Multistage evolution of a volcanic suite in the Eastern Mecsek Mountains, Southern Hungary

Summary This paper proposes a magmagenetic model for the Lower Cretaceous volcanic rocksuite from the Eastern Mecsek Mountains in Southern Hungary based on both major and trace element analysis as well as mineralogical investigations.Trace element patterns of these volcanic rocks refer to a parental melt that originated from a re-enriched mantle. Relatively low Cr, Ni, and Mg# even in the least fractionated olivine-clinopyroxene basalts indicate fractionation of olivine and clinopyroxene prior to the ascent ofolivine-clinopyroxene basaltic magmas which is evident by glomeroporphyritic clinoproxenes with forsterite-rich olivines. Subsequent fractionation of some more 35% of the olivine-clinopyroxene basaltic magma resulted in the formation ofplagioclase basaltic magmas which are devoid of olivine. Instead plagioclase and opaques became the dominant crystallizing phases. After about 60% fractionationmugearites formed from the residual melt. These are depleted in Ni and Cr as well as in Fe, Ti, and V indicating the fractionation of additional Fe-Ti oxides.Tephriphonolitic dike-rocks formed by further fractionation totalling 70–80%, with apatite and feldspar as additional fractionating phases. Finally, thephonolites represent 15–20% residuum of the olivine-clinopyroxene basaltic melt which these calculations started with. They are characterized by strong depletion of Ti and V and all compatible elements; Zr/Hf ratios increase due to clinopyroxene and Fe-Ti oxide fractionation, P and middle rare earth elements are depleted due to apatite fractionation, and Sr, Ba, and Eu are depleted due to feldspar fractionation. Incompatible trace elements such as rare earth elements, Zr, Hf, Nb, Ta, and Rb reach maximum concentrations in the phonolites, yet their distribution patterns resemble still those of olivine-clinopyroxene basalts confirming their cogenetic relationship.The suggested crystallization sequence of olivine + clinopyroxene Fe-Ti oxides plagioclase indicates a high-pressure regime (> 5Kbar) in the magma chamber. Corroded and rimmed clinopyroxene-phenocrysts and the comparison of rims with matrix minerals suggest stepwise pressure release due to adiabatic ascent of magma batches and crystallization under varying conditions.The rocks are classified as within-plate alkali basalts and their fractionation products. Magma genesis is suggested to have been triggered by rifting of the passive European continental margin. Consequent compression indicated by uplift and erosion of the surface, however, prohibited the bulk magma from further ascent causing high-pressure fractionation with only small magma batches reaching the surface.

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Mehrphasige Entwicklung der Magmenabfolge im östlichen Mecsek-Gebirge, Süd- Ungarn

