Contrasting Eoalpine P-T evolutions in the southern Koralpe,Eastern Alps

Summary The Koralpe crystalline complex and the Plankogel unit represent two lithologically distinct units within the Koralpe region of the southeastemmost Austroalpine crystalline basement. The Eoalpine P-T evolution of these two units is derived from new petrographical data. The Plankogel unit and the Koralpe crystalline complex show markedly different P-T evolutions during the early stages of the Eoalpine event. The rocks of the Koralpe crystalline complex experienced eclogite facies conditions with minimum pressures in the range of 15–16 kbar and temperatures in excess of 700°C. At the same time the Plankogel unit resided in a shallower environment at pressures of 10–11 kbar and temperatures of less than 600°C. The tectonic emplacement of the Plankogel unit into its present position on top of the Koralpe crystalline complex took place after the eclogite facies event in a relatively shallow crustal level. After their juxtaposition the Koralpe crystalline complex and the Plankogel unit were affected by a common amphibolite facies metamorphic overprint. The distinctly different P-T evolution during the early stages of the Eoalpine event and a common history at later stages imply that major tectonic processes were operative in this part of the Austroalpine crystalline basement during the Cretaceous. Such processes may have involved subduction of oceanic and continental lithosphere which may have lead to significant crustal shortening within the Austroalpine basement.

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Unterschiedliche Eoalpine P-T Entwicklungen in der Südlichen Koralpe, Ostalpen

Zusammenfassung Das Koralpenkristallin und die Plankogelserie stellen zwei unterschiedliche lithologische Einheiten in der südlichen Koralpe des ostalpinen Kristallins dar. Die P-T Entwicklung dieser beiden Einheiten während der Eoalpinen Metamorphose wurde anhand neuer petrographischer Daten abgeleitet. Das Koralpenkristallin und die Plankogelserie zeigen deutlich unterschiedliche P-T Entwicklungen in einem frühen Stadium der Eoalpinen Metamorphose. Die Gesteine des Koralpenkristallins waren eklogitfaziellen Bedingungen mit Mindestdrucken im Bereich von 15 bis 16 kbar und Temperaturen von über 700°C ausgesetzt. Die Plankogelserie verweilte zur gleichen Zeit in einem relativ seichten Niveau bei Drucken von 10 bis 11 kbar und Temperaturen unterhalb 600°C. Die Platznahme der Plankogelserie in ihrer heutigen Position im tektonisch Hangenden des Koralpenkristallins erfolgte nach dem eklogitfaziellen Ereignis in einem relativ seichten Krustenniveau. Nach ihrer Vereinigung erfuhren die beiden Einheiten eine gemeinsame amphibolitfazielle Überprägung. Die markant unterschiedlichen P-T Entwicklungen in einem frühen Stadium der eoalpinen Orogenese und die gemeinsame Entwicklung in einem späteren Stadium können als Hinweis auf eine umfangreiche tektonische Aktivität in diesem Teil des ostalpinen Grundgebirges in kretazischer Zeit gewertet werden. Diese Tektonik bestand eventuell in einer Subduktion von ozeanischer und kontinentaler Lithosphäre, und kann zu einer signifikanten Krustenverkürzung im Ostalpinen Kristallin geführt haben.

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With 7 Figures     

Die Bildungsbedingungen von alpinotypem Eklogitamphibolit und Metagabbro,erläutert and Gesteinen der Koralpe,Steiermark

Zusammenfassung Eklogitamphibolite und Metagabbros, die in dem mächtigen Gneis- und Schieferkomplex der Koralpe, westliche Steiermark, auftreten, haben mit großer Wahrscheinlichkeit gemeinsam mit den sie umgebenden Gesteinen unter den Bedingungen 8–10 Kb und 500 bis 600°C ihre Prägung erfahren. Der Übergang von Gabbro zu Metagabbro ist im Handstückbereich zu verfolgen.Die einzelnen Mineralphasen wurden im Detail auf ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften untersucht, so daß ein ausgebreiteter Vergleich mit dem reichlichen statistischen Material der Literatur möglich ist. Hier machen es die Verteilungsquotienten einzelner Elemente sehr wahrscheinlich, daß zumindest im Eklogitamphibolit das Gleichgewicht erreicht ist. Eine ebenfalls detaillierte Untersuchung der Gesteinschemismen macht eine Aussage über die Vorgänge bei der Umwandlung von Gabbro zu Metagabbro möglich, die schrittweise im Dünnschliff beobachtet werden kann. Diese Umwandlung verläuft wesentlich isochemisch und ist durch den Zutritt von Wasser bei den angeführten Drucken und Temperaturen bestimmt.Dadruch erscheint es sinnvoll, das bekannte ACF-Diagramm der wasserfreien Eklogite durch Einführung wasserhältiger Phasen um den Parameter H₂O zu erweitern. Die sich so ergebenden Teiltetraeder erklären die beobachteten Gesteinsparagenesen der Eklogitamphibolite und der Metagabbros. Ferner ist es damit auch möglich, die alpine Eklogitfazies oder Hornblendeklogitfazies zu deuten.

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Conditions of formation of alpinotype eclogiteamphibolite and metagabbro, illustrated by rocks from the Koralpe, Styria

Summary Amphibole-bearing eclogites and metagabbros appearing in the widespread highly metamorphic complex of gneisses and micaschists very probably have been formed, together with the surrounding rocks, at pressures from 8–10 Kb and temperatures of 500–600°C. The transition from gabbro to metagabbro can occasionally be observed within a range of a few centimeters.Chemical and physical properties of the individual mineral phases were investigated in detail and the results presented so that a comparison with ample statistical data already published can be made. The distribution quotients of some elements make it probable for the components of amphibole-bearing eclogite at least to have reached equilbrium. A detailed study of the chemical composition of the rocks makes the changes from gabbro to metagabbro understandable. The stages of this transformation can be studied in thin sections. The transformation is isochemical and governed by water entering under the above mentioned conditions of pressure and temperature.Therefore, with the addition of water-containing mineral phases it is logical to extend the generally known ACF-diagramm of waterfree eclogite by the parameter H₂O. Partial tetrahedrons in the system A–C–F–H₂O then explain the observed combinations of minerals in amphibole-bearing ecologites and in metagabbros. Thus an interpretation of the so called alpine eclogite—facies or hornblendeeclogite facies becomes possible.

