Geochemistry and petrogenesis of the tertiary alkaline volcanic suite of the Labe tectonovolcanic zone,Czech Republic

Summary The Tertiary alkaline, nepheline-normative olivine melanephelinite-basanite-phonolite suite in the Labe tectono-volcanic zone, Czech Republic, displays mineralogical and geochemical features indicative of the presence of products of more than one fractionation series and of more than one parental magma. The Mg- and Ni-rich olivine melanephelinites (ankaratrites), which contain disintegrated lherzolite xenoliths, represent low degree (c. 4%) partial melts of a highly enriched mande source. Many of the abundant basanitic rocks also represent primary or near-primary basaltic melts subject to a small but variable degree Fof olivine fractionation. Other basanites with lower mg-numbers and Mg and Ni contents had a crystallization history involving hornblende and phlogopite.Melaphonolites (tephriphonolites) provide a link between basaltic rocks and phonolites with plagioclase fractionation progressively playing a more significant role. The phonolites represent products of crystallization of highly evolved melts but poor correlation between SiO₂, MgO, CaO, Na₂O and degree of undersaturation as well as between major and trace element contents indicate that a single line of descent cannot have been in operation: the products of different parental magmas showing a wide compositional range that evolved under different conditions of fractionation are represented. A very advanced stage of magma evolution, characterized by the dominance of alkali feldspar fractionation is represented by phonolites that contain the highest Hf, Nb, Rb, Ta, Th, Y, Zr and REE in the whole Tertiary volcanic suite.

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Geochemie und Petrogenese der tertiären alkalischen Vulkanit-Serie der Labe tektonovulkanischen Zone, Tschechische Republik

Zusammenfassung Die tertiäre alkalische Nephelin-normative Olivin Melanephelinit-Basanit-Phonolit Serie in der Labe tektono-vulkanischen Zone, Tschechische Republik, zeigt mineralogische und geochemische Eigenschaften, die auf die Anwesenheit von Produkten von mehr als einer Fraktionierungsserie und von mehr als einem Ausgangsmagma hinweisen. Die Mg- und Ni-reichen Olivin Melanephelinite (Ankaratrite), die umgewandelte LherzolitXenolite enthalten, stellen einen niedrigen Grad (ca. 4%) teilweiser Aufschmelzung einer stark angereicherten Mantelquelle dar. Viele der verbreiteten basanitischen Gesteine stellen auch primäre oder fast-primäre basaltische Schmelzen dar, die in kleinem, aber schwankendem Ausmaß von Olivinfraktionierung betroffen wurden. Andere Basanite mit niedrigen Mg-Zahlen und Mg- und Ni-Gehalten hatten eine Kristallisationsgeschichte in der Hornblende und Phlogopit eine Rolle spielte.Melaphonolite (Tephriphonolite) stellen ein Verbindungsglied zwischen basaltischen Gesteinen und Phonoliten dar, wobei Plagioklas-Fraktionierung eine zunehmend größere Rolle spielt. Phonolite sind Produkte der Kristallisation von Schmelzen, aber die schlechte Korrelation zwischen SiO₂, MgO, CaO, Na₂O und dem Grad der Untersättigung, wie auch zwischen Haupt- und Spurenelementen weist darauf hin, daß eine einzelne Entwicklungslinie nicht in Frage kommt. Die Produkte verschiedener Ausgangsmagmen zeigen ein weites Spektrum verschiedener Zusammensetzung, das sich unter verschiedenen Bedingungen der Fraktionierung entwickelt hat. Ein sehr fortgeschrittenes Stadium der Magmaentwicklung, charakterisiert durch die Vorherrschaft von Alkali-Feldspat-Fraktionierung wird durch Phonolite dargestellt, die die höchsten Gehalte an Hf, Nb, Rb, Ta, Th, Y, Zr und REE in der gesamten tertiären vulkanischen Abfolge führen.

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With 7 Figures     

Geochemistry and petrogenesis of two-Pyroxene andesites from Sierra de Gata (SE Spain)

Summary The Miocene volcanic suite of Sierra de Gata (Betic Cordillera) is composed of dacites, rhyodacites and rhyolites, besides basaltic andesites and andesites. The latter are very fresh and are the least fractionated rock types; thus they have been investigated in order to put some constraints on the genetic interpretation of the volcanic sequence. These rocks are composed of plagioclase, orthopyroxene, clinopyroxene and magnetite both as phenocrysts and in the groundmass. Olivine and ilmenite occur occasionally. The andesites exhibit orogenic chemical features. They are characterized by very low Ni, Co and Cr contents and show negative Eu anomalies, which support fractionation of mafic phases and plagioclase at depth. The petrogenesis of the andesites, however, cannot be related simply to fractionation processes of a single mafic magma since the lack of good interelemental correlations, the scattering of Sr-isotope ratios and the isotope disequilibrium between the phases conflict with such a simple mechanism. A model which can better explain the petrogenesis of the analyzed andesites considers the intervention of different mafic melts, generated in a heterogeneous mantle and characterized by different chemical and isotopic compositions, which fractionated at depth and concomitantly interacted significantly with the continental crust.

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Geochemie und Petrogenese von Pyroxen-Andesiten der Sierra de Gata (SE Spanien)

Zusammenfassung Die miozäne Vulkanitabfolge der Sierra de Gata (Betische Kordillere) wird von Daciten, Rhyodaciten, Rhyoliten sowie basaltischen Andesiten and Andesiten aufgebaut, letztere sind in einem guten Erhaltungszustand and zeigen die geringste Fraktionierung. Sie wurden daher genauer untersucht, um Aussagen über die Genese dieser Vulkanite machen zu können.Phenokrysten und Grundmasse bestehen aus Plagioklas, Orthopyroxen, Klinopyroxen und Magnetit. Manchmal kommen Olivin und Ilmenit hinzu. Die Geochemie der Andesite folgt typisch orogenen Trends. Sie sind durch sehr niedrige Ni-, Co- und Cr-Gehalte und negative Eu-Anomalien charakterisiert; dies belegt eine Fraktionierung der mafischen Gemengteile und des Plagioklases in der Tiefe. Die petrogenetische Entwicklung der Andesite kann allerdings nicht einfach mit Fraktionierungsprozessen eines einzigen mafischen Magmas erklärt werden. Das Fehlen von Element-Korrelationen, das starke Streuen der Sr-Isotopenverhältnisse und das Isotopenungleichgewicht zwischen den einzelnen Mineralphasen stehen in Widerspruch zu einem derartigen einfachen Modell. Ein Modell, das die Petrogenese der untersuchten Andesite besser erklärt, zieht die Beteiligung verschiedener mafischen Schmelzen-sie bildeten sich in einem heterogenen Mantel und sind durch Unterschiede im Chemismus und ihrer Isotopenzusammensetzung charakterisiert—in Betracht. Dabei kam es zu Fraktionierung dieser Magmen in der Tiefe und zu beträchtlichen Reaktionen mit kontinentalem Krustenmaterial.