Zusammenfassung Anhand von Haupt- und Spurenelementanalysen sowie mineralogischen Untersuchungen wird ein magmagenetisches Modell für die Abfolge der Vulkanite im östlichen Mecsek-Gebirge (Süd-Ungarn) vorgeschlagen.Spurenelementverteilungsmuster dieser Vulkanite weisen auf eine Ausgangsschmelze aus einem wiederangereicherten Mantel hin. Relativ niedrige Cr- und Ni-Gehalte und niedrige Mg#, selbst in den am wenigsten fraktionierten Olivin Clinopyroxen-Basalten, zeigen eine Fraktionierung derOlivin-Klinopyroxen-basaltischen Magmen noch vor deren Aufstieg an, was durch glomerophyrische Klinopyroxene mit Forsterit-reichen Olivinen bestätigt wird. Die folgende Fraktionierung von weiteren 35% des Olivin-Klinopyroxen-basaltischen Magmas führte zuPlagioklas-basaltischen Magmen, die Olivin-frei sind. Statt Olivin wurden Plagioklas und Erzphasen die vorherrschenden kristallisierenden Phasen. Nach etwa 60% Fraktionierung bildeten sich aus der RestschmelzeMugearite. Diese sind an Ni und Cr sowie an Fe, Ti und V verarmt, was auf die zusätzliche Fraktionierung von Fe-Ti Oxiden zurückgeführt wird.Tephriphonolith-Gänge bildeten sich durch weitere Fraktionierung (70–80%), wobei Apatit und Feldspat als fraktionierende Phasen zunehmend wichtiger wurden. DiePhonolithe repräsentieren eine Restschmelze von 15–20% bezogen auf die Olivin-Clinopyroxenbasaltische Schmelze, die den Berechnungen zugrunde liegt. Sie zeichnen sich durch eine starke Verarmung an allen kompatiblen Elementen sowie Ti and V, durch steigende Zr/Hf-Verhältnisse aufgrund von Klinopyroxen- und Fe-Ti-Oxid-Fraktionierung, durch Verarmung an P und mittleren Seltenerdelementen durch Apatit-Fraktionierung und durch eine Abnahme von Sr, Ba und Eu durch Fraktionierung von Feldspäten aus. Inkompatible Spurenelemente wie die Seltenerdelemente, Zr, Hf, Nb, Ta und Rb erreichen in den Phonolithen Höchstwerte. Ihre Verteilungsmuster ähneln jedoch noch immer jenen der Olivin-Klinopyroxen-Basalte, was ihre kogenetische Beziehung bestätigt.Die ermittelte Kristallisationsfolge Olivin + Clinopyroxen Fe - Ti - Oxide Plagioklas spricht für Drucke > 5 Kbar in der Magmenkammer. Korrodierte Clinopyroxen-Phänokristalle mit Anwachssäumen, sowie der Vergleich der Anwachssäume mit Matrixmineralen, sprechen für einen schrittweisen Druckabfall durch adiabatischen Aufstieg einzelner Magmenschübe und Kristallisation unter sich ändernden Bedingungen.Diese Gesteine werden als Intraplatten-Alkalibasalte und deren Fraktionierungsprodukte klassifiziert. Wahrscheinlich wurde die Magmenbildung durch Dehnung im passiven Kontinentalrand Europas ausgelöst. Nachfolgende Kompression, angezeigt durch Hebung und Erosion der Oberfläche, verhinderte jedoch den weiteren Aufstieg der Magmen. Dies bewirkte eine Hochdruck-Fraktionierung, und nur kleine Magmenschübe konnten die Oberfläche erreichen.

     

Spinel-Lherzolite Xenoliths from the Aritain Volcano,NE-Jordan

Summary Fresh spinel-Lherzolite xenoliths occur within the pyroclastic components of the Aritain volcano, NE-Jordan. The average modal composition of the xenoliths is 67 vol.% olivine, 23 vol. % orthopyroxene, 9 vol. % clinopyroxene and 1.6 vol. % spinel. All xenoliths exhibit a protogranular texture. Selected electron probe analyses of enstatite, diopside, olivine, and spinel are given. Temperatures of their last equilibration range from 925° to 1,025°C. Pressure estimates based on the spinel-Lherzolite stability field restrict the xenolith source to a depth of 37 to 60 km. Up to 18 % X_Cr in spinel indicates an origin from a maximum depth of 60 km.

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Spinell-Lherzolit-Xenolithe aus dem Aritain-Vulkan, NE-Jordanien

Zusammenfassung Die pyroklastischen Gesteine des Aritain-Vulkans, NE-Jordanien, enthalten frische Spinell-Lherzolit-Xenolithe. Der durchschnittliche Mineralbestand der Xenolithe ist 67 Vol. % Olivin, 23 Vol. % Orthopyroxen, 9 Vol. % Klinopyroxen und 1.6 Vol. % Spinell. Alle Xenolithe haben eine grobkörnige Struktur. Repräsentative Analysen von Enstatit, Diopsid, Olivin und Spinell werden mitgeteilt. Die Temperatur ihres letzten Gleichgewichts liegt zwischen 925° und 1.025°C. Druck-Abschätzungen anhand des Stabilitätsfeldes von Spinell-Lherzolit haben ergeben, daß die Xenolithe aus einer Tiefe von 37–60 km kommen. Bis zu 18% X_Cr im Spinell deuten auf eine maximale Tiefe von 60 km hin.

