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

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

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

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

Geochemistry and geodynamics of a Late Cretaceous bimodal volcanic association from the southern part of the Pannonian Basin in Slavonija (Northern Croatia)

Summary ?In this paper we present petrological and geochemical information on a bimodal basalt-rhyolite suite associated with A-type granites of Late Cretaceous age from the South Pannonian Basin in Slavonija (Croatia). Basalts and alkali-feldspar rhyolites, associated in some places with ignimbrites, occur in volcanic bodies that are interlayered with pyroclastic and fossiliferous Upper Cretaceus sedimentary rocks. The petrology and geochemistry of the basalts and alkali-feldspar rhyolites are constrained by microprobe analyses, major and trace element analyses including REE, and radiogenic and stable isotope data. Basalts that are mostly transformed into metabasalts (mainly spilites), are alkalic to subalkalic and their geochemical signatures, particularly trace element and REE patterns, are similar to recent back-arc basalts. Alkali-feldspar rhyolites have similar geochemical features to the associated cogenetic A-type granites, as shown by their large variation of Na₂O and K₂O (total 8–9%), very low MgO and CaO, and very high Zr contents ranging between 710 and 149 ppm. Geochemical data indicate an amphibole lherzolite source within a metasomatized upper mantle wedge, with the influence of upper mantle diapir with MORB signatures and continental crust contamination. Sr incorporated in the primary basalt melt had an initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of 0.7039 indicating an upper mantle origin, whereas the ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio for the alkali-feldspar rhyolites and associated A-type granites is 0.7073 indicating an apparent continental crust origin. However, some other geochemical data favour the idea that they might have mainly originated by fractionation of primary mafic melt coupled with contamination of continental crust. Only one rhyolite sample appears to be the product of melting of continental crust. Geological and geodynamic data indicate that the basalt-rhyolite association was probably related to Alpine subduction processes in the Dinaridic Tethys which can be correlated with recent back-arc basins. The difference in geological and isotope ages between the bimodal basalt-rhyolite volcanism with A-type granite plutonism (72 Ma) and the final synkinematic S-type granite plutonism (48 Ma) can be taken as a lifetime of the presumed BARB system of the Dinaridic Tethys. Remnants of this presumed subduction zone can be traced for 300 km along the surrounding northernmost Dinarides.

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Zusammenfassung ?Zur Geochemie und Geodynamik einer sp?tkretazischen bimodalen Vulkanit-Assoziation aus dem südlichen Pannonischen Becken, Slavoníen (Nordkroatien) In dieser Arbeit pr?sentieren wir petrologische und geochemische Daten einer bimodalen Basalt – Rhyolithsuite aus dem südlichen Pannonischen Becken in Slavonien (Kroatien), die mit A-Typ Graniten kretazischen Alters assoziiert ist. Die Basalte und Alkalifeldspat-Rhyolithe – sie sind stellenweise mit Ignimbriten vergesellschaftet – treten in vulkanischen K?rpern auf, die mit pyroklastischen und fossilführenden Sedimentgesteinen der Oberen Kreide wechsellagern. Die Petrologie und Geochemie der Basalte und Alkalifeldspat-Rhyolithe wird durch Mikrosondenuntersuchungen, Haupt- und Spurenelementgeochemie, inklusive der SEE, sowie durch radiogene und stabile Isotope eingegrenzt. Die Basalte, die gro?teils in Metabasalte (haupts?chlich Spilite) umgewandelt wurden, sind alkalisch bis subalkalisch und ihre geochemischen Charakteristika, haupts?chlich die Spurenelement- und die SEE- Patterns, sind ?hnlich rezenten Back-Arc Basalten. Die Alkalifeldspat-Rhyolithe zeigen geochemische Auml;hnlichkeiten mit den assoziierten cogenetischen A-Typ Graniten, was sich in der gro?en Variation der Na₂O und K₂O-Gehalte (in Summe 8–9%), in niedrigen MgO- und CaO- und in sehr hohen Zr- Gehalten, die zwischen 149 und 710 ppm liegen, widerspiegelt. Die geochemischen Daten zeigen eine Amphibolit-Lherzolithquelle innerhalb eines metasomatisierten Mantelkeils mit Einflüssen eines Diapirs des oberen Mantels mit MORB-Signatur und kontinentaler Krustenkontamination an. Sr der prim?ren Basalte hatte ein ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr Initial von 0.7039, was eine Herkunft aus dem oberen Mantel anzeigt. Das ⁸⁷/⁸⁶Sr Verh?ltnis der Alkalifeldspat-Rhyolithe und der assoziierten A-Typ Granite von 0.7073 weist auf eine krustale Herkunft hin. Andere geochemische Daten allerdings favorisieren die Idee, da? diese durch Fraktionierung prim?rer mafischer Schmelzen, gekoppelt mit Kontamination durch kontinentale Kruste, entstanden. Nur eine Rhyolithprobe scheint ein tats?chliches Aufschmelzungsprodukt der kontinentalen Kruste zu sein. Die geologischen und geodynamischen Daten belegen, dass die Basalt–Rhyolithabfolge wahrscheinlich mit der alpidischen Subduktion in der Thetys der Dinariden, die mit rezenten Back-Arc Becken korreliert werden kann, in Beziehung zu setzen ist. Die Unterschiede zwischen den geologischen und Isotopenaltern des bimodalen Vulkanismus, mit A-Typ Granit-Plutonismus (72 Ma) und finalem synkinematischen S-Typ Granit-Plutonismus (48 Ma), repr?sentiert sehr wahrscheinlich die Dauer des vermuteten BARB Systems in der Thetys der Dinariden. Relikte der vermuteten Subduktionszone lassen sich über 300 km entlang der umgebenden n?rdlichsten Dinariden verfolgen.

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Received March 7, 1997;/revised version accepted May 18, 1999     

辽阳河栏地区辽河群中变质基性熔岩的锆石U-Pb年龄与形成构造背景

在海城－草河口的北辽河群中分布大量变质基性火山岩和基性岩墙,其中辽阳河栏镇南部大石桥组中的基性火山岩保存有良好的枕状构造。这些变质枕状熔岩化学成分上低碱低钾富铁,具有岛弧拉斑玄武岩的特征,岩石稀土和微量元素特征指示变质枕状熔岩形成于与岛弧相关的构造背景,很可能是弧后盆地环境的产物,而非大陆裂谷。锆石年代学研究显示：变质枕状熔岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为（1 869±28） Ma;变辉绿岩墙的形成年龄为（1 828±13） Ma,并有一组~2 080 Ma的捕获锆石年龄;花岗伟晶岩锆石U-Pb年龄为（1 869.7±7.6） Ma。结合岩石的产出状态和前人研究资料:推测变质枕状熔岩形成年龄为~1 880 Ma,可以代表北大石桥组的形成时代;花岗伟晶岩的年龄为~1 860 Ma,可作为造山作用结束的标志;变基性岩墙为~1 830 Ma,可作为后造山伸展张裂的标志。     