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With 5 Figures     

The Petrography and composition of phlogopite micas from the Blue Ball Kimberlite,Arkansas: A record of chemical evolution during crystallization

Summary The Blue Ball kimberlite, Scott County, Arkansas, contains between 23 and 36 modal % phlogopite. Phlogopite is present as phenocrysts, a groundmass phase, and as coronas around serpentinized olivine phenocrysts. Intermediate and reverse pleochroism, seen in phenocryst cores and the majority of groundmass phlogopites, can be correlated with the mineral chemistry. Reverse pleochroism, exhibited by phenocryst rims, rare groundmass grains, and phlogopites forming coronas around olivine, is generally accompanied by an increase in total Fe (as FeO) and a decrease in Al₂ O₃. Analyses of those phlogopites whoch exhibit reverse pleochroism have high cation totals, indicative of the presence of Fe³⁺. We suggest that these pleochroic schemes are a function of Fe³⁺ in the tetrahedral site, which is expressed in terms of T = [8 - (Si + Al)]. All Blue Ball phlogopites have positive values for T, but reverse pleochroism is found only when T > 0.6, indicative of increased Fe³⁺ in the residual magma. It is concluded that phlogopite was on the liquidus throughout practically all of the kimberlite crystallization, because of the wide range in phlogopite compositions and the general decrease in Ba from micas exhibiting intermediate to reverse pleochroism. Variations of MG #, Ti, Ba, Si, and Al within the phlogopites have been used to trace the crystallization of other phases present in the kimberlite, namely olivine and spinel (chromite and titanomagnetite). Olivine was an early crystallizing phase, causing a decrease in MG # and Si, and an increase in Ti and Al in the phlogopites, a reflection of residual magma composition. Minor chromite also crystallized at this time, but was not of sufficient quantity to override the effect of olivine fractionation on the residual magma. Widespread Titano-magnetite crystallization occurred as olivine fractionation ceased, causing an increase in MG # and Si, and a decrease in Ti and Al. By examining these chemical variations with T, the evolution of the Blue Ball kimberlite has been determined.

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Petrographie und zusammensetzung phlogopitischer Glimmer aus dem Blue Ball Kimberlit, Arkansas: chemische evolution während der kristallisation

Zusammenfassung Der Blue Ball Kimberlit, Scott County, Arkansas, enthält zwischen 23 und 36% Phlogopit (modal). Dieser kommt in idiomorphen Kristallen, als Grundmasse, und als Coronas um serpentinisierte Olivinkristalle vor. Verschiedene Arten von Pleochroismus, die man in den Kernen von Kristallen und in der Mehrzahl der Phlogopite in der Grundmasse erkennen kann, lassen sich mit der Mineralehemie korrelieren. Reverser Pleochroismus ist an den Rändern von Kristallen, selten in Grundkörnern der Grundmasse, und in Phlogopiten die Coronas in Olivin bilden, zu beobachten. Diese Erscheinung wird im allgemeinen von einer Zunahme des Gesamt-Eisens (als FeO) und einer Abnahme der Al₂ O₃-Gehalte begleitet. Analysen jener Phlogopite, die reversen Pleochroismus zeigen, haben hohe Gesamtwerte an Kationen und dies weist auf die Anwesenheit von Fe³⁺ hin. Wir interpretieren diesen Pleochroismus als eine Funktion des Fe³⁺ in der Tetraeder-Position, die sich als T = 8 - (Si + Al) ausdrücken läßt. Alle Phlogopite von Blue Ball haben positive Werte für T, aber reverser Pleochroismus tritt nur dort auf, wo T > 0.6, was widerum auf eine Zunahme von Fe³⁺ im residualen Magma hinweist. Phlogopit war praktisch während der gesamten Kristallisation des Kimberlits am Liquidus, und diese Annahme wird auch durch das weite Feld der PhlogopitZusammensetzungen und durch die allgemeine Abahme der Ba-Gehalte in Glimmern mit intermediärem bis reversem Pleochroismus unterstützt. Variationen von MG #, Ti, Ba, Si und Al in den Phlogopiten wurden benutzt, um die Kristallisation von Olivin und Spinellen (Chromit und Titanomagnetit) zu verfolgen. Olivin hat früh kristallisiert und führte zu einer Abnahme von MG# und Si und einer Zunahme von Ti und Al in den Phlogopiten. Auch kleinere Mengen von Chromit kristallisierten zu dieser Zeit, dies war jedoch nicht ausreichend, um den Effekt der Olivin-Fraktionierung auf die Restschmelze aufzuheben. Titanomagnetit-Kristallisation setzte mit aufhörender Olivinfraktionierung ein und führte zu einer Zunahme von Mg und Si und einer Abnahme von Ti und Al. Eine Überprüfung der chemischen Variationen und Vergleich mit T Werten tragen wesentlich zur Kenntnis der Evolution des Blue Ball Kimberlites bei.

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With 8 Figures     

Petrology of late proterozoic mafic dikes in the Nico Perez region,central Uruguay

Summary Tholeiitic basaltic and basaltic andesite dikes of Brasiliano (or PanAfrican) age ( 600 Ma) intrude the basement of the Nico Perez region, Uruguay. Major and trace element geochemistry of the basalts indicates that they suffered fractionation in shallow magma chambers. The variation in element ratios, which remain virtually unchanged during fractionation (K/Rb, Rb/Ba, Ba/Nb, La/Nb, Zr/Nb and Ti/Zr), indicate that the dikes are not strictly comagmatic. However, they have certain features in common: LILE and LREE enrichment with respect to HFSE and HREE; high Rb/Ba (> 0.9) and Rb/Sr (> 0.08); low K/Rb (< 214); negative Nb and Ti anomalies (La _n /Nb _n > 2; Ba/Nb > 22 Ti/Zr < 60).⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd at 665 Ma are in the range 0.7052 – 0.7119 and 0.51158 – 0.51177, respectively.The lack of correlations between isotope and trace element variations indicate that these characteristics are not controlled by crustal contamination of the melts. They are interpreted as being due to the melting of an enriched mantle (C1) under the influence of a fluid-rich component (C2) which stabilized a Nb-retaining titanate phase in the residuum. Although this process may be related to a subduction environment, it is also possible that it occurred in an ensialic region by the interaction of deep mantle fluids with the lithospheric continental mantle.The parent mantle underlying the early Proterozoic (1.8 Ga) Florida region had isotope and geochemical characteristics which could evolve to the values observed in the adjacent Nico Perez region. It is therefore proposed that mantle enrichment took place in the early Proterozoic and that this mantle melted under the influence of fluids in the late Proterozoic to derive the Nico Perez dikes.