     

Titanian chondrodite and clinohumite in marbles from the Ötztal crystalline basement

Summary Marble lenses within the polymetamorphic Ötztal crystalline complex frequently contain pockets of clinohumite and chondrodite and their titanium-rich varieties. Chondrodites contain up to 9.1 wt% TiO₂ and clinohumites about half that amount. The maximum amounts of Ti in both minerals do not exeed values of 0.4 in the formula. XTi and X_F are correlated by a slope of –1, indicating the efficiency of the TiO₂Mg_–1F_–2 substitution at constant OH (Evans andTrommsdorff, 1983). Clinohumites sometimes contain lamellae which have nonstoichiometric cation ratios reflecting a composition between clinohumite and olivine. In many cases Ti-rich clinohumites and chondrodites coexist with Mg-ilmenite. Ti-rich clinohumites and chondrodites often break down to a symplectite of Ti-poor clinohumite (or olivine) and Mg-ilmenite. Parts of the marbles, which are barren of Mg-ilmenite contain F-rich clinohumites. The latter do not show any signs of breakdown features. We conclude therefore that fluorine stabilizes the humite group minerals to a wide range of metamorphic conditions. Ti-rich humite-group minerals are not stable till amphibolite facies conditions, and below F-rich humite-group minerals and olivine are the more stable phases in a H₂O-rich, SiO₂-poor carbonate system.

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Titanreiche Chondrodite und Klinohumite in Marmoren des Ötztalkristallins.

Zusammenfassung In Marmorlinsen des polymetamorphen Ötztalkristaliins kommen häufig titanarme und titanreiche Clinohumite und Chondrodite vor. Die höchsten Titan-Gehalte in Chondrodit betragen 9.1 Gew.-% TiO₂ während Clinohumite nur etwa die Hälfte dieses Wertes enthalten. Dies entspricht einem Maximalgehalt an Titan von 0.4 in den Formeln von Chondrodit und Clinohumit. Eine negative Korrelation zwischen X_Ti, und X_F mit der Steigung von –1 bestätigt die Wirksamkeit der Substitution TiO₂Mg_–1F_–2 bei konstantem OH (Evans undTrommsdorff, 1983). In Clinohumiten konnten nichtstöchiometrische Lamellen nachgewiesen werden, die chemisch zwischen Clinohumit und Olivin zusammengesetzt sind. Ti-reiche Clinohumite und Chondrodite koexistieren immer mit Mg-Ilmenit und wandeln sich häufig an ihren Rändern in einen Symplektit von Ti-ärmerem Clinohumit oder Olivin und Mg-Ilmenit um. In den Mg-Ilmenit freien Bereichen der Marmore kommen stets Ti-arme aber F-reiche Clinohumite vor, die niemals randliche Umwandlungserscheinungen zeigen. Die grobkörnigen (mm-großen) Humitminerale werden der variszischen Metamorphose in Amphibolitfazies zugeschrieben, während die Symplektite als Produkte der eoalpinen grünschieferfaziellen Überprägung angesehen werden. Wir schließen daraus, daß die Humitminerale durch Fluor in einem großen Bereich metamorpher Bedingungen stabilisiert werden, während Ti-reiche Humitminerale bei Bedingungen der Grünschieferfazies instabil werden und F-reiche Humitminerale und Olivin die stabilen Phasen in einem H₂O-reichen, SiO₂-armen Karbonatsystem sind.

     

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     

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     

Alkaline lamprophyre and related dyke rocks in NE Transdanubia,Hungary: The Alcsutdoboz-2 (AD-2) borehole

Summary The Alcsutdoboz-2 (AD-2) core contains 12 magmatic dykes which belong to the Late Cretaceous lamprophyric-carbonatitic association of NE Transdanubia, Hungary. Petrographically, 11 dykes can be considered alkaline lamprophyre (mainly monchiquite), and the remainder might be called carbonatite. The lamprophyre dykes are similar to both alkaline lamprophyres and ultramafic lamprophyres in major element composition, whereas the carbonatite dyke has some features that are similar to carbonatites but others that are dissimilar. Nevertheless, both of the two types of AD-2 dykes possess higher LILE content than the ultramafc lamprophyres and kimberlites, but strongly differ from average carbonatite. Based on the REE pattern, crystal fractionation (mainly of olivine) and separation of a carbonate phase from the parental lamprophyric magma are proposed for genesis of the carbonatite dyke. These characteristics and the compositional zoning of clinopyroxene and mica suggest a complex crystallization history for these dykes. The likeliest origin for the parental lamprophyric melt is through a very small degree of partial melting of metasomatized mantle.

