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     

Internal structures of manganese nodules related to conditions of sedimentation

Summary Ten manganese nodules from a manganese nodule field in the northeast Pacific were chemically and mineralogically investigated.Two kinds of growth-zones could be observed within these nodules; according to structure they are called laminated zones and dendritic zones.Some correlations between sediment layers and manganese nodules zones could be observed, as follows:Dendritic zones in manganese nodules are products of diagenetic mobilization of metals from the sediment-they correspond to the sediment layers in which diagenetic processes took place.Laminated zones in manganese nodules are products of precipitation of hyroxides from sea water. They correspond to periods of sedimentation without diagenetic mobilization of metals.Ratios for Mn to Ni, Cu, Zn, and Mg are constant through different growth zones, independent of the form in which manganese occurs.Ratio for Co to Fe changes from laminated zones to dendritic zones.The only component which changes its content with diagenesis seems to be water: older parts of nodules contain less water than younger parts.Due to the described results the growth of manganese nodules can be adjusted in the geological record. The history of existent nodules begins within the sedimentation hiatus between Early Miocene and Late Pliocene. The sedimentation record is reflected in the structure of manganese nodules.

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Innerer Aufbau von Manganknollen im Vergleich zu den Änderungen der Sedimentationsbedingungen

Zusammenfassung Zehn Manganknollen aus einem Manganknollenfeld im Nordost-Pazifik wurden chemisch und mineralogisch untersucht.Zwei Arten von Wachstumszonen konnten innerhalb dieser Knollen beobachtet werden; sie wurden nach ihren jeweiligen Strukturen laminierte und dendritische Zonen genannt. Zwischen den Zonen in den Manganknollen und den Schichten im Sediment konnten Zusammenhänge beobachtet werden: Dendritische Zonen in den Manganknollen sind Produkte der diagenetischen Mobilisation der Metalle aus dem Sediment-sie entsprechen jeweils einer Sedimentschicht, in der sich frühdiagenetische Vorgänge abgespielt haben.-Laminierte Zonen in den Manganknollen sind Produkte der Ausfällung der Hydroxide aus dem Meereswasser. Sie entsprechen im Sediment den Perioden ohne frühdiagenetische Mobilisierung der Metalle.Die Verhältnisse von Mangan zu Nickel, Kupfer, Zink und Magnesium sind durch alle Wachstumszonen in den Knollen konstant, unabhängig davon, in welcher Form Mangan vorliegt. Das Verhältnis von Kobalt zu Eisen ändert sich von den laminierten zu den dendritischen Zonen.Die einzige Komponente in den Knollen, die ihren Anteil bei diagenetischen Prozessen ändert, ist Wasser: die älteren Zonen enthalten weniger Wasser als die jüngeren.Mit diesen Ereignissen läßt sich das Wachstum der Manganknollen in den geologischen Ablauf einordnen. Die Geschichte der heute vorhandenen Knollen beginnt während des aus der Geologie bekannten Sedimentations-Hiatus zwischen dem frühen Miozän und dem späten Pliozän. Die Sedimentationsgeschichte von diesem Zeitpunkt bis heute spiegelt sich im Aufbau der Knollen wider.

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With 20 Figures     

Das Problem „Erz-Nebengestein“ erläutert an ausgewählten Beispielen im Experiment

Zusammenfassung Ausgeprägte Wechselbeziehungen existieren zwischen zahlreichen Erzen und den sie umhüllenden Gesteinen. Zum Beispiel sind sulfidische Eisen-Nickel-Kupfeterze fast ausschließlich an basische Gesteine gebunden, wie Norite, während Molybdänsulfidlagerstätten, oder auch Blei-Zink-Vererzungen, in sauren Gesteinen, etwa Graniten und Monzoniten, anzutreffen sind. Experimentelle Untersuchungen an entsprechenden silikatisch-sulfidischen Stoff-systemen zeigen in augenfälliger Weise eine weitgehende Unmischbarkeit im Schmelzfluß. Die Löslichkeit von Sulfiden in Silikatschmelzen ist gering selbst bei niedriger Sauerstoffugazität und nimmt mit steigender f₀₂ noch weiter ab. Zufuhr von Schwefel zu einer homogenen Schmelze noritischer Zusammensetzung, mit kleinen Nickel- und Kupfergehalten, führt zur Bildung einer sulfidisch-oxidischen Schmelze, die mit der Silikatschmelze koexistiert. Die Silikatschmelze puffert die Zusammensetzung der sulfidisch-oxidischen Schmelze, welche bei der Abkühlung zu einem Gemisch aus Magnetit und monosulfidischen Mischkristallen, (Fe, Ni, Cu) _1–x S, kristallisiert. Bei weiterer Temperaturerniedrigung zerfällt die Mischkristallphase zu Pyrrhotin, Kupferkies und Pentlandit, gemäß der charakteristischen Erzparagenese vom Typus Sudbury. Bereiche von miteinander unmischbaren Schmelzen existieren auch in Systemen, welche granitische oder monzonitische und auch sulfidische Komponenten beinhalten. Reaktionen zwischen Schwefeldampf und silikatischen Mineralien führen zur Bildung von Sulfiden und Oxiden, welche gewöhnlich in metamorphen Gesteinen zu beobachten sind.

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Pronounced correlations exist between many ores and the rock types in which they occur. For instance, iron-nickel-copper sulfide ores are almost exclusively located in mafic rocks, such as norites and molybdenum sulfide deposits and vein-type lead-zinc sulfide deposits occur in silicic rocks, such as granites and monzonites. Experimental investigations of pertinent systems containing sulfide as well as silicate components have demonstrated the presence of wide fields of liquid immiscibility. The solubilities of sulfides in liquid silicates are low (<1000 ppm) even at low oxygen fugacities and diminish further with increase in f₀₂. Addition of sulfur to homogeneous noritic-type liquid which contains small amounts of nickel and copper produces a sulfide-oxide liquid which coexists with the silicate liquid. The silicate liquid buffers the composition of the sulfide-oxide liquid. The latter crystallizes on cooling to a mixture of magnetite and a (Fe, Ni, Cu)_1–x S solid solution wich in turn decomposes to the pyrrhotite, chalcopyrite, pentlandite assemblages characteristic of Sudbury-type deposits. Liquid immiscibility fields containing coexisting silicate and sulfide-oxide liquids exist also in systems containing granitic or monzonitic as well as the sulfide components. Reactions between sulfur vapor and silicate minerals produce sulfides and oxides commonly observed in metamorphosed rocks.