Zinc,Copper, and Lead Geochemistry of Oceanic Igneous Rocks—Ridges,Islands, and Arcs

Variations in the abundances of Zn, Cu, and Pb are found to be useful in identifying tectonic regimes and separating oceanisland basalts into enriched- and depleted-source categories. The average Zn, Cu, and Pb contents of normal mid-ocean ridge basalts (N-MORB) are 84, 70, and 0.35 ppm, respectively. Differences in average Zn contents for various ridges reflect more the varying degrees of differentiation than variations of Zn content in the source rocks. At a Mg# of 70, or Mg#₇₀, which is taken to represent primitive MORB, many MORB sequences converge at a Zn content of 58 ± 6 ppm, which is close to the value for primitive mantle (50 ppm) and ordinary chondrites (～55 ppm). Values of 0.1 to 0.15 ppm Pb in MORB at Mg#₇₀, best defined at the superfast-spreading Southern East Pacific Rise, are similar to estimates of Pb in the primitive mantle (0.12 to 0.18 ppm). They also are near the lower end of the range for ordinary chondrites. The very slow spreading Southwest Indian Ocean Ridge has a sequence with higher Pb contents, in addition to a more normal sequence, which has a visual best value of 0.4 ppm Pb at Mg#₇₀. With the exception of the Walvis Ridge, Zn and Cu appear to be little affected by proximity to hotspots (i.e., E-MORB); however, Pb contents are higher and average about 0.6 ppm.

Both Zn and Pb in MORB are incompatible elements (i.e., favor the melt), but Cu is a compatible element. At Mg#₇₀, there is the suggestion of a value of 100 ppm for Cu, with lower values possibly representing partial removal of sulfides and their associated Cu from the source. Nonetheless, Cu contents of primitive MORB tend to be much higher than even high estimates for the primitive mantle (28 ppm), and are closer to ordinary chondrites (～90 ppm). Therefore, Zn, Cu, and Pb all approximate chondritic values in the primitive MORB melt.

Average contents of Zn, Cu, and Pb in oceanic island basalts (OIB) are 115, 62, and 3.2 ppm, respectively. At Mg#₇₀, values of Zn and Cu are similar to the respective averages for OIB, with Zn higher and Cu lower than MORB. At a Mg# of ～40, however, OIB and MORB tend to have similar Zn contents. With further differentiation, OIB trachytes can contain >200 ppm Zn. Unlike MORB, OIB can differentiate to high Cu contents of 200 ppm at Mg#s of 40 to 60. In contrast to Zn and Cu, Pb regresses to a value of 0.83 ppm at Mg#₇₀ for Hawaiian and Reunion volcanics, which is much less than the average value for Pb in OIB volcanics, but higher than for MORB.

Average Zn, Cu, and Pb contents of magmatic-arc basalts are 77, 108, and 1.9 ppm, respectively. In basalts, Zn tends to be incompatible, but a dual incompatible and compatible behavior can occur at high SiO₂ contents. Dacites may average near 55 ppm Zn, but peralkalic rhyolite can contain >300 ppm Zn. A dual compatible and incompatible nature occurs for Cu. Most common, particularly in submarine volcanics, is a compatible trend, with a Cu content of around 80 ppm at a Mg# of 60, which decreases to less than 40 ppm at a Mg# of 30. The incompatible trend of increasing Cu can achieve >200 ppm at a Mg# of 30, leaving a gap approaching 100 ppm at that Mg#. The gap is less obvious on a plot of Cu vs. SiO₂, but is still there. The compatible trend is proposed to result from sulfur-saturated magmas, whereas the incompatible trend is believed to result from sulfur-deficient magmas. Support for this hypothesis is found in sparse sulfur-isotope data. Zn and Cu both can be incompatible over an extended range of Mg#s or silica content. When Zn and Cu are both compatible, Cu decreases more than twice as rapidly as Zn.

Primitive magmas at Mg#₇₀ average about 50 ppm Zn for submarine Mariana arc basalts and 58 ppm for forearc boninites, contents close to MORB values. Mariana arc basalts have a Zn content of ～45 ppm estimated at Mg#₇₀. Cu varies more widely than Zn in primitive magmas, being about 50 ppm Cu for Mariana Islands volcanics and 120 ppm for Kermadec Islands volcanics, a range broadly around MORB values. Average Pb contents are 1.9 ppm for island-arc tholeiites, 5.6 ppm for high-Al basalt, and 3.2 ppm for alkali basalt with average boninite of approximately 1.8 ppm. Back-arc-basin basalts in the deepest parts of the Mariana trough have Pb contents of 0.45 ppm, but more shallow parts may exceed 1.0 ppm Pb. Although the lower contents are similar to MORB values, the ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb values are greater than Pacific Ocean MORB. At Mg#₇₀ for rocks from the Tonga and Kermadec island arcs, the Pb content is about 0.1 ppm, similar to MORB.     

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

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

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

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

The petrogenesis of modern and ophiolitic lavas reconsidered: Ti-V and Nb-Th

Tectonic discrimination diagrams are a key tool for understanding ancient volcanic rock origins. In this contribution we compile over 15,000 whole rock compositions to re-evaluate the Ti-V discrimination diagram and compare it to another commonly used tool, the Nb/Yb-Th/Yb diagram. We have reformulated the Ti-V diagram into a log–log plot to distinguish samples more clearly at lower concentrations. The compilation shows that MORB are dominated by Ti/V = 20–43, whereas juvenile arc tholeiites and boninites are characterized by Ti/V < 20 generally, although there is minor overlap at the boundary (Ti/V = 20–22). Plume-related volcanic rocks (ocean island basalts, oceanic plateaux, and continental flood basalts) generally have Ti/V > 43, although there may be significant overlap with MORB-like ratios for ridge-centered OIB and for some oceanic plateaux. About 56% of alkaline OIB have Ti/V > 70. Back-arc basins are dominantly MORB-like. Melt models show that MORB and juvenile arc volcanics most likely formed under different ?O₂ conditions, but are permissive of similar ?O₂ if the arc rocks form by much higher melt fractions. The Nb/Yb vs. Th/Yb plot clearly distinguishes most oceanic basalts (MORB, plateaux, OIB) from subduction-related volcanic rocks (boninite, juvenile arc tholeiite, calc-alkaline) and from flood basalts. We propose here a new two-proxy diagram of Ti/V vs. Th/Nb, which incorporates the advantages of both.     