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Petrologie von spätproterozoischen, mafischen Gängen in der Nico Perez-Region, Zentral Uruguay

Zusammenfassung In das Grundgebirge der Nico Perez-Region, Uruguay, intrudierten tholeiitische und basaltandesitische Gange panafrikanischen (Brasiliano) Alters ( 600 Ma). Die Hauptund Spurenelementgeochemie der Basalte zeigt eine Fraktionierung in seichten Magmakammern an. Die Streuung jener Elementverhältnisse, die während der Fraktionierung scheinbar unverändert bleiben (K/Rb, Rb/Ba, Ba/Nb, La/Nb, Zr/Nb und Ti/Zr), weist darauf hin, daß die Gänge nicht streng komagmatisch sind. Sie haben aber dennoch bestimmte Merkmale gemeinsam: Anreicherung von LILE und LREE in Bezug auf HFSE and HREE; hohes Rb/Ba (> 0, 9) and Rb/Sr (> 0, 08); niedriges K/Rb (< 214); negative Anornalien bei Nb and Ti (La _n /Nb _n > 2; Ba/Nb > 22, Ti/Zr < 60). Bei 665 Ma liegen⁸⁷Sr/⁸⁶Sr und¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd im Bereich von 0, 7052 bis 0, 7119 beziehungsweise von 0,51158 bis 0,51177.Fehlende Korrelationen zwischen Isotopen- und Spurenelement-Streuungen zeigen, daß these Eigenschaften nicht durch Kontamination der Schmelzen mit Krustenmaterial kontrolliert werden. Sie werden mit der Aufschmelzung von angereichertem Mantel (C1) unter dem Einfluß einer Fluid-reichen Komponente (C2) erklärt. Diese Komponente stabilisierte eine Titanat-Phase im Residuum, die Nb zurückhielt. Obwohl dieser Prozeß einem Subduktions-Milieu zugeordnet werden kann, ist es auch möglich, daß er in einem intrakontinentalen Bereich durch Wechselwirkung von Fluiden aus dem tiefen Mantel mit dem kontinentalen Lithosphärenmantel stattfand.Der Ausgangsmantel, der die frühproterbzoische (1, 8 Ga) Florida-Region unterlagert, weist isotopische and geochemische Merkmale auf, aus denen sich die in der benachbarten Nico Perez-Region beobachteten Werte entwickelt haben könnten. Daher wird angenommen, daß die Anreicherung im Mantel im frühen Proterozoikum stattfand und daß dieser Mantel unter tern Einfluß von Fluiden im späten Proterozoikum Schmelzen bildete, von denen die Gange von Nico Perez abgeleitet werden können.

     

Trace elements distribution and mineralogical composition in the < 2-μm size fraction of shales from the Southern Apennines,Italy

Summary Mineralogical composition and trace elements distribution in the < 2-m size fraction of Late Cretaceous-Oligocene shales from the Southern Apennines (Italy) are presented.The clay mineral assemblage consists of illite, smectite, kaolinite and minor chlorite. Analytical evidence points to a detrital micaceous precursor for illite and smectite. Accessory phases were also found. Chemical data, normalized with respect to the Post-Archean Australian Shales (PAAS), indicate depletion of Ba, Rb, Y, Zr and enrichment of Nb. PAAS-normalized REE-patterns exhibit a positive Eu anomaly and HREE depletion. A kaolinite-rich sample has high REE contents in contrast to smectite-rich fractions. A REE-pattern without appreciable Eu anomaly is displayed by the illite-rich sample.Statistical data processing indicates a link between Ti, P, Y, Zr, Nb and Yb, suggesting that accessory phases may play a role in controlling HREE and that the observed LREE/HREE fractionation may also be due to hydraulic sorting of these phases. An important La-kaolinite relationship accounts for the capability of this phase to host LREE. Smectite and, thus, adsorption mechanisms, appear to exert a limited role in distributing REE. The Eu anomaly is a source inherited feature, probably not determined solely by clay minerals.

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Spurenelement-Verteilung und mineralogische Zusammensetzung der < 2m Fraktion von Schiefern aus dem südlichen Appenin (Italien)

Zusammenfassung Die mineralogische Zusammensetzung und die Verteilung der Spurenelemente in der < 2 m Fraktion von spät-kretazischen-oligozänen Schiefern aus dem südlichen Appenin (Italien) werden in Übersicht gebracht. Die Tonmineral-Vergesellschaftung besteht aus Illit, Smectit, Kaolinit und kleineren Mengen von Chlorit. Analytische Daten weisen darauf hin, daß Illit und Smectit aus einem detritischen Glimmermineral hervorgegangen sein dürften. Auch akzessorische Phasen kommen vor. Chemische Daten zeigen gegenüber post-Archaischen australischen Schiefern (PAAS) eine Verarmung in Ba, Rb, Y, Zr und eine Anreicherung von Nb. PAAS-normalisierte SEE-Verteilungsmuster zeigen eine positive Eu Anomalie und eine Verarmung an HSEE. Eine Kaolinit-reiche Probe zeigt hohe Gehalte an gesamten SEE im Gegensatz zu einer Smectit-reichen. Die Illit-reiche Probe zeigt ein SEE-Verteilungsmuster ohne deutliche Eu Anomalie.Statistische Verarbeitung der Daten läßt eine Verbindung zwischen Ti, P, Y, Zr, Nb und Yb erkennen; dies weist darauf hin, daß akzessorische Phasen einen Einfluß auf die HSEE-Verteilung haben und daß die beobachtete LSEE/HSEE Fraktionierung auch auf hydraulische Sortierung dieser Phasen zurückgehen könnte. Es gibt eine bedeutsame Beziehung zwischen La und Kaolinit und diese unterstreicht die Fähigkeit des Kaolinits für die Aufnahme von LSEE. Smectit und Adsorptionsmechanismen scheinen eine geringe Rolle für die Verteilung der SEE zu spielen. Die Eu Anomalie ist eine Erscheinung, die auf die Quelle der sedimentären Minerale zurückgeht und wahrscheinlich nicht ausschließlich durch Tonminerale bestimmt wird.

     

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     

Talc-chlorite-amphibole felses of the KTB pilot hole,Oberpfalz, Bavaria: Protolith characteristics and phase relationships

Summary The metagabbro-amphibolite sequences in the KTB pilot hole contain intercalations of talc-chlorite-amphibole felses (or hosbachites), which show transitional contacts to the adjacent metagabbros. The hosbachites are characterized by relics of a primary igneous texture and still contain igneous minerals like clinopyroxene, biotite and pseudomorphs after olivine, while brown Ca-amphibole was presumably formed in a late-magmatic stage. The geological, textural, mineralogical and geochemical evidence indicates that the hösbachites were derived from ultramafic cumulates, differentiated from a basaltic magma, either in the inner parts of dolerite sills or in small gabbro intrusions. A pervasive metamorphic overprint under medium-pressure, amphibolite-facies conditions which was accompanied by penetrative deformation led to assemblages with green Ca-amphibole ± anthophyllite ± cummingtonite ± tremolite/actinolite + clinochlore + talc + olivine + ilmenite ± Cr-bearing spinel + sulfides. Phase relationships are consistent with a prograde P-T path leading to the formation of anthophyllite from olivine + talc at peak metamorphic temperatures of 640–700°C, at assumed pressures of 8-10 kbar, similar to those derived from mineral assemblages in the adjacent metabasites and metasediments. High-pressure relics locally present in coronitic metagabbros and retrograded eclogites of the KTB pilot hole were not recognized in the hosbachites. A retrograde overprint under greenschist-facies conditions led to the total replacement of igneous or metamorphic olivine by aggregates of antigorite + magnetite, chloritization of biotite and the formation of late tremolite/ actinolite.

