High pressure experimental calibration of the olivine-orthopyroxene-spinel oxygen geobarometer: implications for the oxidation state of the upper mantle

Synthetic spinel harzburgite and lherzolite assemblages were equilibrated between 1040 and 1300° C and 0.3 to 2.7 GPa, under controlled oxygen fugacity (f _{O 2}). f _{O 2} was buffered with conventional and open double-capsule techniques, using the Fe−FeO, WC-WO₂-C, Ni−NiO, and Fe₃O₄−Fe₂O₃ buffers, and graphite, olivine, and PdAg alloys as sample containers. Experiments were carried out in a piston-cylinder apparatus under fluid-excess conditions. Within the P-T-X range of the experiments, the redox ratio Fe³⁺/ΣFe in spinel is a linear function of f _{O 2} (0.02 at IW, 0.1 at WCO, 0.25 at NNO, and 0.75 at MH). It is independent of temperature at given Δlog(f _{O 2}), but decreases slightly with increasing Cr content in spinel. The Fe³⁺/ΣFe ratio falls with increasing pressure at given Δlog(f _{O 2}), consistent with a pressure correction based on partial molar volume data. At a specific temperature, degree of melting and bulk composition, the Cr/(Cr+Al) ratio of a spinel rises with increasing f _{O 2}. A linear least-squares fit to the experimental data gives the semi-empirical oxygen barometer in terms of divergence from the fayalite-magnetite-quartz (FMQ) buffer:

Geochemical specialization of the tin-bearing granitoid massifs of NW Bohemia

The geochemistry of Hercynian tin-bearing granitoid massifs of the Krune hory Mts. (Erzgebirge), Slavkovský les Forest (Kaiserwald) and Smriny (eastern Fichtelgebirge) is compared by statistical processing of 270 analyses including a wide spectrum of major and trace elements. Seven different types of granites are distinguished. Out of these, five types represent the successive differentiation of the largest massif of NW Bohemia: the Karlovy Vary (Karlsbad) massif. This comprises strongly differentiated peraluminous granites evolving towards extreme Li-Rb-Cs-F-and Sn-enrichment in the youngest members, which are albite-topaz-zinwaldite lithium granites. The sixth and seventh types are different from the former by their location in the eastern Krune hory and tectonic setting, and they display geochemical features of anorogenic granites: they are metaluminous albite-zinwaldite granites with marked enrichment of Nb, Y, and HREE in addition to Li, Rb, Cs, F and Sn, indicating contamination by sub-crustal material. Sn-W mineralizations, including flat peri-contact greisen bodies, steep greisen veins and tourmalinized phyllites, are all intimately associated with the most strongly differentiated granites — the Li-granite and the Cinovec-granite respectively.     

The effect of bulk rock composition on the stability of amphibole in the upper mantle: Implications for solidus positions and mantle metasomatism

Summary The stability of pargasitic amphibole in the upper mantle is a function of water content and bulk rock composition, and under water-undersaturated conditions, the stability of amphibole controls the solidus position. Experiments in the system Tinaquillo peridotite +0.2% H₂O, a refractory peridotite under water-undersaturated conditions, show that amphibole is stable to 1030°C and 26 kb. In contrast, pargasitic amphibole is stable to 1150°C and 30 kb in Hawaiian pyrolite, a more fertile peridotite composition. This indicates that under water-undersaturated conditions, the most fertile part of a crystallizing mantle diapir with an inhomogeneous composition will solidify first while a more refractory component will contain an alkali-rich melt which will have the ability to metasomatize adjacent regions. The relative stabilities of amphibole in refractory and fertile bulk compositions may result in increasing rather than diminishing chemical contrasts in high temperature lherzolite, i.e. a process of metamorphic differentiation. Ti, Fe, Al and Na metasomatism can therefore be considered a normal occurrence associated with the upward migration and solidification of an H₂O-bearing mantle diapir.

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Der Einfluß der Gesamtgesteins-Zusammensetzung auf die Stabilität von Amphibol im oberen Mantel: Bedeutung für Solidus-Positionen und Mantel-Metasomatose

Zusammenfassung Die Stabilität pargasitischer Amphibole im oberen Mantel ist eine Funktion von Wassergehalt und Gesamtgesteins-Zusammensetzung. Unter wasser-untersättigten Bedingungen, kontrolliert die Stabilität von Amphibol die Solidus-Position. Experimente in dem System Tinaquillo Peridotit +0,2% H₂O, einem refraktären Peridotit unter wasser-untersättigten Bedingungen, zeigen daß Amphibol bis 1030°C und 26 Kb stabil ist. Im Gegensatz dazu ist pargasitische Hornblende in einem Hawaii-Pyrolit, von mehr fertiler Peridotit-Zuammensetzung, bis 1150°C und 30 Kb stabil. Das zeigt, daß bei wasser-untersättigten Bedingungen der am meisten produktive Teil eines kristallisierenden Mantel-Diapirs mit inhomogener Zusammensetzung sich zuerst verfestigen wird, während eine mehr refraktäre Komponente eine alkali-reiche Schmelze enthalten wird, die wiederum die Fähigkeit hat, umliegende Bereiche metasomatisch zu beeinflussen. Die relativen Stabilitäten von Amphibol in refraktären und fertilen Gesamtzusammensetzungen können dazu führen, daß die chemischen Gegensätze in Hochtemperaturlherzoliten eher zunehmen als abnehmen, d. h. ein Prozeß metamorpher Differentiation. Ti, Fe, Al und Na Metasomatose können deshalb als ein verbreiteter Vorgang, der mit der Aufwärtsbewegung und Verfestigung eines H₂O-führenden Mantel-Diapirs assoziiert ist, betrachtet werden.