The geochemistry of mantle chromitites from the northern part of the Oman ophiolite: inferred parental melt compositions

Chromitites from a single section through the mantle in the Oman ophiolite are of two different types. Low-cr# chromitites, of MORB affinity are found in the upper part of the section, close to the Moho. High-cr# chromitites, with arc affinities are found deeper in the mantle. Experimental data are used to recover the compositions of the melts parental to the chromitites and show that the low-cr# chromitites were derived from melts with 14.5–15.4 wt% Al₂O₃, with 0.4 to 0.9 wt% TiO₂ and with a maximum possible mg# of 0.76. In contrast the high-cr# chromitites were derived from melts with 11.8–12.9 wt% Al₂O₃, 0.2–0.35 wt% TiO₂ and a maximum melt mg# of 0.785. Comparison with the published compositions of lavas from the Oman ophiolite shows that the low-cr# chromitites may be genetically related to the upper (Lasail, and Alley) pillow lava units and the high-cr# chromitites the boninites of the upper pillow lava Alley Unit. The calculated TiO₂–Al₂O₃ compositions of the parental chromitite magmas indicate that the high-cr# chromitites were derived from high-Ca boninitic melts, produced by melting of depleted mantle peridotite. The low-cr# chromitites were derived from melts which were a mixture of two end-members—one represented by a depleted mantle melt and the other represented by MORB. This mixing probably took place as a result of melt–rock reaction. Electronic supplementary material  The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

Rock structures and mineral assemblage associated with hydroexpansion in mid-oceanic ridge basalts

Summary Detailed micromorphological studies show that zeolites, i.e., mesolite, cowlesite, mordenite and ferrierite, that precipitated exclusively in porous zones, are an important constituent of mid-oceanic ridge basalts (MORB). Such porous zones may result from hydroexpansive fragmentation processes operating during the eruption of the lava under water. Hydroexpansion structures and their secondary mineral assemblages in sea-floor basalts may be significant in the early alteration history of MORB. However, the original volume of these structures is difficult to assess owing to overprinting by subsequent alteration processes. The zeolite assemblage of porous zones is typically K-poor and may therefore be distinguished from the K-rich zeolites of palagonitic origin commonly found in MORB.

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Auf Hydroexpansion zurückzuführende Gesteinsstrukturen und Mineralbildungen in mittelozeanischen Rückenbasalten

Zusammenfassung Detaillierte mikromorphologische Studien haben gezeigt, daß Zeolithe, wie Mesolit, Cowlesit, Mordenit und Ferrierit, die ausschließlich in porösen Zonen gebildet werden, einen wichtigen Bestandteil von mittelozeanischen Rückenbasalten (MORB) darstellen. Derartige poröse Zonen dürften das Resultat hydroexpansiver Fragmentations-Prozesse sein, die während submariner Eruption der Laven stattfinden. Die Strukturen der Hydroexpansion und die sekundären Mineralvergesellschaftungen in den Meerboden-Basalten, scheinen in der frühen Alterationsgeschichte der MORB signifikant zu sein. Das ursprüngliche Volumen dieser Strukturen ist schwer abzuschätzen, da diese von subsequenten Alterationsprozessen überprägt sind. Die Zeolith-Paragenese der porösen Zonen ist typisch K-arm und kann deshalb von den K-reichen Zeolithen palagonitischen Ursprungs, die häufig in MORB vorkommen, unterschieden werden.

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With 6 Figures     

Palynomorphe und organisches Material aus den Raibler Schichten einer oberostalpinen Schuppe der Iberger Klippen (Kanton Schwyz, Schweiz)

A palynology and organic matter study has been carried out on samples of the Upper Triassic Raibl beds from an Upper Austroalpine thrust sheet, preserved in the area of the Iberg Klippen (Laucherenst?ckli). The palynological assemblages indicate an early Carnian (Julian) age. Comparison with well calibrated successions from the Southern Alps suggests a correlation with the Late Julian ammonoid zone Austrotrachyceras austriacum. The lithofacies of the studied sections suggests a substantial similarity to Raibl beds of the Upper Austroalpine of the Northern Calcareous Alps and those of the Silvretta- and the S-charl nappe of the Grisons. The minute Upper Austroalpine thrust sheet represents the westward extension of series with similar facies, which are still preserved in the Northern Calcareous Alps of Liechtenstein and western Austria (Vorarlberg). According to the Thermal Alteration Scale (TAS) of Batten (1996) the observed medium brown colors of the pollen grains correspond to a value of 4/5, which is equivalent to vitrinite reflectance (VR) values of 0.7–0.9 %R_o. In comparison with other sites in Liechtenstein, Vorarlberg and the Upper Austroalpine of Central Grisons (Silvretta and S-charl nappe) with measured VR values of > 2%R_o the organic matter of the studied samples shows only minor thermal alteration, indicating that the Upper Austroalpine thrust sheets of Iberg represent the highest part of the nappe stack in Central Switzerland, formerly covered by a comparatively thin overburden.      

Origin of high-Si dacite from rhyolitic melt: evidence from melt inclusions in mingled lavas of the 1.6 Ga Gawler Range Volcanics, South Australia

Summary ?Part of the Mesoproterozoic (1.6 Ga) Gawler Range Volcanics in South Australia is composed of mingled feldspar- quartz- phyric dacite, rhyodacite and rhyolite lavas. Field relationships suggest that dacite erupted first, locally grading into rhyodacite, followed by mingled dacite and rhyolite or rhyodacite and rhyolite, and finally in some areas rhyolite, and imply that the three lithofacies co-existed in a compositionally stratified magma chamber. Data on the bulk rock, groundmass and melt inclusion compositions suggest that post-eruption alteration has had very little effect on the original rock compositions. Melt inclusions in quartz from rhyolite and rhyodacite-dacite, respectively, belong to two compositional populations. Inclusions in the rhyolitic quartz have less evolved compositions with lower SiO₂ (72–76.4 wt %) and higher Al₂O₃ (13.2–15.6 wt%) and Na₂O (2.5–4.2 wt%) abundances. In contrast, melt inclusions in quartz from the rhyodacite-dacite are more “evolved” (i.e., 75.5–78.3 wt% SiO₂, 11.2–12.7 wt% Al₂O₃ and 1.7–2.2 wt% Na₂O). The two melt populations define a single compositional trend towards groundmass compositions, which are essentially similar in all three lithofaci es (77.8–80.5 wt% SiO₂, 9.9–11.1  wt% Al₂O₃ and 2.2–2.4 wt% Na₂O). This trend is consistent with the derivation of the groundmass melt from a single precursor melt of rhyolitic composition by means of crystallisation of dominant plagioclase, K-feldspar and minor quartz. Plagioclase-enriched dacite-rhyodacite magma comprises a mixture of the residual melt and plagioclase phenocryst s that accumulated in the upper part of the magma chamber and erupted first. Similar residual melt containing quartz and K-feldspar phenocrysts was present deeper in the magma chamber and erupted later to form quartz-, K-feldspar-phyric rhyolite.