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Alkalische Lamprophyre und assoziierte Ganggesteine in Nordost-Transdanubien, Ungarn: die Bohrung Alcsutdoboz-2 (AD-2)

Zusammenfassung Der Kern der Bohrung Alcsutdoboz-2 (AD-2) enthält zwölf magmatische Gänge, die zu der jung-kretazischen Lamprophyr-Karbonatit-Assoziation des nordöstlichen Transdanubiens in Ungarn gehören. Petrographisch gesehen gehören elf Gänge zu den alkalischen Lamprophyren (hauptsächlich Monchiquit), und der Rest kann als Karbonatit bezeichnet werden. Die Lamprophyrgänge sind in ihrer Hauptelementzusammensetzung sowohl alkalischen Lamprophyren wie ultramafschen Lamprophyren ähnlich. Der Karbonatitgang hingegen zeigt Parameter, die denen von Karbonatiten teilweise, aber nicht durchwegs, ähnlich sind. Beide Typen der AD-2-Gänge zeigen höhere LILE-Gehalte als ultramafische Lamprophre und Kimberlite, unterscheiden sich aber deutlich vom durchschnittlichen Karbonatit. Auf der Basis der Seltenen ErdVerteilung, werden Kristallfraktionierung (hauptsächlich von Olivin) und Abtrennung einer Karbonatphase von lamprophyrischen Magma als Vorgänge gesehen, die für die Entstehung der Karbonatit-Gänge relevant sind. Diese Aspekte und die Zonierung der Zusammensetzungen von Klinopyroxen und Glimmer weisen auf eine komplexe Kristallisationsgeschichte dieser Gänge hin. Sehr wahrscheinlich ist die lamprophyrische Ausgangsschmelze durch eine geringfügige teilweise Aufschmelzung von metasomatisiertem Mantel entstanden.

     

Impaktite von Köfels,Tirol

Zusammenfassung Die glasführenden Gesteine von Köfels, Tirol, wurden petrologisch untersucht. Sowohl Elektronenstrahl-Mikrosondenanalysen der Phasen als auch chemische Pauschalanalysen einiger Gesteine werden angegeben.Das Vorhandensein von Cr- und Si-führendem Nickeleisen, Lechatelierit, Kalifeldspatglas, Fe-reichen Gläsern, Olivin sowie die kräftigen Inhomogenitäten in der Glasphase sind nur durch eine Impakt-Entstehung dieser Gesteine erklärbar.

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Impactites from Koefels, Tyrol, Austria

Summary The glass-bearing rocks from Koefels, Tyrol, have been investigated petrologically. Electron-microprobe Analyses of the phases and chemical bulk analyses of some rocks are presented.The presence of Cr- and Si-bearing nickel-iron, lechatelierite, potassium-feldspar-glass, olivine, as well as the pronounced inhomogenities of the glasses strongly suggest an impact origin of these rocks.

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Mit 7 Abbildungen     

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.

     

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     

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.