     

Platinum-group minerals and other solid inclusions in chromite of ophiolitic complexes: Occurrence and petrological significance

Summary Platinum-group mineral, silicate and other solid and fluid inclusions occur in disseminated and massive chromite in a variety of lithologies from ophiolitic and other mafic-ultramafic complex-types. The inclusions are small (<250 microns) and randomly distributed throughout their host. Silicate inclusions are modally more abundant than the other inclusion types. Platinum-group mineral phases are ruthenium-rich sulphides and PGE alloys are osmium-rich. Mafic silicates (olivine, pyroxenes, pargasitic-amphiboles, micas) are magnesium-, titanium-, and alkali-rich and felsic silicates are sodium-rich (albite, nepheline).The intimate association of these inclusions with chromite suggests that their origin must be considered within a chromite crystallization model. A hypothesis of origin is suggested wherein the platinum-group minerals and silicates are trapped as discrete, crystalline euhedral phases and silicate liquid during the precipitation of chromite. The similarity of physical characteristics, modal mineralogy and chemical compositions indicates that this model may be applicable to all mafic-ultramafic complex-types.

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Minerale der Platin-Gruppe und andere feste Einschlüsse in Chromiten aus Ophiolit-Komplexen: Vorkommen und petrologische Bedeutung

Zusammenfassung Minerale der Platin-Gruppe, Silikate und andere feste und flüssige Einschlüsse kommen in disseminierten und massiven Chromiten in einer Vielzahl von Gesteinen in ophiolitischen und anderen mafisch-ultramafischen Komplexen vor. Die Einschlüsse sind klein (<250 microns) und unregelmäßig im Chromit verteilt. Silikat-Einschlüsse sind modal weiter verbreitet als andere Arten von Einschlüssen. Minerale der Platin-Gruppe sind durch Ruthenium-reiche Sulfide und Osmium-reiche Legierungen vertreten. Mafische Silikate (Olivin, Pyroxen, pargasitische Amphibole, Glimmer) sind Magnesium-, Titan- und Alkali-reich; felsische Silikate sind Natrium-reich (Albit, Nephelin).Die ausgeprägte Assoziation dieser Einschlüsse mit Chromit weist darauf hin, daß ihre Herkunft im Zusammenhang mit einem Kristallisations-Modell für Chromit zu sehen ist. Ein genetisches Konzept wird vorgelegt, wobei die Platin-Gruppen-Minerale als gut ausgebildete, idiomorphe kristalline Phasen, und die Silikate als Silikatschmelze während des Ausfallens des Chromites eingeschlossen werden. Die Ähnlichkeit der physikalischen Eigenschaften, der modalen mineralogischen Zusammensetzung und der chemischen Zusammensetzung weisen darauf hin, daß dieses Modell auf alle mafisch-ultramafischen Komplexe anzuwenden ist.

     

An occurrence of ardennite in quartz veins in piemontite schist,Western Otago,New Zealand

Summary Ardennite of complex composition: (Mn²⁺ _3.488Ca_0.509Ba_0.002)₌₄(Mg_0.916916 Fe³⁺ _0.165 Mn³⁺ _0.099Cu_0.033Ni_0.009Zn_0.006 Ti_0.008Al_4.764)₌₆(As⁵⁺ _0.823V⁵⁺ _0.022P_0.005B_0.069Al_0.042Si_5.039)₌₆O_21.81(OH)_6.17 occurs in crack-seal quartz veins in quartz-albite-piemontite-spessartine-phengitehematite-chlorite-rutile-tourmaline ± calcite schist of the Haast Schist Group near Arrow Junction, western Otago, New Zealand. The Mn²⁺/Mn³⁺-ratio is sensitive to calculations and to accuracy of analyses. Boron is detected in ardennite for the first time. Other properties include = 1.734(3), = 1.735(3), = 1.751(3), 2V_Z = 30(2)°;a = 8.721(1),b = 5.816(1),c = 18.545(3) Å,V = 940.7(2) ų. Associated mineral phases are spessartine, hematite, piemontite containing 0.7% SrO and 0.06% PbO, and phengite. Later-stage vein minerals comprise chlorite, albite, and manganoan calcite which were deposited under less highly oxidizing conditions. Digenite with minor intergrown covellite occurs in small amount with manganoan calcite and quartz in a cross-cutting late-stage veina chalcopyrite and native copper occur in other late-stage veins. Arsenic and other components of the ardennite and associated minerals are derived from highly oxidized ferromanganese oxide- and hydroxide-bearing siliceous pelagic sediments that formed the protolith for the piemontite schist. The veins formed at a relatively early stage after metamorphism peaked in the chlorite zone of the greenschist facies under conditions that have been estimated at about 4.5 kbar, 390 °C.

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Vorkommen von Ardennit in Quarzgängen aus Piemontit-Schiefern, West-Otago, Neuseeland

Zusammenfassung Ardennit mit der Zusammensetzung (Mn²⁺ _3.488Ca_0.509Ba_0.002)₌₄(Mg_0.916Fe³⁺ _0.165Mn³⁺ _0.099Cu_0.033Ni_0.009Zn_0.006 Ti_0.008Al_4.764)₌₆(As⁵⁺ _0.823V⁵⁺ _0.022P_0.005B_0.069Al_0.042Si_5.039)₌₆O_21.81(OH)_6.17 tritt in Crack-seal-Quarzgängen in Quarz-Albit-Piemontit-Spessartin-Phengit-Hämatit-Chlorit-Rutil-Turmalin ± Calcit-Schiefern der Haast Schiefer-Gruppe nahe der Arrow Junction, West-Otago, Neuseeland, auf. Die Proportionen von Mn²⁺/Mn³⁺ hängen von der Kalkulation und der Genauigkeit der Analyse ab. Bor wird zum ersten Mal im Ardennit bestimmt. Andere Eigenschaften sind: = 1.734(3), = 1.735(3), = 1.751(3), 2Vz = 30(2)°; a = 8.721(1), b = 5.816(1), c = 18.545(3) Å, V = 940.7(2) Å3. Assoziierte Mineralphasen sind Spessartin, Hämatit, Piemontit, der 0.7% SrO und 0.06% PbO enthält und Phengit. Spät gebildete Gangmineralien, wie Chlorit, Albit und Mn-Calcit, sind unter geringer oxidierenden Bedingungen entstanden. Digenit mit etwas Covellin tritt in kleinen Mengen zusammen mit Mn-Calcit und Quartz in einem querschlägigen Gang auf, Chalcopyrit und gediegenes Kupfer kommen in anderen späten Gängen vor. Arsen und andere Komponenten des Ardennites and der assoziierten Minerale können von hochoxidierten, Fe-Mn-Oxid- und Hydroxyd-führenden, Sireichen, pelagischen Sedimenten hergeleitet werden, die das Ausgangsgestein für den Piemontit darstellen. Die Gänge wurden in einem relativ frühen Stadium, nach dem Metamorphosehöhepunkt, innerhalb der Chloritzone der Grünschiefer-Fazies, unter ungefähr 4.5 kbar und 390°C, gebildet.

