisierten, verdanken. Diese Beobachtung stellt einen weiteren Beweis für die Entstehung von Oikokristallen als Kumulusphase in geschichteten Intrusionen dar und läßt die Zweckmäßigkeit der Kumulus-Terminologie als zweifelhaft erscheinen.

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With 5 Figures     

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

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

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

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

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With 11 Figures     

Geochemistry of newly discovered quaternary Shiribeshi Volcano,Northeast Japan Sea

Summary Shiribeshi Seamount is located to the east of the Okushiri Ridge, in the northeast Japan Sea. Whole rock K-Ar age of olivine-augite andesite dredged from the Seamount was determined to be 0.9 ± 0.2 Ma (Tsuchiya et al., 1989), indicating that Shiribeshi Seamount is a Quaternary volcano in the back-arc region off the junction of the Northeast Japan and Kurile arcs. Shiribeshi volcano is composed of basalt to rhyolite, which show a typical island arc calc-alkaline nature on the basis of petrographical characteristics of 95 samples dredged from four sites. Abundances of incompatible elements including K, Rb, Sr, Nb, P, Ti, Y and Zr in 16 representative rocks are discussed, together with those in the Quaternary volcanic rocks from the NE Japan and Kurile arcs in terms of compositional variation across the arcs. The estimated composition of the primary magma of Shiribeshi volcano is characterized by higher incompatible element contents and a higher Zr/Y ratio than primary magmas in the volcanic front side. Based on HFS element concentrations the degree of partial melting for three primary magmas of Oshima-Oshima, Shiribeshi and Rishiri volcanoes in the northeast Japan Sea may decrease gradually with increasing distance from the volcanic front. However, LIL element contents, especially K and Rb are lower in the primary magma of Rishiri volcano located far from the volcanic front than in the remaining two primary magmas, which would imply that LIL/HFS ratios (or degree of contribution of LIL elements originating from the subducted oceanic crust) become minimal at Rishiri volcano. One basalt and three andesites from Shiribeshi volcano have the restricted range of low⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios of 0.70297–0.70300, which indicates that the magma source for Shiribeshi volcano may be slightly more enriched in Sr isotopic compositions than theN-type MORB source.

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Geochemie des neuentdeckten quartären submarinen Vulkans Shiribeshi im Nordöstlichen Japanischen Meer

Zusammenfassung Der Shiribeshi Seamount liegt östlich des Okushiri Rückens im nordöstlichen Japanischen Meer. Gesamtgesteins K-Ar Alter von Olivin-Augit-Andesiten von diesem Seamount ergeben Werte von 0,9 ± 0,2 Ma (Tsuchiya et al., 1989), und weisen darauf hin, daß Shiribeshi ein quartärer Vulkan im back-arc Bereich nahe dem Kreuzungspunkt des nordostjapanischen und des Kurilen-Inselbogens ist. Er besteht aus Gesteinen, deren Zusammensetzung von Basalt bis Rhyolit reicht. Petrographische Daten von 25 Proben, die von vier submarinen Lokationen durch Dredging aufgesammelt wurden, weisen auf eine typische kalk-alkalische Inselbogenzusammensetzung hin. Die Verbreitung von inkompatiblen Elementen, die unter anderem K, Rb, Sr, Nb, P, Ti, Y und Zr umfassen, in 16 representativen Proben wird zusammen mit denen von quartären vulkanischen Gesteinen aus dem nordöstlichen Japanischen und den Kurilen-Inselbogen diskutiert; dabei wird Variationen der Zusammensetzung über die Bögen hinweg besondere Beachtung geschenkt. Die so ermittelte Zusammensetzung des primären Magmas des Shiribeshi Vulkans wird durch höhere inkompatible Elementgehalte und höhere Zr/Y Verhältnisse charakterisiert, wenn man sie mit primären Magmen an der vulkanischen Stirn des Inselbogens vergleicht. HFS Element-Konzentrationen lassen erkennen, daß der Grad teilweiser Aufschmelzung für drei primäre Magmen von Oshima-Oshima, Shiribeshi und Rishiri im nordöstlichen Japanischen Meer graduell mit zunehmender Entfernung von der vulkanischen Stirm abnimmt. Die Gehalte an LIL Elementen und besonders an K und Rb sind in dem primären Magma des Rishiri Vulkans, der weit von der vulkanischen Front entfernt liegt, höher als in den zwei anderen primären Magmen. Dies weist darauf hin, daß LIL/HFS Verhältnisse (oder der Beitrag von LIL Elementen, die aus subduzierter ozeanischer Kruste stammen) am Rishiri Vulkan ein Minimum erreichen. Ein Basalt und drei Andesite von Shiribeshi zeigen⁸⁷Sr/⁸⁶Sr Verhältnisse von 0,70297 bis 0,70300; dies läßt erkennen, daß die Quelle des Magmas für Shiribeshi etwas mehr an⁸⁷Sr angereichert war, als dieN-Typ Quelle.