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Zusammenfassung ?Die Bildung von Si-reichem Dacit aus rhyolitischer Schmelze: Evidenz aus Schmelzeinschlüssen in Laven der 1.6 Ga Gawler Range Volcanics, Südaustralien Ein Teil der mesoproterozoischen (1.6 Ga) Gawler Range Volcanics in Südaustralien setzt sich aus “mingled” Feldspat- Quarz-phyrischen dacitischen, rhyodacitischen und rhyolithischen Laven zusammen. Gel?ndebefunde legen nahe, da? die Dacite, die lokal in Rhyodacite übergehen, zuerst eruptierten, gefolgt vom “mingled” Dacit und Rhyolith oder Rhyodacit und Rhyolith. Schlie?lich bildeten sich in einigen Gebieten Rhyolithe. Diese Beobachtungen lassen die Schlu?folgerung zu, da? die drei Lithofazies in einer geschichteten Magmenkammer koexistierten. Die Daten der Gesamtgesteins-, Grundmasse- und Schmelzeinschlu?- Zusammensetzungen zeigen, da? Alterationsvorg?nge nach der Eruption einen sehr minimalen Effekt auf die ursprüngliche Gesteinszusammensetzung hatten. Die Schmelzeinschl üsse in den Rhyolithen und Rhyodaciten geh?ren zwei unterschiedlich en Populationen an. Die Schmelzeinschlüsse in Quarz der Rhyolithe sind weniger deutlich “entwickelt” mit niedrigeren SiO₂ (72–76.4 Gew.%) und h?heren Al₂O₃ (13.2–15.6 Gew.%) und Na₂O-(2.5–4. 2 Gew.%) Gehalten. Im Unterschied dazu sind die Einschlüss e in Quarz aus Rhyodacit-Dacit st?rker “entwickelt” (i.e., 75.5–78.3 Gew.% SiO₂, 11.2–12.7 G ew.% Al₂O₃ und 1.7–2.2 Gew.% Na₂O). Die beiden Populationen von Schmelzeinschlüssen definieren einen einzigen Entwicklungstrend hin zur Zusammensetzung der Grundmasse, die in allen drei Lithofazies ?hnlich ist (77.8–80.5 Gew.% SiO₂, 9.9–11.1 Gew.% Al₂O₃ und 2.2–2.4 Gew.% Na₂O). Dieser Trend ist mit der Herkunft der Grundmasse-bildenden Schmelze aus einer einzigen Ausgangsschmelze rhyolithischer Zusammensetzung infolge der Kristallisation von haupts?chlich Plagioklas, Alkalifeldspat und untergeordnet Quarz konsistent. Dacit-Rhyodacitmagmen, die an Plagioklas angereichert sind, stellen eine Mischung der Residualschmelze mit Plagioklas- Ph?nokristallen, die sich in den oberen Teilen der Magmenkammer akkumuli ert haben, dar; sie eruptierten zuerst. ?hnliche residuale Schmelzen mit Quarz und Akalifeldspat-Ph?nokristallen waren auf die tieferen Teilen der Magmenkammer beschr?nkt; sie eruptierten sp?ter und bildeten die Quarz- und Akalifeldspat-phyrischen Rhyolithe.

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Received April 1, 1999;/revised version accepted July 27, 1999     

The shoshonite porphyry Cu-Au association in the Goonumbla District,N.S.W., Australia

Summary The Goonumbla porphyry copper-gold deposit in N.S.W., Australia, is hosted by late Ordovician (439.2 ± 1.2 Ma)shoshonitic igneous rocks. In terms of their petrography, the rocks vary from andesitic to dacitic lavas and tuffs which are partly intruded by monzonite stocks; they are characterized by high and variable Al₂O₃ (13.4–19.9 wt%), very high K₂O values (up to 6.8 wt%), and high K₂O/Na₂O ratios (0.58–1.48), which are typical for the shoshonite association. The rocks also have enriched LILE concentrations (Ba up to 1200 ppm, Sr up to 1350 ppm), low HFSE (TiO₂ < 0.67 wt%, Zr < 125 ppm, Nb < 10 ppm, Hf < 3.4 ppm), and very low LREE (La < 22.4 ppm, Ce < 31 ppm), which are typical for potassic volcanic rocks formed in alate oceanic-arc setting.Mineral chemistry of selected magmatic mica and apatite phenocrysts from host rocks reveals relatively high SrO and BaO contents (micas: 0.15 wt% and up to 0.28 wt%, respectively; apatites: up to 0.28 wt% and 0.19 wt%, respectively) and very high halogen concentrations. Micas are characterized by up to 3.9 wt% F and 0.14 wt% Cl, whereas apatites have up to 3.6 wt% F and 0.68 wt% Cl. These very high halogen contents compared to those from barren intrusions imply that the shoshonitic magmatism was the source of mineralization.Copper-gold mineralization consists mainly of bornite, chalcopyrite, chalcocite and minor pyrite and tetrahedrite. Native gold occurs mainly as minute grains within silicates of the host rocks, and more rarely as fine inclusions in the sulphides. Mineralization is accompanied by wallrock alteration comprising a spatially restricted potassic type and a regional propylitic alteration type.Thus, the porphyry copper-gold deposit in the Goonumbla district can be viewed as an additional example of a worldwide association between potassic/shoshonitic magmatism and base- and precious-metal mineralization. More specifically, it appears to be the oldest recorded example of a shoshontie-associated porphyry Cu-Au deposit from a late oceanic-arc setting, a possible modern analogue being Ladolam at Lihir Island, Papua New Guinea

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Die Shoshonit Porphyry Cu-Au Assoziation im Goonumbla Distrikt, N.S.W., Australien

Zusammenfassung Die Porphyry Cu-Au Vererzung im Goonumbla Distrikt in New South Wales, Australien, sitzt in oberordovizischen (ca. 439.2 ± 1.2 Ma) Shoshoniten auf. Das petrographische Spektrum dieser Gesteine reicht von andesitischen bis dazitischen Laven und Tuffen, die lokal von Monzonit-Stöcken intrudiert werden; die Gesteine besitzen hohe, aber variable Al₂O₃ Gehalte (13.4–19.9 Gew%), sehr hohe K₂O Gehalte (bis zu 6.8 Gew%) und hohe K₂O/Na₂O Verhältnisse (0.58–1.48), die typisch sind für Shoshonite. Außerdem weisen sie hohe Konzentrationen an LILE Elementen (Ba bis 1200 ppm, Sr bis 1350 ppm) auf und geringe Konzentrationen an HFSE (TiO₂ < 0.67 Gew%, Zr < 125 ppm, Nb < 10 ppm, Hf < 3.4 ppm) sowie an LREE (La < 22.4 ppm, Ce < 31 ppm), die als typisch gelten für potassische Vulkanite von ozeanischen Plattengrenzen.Die Mineralchemie von repräsentativen Glimmer- und Apatit-Phänokristallen ist charakterisiert durch hohe SrO und BaO Gehalte (Glimmer: 0.15 Gew%, bzw. bis 0.28 Gew%; Apatite: bis 0.28 Gew%, bzw. 0.19 Gew%). Sie enthalten ferner sehr hohe Halogen-Konzentrationen. Die Glimmer enthalten beispielsweise bis zu 3.9 Gew% F und 0.14 Gew% Cl, während Apatite bis zu 3.6 Gew% F und 0.68 Gew% Ci aufweisen. Dies erscheint nicht ungewöhnlich, weil Glimmer und Apatite von vererzten Mag matiten zumeist deutlich höhere Halogengehalte besitzen, als solche von unvererzten Magmatiten. Die hohen Halogen-Gehalte in Phänokristallen aus den Shoshoniten legen nahe, die Vulkanite als den Ursprung der Vererzung zu interpretieren.Die Cu-Au Vererzung besteht überwiegend aus den Sulfiden Bornit, Kupferkies, Kupferglanz und vereinzelt auftretendem Pyrit und Tetrahedrit. Gediegen Gold wird in der Regel nur als kleine Partikel innerhalb von Silikaten der shoshonitischen Wirtsgesteine und seltener als feine Einschlüsse in Sulfiden gefunden.Die Vererzung wird von hydrothermaler Alteration der Wirtsgesteine begleitet und zwei Alterationsarten lassen sich unterscheiden: eine potassische sowie eine regional zu beobachtende propylitische Alteration.Die Porphyry Cu-Au Lagerstätte im Goonumbla Gebiet ist ein Beispiel für die weltweit beobachtete Assoziation von Bunt- und Edelmetallvererzungen und potassisch/shoshonitischem Magmatismus. Der Goonumbla Distrikt stellt die älteste bisher bekannte Porphyry Cu-Au Lagerstätte aus einerspätgenetischen ozeanischen Plattengrenze dar. Einmodernes Beispiel für eine Cu-Au Lagerstätte vergleichbaren Typs ist Ladolam auf Lihir Island, Papua New Guinea.