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Zusammenfassung Talk- Chlorit-Amphibol-Felse der KTB-Vorbohrung, Oberpfalz: Eduktcharakteristik und Phasenbeziehungen Die Metagabbro-Amphibolit-Folge in der KTB-Vorbohrung enthält Einschaltungen von Talk-Chlorit-Amphibol-Felsen (Hosbachite), die graduelle Übergänge zu den benachbarten Metagabbros aufweisen. Die Hosbachite sind durch Relikte von primären magmatischen Gefügen gekennzeichnet and führen noch magmatische Mineralrelikte wie Klinopyroxen, Biotit and Pseudomorphosen nach Olivin, während brauner CaAmphibol wahrscheinlich spdtmagmatisch gebildet wurde. Verbandsverhältnisse, Reliktgefüge und Reliktminerale sowie Haupt- und Spurenelement-Geochemie sprechen dafür, daß die Hosbachite auf ultramafische Kumulate zurückgehen, die aus einem basischen Magma differenziert wurden, and zwar entweder im Innern von doleritischen Lagergängen oder in kleinen Gabbro-Intrusionen.Eine durchgreifende metamorphe Überprägung unter Bedingungen der Mitteldruck Amphibolitfazies, die von einer penetrativen Deformation begleitet war, fuhrte zu Mineralparagenesen mit grünern Ca-Amphibol ± Anthophyllit ± Cummingtonit + Tremolit/Aktinolith + Klinochlor + Talk + Olivin + Ilmenit + Cr-haltigem Spinell + Sulfiden.Die Phasenbeziehungen weisen darauf hin, daß sich im Zuge eines prograden P-TPfades Anthophyllit aus der Paragenese Olivin + Talk bildete. Als P-T-Bedingungen beim Hbhepunkt der Metamorphose können Temperaturen von 640–700°C in einem angenommenen Druckbereich von 8-10 kbar abgeschätzt wurden, ähnlich wie sie auch aus den Mineralparagenesen in den angrenzenden Metabasiten and Metasedimenten der KTB-Vorbohrung ableitbar sind. Hochdruckrelikte, die gelegentlich in koronitischen Metagabbros and retrograd überprägten Eklogiten der KTB-Vorbohrung auftreten, wurden in den Hösbachiten nicht gefunden. Eine retrograde Überprägung unter grünschieferfaziellen Bedingungen führte zu einer vollständigen Verdrängung von magmatischem und metamorphem Olivin durch Aggregate von Antigorit + Magnetit, zur Chloritisierung von Biotit und zur Bildung einer späten Generation von Tremolit/ Aktinolith.

     

Luna 16 microbreccia lithic fragments: Samples of an early basalt filling of mare fecunditatis

Summary Thirty five microbreccia fragments from Mare Fecunditatis recovered by the Luna 16 unmanned mission were studied inPTS by optical microscopy. Bulk compositions were determined by scanning electron beam analysis, and microbreccia constituents (pyroxene, olivine, plagioclase, spinel-group minerals, glasses) were analyzed with the electron microprobe. Results: Microbreccia fragments have bulk and mineral compositions distinctly different from those of aluminous basalt fragments from the same site: FeO, alkalis and FeO/MgO are lower and Cr₂O₃ is higher in the microbreccia fragments. Furthermore, microbreccia fragments are predominantly olivine-normative, whereas the basalt fragments are predominantly quartz-normative. In addition, in the microbreccia fragments, pyroxene compositions cover the range typical of pyroxenes from Luna 16 basalts but extend to more Mg-rich and Ca-poor compositions. Pyroxferroites found in aluminous basalt fragments were not observed in the microbreccia fragments. Plagioclase populations cluster at ) An₉₅ in the microbreccia fragments as compared to ) An₉₀ in the basalt fragments. Compositions of basaltic glasses from within the microbreccia fragments are similar to those from the soil. Conclusions: We found evidence that at the Luna 16 site, two major basalt types are present. One is represented by the 3.42 b.y. old aluminous basalt fragments, the other by the dominant component in the microbreccia fragments and basaltic glasses. The microbreccia fragments and basaltic glasses represent a here tofore unknown lunar basalt type for which we calculate a flatREE pattern with abundances approximately 10× chondritic, thus making it one of the most primitive basalt types known from the Moon. We suggest that this basalt type formed by a relatively high degree of partial melting of a plagioclase bearing source rock at about 60–100 km depth. We further suggest that this basalt type represents older mare fillings now largely covered by younger flows. These younger flows are represented by the aluminous basalt fragments, a rock type that may have formed from a similar source rock by a relatively low degree of partial melting.

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Luna 16 mikrobrekzien fragmente: proben eines frühen basaltes aus dem mare foecunditatis

Zusammenfassung 35 Mikrobrekzien-Fragmente aus der Bodenprobe von Mar Foecunditatis, die von der unbemannten Sonde Luna 16 aufgesammelt wurde, sind in polierten Dünnschliffen mikroskopisch und mittels Elektronenstrahl-Mikrosonde untersucht worden. Pauschalzusammensetzungen der Mikrobrekzien-Fragmente wurden mittels integrierender Elektronen-Raster-Technik und die zusammensetzungen der Komponenten (Pyroxen, Olivin, Plagioklas, Minerale der Spinell-Gruppe und Gläser) mittels konventioneller Elektronenstrahl-Mikroanalyse bestimmt. Resultate: Die Mikrobrekzien-Fragmente unterscheiden sich in ihrer Pauschalzusammensetzung deutlich von den Aluminiumreichen Basaltfragmenten derselben Bodenprobe: FeO- und Alkaligehalte und das FeO/ MgO-Verhältnis sind niedriger und der Cr₂O₃-Gehalt ist höher in den Mikrobrekzien-Fragmenten. Weiters sind die Mikrobrekzien-Fragmente meist Olivin-normativ, während die Basaltfragmente meist Quarz-normativ sind. Auch die Pyroxenzusammensetzungen in den Mikrobrekzien-Fragmenten unterscheiden sich deutlich von jenen der Basaltfragmente durch einen hohen Anteil an Mg-reichen und Ca-armen Pyroxenen, die in den Basaltfragmenten nicht vorkommen. Weiters konnten Pyroxferroite, die typisch für die Luna 16 Basaltfragmente sind, in den Mikrobrekzien-Fragmenten nicht gefunden werden. Die Plagioklas-Zusammensetzungen in den Mikrobrekzien-Fragmenten zeigen ein ausgeprägtes Häufigkeitsmaximum bei ) An₉₅, wogegen das Maximum der Plagioklase in den Basaltfragmenten bei ) An₉₀ liegt. Die Zusammensetzung der Gläser in den Mikrobrekzien-Fragmenten und in den Bodenproben außerhalb der Fragmente ist identisch. Schlußfolgerungen: Die analytischen Daten zeigen, daß an der Luna 16 Landestelle zwei Basalttypen weit verbreitet sind. Der eine Typ ist durch die 3.42×10⁹ Jahre alten Aluminium-reichen Basaltfragmente vertreten, der andere durch die Hauptkomponente der Mikrobrekzienfragmente und basaltischen Gläser. Letzterer repräsentiert einen bisher nicht bekannten Basalttyp vom Mond, der Olivin- und Plagioklas-reich ist und einen niedrigen Spurenelementgehalt hat. Die errechnete Häufigkeit der Seltenen Erden ist etwa 10× chondritische Häufigkeit und weitesgehend unfraktioniert. Dieser neue Basalttyp scheint somit einer der primitivsten zu sein, den wir bisher vom Monde kennen. Er repräsentiert wahrscheinlich eine Schmelze, die durch einen hohen Grad von partieller Aufschmelzung eines plagioklasführenden Ausgangsgesteins in einer Tiefe von etwa 60–100 km entstand. Dieser Basalttyp stellt wahrscheinlich ältere Füllungen des Mare Foecunditatis dar, welche später durch jüngere Basaltergüsse größtenteils bedeckt wurden. Diese jüngeren Basalte sind durch die Basaltfragmente repräsentiert und sind durch hohe Spurenelementgehalte charakterisiert. Die Zusammensetzung der jüngeren Basalte kann durch eine relativ geringe und jene der älteren (Brekzien-) Basalte durch einen hohen Grad partieller Aufschmelzung eines ähnlichen Ausgangsgesteines erklärt werden.