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With 7 Figures     

Plutonic inclusions and olivines in high-K volcanics from Ulreung island,Korea

Summary Major and trace element data are presented for four alkali gabbroic inclusions, two monzonitic inclusions, and nine syenitic inclusions from Ulreung island, Korea. Analytical results are also given for the mineral constituents. Although the major element chemistry suggests that the plutonic inclusions are comagmatic with the associated volcanic rocks, the trace element data demonstrate that they do not represent a simple liquid line of descent. In addition, the mineralogical data indicate that they are not likely to represent cumulates on the floor of the magma chamber from which the observed volcanic rocks have been derived. Titanbiotite crystallization preceded kaersutite crystallization in the plutonic rocks but that order was inverse in the volcanic rocks. The trachytic-phonolitic rocks contain Fe-rich olivine phenocrysts, whereas the plutonic inclusions do not. These discrepancies can be accounted for by the assumption that the investigated plutonic rocks represent some cumulus parts of intrusive bodies solidified at shallower depth than the magma reservoir beneath the island. Petrographic features of the gabbroic inclusions are suggestive that olivine was probably in a reaction relationship with liquid to form titanbiotite. Comparison with petrological data of the volcanic rocks also implies that olivine was in a reaction relationship with an intermediate alkalic magma in both the intruded magmas at shallow depth and in the magma chamber at great depth. This is the cause of the olivine compositional gap in the high-K volcanic suite. Titanbiotite is a major reaction product.

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Plutonische Einschlüsse und Olivine in Kalium-reichen Vulkaniten von Ulreung Island, Korea

Zusammenfassung Haupt- und Spurenelementdaten von vier alkalischen gabbroiden, zwei monzonitische Haupt- und Spurenelementdaten von vier alkalischen gabbroiden, zwei monzonitische und neun syenitischen Einschlüssen von Ulreung Island, Korea, sowie analytische Daten der Mineralkomponenten werden vorgelegt. Obwohl der Hauptelementchemismus andeutet, daß die plutonischen Intrusionen und die vergesellschafteten vulkanischen Gesteine comagmatisch sind, zeigen die Spurenelementdaten, daß diese nicht eine einfache Magmenlinie darstellen. Außerdem zeigen die mineralogischen Daten an, daß die Gesteine wahrscheinlich keine Kumulate vom Boden der Magmenkammer sind, von welcher die beobachteten vulkanischen Gesteine herstammen. In den plutonischen Gesteinen kristallisierte Titan-Biotit früher als der Kaersutit. In den vulkanischen Gesteinen ist diese Reihenfolge jedoch umgekehrt. Die trachitischen/phonolitischen Gesteine enthalten im Gegensatz zu den plutonischen Einschlüssen Fe-reiche Olivin-Phenokrysten. Diese Unterschiede können durch die Annahme erklärt werden, daß die untersuchten plutonischen Gesteine bestimmte Kumulate eines intrusiven Körpers sind, der in geringerer Tiefe als das Magmenreservoir unterhalb der Inseln erstarrte. Petrographische Kennzeichen von gabbroischen Einschlüssen deuten darauf hin, daß der Olivin wahrscheinlich mit der Schmelze reagiert hat und Titan-Biotit bildete. Ein Vergleich der petrographischen Daten der vulkanischen Gesteine Vergleich der petrographischen Daten der vulkanischen Gesteine läßt ebenfalls den Schluß zu, daß Olivin mit einem intermediären alkalischen Magma in beiden, dem intrudierten Magma in geringer Tiefe und der Magmakammer in großer Tiefe, reagierte. Dies ist der Grund für die Lücke in der Olivinzusammensetzung in der Kalium-reichen vulkanischen Suite. Titan-Biotit ist ein Hauptreaktionsprodukt.