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With 4 Figures     

Some characters of the bedded chromite deposits of Kalrangi,Cuttack district,Orissa, India

Mineralogy, size distribution of grains, and variation in chemical composition of chromitite occurring in four successive layers in serpentinite, near Kalrangi (85°45 E:21°0 N), Cuttack district, Orissa, have been studied to decipher the mode of formation of the ore bodies. The parent rocks are dunite-peridotite with olivine, olivine-enstatite and minor chromite, the minerals being completely altered to serpentine or talc-serpentine near the surface. The ore bodies are of bedded nature, composed entirely of chromite, and are confined to the top of the dunite-peridotite sheet. Grain-size variation of chromite in different layers in the vertical section shows straight line character which suggests accumulation of chromite grains by the process of magmatic sedimentation. The normal distribution of size variation of the chromite grains probably means that they are the products of a single magmatic cycle. Cr₂O₃ and MgO in chromitite decrease and FeO and Al₂O₃ increase in the vertical direction, which is expected when chromite crystallize from an ultrabasic magma in an undisturbed condition. Ideas of repeated injection and convection currents are negated by the absence of rhythmic layering and cyclic repetition of ultrabasics and chromite.

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Zusammenfassung Die Mineralogie, die Korngrößenverteilung und die Variation der chemischen Zusammensetzung der Chromititvorkommen in vier übereinanderliegenden Lagen im Serpentinit bei Kalrangi (85°45 E:21°0 N), Cuttack District, Orissa, wurden untersucht, um die Bildung der Erze zu verstehen. Die Muttergesteine sind Dunit-Peridotit mit Olivin, Olivin-Enstatit und wenig Chromit, wobei die Mineralien an der Oberfläche vollständig zu Serpentin oder Talk-Serpentinit verändert sind. Die Erzkörper sind geschichtet, bestehen fast völlig aus Chromit und sind auf den obersten Teil der Dunit-Peridotit-Platte beschränkt, die im Hangenden von präkambrischen Mahagiri-Quarziten einer itabiritischen Serie intrudiert ist. Die Korngrößenverteilung im Chromit in den verschiedenen Lagern des Profils zeigt geradlinigen Charakter, was auf die Anlagerung der Chromitkörner durch magmatische Sedimentation hinweist. Die lognormale Korngrößen-Häufigkeits-Verteilung der Chromitkörner spricht für einen einmaligen magmatischen Zyklus. Während Cr₂O₃ und MgO in den Chromititen systematisch nach oben abnehmen, nehmen FeO und Al₂O₃ zu, was zu erwarten ist, wenn die Chromitausscheidung in ungestörtem, ultramafischem Magma vor sich geht. Vorstellungen von wiederholten Injektionen und Konvektionsströmen sind zu widerlegen durch das Fehlen von rhythmischen Schichten und von zyklischen Wiederholungen der ultramafischen Gesteine und des Chromits.

     

Experimentelle Bildung von SiO2-Mineralien aus natürlichen Silikaten und silikatischen Gesteinen bei 180° C

Zusammenfassung Bei einer Temperatur von 180°C wurde die Umwandlung eines Trachyandesites sowie eines Serpentins in Quarz im alkalischen Milieu untersucht.Die Bildung der SiO₂-Mineralien erfolgte aus den silikatischen Gemengteilen dieser Gesteine, wie auch Versuche mit Alkalifeldspat, Plagioklas, Augit und Biotit zeigen.Unter dem Einfluß von verschiedenen KOH- und NaOH-Lösungen kam es zu einem Abbau der silikatischen Substanzen und zur Bildung von Cristobalit und dann erst von Quarz.Bei geringeren Alkalikonzentrationen bleibt der Cristobalit sehr lange erhalten; bei höheren Konzentrationen dagegen kommt es zu einer raschen Bildung von Quarz. Es zeigt sich dabei, daß die NaOH-Lösungen die Quarzbildung stärker beschleunigen als die KOH-Lösungen. Die experimentell zu SiO₂-Mineralien umgewandelten Trachyandesite konnten mit den natürlichen opalisierten Trachyandesiten verglichen werden.Auch aus Cristobalit und Alunit bestehende natürliche Zersetzungsprodukte des Trachyandesites konnten experimentell nachgebildet werden. Dies geschah durch die Einwirkung von alkalischen Lösungen und darauffolgend von Schwefelsäure auf den Trachyandesit.

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Experimental formation of SiO₂-minerals out of natural silicates and silicatic rocks at 180° C

The transformation of both trachyandesite and serpentine into quartz in alcalic surroundings at 180° C was investigated by experiments. The SiO₂-minerals were formed out of the silicatic components of the rocks (trachyandesite and serpentine), as was shown by experiments with potassium feldspar, oligoclase, augite and biotite. Under the influence of differing KOH and NaOH solutions the silicatic substances were dissolved, and cristobalite at first, and only afterwards quartz were formed. At low alcalic concentrations the cristobalite was preserved for a long time whereas higher alcalic concentrations led to a rapid formation of quartz. The NaOH-solutions speeded up the formation of quartz to a greater extent than KOH-solutions. The trachyandesite, experimentally transformed into SiO₂-minerals, could be compared with the naturally opalized trachyandesites. Products of natural alteration consisting of cristobalite and alunite could likewise be imitated in experiments, when the trachyandesite was transformed first by alcalic solutions and then by sulphuric acid.