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With 9 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     

Appinitic intrusions in the English Lake District

Summary Within the Skiddaw Group, which underlies the mid-Ordovician volcanic arc of the English Lake District, are minor intrusions of calc-alkaline, hornblende-augite rich, dioritic to picritic bodies reminiscent of the appinite suite of the Scottish Caledonides. Representative of these is the Scawgill Bridge microdiorite, a variable, hornblendic body which includes augite-phyric meladiorite and pyroxenite; others include the picrtte (augite-meladiorite or cortlandtite) plugs at Dash and Barkbeth. They are distinct from tholeiitic intrusions of similar age represented by the Embleton Diorite, and also from late Silurian biotite-lamprophyres. Despite alteration, primary variation trends indicated by immobile trace elements are also expressed by major elements including Mg, Fe and Ca. Differentiation at Scawgill Bridge is modelled as fractionation of olivine, augite, hornblende and chromite, and a similar process is inferred for the meladiorite intrusions. It is concluded these bodies represent primitive, calc-alkaline magmas related to the Lower Borrowdale Volcanic Group, which fractionated under confined conditions of high P(inH2o). In contrast, the Lower Borrowdale Volcanic Group itself is dominated by plagiophyric rocks which resulted from fractionation at lower P(inH2O).

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Appinitische Intrusionen im englischen Lake District

Zusammenfassung Die Skiddaw-Gruppe im Liegenden des mittelordovizischen Vulkanbogens des englischen Lake District enthält kleinere Intrusionen von kalkalkalischen, HornblendeAugit-reichen, dioritischen bis pikritischen Magmen, die an das Appinit-Vorkommen in den schottischen Kaledoniden erinnern. Für diese Intrusionen ist der Scawgill Bridge-Mikrodiorit repräsentativ. Er stellt einen variablen, Hornblende-reichen Körper mit Einschlüssen von Augit-porphyrischem Meladiorit und Pyroxenit dar; zu den anderen gehören die pikritischen (Augit-Meladiorit oder Cortlandit) Stöcke bei Dash und Barkbeth. Sie unterscheiden sich von tholeiitischen Intrusionen gleichen Alters, die durch den Embleton-Diorit vertreten sind, und auch von den spätsilurischen Biotit-Lamprophyren. Trotz Alteration werden primäre Korrelationen, die durch immobile Spurenelemente angezeigt werden, auch von Hauptelementen einschließlich Mg, Fe und Ca nachgezeichnet. Die Differentiation bei Scawgill Bridge wird als eine Fraktionierung von Olivin, Augit, Hornblende und Chromit modelliert, und ein ähnlicher Prozeß wird für die Meladiorit-Intrusion angenommen. Daraus wird geschlossen, daß diese Körper primitive, kalkalkalische Magmen repräsentieren, die zur Unteren Borrowdale Volcanic Group gehören und die unter hohem P_H2O fraktionierten. Im Gegensatz dazu wird die Untere Borrowdale Volcanic Group selbst von plagiophyrischen Gesteinen dominiert, die durch Fraktionierung unter niedrigem P(inH2O) entstanden sind.

     

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.

     

Al-spinels in primitive arc volcanics

Summary Al-rich spinels (100Cr/(Cr + Al) < 5, Al₂O₃ > 50 wt%) are common in alpine peridotites, both terrestrial and lunar mafic and ultramafic cumulates, and in certain metamorphic rocks, but they are apparently rare in terrestrial volcanic rocks. Here we describe the occurrence of Al-rich spinel inclusions in olivine phenocrysts in island arc volcanic rocks from five new localities: Bukit Mapas (Sumatra) and eastern Bali in the Sunda arc, and Epi, Merelava, and Ambrym islands in the Vanuatu arc. More commonly, relatively Cr-rich spinels also occur as inclusions in the saine olivine phenocrysts, and it appears that the Cr-poor aluminous spinels must be in disequilibrium with the host basaltic melts. In the rocks studied, Al-rich spinels also coexist with trapped silicate glasses and highly aluminous clinopyroxene in melt inclusions in olivine. This paragenesis suggests an origin involving contamination by localized Al-rich melt pockets as opposed to a xenocrystic origin. Two mechanisms to produce this high-Al melt in basaltic magma chambers are suggested: (1) localized high-Al melt production by complete breakdown of assimilated lower crustal gabbroic rocks. In this model the high-Al melt may crystallise Al-rich spinels which are subsequently trapped as solid inclusions by phenocryst phases of the host basaltic melt or may be trapped as melt inclusions in which Al-rich spinels and Al-rich clinopyroxene crystallise as daughter phases, and (2) in congruent breakdown of amphibole in amphibole-rich cumulates in sub-arc, or sub-OIB volcano magma chambers. The latter reaction produces a melt with 20–22% of Al₂O₃, aluminous clinopyroxene, Al-rich spinel and olivine. Mixing between these amphibole breakdown products and host basaltic melt may occur throughout the evolution of a magmatic system, but particularly during recharge with hot magnesian basalt batches. Aluminous spinels and aluminous clinopyroxene produced during amphibole breakdown, or perhaps crystallised from aluminous melt produced in the saine reaction, are incorporated into the magma during recharge, and subsequently trapped, together with the coexisting Cr-spinels, by crystallising olivine and clinopyroxene.

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Al-Spinelle in primitiven Inselbogen-Vulkaniten