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Mit 15 Abbildungen     

Dehydration-melting of solid amphibolite at 10 kbar: Textural development,liquid interconnectivity and applications to the segregation of magmas

Summary Anisotropic crystal structures and rock texture control liquid morphology and distribution during dehydration-melting at 10 kbar in solid cylinders of lineated amphibolite (mode: hornblende 70%, plagioclase 30%), sealed in gold capsules, in piston-cylinder runs ranging from 21 days at 850 °C to 4 days at 1000 °C. The shapes of most liquid pockets are crystallographically-controlled, with many corners having angles greater than 60°. Few crystal/liquid triple junctions develop the interfacial energy-controlled dihedral angles (), which form in experiments using finely-ground powders of minerals with poor cleavage. Liquid interconnectivity probably is attained at 875 °C with only 2% liquid, indicating that dihedral angles less than 60° may not be necessary to achieve interconnectivity in partially melted metamorphic rocks. The surfaces between elongated grains in lineated rocks can become pathways for the migration of liquid or the diffusion of components. By 850 °C, hornblende begins to dehydrate at internal nucleation sites, producing a texture of hornblende rims and clinopyroxene cores (generally attributed to hydration of clinopyroxene). Within the temperature interval of 850–900 °C, transient vapor generates layers of low viscosity, H₂O-saturated, granitoid liquid between hornblende and plagiocase crystal faces, potentially capable of segregation if time-temperature relationships are suitable. At higher temperatures the increased liquid fraction is H₂O-undersaturated, with viscosity too high to permit segregation. There is a prospect that segregation of initially hydrous liquids could contribute to the dehydration of low-potassium amphibolites and effectively remove incompatible trace elements during the transition from amphibolite-facies to granulite-facies. Further experiments are needed to study the effects of time and temperature on textures in anisotropic rocks, particularly lineated amphibolites.

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Dehydrations-Schmelzen von Amphiboliten bei 10 kbar: Texturelle Entwicklung, Interkonnektivität der Schmelze und Anwendungen auf die Segregation von Magmen

Zusammenfassung Die texturelle Entwicklung von festen Zylindern von Amphibolit (Hornblende 70%, Plagioklas 30%) in Goldkapseln versiegelt, wurde w:rend Dehydrations-Schmelzen bei 10 kbar in einem Piston-Zylinder-Apparat bei Temperaturen von 850°C bis 1000°C für 21 bis 4 Tage untersucht. Die anisotropen Mineralstrukturen und die Gesteinstextur kontrollieren die Morphologie und Verteilung der Schmelze. Diese Parameter sowie der Anteil an Schmelze, bestimmen die Interkonnektivität der Schmelze. Im Gegensatz zu Experimenten, die fein gemahlene Pulver von fast isotropen Mineralen (z.B. Olivin oder Quarz) benützen, scheinen hier die Energieverhältnisse der Kristallstruktur die Energiebeziehungen zwischen den Kristall-Schmelzoberflächen während der texturellen Entwicklung der amphibolitischen Gesteine zu dominieren. Wenige Kristall-Schmelze Triple-Junetions entwickeln zwischen Flächen energie-kontrollierte dihedrale Winkel (). Die Formen der meisten Schmelzeinschlüsse sind kristallographisch kontrolliert und viele Ecken zeigen Winkel, die größer als 60° sind. Die Interkonnektivität der Schmelze wird jedoch eindeutig bei 875° C mit nur 2% Schmelze erreicht und könnte möglicherweise auch bei niedrigeren Temperaturen zustande kommen. Das Vorkommen von dihedralen Winkeln, die kleiner als 60° sind, muß nicht notwendig sein, um Interkonnektivität in teilweis aufgeschmolzenen metamorphen Gesteinen zu erzeugen. Die Oberflächen zwischen gelängten Körnern in Amphiboliten mit Lineation können Wege für die Migration von Schmelzen oder für die Diffussion von Komponenten während teilweisen Aufschmelzens werden. Bei 850° C begann die Dehydration der Hornblende an internen Nukleations-Stellen, unabhängig vom Rest des Gesteins. Zwischen 850° C und 900 °C entsteht so eine Textur von Klinopyroxenen mit Hornblenderändern. Die nicht im Gleichgewicht befindliche Dampfphase, die dabei entsteht, führt zur Bildung von Lagen von wassergesättigter granitoider Schmelze zwischen Hornblende und Plagioklasflächen, mit einer berechneten Viskosität, die gerade niedrig genug ist, um Segregation durch Kompaktion zu ermöglichen. Bei höheren Temperaturen und während längerer Zeiten, wobei mehr Schmelze entsteht, löst sich die Dampfphase in wasseruntersättigter Schmelze, mit einer Viskosität, die zu hoch ist um Segregation in geologisch realistischen Zeiten zu ermöglichen. Die Entwässerung von kalium-armen Gesteinen durch Segregation von ursprünglich wässrigen Schmelzen, die sich in dieser Weise gebildet haben, dürfte beim Amphiboht-Granulit-Übergang eine Rolle spielen.[/ p]

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With 10 Figures     

Wollastonite formation during variscan post-tectonic cooling in the Schwarzwald, Germany