     

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     

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     

Late magmatic to subsolidus coronas in gabbroic rocks from the sila massif (Calabria,Italy)

Summary Corona textures between olivine and plagioclase or orthopyroxene and plagioclase are present in Hercynian gabbroic rocks from the Calabrian Sila Massif. They have been studied through optical and SEM investigations together with EDS and WDS analyses. Textural features indicate the existence of two extreme corona types formed during late magmatic stages or during subsolidus cooling. Magmatic coronas are characterized by an inner orthopyroxene layer and an outer orange-brown amphibole layer that might be in optical continuity with orthopyroxene and amphibole poikilites respectively. Subsolidus coronas consist of an inner layer of colourless amphibole and an outer layer of amphibole ± spinel. They sometimes form a collar also around plagioclase enclosed in olivine. A large spectrum in the composition of corona amphiboles from Ti-bearing pargasite to Mg-hornblende was observed. The variation in Ti content of amphibole was interpreted as a consequence of the different conditions of crystallization from late magmatic to subsolidus with temperatures ranging from 880°C to 580°C. The significant gahnite component in spinel possibly indicates that subsolidus reactions occurred in an open system. The pressure of formation constrained by the mineral assemblage of metamorphic basement rocks and by the neighbouring diorites has been estimated at 4 kbar.

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Spätmagmatische und Subsolidus-Koronatexturen in gabbroiden Gesteinen des Sila Massives (Kalabrien, Italien)

Zusammenfassung In herzynischen gabbroiden Gesteinen des Sila Massives in Kalabrien treten Korona-texturen zwischen Olivin und Plagioklas oder Orthopyroxen und Plagioklas auf. Diese wurden mittels optischer Methoden und SEM in Verbindung mit EDS und WDS Analytik untersucht. Textureile Kriterien belegen die Existenz zweier verschiedenartiger Koronatypen die während deospätmagmatischen Stadiums oderwährend der Abkühlung lung im Subsolidus Bereich gebildet wurden. Die magmatischen Koronatexturen sind durch eine innere Othopyrozenschicht und eine äußere orange-braune Ampkibolschicht gekennzeichnet, die in optischer Kontinuatät Orthopyroxen bzw. Amphibihol-poikilitn steht. Subsolidus-Koronas bestehen aus einer inneren Lage eines farblosen Amphiboles und einer äußeren Schicht von Amphibol ± Spinell. Bisweilen umgeben sie ringförmig in Olivin eingeschlossenen Plagioklos. Die Amphibolzusammensetzung in diesen Koronas variiert stark von Ti-führendem Pargasit bis Mg-Hornblende. Die Streubreite dumTi-Gehaltes der Amphibole wird durch unterschiedliche Kristallisations-bedingungen während des spätmagmatischen bis Subsolidusstadiums (880°C bis 550°C) interpretiert. Die signifikante (Gahnitkomponente des Spinells weist auf Subsolidusreaktionen in einem offenen System hin. Der Bildungsdruck, ablegeit aus der Mineral-vergesellschaftung der metamorphen Basementgetsteine und der benachbarten Diorite, wird mit 4kb abgeschätzt.

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With 3 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     

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

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

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

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

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With 15 Figures     

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     

Crystal population density in not stationary volcanic systems: estimate of olivine growth rate in basalts of Lanzarote (Canary Islands)

Summary We have collected pupulation density data of melanephelinite to olivine tholeiite lavas showing seriated olivine phenocrysts as the first, and often the only, phase occurring on the liquidus. The samples are from the island of Lanzarote, where large volumes of primitive basaltic magmas reach directly the surface from their source regions at a depth between 100 and 50 km. A minimum ascent speed of 1.0 ms^–1, corresponding to times of rise of the magmas in the order of 1 day, was estimated from the occurrence of mantle xenoliths. Modal data have been automatically collected from digitalized images of thin sections. The spatial size distribution densities of olivine show an exponential variation for small crystal dimensions and a nearly constant value for large ones. Theoretical analysis shows that this behaviour can be related to variations of nucleation and growth rate with undercooling. Parameters derived for olivine growth rate equation suggest a growth rate of about 3 x 10^–7 cm s^–1 for undercooling of about 30°C.[/ p]

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Kristall-populations-dichte in nicht-stationären vulkanischen systemen: Abschätzung der wachstumsraten von olivin in basalten auf Lanzarote (Kanarische Inseln).