Zusammenfassung Al-reiche Spinelle (100Cr/(Cr + Al) < 5, Al₂O₃ > 50 Gew.%) sind in alpinen Peridotiten, in terrestrischen und lunaren mafischen und ultramafischen Kumulaten und in manchen metamorphen Gesteinen weit verbreitet, aber sie scheinen in terrestrischen, vulkanischen Gesteinen selten zu sein. Wir beschreiben hier das Vorkommen von Al-reichen Spinell-Inklusionen in Olivinkristallen von Inselbogen-Vulkaniten von 5 neuen Lokalitäten: Bukit Mapas (Sumatra) und Ost-Bali im Sunda-Bogen und die Inseln Epi, Merelava und Ambrym im Vanuatu-Bogen. Relativ Cr-reiche Spinelle kommen häufiger auch als Einschlüsse in denselben Olivin-Kristallen vor, und es scheint, daß Chrom-arme Aluminiumspinelle im Ungleichgewicht mit ihren basaltischen Mutterschmelzen stehen. In den untersuchten Gesteinen kommen Al-reiche Spinelle zusammen mit Silikatgläsern und Aluminium-reichen Klinopyroxenen in Schmelzeinschlüssen in Olivinen vor. Diese Assoziation weist auf einen Ursprung hin, der Kontamination durch lokalisierte Al-reiche pockets von Schmelze involviert; dies steht im Gegensatz zu einem Ursprung als Xenokristalle. Wir schlagen zwei Mechanismen vor, die diese Aluminium-reiche Schmelze in basaltischen Magmakammern erzeugen können: (1) lokalisierte Produktion von Aluminium-reicher Schmelze durch vollkommene Auflösung von assimilierten gabbroischen Gesteinen aus der unteren Kruste. In diesem Modell kann die Aluminium-reiche Schmelze Al-reiche Spinelle kristallisieren, die dann anschließend als feste Einschlüsse von Phenokristallen in der basaltischen Mutterschmelze eingefangen werden oder als Schmelzeinschlüsse, in denen Al-reiche Spinelle und Al-reiche Klinopyroxene als Tochterphasen kristallisieren. (2) Inkongruenter Zerfall von Amphibol in Amphibol-reichen Kumulaten in Magmakammern unter Inselbögen oder unter OIB-Vulkanen. Die letztgenannte Reaktion erzeugt eine Schmelze mit ungefähr 20–22% Al₂O₃, Aluminium-haltigen Klinopyroxen, Al-reichen Spinell und Olivin. Mischung zwischen diesen Produkten des Zerfalls von Amphibol und basaltischer Mutterschmelze kann während der ganzen Evolution eines magmatischen Systems stattfinden, aber besonders während der Zufuhr neuer heißer Magnesium-reicher Basalte. Aluminium-haltige Spinelle und Klinopyroxene, die während des Zerfalls von Amphibol entstanden sind oder vielleicht aus einer Aluminium-haltigen Schmelze in derselben Reaktion produziert wurden, werden während der Neuzufuhr in das Magma inkorporiert und im Anschluß daran, zusammen mit den koexistierenden Cr-Spinellen, von kristallisierendem Olivin und Klinopyroxen eingefangen.

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With 6 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     

Frühdiagenetische allochthone Zementation mariner Küsten-Sande durch evaporitische Calcit-Ausscheidung im Gebiet der Kanarischen Inseln

Zusammenfassung Auf den Inseln Fuerteventura und Lobos (Kanarische Inseln) treten Mg-reiche Kalkarenite im Gezeitenbereich der Küstenregion auf, die durch evaporitische Abscheidung von Calcit auf den Kornoberflächen von lockerem Kalksand (bestehend aus Mg-reichem Calcit, Aragonit und Calcit) mit nichtkarbonatischem Anteil (Gesteinsfragmente, Pyroxene, Olivin, Magnetit, Hämatit) gebildet wurden.Die Porosität ist im Vergleich zu den unverfestigten Küstensanden deutlich niedriger, die Zahl der Kornkontakte hat zugenommen, und bei den Kalkareniten von Fuerteventura tritt bereits eine geringe Zahl von konkav-konvexen Kontakten auf, die auf eine geringe mechanische Beanspruchung des Gesteins hindeuten.Ähnliche Gesteine sind aus dem gleichen Bildungsbereich von Süd-Florida und dem Persischen Golf bekannt.Teil 1 Mineralogisch-sedimentpetrographischer Untersuchungen an rezenten Sedimenten im Bereich der Kanarischen Inseln.Herrn Prof. Dr.Carl W. Correns zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Geochemistry of spilites from South-West England: a statistical approach

Summary A suite of spilitic rocks from S.W. England has been analysed for 27 major and trace elements. Factor analysis was used to resolve the effects of primary magmatic variation and secondary spilitic alteration in determining the distribution of each element. The variation of REE, Nb, Zr, Fe, Ti, Sc and V is mainly attributed to igneous fractionation, whereas the variation of the other elements mainly reflects the results of spilitization. Spilitization is considered to be due to reaction between basalts and seawater soon after their original eruption, rather than the result of later regional metamorphism.

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Geochemie von Spiliten aus SW England: Eine statistische Annäherung

Zusammenfassung Spilitische Gesteine aus Südwest-England wurden auf 27 Haupt— und Spurenelemente untersucht.Faktorenanalysen wurden benützt, um zu unterscheiden, inwieweit die Variation einzelner Elemente durch primäre magmatische bzw. sekundäre Spilitisierungsprozesse bedingt ist. Die Verteilung der SEE, Nb, Zr, Fe, Ti, Sc und V wird hautsächlich von der magmatischen Fraktionierung, die der anderen Elemente von der spilitischen Alteration kontrolliert.Die Spilitisierung wird eher auf eine Reaktion der frisch eruptierten Basalte mit dem Meerwasser, als auf spätere regional-metamorphe Prozesse zurückgeführt.

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With 5 Figures     

Mildly alkaline basalts from Pavagadh Hill, India: Deccan flood basalts with an asthenospheric origin

Summary Of twelve flows at Pavagadh Hill, the two three-phenocryst-basalt flows with Mg#0.70 and Ni/MgO33 are the most primitive and perhaps as primitive as any basalts in the Deccan province. Scatter on variation diagrams and the occurrence of primitive flows at two different levels in the volcanic sequence implies that most rocks are probably not, strictly speaking, comagmatic. Nevertheless, mass balance calculations indicate a generalized differentiation scheme from primitive basalt to hawaiite that involved removal of olivine, augite, plagioclase and Fe-Ti oxides in the proportions 40:33:22:5 with 50% of the magma remaining. Crustal assimilation had a minimal effect on evolution of the basalts but rhyolites at the top of the volcanic sequence may have been produced by crustal melting following prolonged heat release from alkali basalt pooled along fault zones in the continental crust. Major element based calculations indicate that the most primitive basalts were generated by 7 to 10% melting of mantle peridotite. These low percentages of melting, typical of alkali basalts, are consistent with the steep slopes on chondrite-normalized REE diagrams. Low heavy REE concentrations point to residual garnet in the source region. Incompatible element concentrations (e.g. Rb, Ba, Zr, La) in Pavagadh basalts exceed those in Deccan tholeiitic basalts but are substantially lower than those reported for some other Deccan alkali basalts. Obviously Pavagadh basalts do not reflect the lowest percentages of melting and greatest amount of source region metasomatic enrichment attained in the Deccan province. Deccan tholeiitic and alkali basalts are largely characterized by low La/Nb ratios and high La/Ba ratios similar to those in oceanic island basalts. This indicates minimal involvement of the subcontinental lithospheric mantle in their petrogenesis. Comparison with continental mafic magma provinces where a subcontinental lithospheric mantle imprint is common indicates long periods of extension and/or melting of mantle lithosphere still hot from pre-extension subduction are more likely to produce magmas bearing the lithospheric imprint.