Summary Metaquartzdioritic plagioclase-biotite-quartz-gneiss at Artenberg, Schwarzwald, Germany, contains up to 10 cm wide calcite veins partially replaced and surrounded by a zoned calcsilicate sequence. The calcsilicate veins consist of two parts: (a) a zoned mineral sequence of reaction products deposited in the vein itself (wollastonite, garnet, clinopyroxene, quartz with relics of calcite) and (b) a zoned alteration sequence in the wall rock gneiss extending from the vein-gneiss contact several cm into the plagioclase-bearing gneiss (hornblende, chlorite). Based on hornblende-plagioclase thermobarometry and on chlorite stability, the P-T conditions of calcsilicate formation are estimated to be about 450 °C at c. 2 kbar.The zoned mineral sequence formed by a bi-metasomatic reaction in an open system of the hydrothermal carbonate with the orthogneiss in the presence of an externally derived fluid. The reaction was started by H₂O and SiO₂ infiltration along the vein-gneiss contact. The stability of wollastonite at the above P-T conditions records an X_{CO 2}, of the fluid phase below 0.05. Chemical potential gradients of Ca, Al, Fe, Mg and probably Si between vein and gneiss resulted in diffusional mass transfer perpendicular to the vein-gneiss contact. The sequence of stable calcsilicate minerals suggests Ca diffusion from vein to gneiss, while Fe, Mg and Al were transported in the opposite direction, from gneiss to vein. It is inferred that the calcsilicates formed during Variscan post-tectonic cooling.

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Die bildung von wollastonit während der variskischen abkühlung im Schwarzwald, Deutschland

Zusammenfassung Metaquarzdioritische Plagioklas-Biotit-Quarz-Gneise vom Steinbruch Artenberg bei Steinach, Schwarzwald, enthalten etwa 10 cm breite Calcit-Gänge, die von einer zonierten Kalksilikat-Vergesellschaftung teilweise ersetzt und umrandet werden. Die Kalksilikat-Gänge bestehen dann aus zwei Teilen: (a) eine zonierte Mineralsequenz aus Reaktionsprodukten im Gang selbst (Wollastonit, Granat, Klinopyroxen, Quarz mit Relikten von Calcit) und (b) eine zonierte Alterationssequenz im Nebengesteins-Gneis, die vom Gang-Gneis-Kontakt einige Zentimeter in den Gneis hinein reicht (Hornblende, Chlorit). Hornblende-Plagioklas-Thermobarometrie und Chlorit-Stabilität zeigen P-T Bedingungen während der Kalksilikat-Bildung von etwa 2 kbar und 450 °C an.Die zonierte Mineralsequenz bildete sich bei der bi-metasomatischen Reaktion in einem offenen System von hydrothermalem Gangkarbonat mit dem Orthogneis in der Anwesenheit eines externen Fluids. Die Reaktion begann durch die Infiltration von H₂O und SiO₂ entlang des Gang-Gneis-Kontaktes. Die Stabilität von Wollastonit bei den obigen P-T-Bedingungen zeigt, daß die Fluidphase weniger als 5 Mol-% CO₂ enthielt. Chemische Potential-Gradienten von Ca, Al, Fe, Mg und möglicherweise Si führten zu diffusivem Elementtransport senkrecht zum Gang-Gneis-Kontakt. Die Abfolge der Kalksilikat-Vergesellschaftungen zeigt, daß Ca vom Gang zum Gneis, Fe, Mg und Al dagegen in umgekehrter Richtung diffundierten. Die Kalksilikate bildeten sich wahrscheinlich während der posttektonischen Abkühlung in der Folge der variskischen Orogenese.

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With 10 Figures     

Geothermobarometry of Al2SiO5-bearing metapelites in the western Austroalpine Ötztal-basement

Summary The dominant amphibolite-facies Variscan event in the Austroalpine Ötztal basement can best be studied in the northwestern part of the Ötztal block. Further to the southeast it is overprinted by Alpine metamorphism. Metapelites with the assemblage garnet-staurolite-kyanite-sillimanite±andalusite-biotite-muscovite-plagioclase were used to reconstruct pressure and temperature conditions with exchange thermometry, net transfer equilibria and multi-equilibrium methods. Assuming kyanite as equilibrium Al₂SiO₅ polymorph, conditions of 570–640°C and 5.8–7.5kbar are derived using garnet rim compositions. Typical nonequilibrium textures are (1) continuous chemical zoning of garnets, (2) inclusions of kyanite and fibrolite in andalusite porphyroblasts and (3) the spectacular replacement of garnet by fibrolite and biotite. The latter two textures were used to decipher the retrograde part of the P-T path. Application of the differential thermodynamics approach (Gibbs method) indicates prograde garnet growth during pressure release. Addition of CaO to the KFASH-system allows the garnet breakdown within the staurolite stability field and its quantification, using the quartz-garnet-aluminosilicate-muscovite geothermobarometer, revealed temperatures of 530–630°C and 3.5–5.7kbar. Andalusite formation is thought to constrain the final stage of the P-T path. Textural and chemical data clearly indicate a continuous pre-Alpine metamorphic evolution.

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Geothermobarometrie in Al₂SiO₅ führenden Metapeliten des westlichen Ötztal Kristallins

Zusammenfassung Die dominierende variszische Metamorphose im ostalpinen Ötztal Kristallin kann aufgrund der Zunahme der alpidischen Überprägung nach Südosten am besten im nordwestlichen Teil des Ötztal Kristallins untersucht werden. Die Metamorphosebedingungen wurden in den Metapeliten anhand der Paragenese Granat-Staurolith-Kyanit-Sillimanit±Andalusit-Biotit-Muskovit-Plagioklas mit Hilfe von Kationenaustauschthermometrie, kontinuierlichen Mineralreaktionen und der Berechnung aller formulierbaren Mineral-Gleichgewichte durchgeführt. Mit der Annahme von Kyanit als Teil der Gleichgewichtsparagenese wurden Temperaturen von 570–640°C und Drucke von 5.8–7.5kbar für die Granatränder ermittelt. Folgende Ungleichgewichtsphänomene wurden zur Belegung des Metamorphosepfades herangezogen: (1) Kontinuierlicher Granatzonarbau (2) Andalusitporphyroblasten mit Kyanit-und Fibrolitheinschlüssen und (3) die Reaktion von Granat zu Biotit und Fibrolith Pseudomorphosen. Die Anwendung der Gibbs-Methode lässt Rückschlüsse auf ein progrades Granatwachstum bei fallenden Drücken und steigenden Temperaturen zu. Die Erweiterung des KFASH-Systems mit CaO ermöglicht den Granatzerfall noch im Stabilitätsfeld von Staurolith und die Anwendung des Granat-Muskovit-Aluminiumsilikat-Quarz Geothermobarometers belegt den Granatzerfall bei 530–630°C und 3.5–5.7kbar. Die Andalusitkristallisation wird als letztes Stadium des Druck-Temperatur Pfades angenommen. Texturelle und chemische Untersuchungen lassen den Schluss auf eine einphasige variszische Metamorphose zu.