     

Mineral chemistry of Monte Vulture volcanics: petrological implications

Summary Two distinct periods of volcanic activity are distinguishable at Monte Vulture volcanic complex: the first activity started with tephritic and foiditic volcanics, documented by xenoliths in the phonotrachytic (Ph-T) ignimbrites, lava blocks in a basal explosion breccia deposit beneath the Ph-T ignimbrites, sandy lenses rich in volcanic components in fluviatile conglomerates, and ended with emplacement of phonotrachytic deposits (Ph-T ignimbrites and lava domes); whereas subsequent activity produced deposits of foiditic and tephritic composition which built up the central volcano. The volcanics of the two periods do not fit a simple evolutionary model on the basis of geochemical signatures.New whole-rock and microprobe analyses of mafic minerals from volcanics of the first period are presented here, together with the published data on M. Vulture volcanics, to give a more comprehensive picture of the magma evolution.Principal features can be summarized as follows: (i) melanitic garnet occurs as a stable phase only in the volcanics of the first period of activity; (ii) olivine and diopside occur only in the cone building deposits; (iii) pyroxenes from the volcanics of the first stage crystallized under different physico-chemical conditions with respect to those occurring in volcanics of the central edifice; (iv) the analyzed lavas occurring as blocks in the explosion breccia deposit of the first stage display diversities with respect to the lavas of the central volcano, and it is likely that diverse parental magmas fed the first and the subsequent activities. During the first stage, crystal/liquid fractionation processes determined the evolution from the mafic parental magmas towards phonotrachytic compositions, as with the foidite-tephrtte sequence of the second stage (cone building deposits). Mineralogical evidence of mixing processes is present in the volcanics of the sequences of the two stages.

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Die Mineralchemie der Monte Vulture Vulkanite: Petrologische Konsequenzen

Zusammenfassung Zwei Stadien vulkanischer Aktivität sind im Monte Vulture Komplex zu unterscheiden. Das erste Stadium ist durch tephritische und foiditische Vulkanite, die als Xenolithe in den phonotrachytischen (Ph-T) Ignimbriten erhalten sind, durch Lava Blöcke in einer basalen Explosionsbrekkzie im Liegenden der Ph-T Ignimbrite und durch Sandlinsen in fluviatilen Konglomeraten, die reich an vulkanogenen Komponenten sind, gekennzeichnet. Es endet mit der Eruption der Phontrachyte (Ph-T Ignimbrite und Lava Kuppen). Während des zweiten Stadiums wurden vulkanogene Ablagerungen foiditischer und tephritischer Zusammensetzung, die heute den Zentralteil des Vulkans aufbauen, eruptiert. Die Geochemie der Vulkanite läßt sich nicht mit Hilfe eines einfachen Bildungsmodelles erklären. Neue Gesamtgesteins- und Mikrosondenanalysen von Vulkaniten des Erststadiums und deren mafischer Minerale werden gemeinsam mit bereits publizierten Daten über die Vulkanite des Monte Vulture präsentiert, um ein zusammenfassendes Bild seiner Magmenentwicklung zu geben.Grundsätzlich kann folgendes festgehalten werden: (i) Granat tritt als stabile Phase nur in den Vulkaniten des ersten Stadiums auf. (ii) Olivin und Diopsid sind auf die Vulkanschlote beschränkt. (iii) Die Pyroxene der Vulkanite des Frühstadiums kristallisierten unter anderem physikalisch-chemischen Bedingungen, als die im Zentralteil des Vulkans. (iv) Die untersuchten Laven, die als Blöcke in der basalen Explosionsbrekkzie auftreten, unterscheiden sich ebenfalls von denen des zentralen Teiles. Wahrscheinlich sind sie von unterschiedlichen Ausgangsmagmen abzuleiten. Durch Fraktionierung entstanden während des ersten Stadiums aus einem ursprünglich mafischen ein phonotrachytisches Magma und während des zweiten die foiditisch-tephritische Abfolge der Vulkanschlote. Hinweise auf Mischungsprozesse liegen vor.

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With 6 Figures     

Compositional variations in ferrotapiolite + tantalite pairs from the beryl-columbite pegmatite at Moravanynad Váhom, Slovakia

Summary ?Three texturally and compositionally distinct pairs of ferrotapiolite + tantalite, all spatially related to a cleavelandite unit, were distinguished in the zoned beryl-columbite pegmatite at Moravany nad Váhom, Považsky Inovec Mts., Slovakia. (1) Inclusions of ferrotapiolite I (∼200 μm) in zoned ferrotantalite I exhibit crosscutting tielines of coexisting compositions in the columbite-tantalite quadrilateral. (2) Large ferrotapiolite II grains and adjacent, compositionaly variable grains of ferro- to manganotantalite II (∼100 μm) display remarkably diverse tielines, not yet observed in a single sample or locality. (3) Sn-depleted and slightly Mn,Ta-enriched narrow rims (∼20 μm) of ferrotapiolite III with small inclusions of manganotantalite III (≤ 5 μm) are located along a late, hydrothermal, fracture-filling microlite vein cross-cutting ferrotapiolite II. Changes in fO₂ derived from calculated Fe₂O₃ as well as variations in Ti, Sn, W concentrations through the ferrotapiolite + tantalite pairs I to III are negligible. Consequently, it seems plausible to explain the broadening of the two-phase field and the enrichment of ferrotapiolite and tantalite in Mn and Ta particularly by decreasing temperature. A disequilibrium crystallization from highly evolved residual melt and/or fluids is suggested for all textural types.