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Herrn Professor Dr. H. Heritsch danke ich für sein dauerndes Interesse an dieser Arbeit, für Ratschläge und kritische Bemerkungen sowie dafür, daß die Experimente am Institut für Mineralogie und Petrographie der Universität Graz durchgeführt werden konnten. Herrn Professor Dr. C. W. Correns danke ich für wertvolle Hinweise und für die Möglichkeit, die experimentelle Technik in Göttingen anläßlich eines Studienaufenthaltes kennenzulernen. Ebenso gilt mein Dank Herrn Professor Dr. K. H. Wedepohl. Ferner danke ich Frl. Dr. A. Heydemann für anregende Diskussionen. Herrn Dr. F. Grasenick, dem Leiter des Forschungszentrums für Elektronenmikroskopie der Hochschulen in der Steiermark, verdanke ich die elektronenmikroskopischen Aufnahmen.     

Shear aggregation (convective scavenging) and cascade enrichment of PGEs and chromite in mineralized layers of large layered intrusions

Summary Shear driven coagulation/aggregation is a common method to concentrate and separate suspended particulate matter from fluids. Convective boundary layers are of primary importance in securing concentration. The theoretical indication is that ore grade PGEs may be scavenged from a primary melt of Bushveld composition and aggregated in convective boundary layers well within the expected lifetime of a magma chamber. The boundary layer dynamics should also secure the observed peculiarities of Bushveld PGE concentration profiles: peaks at top and bottom of, say, hosting chromitite layers. In the environment of double diffusive convection, precipitates of immiscible sulphide liquids in the cooler upper sections of the magma will be transported downward through undersaturated, hotter layers of melt, to be resorbed and to enrich the lower layers, similar in operation to a chemical fractionation cascade. Further cooling secures 1) ore grade levels of concentrates in zones of higher shear at the bottom and 2) supersaturation, assistingin situ solidification there.

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Scher-Aggregation und Kaskaden-Anreicherung von PGEs und Chromit in mineralisierten Lagen großer, geschichteter Intrusionen

Zusammenfassung Koagulation/Aggregation, die durch Scherung verursacht wird, ist eine verbreitete Methode um in Suspension gehaltene Feststoffe aus fluiden Phasen zu konzentrieren und abzutrennen. Konvektive Grenzlagen sind von grundsätzlicher Bedeutung um eine Konzentration zu ermöglichen. Es gibt theoretische Hinweise dafür, daß PGEs in abbauwürdigem Ausmaß aus einer primären Schmelze von Bushveld-Zusammensetzung abgetrennt und in konvektiven Grenzlagen aggregiert werden können; dies kann durchaus in der wahrscheinlichen Lebenszeit einer Magmenkammer stattfinden. Die Dynamik der Grenzschichten sollte auch die beobachteten Besonderheiten von PGE Konzentrationsprofilen im Bushveld erklären: Peaks am oberen und unteren Rand von, beispielsweise, Chromititlagen. Im Milieu doppelt diffusiver Konvektion werden Prezipitate von entmischter Sulfidschmelze in den kühleren oberen Bereichen des Magmas nach unten transportiert, um im untersättigten, heisseren unteren Bereich des Magmas resorbiert zu werden und die unteren Lagen anzureichern, heir bestehen Ähnlichkeiten zu einer chemischen Fraktionierungskaskade. Weitere Abkühlung stellt sicher, daß 1. abbauwürdige Gehalte in Zonen von intensiver Scherung am unteren Rand der Magmenkammer auftreten und daß 2. Übersättigung zur Verfestigung in situ beiträgt.

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With 2 Figures     

The Sompujärvi PGE reef in the Penikat layered intrusion,northern Finland

Summary The Sompujärvi (SJ) PGE Reef is located at the border between the third and fourth megacyclic units, 400–1000 metres above the base of the Penikat layered intrusion. It usually occurs in the basal bronzititic portion of megacyclic unit IV, but can occur in the overlying peridotitic cumulates or the gabbroic cumulates at the top of megacyclic unit III in places. PGE concentrations have been found to occur mainly in association with either base metal sulphide (mainly pyrite-chalcopyrite-pentlandite) or chromite disseminations, the latter type usually representing a distinctly higher grade of mineralisation.When the magma which formed megacyclic unit IV penetrated into the Penikat layered intrusion, its lower part intermixed with the older residual magma. It may be assumed that this mixing of magmas was responsible for the precipitation and PGE enrichment of sulphides in the lower part of the olivine cumulates, accounting for the sulphide-disseminated mineralization type. The entry of the new magma pulse was probably quite powerful, and when this magma spread out over the uppermost, partly consolidated gabbroic cumulate of megacyclic unit III it caused pronounced local erosion in the uppermost crystal layer and excavated elongated channels and/or depressions, as associated with faulting. These channels and depressions then trapped older residual liquid enriched in platinum-group elements and the chromite-disseminated type within the SJ Reef was formed.

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Das Sompujdrvi PGE Reef in der Penikat-Intrusion, Nord-Finnland

Zusammenfassung Das Sompujärvi (SJ) PGE Reef liegt im Grenzbereich von Megazyklus III und IV, 400 1000 m oberhalb der Basis der Penikat Intrusion.Normalerweise tritt es in den liegenden Bronzititen des Megazyklus IV auf; es kann aber sehr wohl auch in den peridotitischen und gabbroiden Kumulaten in den obersten Teilen von Megazyklus 111 entwickelt sein. PGE Anreicherungen sind entweder an Sulfide (hauptsächlich Pyrit-Kupferkies-Pentlandit) oder an disseminierten Chromit geknüpft. Der letztere Vererzungstyp ist durch höhere Gehalte gekennzeichnet.Während der Intrusion der Magmen des Megazyklus IV kam es zu einer Magmenmischung zwischen diesen und älteren Magmen. Es kann angenommen werden, daß dieses magma-mixing für die Ausfällung und Anreicherung der PGE's in den Sulfiden, die in den tieferen Anteilen der Olivin-Kumulate auftreten, verantwortlich zu machen ist und der Grund für diese disseminierte an Sulfide gebundene Vererzung ist. Das Eindirngen mächtiger neuer Magmenschübe und die Ausbreitung dieses Magmas über die obersten, bereits konsolidierten Gabbro-Kumulate des Megazyklus III, verursachten eine lokal intensive Erosion in diesen obersten bereits kristallisierten Lagen. Längliche Spaltensysteme und/oder Einsenkungen, ähnlich wie bei Störungen, wurden angelegt. In diesen Spaltensystemen und Einsenkungen sammelte sich ältere Schmelze, die an Elementen der Platingruppe angereichert war. Sie bildete die an disseminierten Chromit gebundene Vererzung im SJ Reef.