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With 9 Figures     

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     

Anhydrous partial melting of MORB pyrolite and other peridotite compositions at 10 kbar: Implications for the origin of primitive MORB glasses

Summary Anhydrous partial melting experiments on four peridotite compositions have been conducted at 10 kbar providing a relatively internally consistent set of data on the character of primary melts expected from the oceanic upper mantle in the mid-ocean ridge setting. The four peridotite compositions are: MORB pyrolite (considered to be suitable for the production of primitive (Mg#0.68) MORB glasses at 10 kbar), Hawaiian pyrolite (representative of enriched upper mantle), Tinaquillo lherzolite (representative of more depleted upper mantle), and the spinel lherzolite KLB-1 which is a suitable composition for the production of primitive MORB glasses. The equilibrium liquids were determined by sandwich experiments. The primitive MORB glass DSDP 3-18-7-1 was used in experiments using MORB pyrolite and KLB-1, while a calculated 10 kbar liquid composition fromJaques andGreen (1980) was used in experiments with Hawaiian pyrolite and Tinaquillo lherzolite. The results of the experiments are used to test a 10 kbar melt model for the generation of primitive MORB glasses, which are parental magmas to typical MORB compositions. The melt compositions from the four peridotites studied are significantly different from primitive MORB glasses in major element chemistry and plot away from the field of primitive MORB glasses in the CIPW molecular normative Basalt tetrahedron. The results indicate that primitive MORB glasses are derivative compositions lying on olivine fractionation lines from picritic parents, which themselves are primary magmas at pressures greater than 10 kbar. The results of this study are integrated with previous 10 kbar experimental studies.

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Wasserfreie partielle aufschmelzung von MORB pyrolit und andere peridotit-zusammensetzungen bei 10 kbar: bedeutung für die entstehung primitiver MORB gläser

Zusammenfassung Vier Peridotit-Zusammensetzungen wurden bei 10 kbar unter wasserfreien Bedingungen partiell aufgeschmolzen, und die Ergebnisse mit möglichen primitiven Schmelzen Mittel-Ozeanischer Rücken verglichen.Die folgenden perioditischen Zusammensetzungen wurden untersucht: MORB pyrolite [mögliche Ausgangszusammensetzung für primitive (Mg# > 0.68) MORB-Glaszusammensetzungen bei 10 kbar], Hawaiian pyrolite (representativ für angereicherten Oberen Mantel); Tinaquillo lherzolite (representativ für verarmten' Oberen Mantel) und spinel lherzolite, KLB-1 (im Gleichgewicht mit primitiver MORB-Glaszusammensetzung). Die Schmelzen im Gleichgewicht mit diesen Ausgangszusammensetzungen wurden mittels Sandwich-Experimenten ermittelt.Die primitive MORB-Glaszusammensetzung DSDP 3-18-7-1 wurde mit MORB pyrolite und KLB-1 equilibriert, während eine Modell-Zusammensetzung vonJaques and Green (1980) in Verbindung mit Hawaiian pyrolite und Tinaquillo lherzolite vermischt wurde. Die Resultate der Experimente werden mit einem 10 kbar Aufschmelzungsmodell zur Entstehung primitiver MORB-Gläser verglichen. Die Schmelzen im Gleichgewicht mit den vier Peridotit-Ausgangszusammensetzungen unterscheiden sich wesentlich von primitiven MORB-Gläsern, sowohl hinsichtlich ihrer Hauptelemente als auch ihrer Plot-Parameter im Basalttetraeder. Primitive MORB-Glaszusammensetzungen stellen keine primären Schmelzen dar, sondern sind durch Olivinfraktionierung von primitiven Magmen abzuleiten. Die Resultate dieser Untersuchungen werden mit früheren 10 kbar Experimenten verglichen.

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With 10 Figures     

High-pressure marble at Yangguantun,Rongcheng County,Shandong Province,eastern China

Summary Four generations of minerals have been confirmed in an eclogite-bearing impure marble located at Yangguantun, Rongcheng county, eastern Shandong province, China in the eastern part of the collision zone between the Sino-Korean and Yangtze cratons.(1) Early stage: high-Al-P-F titanite, pure zoisite and jadeite-bearing diopside occur as rounded aggregates surrounded by main stage amphiboles and titanites. (2) The main stage assemblage is characterized by hornblende (I), titanite (II), calcite, dolomite and phlogopite; they are intergrown with each other or occur as corona around the primary diopside, zoisite or titanite. (3) Earlier retrogression stage: hornblende (I) is replaced by hornblende (II) which occurs around hornblende (I). (4) Later retrogression stage: hornblende (II) is replaced by tremolite, chlorite and albite.The early stage is correlated with the eclogitic facies, but the main, earlier retrogression and later retrogression stages reflect retrogressions of eclogitic marble at different depth during decompression. The high pressure evidence and the metamorphic evolution of the marble studied, whose precursor was of crustal sedimentary affinity, indicate that the marble was subducted from the surface to great depth and then uplifted into the country rock gneiss, together with ultra-high-pressure eclogite and ultramafic rocks.