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Alkalische Basalte von Pavagadh Hill, Indien: Deccan-Flutbasalte von Astenosphärischer Herkunft

Zusammenfassung Im Gebiet von Pavagadh Hill, Indien, treten 12 Spät-Deccan und rhyolithische alkalibasaltische Ergüsse und Intrusiva auf. Variationsdiagramme zeigen, daß die Abfolge nicht komagmatisch ist. Zusammen mit Berechnungen der Massenbilanz unterstützen sie vielmehr ein Zwei-Stadienmodell für die Entstehung von Hawaiiten aus sehr primitiven (i.e. Mg#=Mg/(Mg+.(0.9*Fe_totat)) at.%0.70) Basalten. Olivin und Augit dominierten die frühe Fraktionierung während Augit vorherrschte als der Magmaanteil von 65% auf 50% sank. Die Entfernung von Plagioklas spielte bei der Differentiation nur eine geringe Rolle. Niedrige Th/Nb (0,2), Rb/Sr(<0,12) und K/NbVerhältnisse geben keine Hinweise auf signifikante Assimilation von Krustenmaterial. Die Seltene-Erd-Verteilungsmuster (SEE), niedrige Gehalte an schweren SEE sowie die Hauptelementspektren der Alkalibasalte weisen auf eine granatführende Ursprungsregion und auf einen Aufschmelzungsgrad von nur 7% bis 10% hin. Es gibt jedoch auch stärker alkalische (höhere Rb, Zr etc.) Deccanbasalte (i.e. Rajpipla). Die Assoziation von Deccanalkalibasalten, Rhyolithen und Störungszonen zeigt, daß letztere die Extraktion von Magma aus dem Mantel erleichterten und dazu führten, daß Magma aus Magmenkammern Krustenschmelzen (Rhyolithe) produzierte. Deccanbasalte tendieren zu hohen La/Ba und niedrigen La/Nb-Verhältnissen; dies weist auf eine asthenosphärische Herkunft hin, selbst wenn die Gesteine verhältnismäßig spät gebildet wurden (i.e. Pavagadh). Längere Perioden von Krustenextension oder von Subduktion, die der Extension vorhergeht, führt offensichtlich zur Entstehung von Magmen mit einer lithosphärischen Komponente.

     

Zur Frage der Beziehungen zwischen Tektonik und Landformung

Zusammenfassung Das Problem der Beziehungen zwischen Tektonik und Landformung beinhaltet die zeitliche und die genetische Verknüpfung der tektonischen Zyklen in der Erdgeschichte mit dem Ablauf des geomorphologischen Geschehens, Fragestellungen, welche besonders in Europa von verschiedenen Forschungsrichtungen (Geologie, physische Geographie) behandelt werden und welche einen Vergleich der erzielten Ergebnisse sehr nahelegen. Die Großformen der Erdrinde werden in erster Linie durch die endogenen, tektonischen Kräfte geschaffen. Die Landformung erscheint aber außerdem durch das Wirken der jeweiligen klimatischen Faktoren (Büdel, J., 1948) und durch den Stand des Meeresspiegels, des letzteren als der maßgeblichen, zeitlich wechselnden Erosionsbasis, beeinflußt; Umstände, auf welche, der Zielsetzung entsprechend, in diesem Aufsatz nicht näher eingegangen werden soll. Die morphologischen und die tektonischen Entwicklungen spiegeln sich in den Sedimentationen der jeweiligen Zeiträume der jüngeren geologischen Vergangenheit, unter Berücksichtigung der durch eine Filterwirkung bedingten Unterdrückung der Abbildung sekundärer Vorgänge (E.Wegmann, 1948), in großen Zügen wider, so daß auch diese zur Klärung der Erscheinungen heranzuziehen sind.Im folgenden sollen die einschlägigen Fragestellungen, hauptsächlich an Hand der jüngsttertiären Entwicklungsgeschichte der Alpen und ihrer weiteren Umrahmung, einschließlich der östlichen Randbecken, geprüft werden, wobei insbesondere eine Stellungnahme zu strittigen tektonischen Problemstellungen erfolgen muß, welch letztere für den Ablauf der Landformung von grundsätzlicher und maßgeblichster Bedeutung erscheinen.     

Petrogenesis and geochemical composition of biotites in rare-element granitic pegmatites in the southwestern Grenville Province,Canada

Summary Field, mineralogical, and chemical determinations of biotite from late-tectonic rare-element (U, Th, Mo, Nb, REE) Grenville pegmatites are used to characterize and evaluate their petrogenesis in part of the southwestern Grenville Province. These pegmatites occur within middle to upper amphibolite facies rocks along and adjacent to shear zones and have hybridized margins because of interaction with their host rocks. Endo- and exomorphic biotite forms by the mechanical incorporation or hydrothermal replacement of pre-existing biotite, hornblende, Ca pyroxene and/or feldspar; accompanied by chemical re-equilibration, an increase in grain size, and inherit some of the chemical characteristics of the pegmatite. In general, the Fe/(Fe + Mg) ratio ranges between 0.22 and 0.86. The most highly fractionated biotites have high Fe/(Fe + Mg), Al, Mn, Rb, Nb, and Zn and low Ba. The chemical compositions of biotite from unzoned, partially-zoned, and zoned pegmatites indicate a trend of increasing chemical fractionation based on LIL enrichment.Overlap in calculated log (3.2 to 4.7) and log (1.3 to 2.8) for biotite (@ 600°C) among the different pegmatites is extensive. Commonly, magnetite and microcline coexist with biotites having an Fe/(Fe + Mg) between 0.54 to 0.65. Volatile enrichment and vapor-phase saturation are probably responsible for the development of zonation in the pegmatites. The diffusive loss of H₂ at or near H₂O vapor saturation at high H₂O/Fe²⁺ may be responsible for the oxidized nature of some pegmatites.Rare-element enrichment due to pegmatite fractionation combined with partitioning of rare-elements from the pegmatite melt into the volatile phase and subsequent interaction with the host rocks is key to the formation of these rare-element mineral deposits.

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Petrogenese und geochemische Zusammensetzung von Biotiten in seltenen Element-führenden granitischen Pegmatiten der südwestlichen Grenville Provinz, Kanada

Zusammenfassung Die Ergebnisse von Geländearbeiten, sowie von mineralogischen und geochemischen Untersuchungen an Biotit aus spättektonischen seltenen Element-Pegmatiten (U, Th, Mo, Nb, REE) von Grenville-Alter bilden die Basis einer Diskussion ihrer Petrogenese in der südwestlichen Grenville Provinz. Diese Pegmatite kommen in Gesteinen der mittleren bis oberen Amphibolit-Fazies längs und in der Nähe von Shearzonen vor und haben hybridisierte Ränder, die auf Interaktion mit ihren Wirtsgesteinen zurückgehen. Endo- und exomorphe Biotite sind durch mechanische Einschließung oder durch hydrathermale Verdrängung von Biotiten, Hornblenden, Kalziumpyroxenen und/oder Feldspäten gebildet worden. Dies wird durch chemische Reequilibrierung, eine Zunahme der Korngröße und durch Übernahme einiger chemischer Charakteristika der Pegmatite begleitet. Im allgemeinen schwanken die Fe/(Fe + Mg) Verhältnisse von 0.22 bis 0.68, die am stärksten fraktionierten Biotite haben hohe Fe/(Fe + Mg), Al, Mn, Rb, Nb und Zn Gehalte und niedrige Ba Gehalte. Die chemische Zusammensetzung von Biotit aus nicht zonierten, teilweise zonierten und zonierten Pegmatiten zeigt einen Trend mit zunehmend chemischer Fraktionierung, die auf einer Anreicherung von LIL-Elementen basiert.Beträchtliche überschneidungen in den berechneten log (3.2 bis 4.7) und log (1.3 bis 2.8) für Biotit (600°C) von verschiedenen Pegmatiten sind zu erkennen. Im allgemeinen koexistiert Magnetit und Mikroklin mit Biotiten von Fe/ (Fe + Mg) Verhältnissen zwischen 0.54 und 0.65. Anreicherung von volatilen Phasen und eine Sättigung der Dampfphase sind wahrscheinlich für die Entwicklung der Zonierung der Pegmatite verantwortlich. Der Verlust von H₂ durch Diffusion im Bereich der H₂O Dampfsättigung bei hohen H₂O/Fe²⁺ Werten dürfte für die oxidierte Natur einiger Pegmatite verantwortlich sein.Wichtigster Faktor für die Bildung dieser Lagerstätten seltener Elemente ist die Anreicherung von seltenen Elementen durch Pegmatit-Fraktionierung, wobei diese von der Pegmatit-Schmelze in die volatile Phase gehen, und die anschließende Interaktion mit den Nebengesteinen.