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With 8 Figures     

The reciprocal character of rayleigh-waves and cracks

SummaryThe Reciprocal Character of Rayleigh-Waves and Cracks Utilizing dynamic photoelasticity a dual crack-elastic wave problem is investigated: Initiation of cracks by superimposing Rayleigh-waves and generation of Rayleigh-waves during instationary crack movement.

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ZusammenfassungDie Reziprozitätsbeziehung zwischen Rayleigh-Wellen und Rissen Im Rahmen der dynamischen Spannungsoptik wird ein duales Wellen-Riß-Problem untersucht: die Erzeugung von Rissen durch überlagerte Rayleigh-Wellen und die Aussendung von Rayleigh-Wellen durch instationäre Rißausbreitung in festen Körpern.

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RésuméLa relation entre les ondes Rayleigh et des fissures Un problème dualiste onde-fissure a été étudié à l'aide de la photoélasticité dynamique: la création des fissures par superposition des ondes Rayleigh et émission des ondes Rayleigh à la suite d'extension instationnaire des fissures dans des solides.

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A review article on rock fracture mechanics and methods of dynamic photoelasticity applied to stress-wave-crack interaction in fracture control, excavating, oil shale fragmentation and gas well stimulation is in preparation.

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With 3 Figures     

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

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

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

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

     

Der Eukrit von Stannern

Zusammenfassung Die Beobachtungen beim Fall des Meteoriten von Stannern am 22. Mai 1808 werden zusammenfassend dargestellt. Der Eukrit von Stannern besitzt eine Porosität von 15 % und besteht nach mikroskopischen Beobachtungen aus ophitischen und brecciösen Partien, welche 33 Vol.-% Bytownit (An₈₄),11 Vol.-% Hypersthen (Fs₅₅), 49 Vol.-% Pigeonit (Fs₅₅En₃₅Wo₁₀), etwa 5 Vol.-% Quarz und geringere Mengen von Ilmenit, Troilit und Chromit enthalten. Alle these Mineralien werden näher beschrieben. Eine neue chemische Analyse wird mitgeteilt, die mit dem mikroskopischen Befund gut übereinstimmt. Aus einer Schmelze bildeten sick zuerst Bytownit und Hypersthen in nahezu eutektischem Mengenverhältnis. Danach wurde der Hypersthen unter gleiehzeitiger starker mechanischer Beanspruchung des ganzen Gesteins (Breccienbildung) zum größten Teil in Pigeonit umgewandelt und es kam zusätzlicher Pigeonit zur Abscheidung. Nach Abschluß der Breccienbildung entstanden als letzte Bildungen Quarz, Ilmenit und Troilit. In den letzten Phasen der Bildung spielten möglicherweise flüchtige Bestandteile eine Rolle, die heute nicht mehr im Meteoriten vorliegen. Die chemische Zusammensetzung des Eukrits von Stannern und die der übrigen Careichen Achondrite wird mit der der Chondrite und irdischen Basalte verglichen und es werden mögliche genetische Zusammenhänge diskutiert. Jedenfalls können Eukrite und Howardite nur auf nicht zu kleinen planetarisehen Körpern entstanden sein, wo Kristallisationsdifferentiation und lanusame Abkiihlung möglich waren. Die in der Atmosphäre gebildete Schmelzrinde der Steine von Stannern enthält viele Blasen, die durch des Sieden der Silikatschmelze erzeugt wurden. Aus dem Dampf schlug sick bei der Abkühlung in den Blasen und auf der Außenseite der Steine Wollastonit ab. Im Glas entstanden geringe Mengen Enstatit oder Klinoenstatit.     

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     

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     

Platinum mineralization in the Alaskan-type intrusive complexes near Fifield,N.S.W., Australia. Part 2. Platinum-group minerals in placer deposits at Fifield

Summary The Fiîeld Platinum Province, New South Wales, Australia, contains Alaskan-type mafic-ultramafic complexes with notable PGE mineralization. This mineralization has evolved in several stages ranging from high- to low-temperature hydromagmatic, with weathering and latertic concentration followed by erosion and placer accumulation in alluvial channels. This last stage has furnished the largest quantity of platinum from the area. PGM nuggets were collected in a corridor, south and southeast of Fifield, joining the leads exploited in the past and continuing northwards.The following PGM association was observed in the nuggets: isoferroplatinum, native osmium, osmiridium, iridosmine, laurite and bowieite. Isoferroplatinum is the matrix mineral in the nuggets, while (It, Os, Pt) alloys occur as exsolutions. The nuggets sometimes carry inclusions of euhedral chromite. Two sulphidic phases-laurite and bowieite-are rare and occur embedded as trapped early formed crystals in isoferroplatinum.This PGM association is entirely different, when compared to the PGM in pegmatoid clinopyroxenites (P-units) described previously (Johan et al., 1989), both as to the nature of the mineral species and to the chemistry of isoferroplatinum common to both occurrences. This proves conclusively that the source for the alluvial nuggets must be of a different nature from the presently established hard rock mineralization.The co-existence of iridosmine and osmiridium exsolutions in isoferroplatinum proves a high temperature origin for the nuggets, and excludes a low temperature origin through in situ overgrowth from aqueous solutions in either the laterite or the erosive profile. The presence of chromite inclusions of a certain diagnostic composition indicates that the original host rock for the nuggets was a chromitite within dunite. The chemistry of the coexisting alloy phases provides a temperature estimate of about 800 °C, which is compatible with Alaskan complexes in Alaska and the Urals. The textural study of the nuggets shows different rates of cooling from nugget to nugget, with many textures relating to heterogeneous nucleation in metallurgical processes.