Zusammenfassung Wir haben Populations-Dichte-Daten von Melanephelinit bis Olivin-Tholeiit-Laven, die Olivin-Kristalle als erste und oft einzige Phase am Liquidus zeigen, erarbeitet. Die Proben stammen von der Insel Lanzarote, wo große Volumina primitiver BasaltMagmen direkt von einer Ursprungsregion in einer Tiefe von 100-50 km an die Oberfläche kommen. Das Vorkommen von Mantel-Xenolithen weist auf eine minimale Aufstiegsgeschwindigkeit von 1.0 ms^–1 hin, und dies entspricht Aufstiegszeiten der Magmen in der Größenordnung von einem Tag. Modale Daten wurden automatisch von digitalisierten Bildern von Dünnschliffen gesammelt. Die räumlichen GrößenverteilungsDichten von Olivin zeigen eine exponentionelle Variation für kleine Kristalle und einen beinahe konstanten Wert für große Kristalle. Dieses Verhaltensteht mit Schwankungen der Nukleations- und Wachstumsraten bei Unterkühlung im Zusammenhang. Parameter, die sich für Olivin-Wachstumsraten ergaben, weisen auf Werte von ungefähr 3 × 10^–7 cm s^–1 für Unterkühlung von 30°C hin.[/ p]

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With 4 Figures     

Petrology of clinopyroxenite ejecta from Somma-Vesuvius and their genetic implications

Summary A suite of clinopyroxenite nodules, megacrysis and associated lavas from Somma-Vesuvius, Italy, has been investigated to establish its possible genetic relationships with the leucitebearing lavas of the Roman Region. The clinopyroxenites are essentially composed of clinopyroxene + mica and subordinate olivine, plagioclase, spinels, apatite and glass. The megacrysts are clinopyroxene fragments. The associated lavas are leucite-tephrites and a tephritic leucitite.The mineralogy of the clinopyroxenites is distinctive but gradational to that of the Somma-Vesuvius lavas and reflects subvolcanic crystallization of a silica-undersaturated, mafic magma. The megacrystic clinopyroxene is probably related to the clinopyroxenites.The chemical composition of the clinopyroxenites shows strong affinites to that of the Somma-Vesuvius lavas and corresponds to leucite basanite compositions. Interstitial glass in the clinopyroxenites represents a residual liquid from clinopyroxenite crystallization. This glass approaches the chemical composition of the Somma tephrites.The experimental melting of two clinopyroxenites at 1 atm demonstrates that the essential assemblage of the Somma-Vesuvius lava, leucite + clinopyroxene, may develop from basanite compositions where olivine disappears by reaction with the liquid to form clinopyroxene. It is concluded that the clinopyroxenites represent basanitic magma crystallized at depth and that the Somma-Vesuvius leucite-bearing lavas are potential derivatives of this magma.

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Petrologie von Klinopyroxenit-Auswürflingen von Somma-Vesuv und ihre genetische Bedeutung

Zusammenfassung Leucit-Tephrite und tephritische Leucitite der Romana enthalten Klinopyroxenit-Einschlüsse sowie Kristalle von Klinopyroxen, Glimmer, und untergeordnet Olivin, Plagioklas, Spinell, Apatit und Glas. Die genetischen Beziehungen zwischen Laven und Einschlüssen wurden an Hand der Ergebnisse petrologischer und geochemischer Untersuchungen überprüft.Die Mineralogie der Klinopyroxenite kann mit der der Somma-Vesuv-Laven korreliert werden und weist auf subvulkanische Kristallisation eines Si-untersättigten, mafischen Magmas hin.Die chemische Zusammensetzung der Klinopyroxenite zeigt deutliche Beziehungen zu den Laven von Somma-Vesuv und entspricht einem leucit-basanitischen Typ. Restschmelze der Klinopyroxenit-Kristallisation ist als Glas auf der Intergranulare erhalten. Die Zusammensetzung dieser Gläser ähnelt der von Somma-Tephriten.Schmelzversuche an zwei Klinopyroxeniten bei 1 atm zeigen, daß die wichtigste Mineralassoziation der Somma-Vesuv-Laven, Leucit und Klinopyroxen, aus einer basanitischen Zusammensetzung abzuleiten sind. Olivin verschwindet dabei durch Reaktion mit der Schmelze und Klinopyroxen wird gebildet. Die Untersuchungen lassen erkennen, daß die Klinopyroxenite Kristallisationsprodukte in der Tiefe erstarrter basanitischer Magmen sind, und daß die leucitführenden Magmen von Somma-Vesuv als mögliche Abkömmlinge dieser Magmen zu sehen sind.