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With 9 Figures     

LREE distribution in perovskite,apatite and titanite from South West Ugandan xenoliths and kamafugite lavas

Summary In-situ microprobe LREE analyses of perovskite and titanite (La, Ce, Nd), and apatite (La, Ce), from SW Ugandan clinopyroxenite xenoliths and kamafugite lavas indicate that LREE distribution in these minerals is determined by a number of factors related to their different parageneses: In particular LREE content is affected by whether the LREE-bearing minerals have crystallised from metasomatic carbonate or from silicate (i.e. metasomatic or magmatic) melts in the mantle. In this situation LREE partition favours carbonate over silicate melts. Distribution of LREE in perovskite and apatite crystallised from magmatic mantle melts or mantle-derived lavas is chiefly determined by preference of LREE for perovskite > apatite > titanite. LREE zoning in perovskite is influenced by changes in melt structure: increasing melt polymerisation enhancing mineral_LREE/melt_LREE partition into perovskite rims in magmatic xenoliths; decreasing melt polymerisation depleting LREE in lava perovskite rims. This zoning is reinforced by perovskite competition with apatite for LREE: perovskite (cores/rims) co-crystallising with apatite is reduced in LREE. There are 37 instances of perovskitewith Ce below detection while La and Nd levels are normal. These occur in both xenoliths and lavas; in grain zones or whole grains. Likewise Ce alone of the LREE is below detection in six out of ten titanite analyses. These observations are interpreted as evidence for increased f_{O 2}, Ce⁴ + being excluded from these mineral structures. Recognition of these various processes can elucidate the interpretation of bulk rock and bulk mineral LREE signatures in kamafugite volcanism.

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LREE Verteilung in Perovskit, Apatit und Titanit aus Xenolithen und kamafugitischen Laven Südwest-Ugandas

Zusammenfassung In-situ LREE Analysen von Perovskit und Titanit (La, Ce, Nd) und Apatit (La, Ce) aus Klinopyroxenit-Xenolithen und kamafugitischen Laven Südwest-Ugandas zeigen, daß die LREE Verteilung in diesen Mineralen durch eine Vielzahl von Faktoren, die mit Unterschieden in den Paragenesen zusammenhängen, bestimmt wird: Der LREE-Gehalt wird im besonderen davon bestimmt, ob die LREE-führenden Minerale aus metasomatischen Karbonat- oder aus (metasomatischen oder magmatischen) Silikatschmelzen im Mantel auskristallisierten. Dabei erfolgt die LREE Fraktionierung zu Gunsten der Karbonatschmelzen. Die LREE-Verteilung von Perovskit und Apatit, die aus magmatischen Mantelschmelzen oder -laven kristallisierten, wird vorrangig durch den bevorzugten Einbau der LREE in Perovskit > Apatit > Titanit kontrolliert. Der LREE Zonarbau von Perovskit wird durch die Änderungen der Schmelzstruktur beinflußt: Verstärkte Schmelzpolymerisation führt zu verstärkter Mineral_LFEE/Schmelze_LREE Fraktionierung in den Perovskiträndern magmatischer Xenolithe, eine Abnahme der Schmelzpolymerisation hingegen resultiert in einer Abreicherung der LREE in den Perovskiträndern. Diese Art der Zonierung wird durch den Wettbewerb von Perovskit mit Apatit um die LREE verstärkt. Perovskit (Kerne/Ränder), der mit Apatit gemeinsam auskristallisierte, ist ärmer an LREE. 37 Fälle, in denenCe nicht nachweisbar war, La und Nd aber in normaler Konzentration auftreten, wurden sowohl in den Xenolithen als auch in den Laven gefunden; und zwar entweder in Kornbereichen oder in ganzen Körnern. Vergleichsweise liegt Ce nur in sechs von zehn Titanitproben unterhalb der Nachweisgrenze. Diese Beobachtungen werden als Hinweise auf erhöhte SauerstoffFugazitäten, bei denen Ce^4– aus der Mineralstruktur ausgeschlossen wird, angesehen.Ein Verständnis dieser verschiedenen Prozesse kann zur besseren Interpretation von LREE Gesamtgesteins- und Gesamtmineral-Signaturen in Kamafugiten beitragen.

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With 3 Figures     

Über die Entstehung und die Natur radioaktiver Quellen

Zusammenfassung Es wird gezeigt, da\ radioaktive Quellen, insbesondere solche von bedeutender Aktivität, stets an saure Eruptivgesteine und an ausgeprägte Spalten- und Kluftsysteme gebunden sind. Dies gilt sowohl für radiumemanationshaltige wie auch für radiumsalzhaltige Quellen.Die Genesis radioaktiver Quellen ist durchaus nicht einheitlich. Die Entstehung der Quellen von Brambach i. Vogtl. wird auf die Vereinigung von auf Gasspalten zirkulierender emanationshaltiger Kohlensäure mit wasserführenden Spalten zurückgeführt, wobei als emanationslieferndes Gestein der normale Brambacher Granit in Frage kommt. Die Wässer von Oberschlema verdanken ihre hohe Aktivität einem, unter der Wirkung gering sulfathaltiger Wässer zustandekommenden, hochaktiven Belag der Spalten- und Kluftwände. Beim Durchflie\en des Wassers durch die Spalten nimmt das Wasser die von dem hochaktiven Belag abgegebene Emanation in Lösung. Genetisch sehr nahe stehen den Oberschlemaer Wässern die Quellen im Bereiche des Eibenstocker Granitmassivs. Der aktive emanationsspendende Spaltenbelag wird hier durch sekundäre Uranmineralien, insbesondere Uranglimmer, gebildet. Für den Radiumsalzgehalt der Heidelberger Therme wird angenommen, da\ das radiumsalzhaltige Wasser auf Spalten aus dem tiefliegenden Granit hochsteigt und sich dann erst mit der thermalen Sole vereinigt. Für die dem Heidelberger Thermalwasser sehr nahe stehenden Wässer von Kreuznach kommt eine ähnliche Entstehung in Frage. Das saure Gestein ist hier die Ergu\form des granitischen Magmas, ein Quarzporphyr. Beim Aufstieg in den Spalten nimmt das radiumsalzhaltige Wasser aber weiterhin die von den Spaltenwänden abgegebenen wesentlichen Emanationsmengen in Lösung.Auf geologisch-chemischer und radiologischer Grundlage wird schlie\lich noch eine übersicht und natürliche Einteilung der radioaktiven Wässer gegeben.