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Zusammenfassung ?Zusammensetzung von Ferrotapiolit-Tantalit-Paaren im Beryll-Columbit Pegmatit von Moravany nad Váhom (Považsky Inovec Mts., Slowakei) Drei Ferrotapiolit-Tantalit-Paare k?nnen in dem zonierten Beryll-Columbit-Pagmatit von Moravany nad Váhom, Povazsky Inovec Mts., Slowakei, auf der Basis detaillierter textureller und chemischer Untersuchungen unterschieden werden. Sie wurden in verschiedenen Stadien der Pegmatit-Kristallisation gebildet und sind r?mlich in Beziehung zu der Cleavelandit-Einheit (1). Einschlüsse von Ferrotapiolit I (∼200 μm) in zoniertem Ferrotantalit I zeigen sich kreuzende Konoden im Columbit-Tantalit Quadrilateral, die koexistierende K?rner beider Minerale miteinander verbinden. Dies legt nahe, dass Ferrotapiolit ein Produkt prim?rer (magmatischer) Disequilibrium-Kristallisation ist, und gleichzeitig mit den assoziierten Mineralen der Columbit-Gruppe gebildet wurde (2). Gro?e Ferrotapiolit II K?rner und K?rner von angrenzenden Ferro- bis Manganotantalit II (∼100 μm) zeigen Konoden mit bemerkenswerter Verschiedenheit, die bisher nicht in einer einzigen Probe beobachtet wurden. Eine sehr betonte Disequilibrium-Kristallisation aus stark fraktionierter Restschmelze dürfte hierfür verantwortlich sein (3). An Zinn verarmte und etwas an Mn, Ta angereicherter Ferrotapiolit III bildet dünne R?nder (∼20 μm) mit schmalen Einschlüssen von Manganotantalit III (≤5 μm) l?ngs einer Mikrolit-Ader. Erhat sich w?hrend hydrothermaler Subsolidus Verdr?ngung von Ferrotapiolit II durch Sprünge füllenden Microlit gebildet. Schwankungen in fO₂, berechnet aus Fe₂O₃ und die Gehalten an Ti, Sn und W k?nnen in den Ferrotapiolit-Tantalit-Paaren (1) bis (3) vernachl?ssigt werden. Dementsprechend erscheint es naheliegend, die Erweiterung des Zweiphasenfeldes und die Anreicherung von Ferrotapiolit und Tantalit an Mn und Ta durch Temperaturabnahme zu erkl?ren.

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Received May 4, 1999;/revised version accepted January 5, 2000     

Native arsenic – realgar mineralization in marbles from Saualpe, Carinthia, Austria

Summary The “Geochemical Atlas of Austria” shows a notable positive geochemical arsenic anomaly in stream sediments of the Saualpe, eastern Carinthia, Austria. Detailed investigation has shown that it is caused by an unusual kind of mineralization in brecciated marbles. The mineralization consists predominantly of native arsenic (often in small, stellate aggregates) and realgar (± minor orpiment). The As content may reach as much as 1.4 wt-%. The samples investigated do not contain any sulfarsenides and arsenides, and do not show enrichments of other metals: e.g. gold contents are < 5 ppb, Hg contents ≤ 1.3 ppm, Sb contents ≤ 4 ppm. The atomic As/S ratio varies considerably, and surpasses in a number of samples a value of 2. The As mineralization seems to be associated with the formation of late, extremely fine-grained quartz ± carbonate, penetrating the breccia, and is evidently a very late event in the mineralization history of the region.

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Zusammenfassung Eine gediegen Arsen – Realgar Vererzung in Marmorender Saualpe, K?rnten, ?sterreich Der “Geochemische Atlas der Republik ?sterreich” zeigt in Bachsedimenten der Saualpe, ?stliches K?rnten, ?sterreich, eine bemerkenswerte positive geochemische Arsenanomlie. Die detaillierte Untersuchung zeigte, da? sie haupts?chlich durch eine ungew?hnliche Mineralisation in Marmorbrekzien verursacht ist. Diese besteht fast ausschlie?lich aus gediegen Arsen (oft in kleinen, sternf?rmigen Aggregaten) und Realgar (± wenig Auripigment). Der As-Gehalt kann 1.4 Gew.-% erreichen. Die untersuchten Proben sind frei von Sulfarseniden und Arseniden, und sie zeigen keine nennenswerten Anreicherungen an anderen Metallen: z. B. sind die Goldgehalte < 5 ppb, die Hg-Gehalte ≤ 1.3 ppm und die Sb-Gehalte ≤ 4 ppm. Das atomare As/S-Verh?ltnis schwankt betr?chtlich und überschreitet in einer Reihe von Proben den Wert 2. Diese As-Mineralisation scheint mit der Bildung von sp?tem, feinstk?rnigem Quarz ± Karbonaten verbunden zu sein und ist in der Mineralisationsgeschichte der Region offensichtlich ein sehr sp?tes Ereignis.

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Received April 21, 1999; revised version accepted December 30, 1999     

Disequilibrium melting in granulite-facies metasedimentary rocks of the Northern Serre (Calabria-Southern Italy)