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Platin-Mineralisation in Intrusiv-Komplexen des Alaska-Types bei Fifield, NSW, Australien. Teil 2. Platingruppen-Minerale in Seifenlagerstätten in Fifield

Zusammenfassung Die Platin-Provinz von Fifeld, New South Wales, Australien, enthält mafischultramafische Komplexe des Alaska-Typs mit beachtlicher PGE Mineralisation. Diese hat sich in verschiedenen Stadien entwickelt, die von hoch- bis tief- temperiert hydromagmatisch reichen, und von Verwitterungsbildungen, lateritischer Konzentration, Erosion und Seifenbildung in alluvialen Rinnen gefolgt wurde. Dieses letzte Stadium hat bisher die größte Menge an Platin produziert. PGM Nuggets wurden in einem Korridor südlich und südöstlich von Fifield gesammelt, und diese setzten sich in den Anreicherungen fort, die in der Vergangenheit ausgebeutet wurden.Die folgende PGM Paragenese wurde in den Nuggets beobachtet: Isoferroplatin, gediegen Osmium, Osmiridium, Iridosmin, Laurit und Bowieit. Isoferroplatin ist das Matrix-Mineral der Nuggets, während (Ir, Os, Pt)—Legierungen als Entmischungen erscheinen. Die Nuggets enthalten gelegentlich Einschlüsse von isomorphem Chromit. Zwei Sulfidphasen—Laurit und Bowieit-sind selten und kommen als früh gebildete Kristalle im Isoferroplatin vor.Diese PGM-Paragenese unterscheidet sich grundsätzlich von der in pegmatoiden Klinopyroxeniten (P-units;Johan et al., 1989). Dies betrifft sowohl die Art der Minerale wie auch die chemische Zusammensetzung von Isoferroplatin. Diese Beobachtungen zeigen in überzeugender Weise, daß die Quelle für die alluvialen Nuggets nicht in der jetzt nachgewiesenen Vererzung in Festgesteinen gesucht werden kann.Die Koexistenz von Iridosmin- und Osmiridium-Entmischungen in Isoferroplatin weist auf die hohe Bildungstemperatur der Nuggets hin und schließt eine Tieftemperatur-Bildung durch in situ Überwachsung aus wässerigen Lösungen entweder im Laterit oder im Erosionsprofil aus. Die Anwesenheit von Chromiteinschlüssen definierter Zusammensetzung zeigt, daß das ursprüngliche Muttergestein der Nuggets ein Chromitit innerhalb von Duniten war. Die chemische Zusammensetzung der koexistierenden Legierungen weist auf Temperaturen von ungefähr 800°C; das ist in guter übereinstimmung mit Daten von den Komplexen in Alaska und im Ural. Texturelle Untersuchungen lassen Abkühlungsraten erkennen, die von Nugget zu Nugget schwanken; viele der beobachteten Texturen lassen sich mit heterogener Nukleation in metallurgischen Prozessen vergleichen.

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With 3 plates and 4 figures     

Die Beziehung der Granitoide im Untergrund der Nordalpen zum moldanubisch-moravischen und alpin-karpatischem Kristallin

Zusammenfassung Nach petrologischen Vergleichsuntersuchungen sind die Granodiorite des Südrandes der Böhmischen Masse (Freistadt), des Massivs von Bratislava (Kleine Karpaten) und des Molasseuntergrundes bei Tulln-Moosbierbaum gleichzustellen. Die Platznahme der Gesteine fand jedoch in mineralfaziell und tektonisch verschiedener Umgebung statt. Die geologische Position des Massivs von Bratislava läßt sich mit der der autochthonen Massive der Westalpen vergleichen. Die Frage der gefüllien Plagioklase und der Deformations-verglimmerung wird diskutiert.

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Summary The petrological properties of the granodiorites of the Bohemian Massif, of the Massif of Bratislava (Malé Karpaty, SSR) and of the basement of the molasse zone point to the fact that these rocks are derived from the same source. The implacement took place in different mineral facies zones and different tectonic environments. The geological position of the Massif of Bratislava is to compare with the autochthonous massives of the Western Alps. The Question of the formation of the sericite-, clinozoisite and garnet-microlites in plagioclases and of the formation of muscovite during deformation Deformationsverglimmerung is discussed.

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Mit 4 Textabbildungen

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Herrn Prof. Dr.H. Leitmeier zum 80. Geburtstag gewidmet.     

Nephelinite-carbonatite liquid immiscibility at Shombole volcano,East Africa: Petrographic and experimental evidence

Summary We summarize the evidence for silicate-carbonate liquid immiscibility in two nephelinite lavas from Shombole volcano, East Africa, and discuss its significance for carbonatite petrogenesis. The nephelinite lavas contain spherical to irregular globules 0.5 cm containing low-Sr calcite, Sr-Ca and K-Ba zeolites, fluorite, aegirine, strontianite, and fluorapatite. The globules are interpreted to be magmatic in origin, and represent quenched immiscible carbonate liquid. Most phases in the globules form an interlocking mosaic of euhedral crystals, however, rare blebby intergrowths of calcite and strontianite indicate eutectic crystallization from a melt. The phase assemblages and respective compositions of minerals in the globules and silicate groundmass are nearly identical, indicating that the samples were quenched when two liquids were in near-equilibrium. Experiments with the samples at 200–500 MPa and 975–925 °C have reproduced the natural assemblages (phenocrysts + 2 liquids) exactly and the compositions of experimentally generated solid phases closely match the original phenocrysts. The natural and experimentally produced carbonatites are both sövitic (calcite carbonatite) in composition.The two-liquid experimental data from Shombole are compared with the 300 MPa experimental data ofFreestone andHamilton (1980) andHamilton et al. (1989), who utilized strongly peralkaline bulk compositions typical of the lavas erupted at Oldoinyo Lengai. Both data sets are nearly coplanar in the tetrahedron Si-(Ca + Mg + Fe²⁺)-(Al + Fe³⁺)-(Na + K) (SCAN), but the tielines have different orientations and the Oldoinyo Lengai bulk compositions generate alkali-rich carbonatitic liquids, rather than sövitic liquids. At both volcanic centers, only one type of extrusive carbonatite is known, and crystal fractionation schemes to generate one carbonatite from another are not supported by the data. Experiments illustrate that the full range of Ca-Mg-(Na + K) carbonatites can be generated by liquid immiscibility from nephelinitic magmas of different compositions.