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With 9 Figures     

The upper mantle beneath Kapfenstein and the Transdanubian volcanic region,E Austria and W Hungary: A comparison

Summary A representative suite of ultramafic xenoliths from Kapfenstein, Austria, has been investigated petrographically. Textures and mineral chemistries are compared with published data on Hungarian xenoliths and discussed within the framework of the hypothesis of a mantle diapir beneath the Transdanubian Volcanic Region (TVR) of E Austria and W Hungary. We succeeded in recognizing important differences which seem to support the TVR mantle diapir concept. Below the external part of the TVR (Kapfenstein) the upper mantle seems to be essentially untectonized and lithologically rather monotonous (e.g., Type II clinopyroxenites are absent). In contrast, both deformed (equigranular) and undeformed (protogranular) peridotite xenoliths occur in the internal part (Balaton area) where Type II clinopyroxenite xenoliths as well as Type I/Type II composite rocks are present. It is remarkable that at Gérce (Hungary), situated approximately mid-way between the internal and external regions, almost exclusively porphyroclastic xenoliths occur.The undeformed xenoliths from Kapfenstein are largely unfractionated. A small proportion exhibits depletions in basaltic component or some mild influence of mantle metasomatism. Several mineral chemical parameters, such asmg-number of olivine, Al₂O₃ content of spinel and clinopyroxene, apparent pyroxene equilibration temperature, etc., show a narrow distribution with a pronounced maximum in the undeformed Kapfenstein xenoliths. By contrast, the deformed xenoliths from the internal TVR show a much broader range of values with no distinct maximum, attesting to a more complex chemical and physical evolution. Thus a direct relationship between deformation and chemistry seems to be confirmed. The deformed rocks can be extreme in two ways: they can either be strongly depleted or strongly enriched as documented by the high contents of clinopyroxene in equigranular xenoliths from Szigliget. Tectonization apparently opens the way for mass transport in either direction.

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Der obere Mantel unterhalb Kapfenstein und der Transdanubischen Vulkanischen Region, E-Österreich und W-Ungarn: Ein Vergleich

Zusammenfassung Eine repräsentative Suite von ultramafischen Xenolithen von Kapfenstein, Steiermark, wurde petrologisch untersucht. Die Gefüge und Mineralchemismen werden mit publizierten Daten von ungarischen Vorkommen verglichen und im Rahmen der Mantel-Diapir-Hypothese für die Transdanubische Vulkanische Region (TVR) diskutiert. Der Vergleich ergab wesentliche Unterschiede, welche das TVR-Mantel-Diapir-Konzept unterstützen. Der Mantel unterhalb des äußeren Teiles der TVR (Kapfenstein) ist praktisch untektonisiert und lithologisch monoton (z.B. fehlen Typ II Klinopyroxenite). Im Gegensatz dazu finden sich im inneren Teil (Balaton-Region) sowohl deformierte (equigranulare) als auch nicht-deformierte (protogranulare) Xenolithe zusammen mit Typ II Klinopyroxeniten. Auch zusammengesetzte Xenolithe, bestehend aus Typ I und Typ II Gesteinen sind vorhanden. Bemerkenswert ist, daß bei Gérce (Ungarn), eine Lokalität, welche sich zwischen dem inneren und äußeren Teil der TVR befindet, fast ausschließlich nur porphyroklastische Xenolithe vorkommen.Die undeformierten Xenolithe von Kapfenstein sind größtenteils unfraktioniert. Einige wenige zeigen Verarmungen oder geringfügige metasomatische Anreicherungen. Histogramme mineralchemischer Parameter zeigen sehr deutlich die Unterschiede zwischen den undeformierten Kapfenstein Xenolithen und den deformierten der inneren TVR. Die Kapfenstein Xenolithe zeigen typischerweise regelmäßige Verteilungen mit einem deutlichen Maximum. Die Xenolithe der inneren TVR hingegen zeigen eine flache Verteilung und weisen damit auf eine wesentlich komplexere chemische Entwicklung hin. Unsere Daten scheinen einen direkten Zusammenhang zwischen Deformation und chemischer Veränderung aufzuzeigen. Die deformierten Gesteine können in dieser Hinsicht zwei Extreme annehmen: Sie können entweder stark verarmt oder stark angereichert sein. Letzeres wird z.B. beeindruckend durch die hohen Gehalte an Klinopyroxen der equigranularen Xenolithe von Szigliget dokumentiert. Tektonisierung scheint die Wege für Massen-Transporte in beiden Richtungen zu öffnen.