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Hochdruck-Marmore in Yangguantun, Rongcheng, Shangdong Provinz, Ostchina

Zusammenfassung Vier Mineralgenerationen werden in unreinen, Eklogit-führenden Marmoren aus Yangguantun, Rongcheng, in der östlichen Shangdong Provinz Chinas unterschieden. Diese Gesteine sind im östlichen Teil der Kollisionszone zwischen dem Sino- koreanischen und dem Yangtze Kraton aufgeschlossen.(1) Frühes Metamorphosestadium: Hoch-Al-P-F-Titanit, reiner Zoisit und Jadeitführender Diopsid kommen als rundliche Aggregate, die von Amphibolen der Hauptphase und Titanit umwachsen werden, vor. (2) Die Paragenese der metamorphen Hauptphase ist durch Hornblende (I), Titanit (II), Calcit, Dolomit und Phlogopit charakterisiert. Diese Minerale sind eng miteinander verwachsen und bilden Koronartexturen um primären Diopsid, Zoisit und Titanit. (3) Frühes retrogrades Metamorphosestadium: Hornblende (I) wird von Hornblende (II), die sich um Hornblende (I) ausbildet, verdrängt. (4) Spätes retrogrades Metamorphosestadium: Hornblende (II) wird durch Tremolit, Chlorit und Albit verdrängt.Das frühe Stadium wird mit der Eklogitfazies, das Haupt- und die anschließenden retrograden Stadien werden mit der retrograden Metamorphose dieser eklogitischen Marmore in unterschiedlichen Tiefen infolge von Dekompression korreliert. Die hohen Drucke und die Entwicklungsgeschichte der untersuchten Marmore, die sich von krustalem sedimentären Material ableiten, belegen, daß die Subduktion dieses Materials von der Oberfläche in große Tiefen und der anschließende Uplift in die umgebenden Gneise, gemeinsam mit der Ultra-Hochdruckmetamorphose der Eklogite und ultramafischer Gesteine erfolgt sein muß.

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With 6 Figures     

Phlogopite in calc-alkaline lamprophyres of Northern England

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

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Phlogopit in kalk-alkalischen lamprophyren von Nord-England

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

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With 5 Figures     

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

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

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

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

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With 3 Figures     

Petrogenesis of fore-arc metabasites from the paleozoic of New England,Eastern Australia

Summary Devonian metabasites in the New England Fold Belt of eastern Australia occur in three fault-bounded slices. Tectonic reconstruction places these and along-strike units in a fore-arc basin bordered to the west by an (eroded) are and to the east by an accretionary subduction complex. All twenty-one samples examined here have undergone prehnite-pumpellyite facies metamorphism and accompanying redistribution of alkaline earth and other LIL elements, although HFS and LRE elements are in magmatic abundances. Relict clinopyroxene compositions indicate crystallization from either MORB or calcalkalic magma, although immobile element variations favour a depleted magma type (e.g. MORB or low-K tholeiite). Fields for boninites, island arc tholeiites and calcalkaline rocks from the Mariana fore-arc have been delineated on a plot of Ce/Zr - Y/Zr. Metabasites from this study plot in the island arc tholeiite field but analyses from along strike (Glenrock) plot in the tholeiite field and closer to the boninite field. This, coupled with the occurrence of calc-alkalic volcanics at Glenrock and MORB and alkalic metabasites further southeast argues for variable loci of magma production and source region inhomogeneity along the fore-arc.As the western magmatic arc was established at the time of fore-arc volcanism, metabasites were not erupted at the inception of subduction as argued for the SW Japan fore-arc. Instead, rifting in the fore-arc could have lowered the pressure in the upper mantle instigating peridotite melting and allowing the passage of magma to the surface. A potential source region for magma is the mantle wedge overlying the subducting plate.

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Petrogenese von Fore-are Metabasiten aus dem Paläozoikum von New England, Australien

Zusammenfassung Die devonischen Metabasite aus dem New-England-Faltengürtel von Ostaustralien kommen in drei störungsgebundenen Schuppen vor. Tektonische Rekonstruktion ordnet diese und auch parallel streichende Gesteinseinheiten in ein Fore-arc-Becken ein, welches im Westen von einem (erodierten) Inselbogen und im Osten von einem Subduktions-Komplex begrenzt wird. Die 21 hier untersuchten Proben sind durch Metamorphose in der Prehnit-Pumpellyit-Fazies gekennzeichnet, mit der Umlagerung der Alkalien und anderer LIL-Elemente einherging, obwohl die HFS- und LRE-Elemente primär magmatische Gehalte zeigen. Reliktische Klinopyroxen-Zusammensetzungen deuten die Kristallisation aus einem MORB- oder Kalkalkali-Magma an, während immobile Elementverteilungen eher auf einen verarmten Magmentyp hinweisen (MORB oder low-K tholeiite). Als Vergleichsbasis wurden die Felder für Boninite, Inselbogentholeiite und Kalkalkali-Gesteine vom Mariana Fore-arc in ein Ce/Zr - Y/Zr-Diagramm eingetragen. Die Metabasite fallen in das Feld der Inselbogentholeiite. Die Analysen der parallel streichenden Gesteinseinheiten (Glenrock) fallen jedoch in das Tholeiit-Feld, in unmittelbarer Nähe zu Boniniten. Dies spricht für eine Magmenproduktion an verschiedenen Orten und für eine Inhomogenität des Ausgangsmaterials entlang des Fore-arcs, auch auf Grund des Vorkommens von Kalkalkali-Vulkaniten am Glenrock bzw. von MORB und alkalischen Metabasiten weiter im Südosten. Während der Entstehung des westlichen magmatischen Inselbogens, zur Zeit des Forearc-Vulkanismus, wurden am Beginn der Subduktion keine Metabasite eruptiert, wie sie für den SW-Japanischen Fore-arc angenommen werden. Rifting im Fore-arc hat möglicherweise den Druck im oberen Mantel gesenkt. Dies hat Aufschmelzung von Peridotit begünstigt und das Aufdringen des Magmas an die Erdoberfläche ermöglicht. Der über der subduzierenden Platte liegende Mantelkeil gilt als potentieller Herkunftsort für das Magma.