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Nephelinit- und Karbonatitschmelzen des Shombole-Vulkans, Ostafrika, sind nicht mischbar.: Petrographische und experimentelle Ergebnisse

Zusammenfassung Wir fassen die Hinweise auf fehlende Mischbarkeit von Silikat-Karbonatschmelzen in zwei Nephelinitlaven des Shombole-Vulkans, Ostafrika, zusammen und diskutieren die Bedeutung der Ergebnisse für die Genese der Karbonatite. Die Nephelinitlaven enthalten rundliche bis unregelmäßig geformte Einschlüsse von bis zu 0,5 cm Durchmesser, die Sr-armen Kalzit, Sr-Ca und K-Ba Zeolite, Fluorit, Aegirin, Strontianit und Fluorapatit enthalten. Diese Einschlüsse (Globules) sind magmatischen Ursprungs und stellen rasch abgekühlte unmischbare Karbonat-Schmelze dar. Die meisten Phasen in den Einschlüssen bilden ein vernetztes Mosaik idiomorpher Kristalle. Selten kommen auch tröpfchenförmige Verwachsungen von Kalzit und Strontianit vor, die auf eutektische Kristallisation aus einer Schmelze hinweisen. Die Assoziationen der Phasen, und die Zuammensetzungen der Minerale in den Einschlüssen und in der silikatischen Grundmasse sind fast identisch, und weisen darauf hin, daß die Proben rasch abgekühlt wurden als beide Schmelzen beinahe im Gleichgewicht waren. Experimente mit den Proben bei 200–500 MPa und 975–925°C haben die natürlichen Assoziationen (idiomorphe Kristalle und zwei Schmelzen) genau wiedergegeben und Zusammensetzungen der experimentell hergestellten festen Phasen stimmen sehr gut mit denen der ursprünglichen idiomorphen Kristalle überein. Die natürlichen und die experimentell hergestellten Karbonatite sind sövitischer Zuammensetzung (Kalzit-Karbonatit).Die experimentellen Daten vom Shombole werden mit den bei 300 MPa durchgeführten experimentellen Daten vonFreestone undHamilton (1980) undHamilton et al. (1989) verglichen; letztere benützten stark peralkalische Gesamtzusammensetzungen die typisch für die Laven des Oldoinyo Lengai-Vulkans sind. Beide Datengruppen sind beinahe koplanar in den Tetraedern Si-(Ca + Mg + Fe⁺²)-(Al + Fe +3)-(Na + K) (SCAN), aber die Konoden haben verschiedene Orientierungen und die Oldoinyo Lengai-Zusammensetzungen erzeugen alkalireiche karbonatitische Schmelzen und nicht sövitische. In beiden vulkanischen Zentren ist nur ein Typ von Karbonatiten bekannt und Fraktionierungs-Mechanismen, die einen Karbonatit aus dem anderen ableiten könnten, werden von den erarbeiteten Daten nicht gestützt. Experimente zeigen, daß das volle Spektrum möglicher Ca-Mg(Na + K) Karbonatite durch Unmischbarkeit (immiscibility) aus nephelinitischen Magmen verschiedener Zusammensetzung abgeleitet werden kann.

     

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

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

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

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

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With 11 Figures     

Platinum-group minerals in the chromitites from the Great Serpentinite Belt,NSW, Australia

Summary Occurrences of platinum-group minerals (PGM) from chromitites of the Great Serpentinite Belt of New South Wales are reported for the first time in this study. On the basis of their major components, these minerals are classified into various groups, including sulphides, sulpharsenides, arsenides, antimonides, amalgams, and alloys of Os-Ir-Ru-(Fe Ni), Pd Cu Sn, Ni-Fe-Pt-Pd, Pd-Pb-Cu, and Rh-Sn-Cu. They are present: (i) as inclusions within chromite, (ii) in interstitial silicates, (iii) in ferritchromite and (iv) along fractures in chromite. Ir-subgroup (Ir, Os, Ru) minerals (IPGM) dominate podiform chromitites hosted by upper mantle serpentinised harzburgite, whereas Pdsubgroup (Pd, Pt, Rh) minerals (PPGM) characterise banded chromitites in cumulates of the overlying magmatic series. A highly brecciated podiform chromitite, however, is distinguished by abundant disseminated PPGM containing Sb ± Cu. Primary magmatic PGM in podiform chromitite comprise IPGM sulphides, sulpharsenides, and alloys, whereas hydrothermal PGM are characterised by PPGM alloys with Hg, Sb, and Cu. Dominantly hydrothermal PGM in the banded chromitites formed by remobilisation of primary magmatic PGM during serpentinisation. The contrast in PGM association is related to the crystallisation of the host chromitites; IPGM crystallised early from the parental magma along with podiform chromitite, but PPGM formed later at lower temperatures during crystallisation of banded chromitite.[

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Platingruppen-Minerale in den Chromititen aus dem Great Serpentinite Belt, NSW, Australien

Zusammenfassung In dieser Studie wird zum ersten Mal über das Vorkommen von PlatingruppenMineralen (PGM) in Chromititen der Great Serpentinite Belt berichtet. Die auftretenden Mineralphasen umfassen Sulfide, Sulfarsenide, Arsenide, Antimonide, Amalgam und Legierungen von Os-Ir-(Fe-Ni), Pd-Cu-Sn, Ni-Fe-Pt-Pd, Pd-Pb-Cu and Rh-Sn-Cu. Sie treten als i) Einschlüsse im Chromit, ii) in Silikaten der Grundmasse, iii) Im Ferritchromit und iv) in Frakturen des Chromit auf. Mineralphasen der Ir-Untergruppe (IPGM = Ir, Os, Ru) dominieren in podiformen Chromititen, die in serpentinisierten Harzburgiten des oberen Mantels auftreten. Minerale der Pd-Untergruppe (PPGM = Pd, Pt, Rh) charakterisieren gebänderte Chromitite, die innerhalb der über der Mantelsequenz liegenden Kumulatabfolge vorkommen. Ein deutlich brekzierter podiformer Chromitit unterscheidet sich von den übrigen podiformen Chromititen durch häufiges Auftreten von disseminierten PPGM, die auch Sb ± Cu führen. Primär magmatisch gebildete PGM in podiformen Chromititen umfassen IPGM in Form von Sulfide, Sulfarsenide und Legierungen, während PPGM als Legierungen mit Hg, Sb und Cu hydrothermale Phasen darstellen. Die hydrothermalen PGM in den gebänderten Chromititen wurden überwiegend durch Remobilisation aus primär magmatischen PGM während der Serpentinisierung gebildet. Der markante Unterschied in den während der Serpentinisierung gebildet. Der markante nterschied in den PGM-Assoziationen steht mit der Kristallisation des jeweiligen Chromitit in Verbindung: Während IPGM früh aus dem Magma zusammen mit den podiformen Chromititen kristallisierten, wurden PPGM später unter niedrigeren Temperaturen während der Kristallisation der gebänderten Chromitite gebildet.[

     

The platinum-group element distribution in the Dumont Sill,Quebec. Implications for the formation of ni-sulfide mineralization