     

Geochemistry and petrogenesis of the Palampur metavolcanics, Lesser Himachal Himalaya, India

Summary The Palampur metavolcanics (PV) in the northwest Himalaya are part of the Late Archaean (2.5 Ga) Rampur flood basalt province (RFBP) which represents one of the oldest manifestation of worldwide mafic magmatism. The volcanics occur as mafic lava flows with evidence of two phases of deformation. The first phase resulted in recrystallisation which almost completely obliterated the primary mineralogy, and the second phase was of weak cataclasis. Immobile trace element ratios as well as cation percent Al - (Fe - Ti) - Mg indicate that the volcanics are tholeiitic in composition. The chemical characteristics, such as the decoupling between HFS and LIL elements i.e., distinct negative Sr, Nb and Ti anomalies in the double normalisation ratios spiderdiagram together with low Ti/Y and Zr/Y ratios, testify the rocks as low-Ti continental flood basalts. The chemical variations in the volcanics can be related to varying extents of partial melting of the mantle source(s), followed by fractional crystallisation (predominantly olivine and clinopyroxene over plagioclase). Positive correlation between LREE and Fe abundances, Ce-Nd and Y/Nd-Zr/Y data preclude any significant role of crustal contamination in the evolution of their bulk chemistry. The REE data and [Mg]-[Fe] relations rather suggest that the parental magma of the PV derived from non-pyrolitic source(s) which was heterogeneous with respect to enrichment in Zr, LREE and Fe/Mg ratios. Mantle metasomatism appears to be the main process of such source enrichment, possibly caused by the addition of a volatilerich silicate melt phase.[/ p]

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Geochemie und Petrogenese der Palampur Metavulkanite, Lesser Himachal Himalaya, Indien

Zusammenfassung Die Palampur Metavulkanite (PV), im nordwestlichen Himalaya, gehören zur spätarchaiischen (2.5 Ga) Rampur Plateau-Basalt-Provinz (RFBP), die einen der ältesten, weltweiten Phasen von mafischem Magmatismus manifestiert. Die Vulkanite treten als mafische Lavaströme auf und zeigen zwei Phasen von Deformation. Die erste resultierte in einer Rekristallisation, die nahezu den gesamten primären Mineralbestand überprägt hat. Die zweite Phase ist durch schwache Kataklase repräsentiert. Immobile Spurenelementverhältnisse, wie auch die Kationenprozent von Al- (Fe- (-Ti) -Mg, deuten eine tholeiitische Zusammensetzung der Vulkanite an. Die chemischen Charakteristika, die im unterschiedlichen Verhalten der HFS und LIL Elemente deutlich werden, deutlich negative Sr, Nb und Ti Anomalien in den zweifach normalisierten Spiderdiagrammen, niedrige Ti/Y und Zr/Y Verhältnisse, bezeugen, dass es sich um Ti-arme, kontinentale Plateaubasalte handelt. Die chemischen Unterschiede innerhalb der Vulkanite können auf unterschiedliche Grade von Aufschmelzung des (der) Mantelmaterials(e), gefolgt von fraktionierter Kristallisation (vor allem Olivin und Klinopyroxen, untergeordnet Plagioklas), zurückgeführt werden. Positive Korrelation der LREE mit Fe, wie auch die Ce-Nd und Y/Nd-Zr/Y Daten schließen eine signifikante Rolle von Krustenkontamination in der Evolution der Gesteinschemie aus. Die REE Daten und die /Mg/-/Fe/ Verhältnisse lassen eher vermuten, dass das Ausgangsmagma der PV von einem nicht-pyrolitischen Material stammt, welches bezüglich Anreicherung an Zr, LREE und Fe/Mg Verhältnis heterogen gewesen ist. Mantelmetasomatose scheint der Hauptprozeß für diese Anreicherng des Ausgangsmaterials gewesen zu sein, die möglicherweise durch Zufuhr einer silikatischen Schmelzphase, reich an flüchtigen Bestandteilen, hervorgerufen wurde.[/ p]

     

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

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

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

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