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With 3 Figures     

Über Zersetzungsprodukte von Olivin-Feldspatbasalten

Zusammenfassung Es wurden die am Kontakt zum Nebengestein, in gangartigen Zersatzzonen und als Zersatzrinden an Basaltblöcken auftretenden Umwandlungserscheinungen von vier Olivin-Feldspat-Basalten optisch, röntgenographisch chemisch und differentialthermoanalytisch untersucht. Die Zersetzung der Minerale erfolgt in der Reihenfolge Olivin, Glas, An-reiche Plagioklase, Pyroxen, Abreiche Plagioklase, K-Analbite, Apatit, Biotit, Erz. Im Anfangsstadium der Zersetzung werden Mg- und Fe-reiche Montmorinminerale gebildet. Bei stärkerer Zersetzung entstehen Kaolin- und Mg- und Fe-reiche Montmorinminerale. Die Kaolinmineralbildung scheint dabei besonders begünstigt zu werden, wenn gute Möglichkeiten einer Wegfuhr von in Lösung gegangenen Elementen vorhanden sind. Außer den Tonmineralen wird noch Goethit neugebildet. Bei der Zersetzung der Pyroxene werden in diesen keine Mineralneubildungen, sondern nur Lösungserscheinungen beobachtet. Im Anfangsstadium der Zersetzung fällt besonders eine starke Oxydation von Fe⁺⁺ zuF+++ und eine deutliche Abnahme des MgO-Wertes auf, während Calcium erst bei stärkerer Zersetzung wegtransportiert wird. Die Alkalien werden bei leichter Zersetzung relativ angereichert. Die stärkste relative Anreicherung wird beim Titan beobachtet. Auch der Al₂O₃-Wert steigt mit zunehmender Zersetzung. Die Änderungen des SiO₂-Wertes sind im Vergleich zu den anderen Elementen gering. Die Zersetzung der untersuchten Basalte erfolgte wahrscheinlich durch mehr oder weniger saure Lösungen. Im Zusammenhang mit der Basaltzersetzung wurde ein Vorkommen von Chloropal untersucht.     

Variations in the OH concentration of rutiles from different geological environments

Summary A suite of 19 rutiles form a wide range of geological environments shows a distinct variability in the OH concentrations. The analytical H₂O⁺ content determined by IR spectroscopy varies from 0.04 to 0.21 wt.% with the greatest amounts occurring in amphibolite facies rutiles. The main feature of the IR spectra in the region of the OH stretching fundamental is a single narrow band centered at 3280 cm^–1; some of the spectra show an additional band, centered either at 3360 or at 3320 cm^–1. Varying OH concentrations in rutiles are probably a function of the activity of hydrous components during crystallization and are weakly correlated to a minor content of tri- and pentavalent elements.

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Die Variation in der OH Konzentration von Rutilen unterschiedlicher geologischer Vorkommen

Zusammenfassung Eine Serie von 19 Rutilen aus unterschiedlichen geologischen Vorkommen zeigt eine deutliche Variabilität in den OH Konzentrationen. Der IR spektroskopisch bestimmte analytische H₂O⁺-Gehalt variiert von 0.04 bis 0.21 Gew.%, wobei die höchsten Gehalte in Rutilen der Amphibolitfacies auftreten. Das wesentliche Merkmal der IR Spektren im Bereich der OH Streckschwingung ist eine einzelne schmale Bande bei 3280 cm^–1; einige der Spektren zeigen entweder bei 3360 oder bei 3320 cm^–1 eine zusätzliche Bande. Wahrscheinlich stellen die variierenden OH Konzentrationen, die mit einem geringen Gehalt an drei- und fünfwertigen Elementen schwach korreliert sind, eine Funktion der Wasser-Aktivitäten bei der Kristallisation dar.