Summary The Dumont Sill is an Archaean komatiitic intrusion, whichDuke (1986) subdivided into a mafic (MZ) and ultramafic zone (UMZ). The UMZ comprises an upper (UPZ) and a lower peridotite subzone (LPZ) consisting of olivine + chromite cumulates and a dunite subzone (DZ) between them, consisting of olivine ± sulfide cumulates.Three sulfide-rich layers in the DZ are delineated by anomalously high Ni, Cu, S and Se concentrations (Ni 0.95 wt %, Cu 0.07 wt.%, S 1.0 wt.%, Se 2.7 ppm). They also contain elevated contents of noble metals (Au 31.5 ppb, Pd 210 ppb, Pt 180 ppb, Ir 8.4 ppb, Os 6 ppb). Unmineralized samples contain 3–8 ppb Pd, 1–20 ppb Pt, 0.2–3.6 ppb Au, 0.5–6 ppb Ir, and 1–6 ppb Os.Samples belonging to the LPZ and UPZ and lying above and beneath the mineralized horizons have rather high Ir contents, generally between 2.9 to 4.4 ppb. In contrast, Ir contents of sulfide-free samples from the DZ and UPZ which lie immediately above the mineralized zones have significantly lower Ir concentrations, ranging from 0.1 to 1.5 ppb. This zone of Ir depletion coincides with a zone of Ni-depleted olivine and sulfide which crystallized just above sulfide-rich horizons in the DZ (Duke, 1986). It is suggested that Ir and Ni depletion in cumulates which lie between or above sulfide-rich zones are due to the lower Ir and Ni contents in olivine which crystallized from a silicate magma from which a sulfide liquid had already been segregated. Alternatively, if metal alloys control the distribution of Ir and Os in the DZ, the Ir depletion in the cumulates above the ore' horizons implies that crystallization of the metal phase ceased. This would be the case if, due to the segregation of sulfides, the Ir concentration in the silicate liquid falls below the solubility limit of the metal phase.The sulfide mineralization probably formed by fractional segregation of a sulfide/ oxide liquid, as the PGE concentrations in the sulfide liquid and PGE/Se, or PGE/S ratios tend to decrease from the bottom to the top in the mineralized zones.Duke (1986) proposed that sulfide saturation was caused by mixing of primitive komatiite magma with fractionated interstitial liquid, which was squeezed out of the cumulate pile. Sulfide segregation at the floor of the magma chamber is likely to have been a very localized event implying low R-factors. The small PGE-enrichment in the sulfide horizons of the Dumont Sill and the narrow zones of Ir-depletion just above the sulfide zones are consistent with the proposed process.

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Die Verteilung von Platingruppen-Elementen im Dumont Sill, Quebec und ihre Bedeutung für die Bildung von Ni-Sulfid MIneralisationen

Zusammenfassung Der Dumont Sill ist eine komatiitische Intrusion, die von Duke (1986) in eine mafische (MZ) und eine ultramafische (UMZ) Zone untergliedert wurde. Die UMZ setzt sich aus einer oberen (UPZ) und einer unteren (LPZ) peridotitischen Subzone, die aus Olivinund Chromft-Kumulaten besteht, und einer dunitischen Subzone (DZ), zwischen diese beiden eingeschaltet, zusammen. Letztere besteht aus Olivin- und Sulfid-Kumulaten.Drei sulfidreiche Lagen innerhalb der DZ sind durch anomal hohe Gehalte an Ni, Cu, S und Se (Ni 0.95 Gew. %, Cu 0.07 Gew. %, S 1.0 Gew. %, Se 2.7 ppm) charakterisiert. Erhöhte Gehalte an Edelmetallen (Au 31.5 ppb, Pd 210 ppb, Pt 180 ppb, Ir 8.4 ppb, Os 6 ppb) sind ebenfalls an diese Lagen gebunden. Unvererzte Proben enthalten < 3–8 ppb Pd, 1–20 ppb Pt, 0.2–3.6 ppb Au, 0.5–6 ppb Ir und 1–6 ppb Os.Proben aus der LPZ und UPZ und solche aus dem Hangenden und Liegenden der Mineralisationshorizonte zeigen relativ hohe Ir-Gehalte; im allgemeinen zwischen 2.9 und 4.4 ppb. Im Gegensatz dazu sind die Ir-Gehalte sulfidfreier Proben unmittelbar über vererzten Lagen deutlich erniedrigt; sie variieren zwischen 0.1–1.5 ppb. Diese an Ir verarmte Zone entspricht einer Zone nickelarmer Olivine und Sulfide, die unmittelbar oberhalb der sulfidreichen Horizonte in der DZ kristallisierten (Duke, 1986). Es wird vermutet, daß die Ir- und Ni-Abreicherung in den Kumulaten, die oberhalb und zwischen den sulfid-reichen Zonen liegen, mit den niedrigeren Ir- und Ni-Gehalten der Olivinen zusammenhängt. Die Olivine kristallisierten aus einem Silikatmagma, von dem sich bereits eine Sulfidschmelze abgeschieden hatte.Soferne metallische Verbindungen die Ir- und Os-Verteilung in der DZ kontrollieren, würde die Ir-Abreicherung in den Kumulaten oberhalb des Erzhorizontes auf ein Ende der Kristallisation einer metallischen Phase hinweisen. Dieser Fall könnte eintreten, sobald durch die Ausscheidung von Sulfiden, die Ir-Konzentration in der silikatischen Schmelze unter die Löslichkeitsgrenze der Metallphase fällt.Die Sulfidvererzung bildete sich wahrscheinlich infolge von fraktionierter kristallisation einer Sulfid/Oxidschmelze, da die PGE Konzentrationen der Sulfidschmelze, und das PGE/S Verhältnis vom Liegenden zum Hangenden hin in den mineralisierten Horizonten abnehmen. Duke (1986) schlug ein Modell vor, in dem die Sulfid-Sättigung der silikatischen Schmelze durch eine Vermischung eines komatiitischen Magmas mit einer fraktionierten, interstitialen, aus den Kumulaten ausgequetschten Schmelze erklärt wird. Die Sulfidausfällung an der Basis der Magmenkammer scheint ein lokal recht begrenztes Phänomen gewesen zu sein, die niedrige R-Faktoren bedingt. Die geringfügige PGE-Anreicherung in den Sulfidlagen des Dumont Sills und die schmale Zone der Ir-Abreicherung unmittelbar oberhalb dieser sulfidischen Zone stehen mit diesen vorgeschlagenen Prozessen im Einklang.

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With 6 Figures