Summary Leucosomes, mesosomes and melanosomes, including 12 leucosome-host rock pairs have been studied for Sr and Nd isotopic systematics in migmatitic metapelites of the Serre (southern Calabria) which experienced granulite facies conditions in Hercynian times. Most samples came from the deep to middle part of a metapelitic unit, which is 5–6 km thick. The leucosomes presently occurring in the migmatites are mainly K-poor peraluminous leucotonalites; the host rocks (metapelites, metagreywackes and opx-bearing rocks) are more or less depleted in “granitic” component and have molar Al₂O₃/(CaO + Na₂O + K₂O) (A/CNK) ratios up to 15; the highest values relate to garnet + sillimanite-rich metapelites. Sm/Nd ratios are generally lower in the leucosomes and Rb/Sr ratios are very low (≪ 1) and lower than in related mesosomes and melanosomes. The isotopic Sr and Nd values vary in a wide range within the various kinds of host-rocks and within the leucosomes. A correlation of Nd- and Sr- isotopic compositions between coexisting leucosomes and host-rocks has not been found. The isotopic Sr and Nd values of the leucosomes are less variable than the host-rocks; melanosomes having A/CNK ratios > 3 concentrate at the lowest εNd_290 Ma values, owing to retention of garnet and accessories and depletion of feldspars. The leucosomes define a hyperbolic trend where most samples concentrate in the middle part. These features are interpreted as reflecting melting of several rock types generating melts having a weighted mean composition from the contributing sources. The prevailing leucotonalites and their very low Rb/Sr ratios indicate that plagioclase played a more important role than mica in the melting processes which produced the studied leucosomes. Since assemblages lacking or very poor in biotite and K-feldspar are common in metapelitic restites, potassic melts, as one should expect from melting of micas, must have been extracted before the leucosomes under study formed. Zusammenfassung Aufschmelzung im Ungleichgewicht dokumentiert an granulitfaziellen Metasedimenten der n?rdlichen Serre (Kalabrien, Süditalien) Die Sr und Nd Isotopensystematik von Leuko-, Meso- und Melanosomen, einschlie?lich von 12 Leukosom- und Nebengesteinspaaren, wurde untersucht. Sie treten in migmatitischen Metapeliten der Serre (südliches Kalabrien) auf, deren granulitfazielle Metamorphose als hercynisch eingestuft wird. Die meisten Proben stammen aus dem unteren Teil der mittleren Metapeliteinheit, die eine M?chtigkeit von 5–6 km erreicht. Die in den Migmatitien auftretenden Leukosome sind haupts?chlich K-arme, peralumin?se Leukotonalite. Die Nebengesteine (Metapelite, Metagrauwacken, und Opx-führende Gesteine) sind mehr oder weniger an “granitischer” Komponente verarmt und haben molare A/CNK Verh?ltnisse bis 15, mit den h?chsten Werten in Granat- Sillimanit- reichen Metapeliten. Die Sm/Nd- Verh?ltnisse sind generell niedriger in den Leukosomen. Rb/Sr ist sehr niedrig (≪ 1) und niedriger als in den Meso- und Melanosomen. Die Sr- und Nd-Isotopenzusammensetzungen variieren stark innerhalb der verschiedenen Nebengesteine und ihrer assoziierten Leukosome. Eine Korrelation der Nd- und Sr- Isotopenzusammensetzungen zwischen koexistierenden Leukosomen und Nebengesteinen konnte nicht festgestellt werden. Die Sr- und Nd-Isotopie der Leukosome ist weniger variabel als die der Nebengesteine. Die Melanosome, sie haben A/CNK > 3, zeigen die niedrigsten εNd_290 Ma Werte als Folge der Retention von Granat und Akzessorien und der Verarmung an Feldspat. Die Leukosome definieren einen hyperbolischen Trend, wobei die meisten Proben in der Mitte zu liegen kommen. Dies wird so interpretiert, dass mehrere Gesteinstypen, die eine gewichtete mittlere Zusammensetzung der an der Aufschmelzung beteiligten Ausgangsmaterialien darstellen, aufgeschmolzen wurden. Die vorherrschenden Leukotonalite und ihre sehr niedrigen Rb/Sr Verh?ltnisse zeigen, dass Plagioklas eine wichtigere Rolle bei den leukosombildenden Schmelzprozessen spielte als Glimmer. Da Mineralvergesellschaftungen, die arm an Biotit und Alkalifeldspat sind, h?ufig in metapelitischen Restiten auftreten, müssen K-reiche Schmelzen – sie sind zu erwarten wenn Glimmer aufgeschmolzen werden – vor der Bildung der Leukosome extrahiert worden sein. Received November 11, 1998; revised version accepted October 21, 1999     

Paleostress-tensor analysis of late deformation events in the Odenwald Crystalline Complex and comparison with other units of the Mid-German Crystalline Rise, Germany

Summary Geometric data of fault planes and fault plane lineations, together with the observed sense of shear on the slip planes, were used to calculate paleostress tensors and fields responsible for the post metamorphic peak D3 and D4 deformation events in the four Odenwald units sensu Krohe (1991). The paleostress fields were calculated using the method of Will and Powell (1991). As inferred from the paleostress analysis, the D3 strike-slip deformation west of the Otzberg fault zone was caused by a, ± N-S directed, compressional regional stress field, with shallowly plunging σ₁ axes and σ₃ directions that plunge at shallow to moderate angles to the E or W; the calculated mean orientations are: σ₁ 06 → 350, σ₂ 77 → 234 and σ₃ 12 → 085. The B?llsteiner Odenwald east of the Otzberg fault zone was not affected by this stress field. This implies that the Bergstr?sser and B?llsteiner Odenwald were spatially separated and formed independent crustal blocks during D3. The D4 faulting event is recognised in all areas investigated, even though most prominently in units III and IV, and juxtaposed the Bergstr?sser and B?llsteiner Odenwald. This faulting episode was caused by a paleostress field with a steeply westerly plunging σ₁ axis and a shallowly southsoutheasterly plunging σ₃ axis. The orientations of the principal stresses are: σ₁ 52 → 270, σ₂ 38 → 085 and σ₃ 06 → 174. With continued deformation from D3 to D4, there was a progressive change in the orientation of the stress field indicating a change from a N-S compressional to extensional stress field, accompanied by the progressive development of strike-slip faults and late normal faults. Paleostress field orientations in the Pfalz Forest, SW of the Odenwald, determined by Fl?ttmann and Oncken (1992) are very similar to those obtained for the Odenwald region and indicate a regionally consistent stress pattern in the southwestern part of the Mid-German Crystalline Rise (MGCR) during strike-slip and normal faulting deformations.

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Zusammenfassung Paleostress-Tensor Analyse sp?ter Deformationsereignisse im Odenwald-Kristallin und ein Vergleich mit anderen Einheiten der Mitteldeutschen Kristallinzone, Deutschland Für die vier Odenwald-Einheiten im Sinne von Krohe (1991) wurden Pal?ostressfelder für die Blattverschiebungs- und Abschiebungsereignisse D3 und D4 mit der Methode von Will und Powell (1991) berechnet. Die Analyse ergibt, da? das regionale Spannungsfeld, das westlich der Otzberg-Zone im Bergstr?sser Odenwald zum D3-Ereignis führte, ein ± N-S gerichtetes kompressives Stresssfeld war. Die σ₁-Achse f?llt flach nach N bzw. S ein, die σ₃-Achse mit kleinen bis moderaten Winkeln nach E bzw. W; die berechneten Orientierungen der Hauptspannungsrichtungen sind: σ₁ 08 → 350, σ₂ 77 → 234 and σ₃ 12 → 085. Der B?llsteiner Odenwald, ?stlich der Otzberg-Zone, wurde von diesem Spannungsfeld nicht erfa?t. Dies impliziert, da? Bergstr?sser und B?llsteiner Odenwald w?hrend des D3-Ereignisses voneinander getrennt waren und separate Krusteneinheiten darstellten. Auswirkungen der D4-Deformation k?nnen im gesamten Untersuchungsgebiet erkannt werden, am st?rksten jedoch in den Einheiten III und IV. Dieses Ereignis wurde von einem Pal?ostressfeld mit einer steil nach W einfallenden σ₁- und einer flach nach SSE einfallenden σ₃-Achse verursacht und führte zum Zusammenschlu? von Bergstr?sser und B?llsteiner Odenwald. Die berechneten Orientierungen der Hauptspannungsrichtungen sind: σ₁ 52 → 270, σ₂ 38 → 085 und σ₃ 06 → 174. Die Rotation der Hauptspannungsrichtungen war mit einer ?nderung von einem kompressionalen N-S gerichteten (D3) hin zu einem extensionalen (D4) Stressfeld verbunden. Die erzielten Ergebnisse sind sehr ?hnlich mit Resultaten, die Fl?ttmann und Oncken (1992) im Pf?lzer Wald ermittelten. Dies weist auf ein regional übereinstimmendes Spannungsfeld im SW-Teil der Mitteldeutschen Kristallinzone hin.