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With 6 Figures     

Plagioclase morphologies in assimilation experiments. Implications for disequilibrium melting in the generation of granodiorite rocks

Summary Assimilation experiments have been performed using a crustal contaminant and several basaltic compositions in order to study the morphologies of plagioclase crystals produced in the course of the assimilation reactions. A Crd-Bt anatectic gneiss was used as a crustal contaminant. Both a synthetic basaltic glass, with the composition of a high-Al ocean tholeiite, and a natural Hb gabbro were used as basaltic compositions. Experiments were carried out at temperatures in the range 900–1100 °C and at pressures of 4, 5 and 10 kbar. Plagioclase crystals with skeletal and honeycomb morphologies are produced in the assimilation experiments. These morphologies result from destabilisation of the crystal-melt interface caused by the disequilibrium production of a Ca-rich melt. The production of the Ca-rich metastable melt is the result of reaction between two compositionally dissimilar systems, pelite and basalt. This interpretation, based on the kinetics of plagioclase and melt production, may be applied to granodiorite rocks characterised by plagioclase with Ca-rich, skeletal cores.

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Zusammenfassung Plagioklas-Morphologie und Assimilations-Experimente: Die Bedeutung von Ungleichgewichts-Schmelzvorg?ngen bei der Entstehung von Granodioriten Assimilations-Experimente mit einer krustalen Komponente und verschiedenen basaltischen Zusammensetzungen wurden durchgeführt, um die Morphologien von Plagioklas-Kristallen, die im Laufe von Assimilations-Reaktionen entstehen, zu studieren. Ein CRD-PT anatektischer Gneis wurde als krustale Beimengung benützt. Ein synthetisches basaltisches Glas mit der Zusammensetzung eines Al-reichen ozeanischen Tholeiites und ein natürlicher Hb-Gabbro wurden als basaltische Zusammensetzungen verwendet. Die Experimente wurden bei Temperaturen zwischen 900 und 1.100° und bei Drucken von 4, 5 und 10 kb durchgeführt. Plagioklas-Kristalle mit skelettartigen und Bienenwaben-f?rmigen Morphologien entstehen bei den Assimilations-Experimenten. Diese Morphologien sind das Ergebnis der Destabilisation der Kristall-Schmelze-Kontaktfl?che, die durch die Entstehung einer im Ungleichgewicht befindlichen Ca-reichen Schmelze gef?rdert wird. Die Entstehung von Ca-reichen metastabilen Schmelzen geht auf die Reaktion zwischen zwei in der Zusammensetzung verschiedenen Systemen, Pelit und Basalt, zurück. Diese Interpretation, die auf der Kinetik von Plagioklas und Schmelz-Entstehung basiert, kann auf granodioritische Gesteine angewendet werden, die durch Plagioklasse mit Ca-reichen, skelettf?rmigen Kernen gekennzeichnet sind.

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Received December 7, 1999; revised version accepted April 14, 2000     

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

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

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

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

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With 13 Figures     

Evolution of gold mineralization in the Ashanti Gold Belt,Ghana: Evidence from carbonate compositions and parageneses

Summary Ankerite, siderite, calcite and magnesite occur in variable proportions within all host and mineralized rocks of the Bogosu and Prestea mining districts of the Ashanti Gold Belt, Ghana. The compositions of coexisting ankerite-siderite grains establish that complex rhythmically zoned growth banding and replacement textures are present. This compositional variation is attributed to episodic fluctuation in the temperature and composition of fluids in the Bogosu-Prestea mesothermal gold system. Temperatures derived from the ankerite-siderite composition geothermometer are generally consistent with those from calcite-dolomite, arsenopyrite, carbon and oxygen stable isotope, and fluid inclusion geothermometers, and are about 360°C for the metamorphic peak, 400 to 350°C for carbonate alteration of mafic dikes, and 340 to 140°C for gold deposition. The latter range occurs on a thin-section scale and represents separate pulses of fluid in the ore conduit.

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Entstehung der Goldvererzung im Ashanti Gold Belt, Ghana: Rückschlüsse aus Karbonat zusammensetzungen und Paragenesen

Zusammenfassung In allen Wirtsgesteinen und mineralisierten Gesteinen der Bergbaureviere von Bogosu und Prestea im Ashanti Gold Belt, Ghana treten Ankerit, Siderit, Calcit und Magnesit in unterschiedlichen Verhältnissen auf. Die Zusammensetzung von koexistierenden Ankerit-Siderit-Körnern zeigt eine komplexe, rhythmisch zonierte Wachstumsstreifung und Verärdngungsstrukturen. Diese Änderungen in der Zusammensetzung sind auf episodische Fluktuationen der Temperatur und der Zusammensetzung der Fluide im mesothermalen Goldsystem von Bogosu-Prestea zurückzuführen. Temperaturen nach dem Ankerit-Siderit-Geothermometer stimmen im allgerneinen mit jenen aus Geothermometern, die auf Calcit-Dolomit, Arsenopyrit, den stabilen Isotopen von Kohlenstoff and Sauerstoff und auf Flüssigkeitseinschlüssen beruhen, überein. Sie liegen bei rund 360°C für den Höhepunkt der Metamorphose, bei 400 bis 350°C für die Karbonat Alteration der matischen Gänge and bei 340 bis 140°C für die Gold-Fällung. Der letztgenannte Bereich tritt in Dünnschlif Maßstab auf and repräsentiert einzelne Schübe von Fluid in den Erzgängen.