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Received July 8, 1999; revised version accepted March 28, 2000     

Correlation of Triassic advanced rifting-related Neotethyan submarine basaltic volcanism of the Darnó Unit (NE-Hungary) with some Dinaridic and Hellenidic occurrences on the basis of volcanological, fluid–rock interaction, and geochemical characteristics

Comparative volcanological, mineralogical, petrological, and geochemical studies of blocks of Triassic submarine basalt occurrences hosted by the Jurassic mélange have been carried out. The studied localities are located in displaced parts of the Dinarides in NE-Hungary (Darnó Unit), in the Dinarides (Kalnik Mts., Croatia and Vare?-Smreka, Bosnia and Herzegovina), and in the Hellenides (Stragopetra, Greece). The common characteristic of the studied occurrences is the well observable result of the lava–water-saturated sediment mingling, i.e., the presence of the so-called carbonate peperitic facies. Mixing of the basaltic lava with pelagic lime mud (representing the unconsolidated stage of the red, micritic limestone), as well as fluid inclusion and chlorite thermometry data support that the carbonate peperite was formed above CCD and at the Bosnian locality, a shallower water, about 1.4?km depth is proven. The igneous rocks show mainly within-plate basalt geochemical characteristics; MORB signatures are not common. Low temperature (<200°C) hydrothermal alteration is characteristic to the pillow basalt blocks with peperitic facies. The similarities in the volcanological, geochemical, and textural characteristics observed at the different localities support a strong genetic connection among them. The results of this study suggest to the advanced rifting stage origin of the Triassic basaltic suits and their distinction from the true oceanic basalt pillow units of the Dinarides can be based on the occurrences of the peperite facies.     

The geochemistry of the PGE Subzone in the Selukwe Subchamber, Great Dyke: an intraformational layer model for Platinum Group Element enrichment in layered intrusions

Summary ?The zone of enrichment of platinum group elements (PGE) in the pyroxenite hosted Main Sulphide Zone (MSZ) of the Great Dyke coincides with the stage at which the magma had become saturated in sulphide. No fundamental characteristics of the MSZ have previously been recognized other than the concentration of PGE at the base of the sulphide zone. This zone of enrichment, referred to here as the PGE Subzone, as well as the footwall and hangingwall sequences to the PGE Subzone, are recognized in this work as comprising a series of petrologically and chemically distinct rock layers. Characterization is on the basis of (a) distinct Pd:Pt ratios, (b) cyclicity in pyroxene compositions and, (c) cyclicity in the concentrations of incompatible elements in the whole rock. The incompatible element contents in whole rocks (eg. Zr) are closely linked with the TiO₂ contents of the orthopyroxene. The strong interdependence of these parameters indicates an integrated primary process for the PGE mineralization and does not support an origin by which late stage metasomatising fluids transported PGE into the mineralized zone. It also does not support previous models for the MSZ based on progressive fractional segregation of sulphide as a continuous process extracting PGE. An intraformational layer model is suggested by which liquid layers in a double diffusive convective system break down and become sequentially incorporated into the crystallizing zone resulting in offset chemical trends in silicate compositions together with extraction of PGE into sulphide of effectively constant values for Pd:Pt ratio. Reequilibration of pyroxene is recognized for each of the sublayers as well as minor redistribution of PGE across the boundaries of the sublayers.

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Zusammenfassung ?Die Geochemie der PGE – Subzone in der Selukwe Subchamber, Great Dyke: ein intraformationales Modell für Anreicherung von Platingruppenelementen in geschichteten Intrusionen Die Anreicherungszone von Platinelementen in der Main Sulphide Zone (MSZ) in den Pyroxeniten des Great Dyke entspricht dem Entwicklungsstadium, in dem das Magma an Sulfiden ges?ttigt wurde. Bisher wurden keine grunds?tzlichen Eigenschaften der MSZ erkannt, abgesehen von der Anreicherung der PGE an der Basis der Sulfidzone. Diese Anreicherungszone, die wir hier als PGE Subzone bezeichnen, wie auch die Abfolgen in ihrem Hangenden und im Liegenden enthalten eine Serie von petrologisch und chemisch eindeutig charakterisierten Gesteinsschichten. Diese Erkenntnis beruht auf (a) klaren Pd-Pt-Verh?ltnissen, (b) der Zyklizit?t der Pyroxenzusammensetzungen und (c) den Konzentrationen inkompatibler Elemente im Gesamtgestein. Letztere (z.B. Zr) sind eng mit den TiO₂-Gehalten der Orthopyroxene verbunden. Die deutliche gegenseitige Abh?ngigkeit dieser Parameter weist auf einen integrierten prim?ren Prozess für die PGE-Vererzung hin und liefert keine Unterstützung für eine Entstehung, bei der sp?te metasomatische Fluide PGE in die mineralisierte Zone transportiert haben. Es unterstützt auch nicht frühere Modelle für die MSZ, die auf einer progressiven fraktionalen Trennung von Sulfiden als einem kontinuierlichen Anreicherungsprozess für PGE beruhten. Ein intraformationales Schichtmodell wird hier vorgeschlagen, wobei flüssige Lagen in einem doppelt diffusiven Konvektionssystem aufbrechen und sequentiell in die kristallisierte Zone inkorporiert werden. Dies resultiert in abweichenden chemischen Trends für Silikat-Zusammensetzungen und ebenso auch in einer Extraktion der PGE in Sulfide mit konstanten Pd/Pt-Verh?ltniszahlen. Reequilibrierung von Pyroxenen wird für jede der Sublayers nachgewiesen, wie auch geringfügige Umverteilung der PGE über die Grenzen der einzelnen Sublayers hinaus.

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Received November 30, 1998;/revised version accepted July 12, 1999     

Dokhan volcanics of Gabal Monqul area,North Eastern Desert,Egypt: geochemistry and petrogenesis

The Dokhan volcanics are represented by a thick stratified lava flows succession of basalt, andesite, imperial porphyry, dacite, rhyodacite, rhyolite, ignimbrites, and tuffs. These lavas are interbanded with their pyroclastics in some places including banded ash flow tuffs, lithic tuffs, crystal lapilli tuffs, and agglomerates. They are typical calc–alkaline and developed within volcanic arc environment. All rocks show moderate enrichment of most large ion lithophile elements relative to high field strength elements (HFSE). The incompatible trace elements increase from basalt through andesite to rhyolite. The felsic volcanics are characterized by moderate total rare earth elements (REE) contents (162 to 392 ppm), less fractionated patterns {(Ce/Yb)_N = (1.24 to 10.93)}, and large negative Eu anomaly {(Eu/Eu*) = (0.15 to 0.92)}. The mafic volcanics have the lowest REE contents (61 to 192 ppm) and are relatively steep {(Ce/Yb)_N = (3.2 to 8.5)}, with no negative Eu anomalies {(Eu/Eu*) = (0.88 to 1)}. The rhyolite displays larger negative Eu anomaly (Eu/Eu* = 0.28) than those of other varieties, indicating that the plagioclase was an early major fractionating phase. The mineralogical and chemical variations within volcanics are consistent with their evolution by fractional crystallization of plagioclase and clinopyroxene.