     

Metamorphe Basalte und Tuffe des Stavanger-Gebietes

Zusammenfassung Eine Reihe von kaledonischen Metamorphiten wurde mikroskopisch und chemisch untersucht. Die Lagerungsverhältnisse, makroskopischen und mikroskopischen Strukturmerkmale dieser Gesteine zeigen, daß es sich um metamorphe Basalte, Tuffe und Tuffite des kaledonischen Geosynklinalvulkanismus handelt, die jetzt in Grünschiefer- und Amphibolitfazies vorliegen. Die chemischen Analysen, CIPW-Normen und AFM-Koordinaten der Metabasalte liegen im Bereich ummetamorpher Basalte. Die Niggli-Werte entsprechen dem femischen bis schwach femischen Charakter von gabbroiden bis lenkogabbroiden Magmen der Kalkalkalireihe.Auf den basaltischen Ursprung solcher Gesteine des Boknfjords hatte bereits Goldschmidt (1921) hingewiesen.Ferner wurde eine ausgewählte Reihe von Metatuffen und -tuffiten, die dem basaltischen Vulkanismus entstammen, vergleichend untersucht: Eine im Felde nicht sehr häufig vertretene Gruppe von Metatuffen besitzt annähernd identische mineralogische und chemische Zusammensetzung mit den Metabasalten. Bei einer anderen Gruppe bestätigen sich die bereits bei der Kartierung gemachten Beobachtungen, daß das tuffogene Material zum großen Teil umgelagert wurde und einer Fraktionierung in dunkle schwere Minerale und helle leichte unterlag. Eine dritte am weitesten verbreitete Gruppe von Metatuffiten enthält mehr oder weniger bedeutende Anteile gewöhnlichen klastischen Verwitterungsmaterials, welches aus der Abtragung präkambrischer Mikroklingranite stammt.Die Untersuchungen zeigen, daß die von Oftedahl (1968) mitgeteilte Karte über die Verbreitung von unterordovizischen Grünsteinen ergänzt werden kann. Die Grenze des Verbreitungsgebietes verschiebt sich von der Insel Karmøy nach SE über den Boknfjord und das Gebiet von Strand hinaus.

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Metamorphic rocks of basaltic origin of the Stavanger-district

A metamorphic series of Cambro-Silurian sediments and granitic rocks in the Boknfjord area (SW-Norway) have been described in some earlier papers. In the upper division of the Boknfjord series metamorphic basalts and associated tuffs are the most important rocks. In the present paper chemical and mineralogical compositions of metabasalts and metatuffs have been investigated. Niggli values and CIPW norms demonstrate the basaltic origin of the samples. The original effusive rocks were transformed to amphibolites and greenstones by Caledonian metamorphism. Main part of the tuffs was found to be mixed with clastic sediments.

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Mein Dank gilt den Herren Professoren Dr. T. F. W. Barth, Oslo, und Dr. F. Karl, Kiel, für ihre tatkräftige Förderung meiner Untersuchungen sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bad Godesberg, für die Bewilligung finanzieller Mittel.     

The densities of Bushveld Melts: textural and hydrodynamic criteria

Summary A caveat applies to the use of densities of evolving magmatic melts in the modelling of fluid dynamic processes in magma chambers. Models that are dependent on the concepts of stratified liquids within a magma chamber, or the rising of liquid plumes through such columns until a level of neutral buoyancy is reached, often assume that the melts are entirely crystal-free. Both field and physical evidence suggest, however, that this assumption may not be true and that melts at or below the liquidus commonly retain some crystals in suspension. The effective density of the melt will then include the contribution of the suspended crystals. Because of the large-scale density difference between the liquid and some early-crystallized solid phases, as little as ca. 1.5% of suspended load will overwhelm any density changes that may be attributed to the evolution of a cooling, fractionating melt that is assumed to have shed its crystal load. Although there are many factors involved in the dynamics of magma chambers (e.g., evolving viscosity), this density effect alone raises profound doubts about the validity of some current models of magma chambers.

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Die Dichten von Bushveld-Schmelzen: Texturelle und hydrodynamische Kriterien

Zusammenfassung Die Dichten von magmatischen Schmelzen können nur mit Vorsicht bei der Modellierung fluiddynamischer Prozesse in Magmenkammern verwendet werden. Modelle, die auf geschichteten Schmelzen in einer Magmenkammer oder auf dem Aufstieg von liquid plumes durch solche Abfolgen bis zur Erreichung neutralen Gleichgewichtes basieren, setzen oft voraus, daß die Schmelzen vollkommen kristallfrei sind. Geländebeobachtungen und physikalische Daten zeigen jedoch, daß diese Annahme nicht fundiert sein muß, und daß Schmelzen im Bereich oder unterhalb des Liquidus häufig Kristalle in Suspension behalten. Die effektive Dichte einer Schmelze wird dann den Beitrag von Kristallen in Suspension beinhalten. Wegen der beträchtilichen Dichteunterschiede zwischen der Schmelze und einigen frühkristallisierten, festen Phasen werden schon ca. 1.5 % von Kristallen in Suspension jegliche Dichteunterschiede auslöschen, die vermutlich auf die Entwicklung einer abkühlenden, fraktionierenden Schmelze zurückgeht, von der man annimmt, daß sie ihre Kristallfracht schon abgelagert hat. Obwohl die Dynamik von Magmenkammern von zahlreichen Faktoren bestimmt wird, muß doch hervorgehoben werden, daß der genannte Dichte-Effekt schon ausreicht, um die Gültigkeit einiger derzeit bestehender Modelle von Magmenkammern in Frage zu stellen.

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With 1 Figure     

Experimental studies on the phase systems Fe-Ni-Pd-S and Fe-Pt-Pd-As-S applied to PGE deposits

Summary In the present paper current results of experimental investigation of the phase system Pd-Fe-Ni-S at 900°C, 725°C, 550°C and 400°C as well as of the phase system Pt-Fe-As-S at 850°C and 470°C are summarized. A preliminary note on the system Pt-Pd-As-S is added. Individual phase assemblages are presented, data on solubility of PGE in base metal sulphides/arsenides or alloys are given and solid solution ranges of important minerals are described as a function of temperature and phase assemblage. The extent and role of sulphide/arsenide melts in these systems are presented together with hints for, and examples of the application of the current experimental results for the explanation of ore-geological processes.

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Bisherige Ergebnisse experimenteller Untersuchungen in den Systemen Fe-Ni-Pd-S und Fe-Pt-Pd-As-S und ihre Bedeutung für Lagerstätten der Platin-Gruppen-Elemente

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit werden bisherige Ergebnisse experimenteller Untersuchungen in den Phasensystemen Pd-Fe-Ni-S bei 900°C, 725°C, 550°C sowie 400°C, bzw. Pt-Fe-As-S bei 850°C und 470°C zusammengefasst. Vorläufige Anmerkungen zum System Pt-Pd-As-S werden gegeben. Die Phasenbeziehungen und die Löslichkeitsdaten von PGE's in Buntmetall-Sulfiden/Arseniden sowie deren Verbindungen werden präsentiert. Die Mischungsbereiche der wichtigsten Minerale werden als Funktion von Temperatur und Phasenvergesellschaftung diskutiert. Die Rolle von Sulfid/Arsenid Schmelzen in diesen Systemen und Beispiele für die Anwendung dieser experimentellen Ergebnisse zur Erklärung lagerstättenkundlicher Prozesse werden beschrieben.

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With 6 Figures     

Partitioning of rare earth elements between phosphate-rich carbonatite melts and mantle peridotites

Summary Near solidus equilibria in the system mantle peridotite-carbonate-phosphate doped with Ce and Yb have been studied at 20 kbar and 950°C. Carbonatitic melts in this system may be quenched into homogeneous glasses. Such melts intensely extract REE from rock-forming mantle minerals, and their migration may cause processes of mantle metasomatism.

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Verteilung von Seltenen Erden zwischen phosphatreichen karbonatitischen Schmelzen und Mantel-Peridotiten

Zusammenfassung Gleichgewichte nahe dem Solidus im System Mantel-Peridotit-Karbonat-Phosphat, das mit Ce und Yb dotiert wurde, wurden bei 20 kbar und 950°C untersucht. Karbonatitische Schmelzen in diesem System können zu homogenen Gläsern abgeschreckt werden. Solche Schmelzen extrahieren SEE aus gesteinsbildenden Mantelmineralen und ihre Migration könnte für Vorgänge der Mantel-Metasomatose verantwortlich sein.

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With 2 figures     

Genese und Paragenese der Minerale Chloritoid und Staurolith in den Ostalpen

Zusammenfassung Die Bildung der Paragenesen von Chloritoid und Staurolith ist nicht nur von den Druck-und Temperaturbedingungen bei der Metamorphose abhängig, sondern auch weitgehend vom Chemismus der Ausgangsgesteine. Es werden die Vorkommen dieser Paragenesen im österreichischen Anteil der Ostalpen beschrieben und ihr Mineral bestand und Chemismus angegeben. Das chemisch bedingte Bildungsfeld des Stauroliths ist weiter ausgedehnt als das des Chloritoids; das erklärt die relativ größere Häufigkeit des Stauroliths. Wenn Biotit nicht vorhanden ist, kann angenommen werden, daß die betrachtete Paragenese im Gleichgewicht gebildet wurde, bei Vorhandensein von Biotit handelt es sich um rückschreitende Metamorphose. Die Ausbildung der Umwandlung von Spinell in Chloritoid konnte bewiesen werden.

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Genesis and paragenesis of the minerals chloritoid and staurolite in the Eastern Alps

Summary The formation of the paragenesis of chloritoid and staurolite depends not only on pressure and temperature during metamorphism, but also on the chemical composition of the parent rocks. The occurrences in the Austrian parts of the Eastern Alps are described. Their mineralogical and chemical composition is given. The chemical influenced field of formation of staurolite is bigger than that one of chloritoid. This proves that staurolite bearing rocks are more frequent than chloritoid bearing rocks. If biotite is not present in the rock, one may assume, that the paragenesis was built in equilibrum. If biotite is present, retrograd metamorphism may be assumed. Formation of the paragenesis of spinel and chloritoid is described.

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Mit 4 Abbildungen     

Hydrothermal andalusite and corundum in a potassic alteration zone around a proterozoic Gabbro-Tonalite-Granite intrusion NE of Persberg,Central Sweden

Summary The mineral associations quartz-microcline-sericite/muscovite-andalusite, corundumandalusite-kaolinite and quartz-andalusite-kaolinite occurring in potassically altered felsic metavolcanic rocks around a gabbro-tonalite-granite stock are interpreted to be of hydrothermal origin. These assemblages put constraints on the PT-conditions of intrusion of a hybrid mafic-felsic magma and associated hydrothermal alteration. Potassic alteration had a thermal maximum above 550 °C; subsequent argillic alteration culminated at about 450 °C. Pressures probably never exceeded 0.5 Kbar. The mafic-felsic intrusive was emplaced in a high-level environment and argillic alteration most likely resulted from cooler waters moving into the still hot country rocks after collapse of the hydrothermal system.

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Hydrothermaler Andalusit und Korund in einer Kalium-Umwandlungszone um eine proterozoische Gabbro-Tonalit-Granit-Intrusion nordöstlich von Persberg, Mittelschweden

Zusammenfassung Der Ursprung der Mineralassoziationen Quarz-Mikroklin-Serizit/Muskovit-Andalusit, Korund-Andalusit-Kaolinit und Quarz-Andalusit-Kaolinit, die in Kaliumveränderten felsischen Metavulkaniten um einen Gabbro-Tonalit-Granit-Stock auftre ten, wird hydrothermal gedeutet. Diese Paragenesen schränken die PT-Bedingungen der Intrusion eines hybriden mafisch-felsischen Magmas und der damit verbundenen hydrothermalen Umwandlung ein. Die Kalium-Umwandlung hatte ein thermisches Maximum über 550 °C, die nachfolgende tonige Umwandlung kulminierte bei ungefähr 450 °C. Die Drucke überschritten wahrscheinlich niemals 0,5 kbar. Die Platznahme der mansch-felsischen Intrusion erfolgte in einer hochgelegenen Umgebung und die tonige Umwandlung wurde höchstwahrscheinlich durch kühlere Wässer bewirkt, welche in die noch heißen Wirtsgesteine nach Zusammenbruch des hydrothermalen Systems eindrangen.