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With 4 Figures     

Evaluation of ferrous and ferric Mössbauer fractions

The Mössbauer fractions f for various ferrous- and/or ferric-containing oxides and oxyhydroxides, silicates and carbonates were evaluated from the experimental temperature dependence of their center shifts, using the Debye approximation for the second-order Doppler shift. It is concluded that ferrous ions exhibit a lower fraction as compared to ferric ions. Using standard mixtures of -Fe₂O₃ with selected Fe²⁺ or Fe³⁺ compounds, it is found that the calculated Fe³⁺ f values are somewhat overestimated with respect to those of Fe²⁺. Possible explanations for this shortcoming are discussed and it is suggested that a different temperature dependence of the intrinsic isomer shift is the most likely reason. This suggestion is corroborated by analyses of hematite and hedenbergite data which are available for temperatures up to 900 K and 800 K respectively.     

Littoral '92

Reports

Littoral '92     

The demographic responses to famine: The case of China 1958–61

Pre-1949 China was The Sick Man of Asia, The Land of Famine. In 1949 Mao brought the communists to power and in the re-ordered world, all such problems were supposedly overcome — but not so. Thirty years ago China suffered one of the world's worst famines. Over the four years 1958–61, China suffered some 25–30 million more deaths and experienced some 30–35 million fewer births than might have been expected under normal conditions. Yet for almost a quarter of a century there would be few, outside of China, who were aware of the existence let alone the dimensions of the disaster. Access to Chinese census data since the mid-1980s has permitted a preliminary analysis of the demographic impact of the famine.Abbreviations JPRS-CEA-81-128 Joint Publications Research Service, China Economic Affairs Report 128, 1981 - JPRS-CPS-85-028 Joint Publications Research Service. China Report, Political, Sociological & Military Affairs 28, 1985     

Evolution of nappes in the eastern margin of the Bohemian Massif: a kinematic interpretation

The entire pile of nappes in the eastern margin of the Bohemian massif is characterized by two stages of Variscan nappe emplacement each exhibiting a different kinematic and metamorphic evolution.The older emplacement (D1) probably occurred around 350-340 Ma ago and was synmetamorphic. The nappes show a typical systematic superposition of higher grade metamorphic units over lower grade ones. Thus, the crystalline complexes showing a HT-MP Barrovian imprint (Svratka allochthonous unit and Moldanubicum) were thrust over an intermediate unit affected by MTMP recrystallization (Bíte orthogneiss and its country rock), and at the base of the D1 nappe pile the Inner Phyllite Nappe (Biý Potok Unit) is characterized by LT/LP metamorphism.The second stage of tectonic evolution (D2) is characterized by a thin-skinned northward-oriented nappe emplacement that occurred under LT-LP conditions dated at 320-310 Ma. The whole nappe sequence formed during the first tectonometamorphic period (D1) was transported northward over the autochthonous »Deblín polymetamorphic and granitic complex« of Upper Proterozoic age and its Devonian sedimentary cover with very low metamorphism. During this second tectonic event the Brno granite massif (580 Ma) was only marginally incorporated in the Variscan nappe tectonics which resulted in kilometer-scale cover and basement duplexes. The tectonic evolution of the nappe pile ended with stage D3, represented by large- to medium-scale east-vergent folds with limited displacement.

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Zusammenfassung Der Deckenbau am Ostrand der Böhmischen Masse erfolgte in zwei aufeinanderfolgenden Stadien, die sich sowohl in ihrer Kinematik als auch in ihrer Metamorphoseentwicklung deutlich voneinander unterschieden.Die ältere Phase (D1 ca. 350-340 Ma) ist durch synmetamorphe Überschiebungen charakterisiert. Sie führt zu einer metamorphen Inversion der überschobenen Deckeneinheiten, so daß generell hohe metamorphe Einheiten schwach metamorphe tektonisch überlagern. Der Svratka Komplex und das Moldanubikum als hangendste Decken sind durch MP/HT Paragenesen vom Barrow-Typ gekennzeichnet. Beide Einheiten sind auf den MP/MT-metamorphen Bite-Gneis und seine Rahmengesteine überschoben. Die Bílý potok Einheit als liegende Decke zeigt nur noch eine LP/ LT Regionalmetamorphose.Das jüngere Stadium (D2 ca. 320-310 Ma) ist durch eine Thin-skinned Tektonik mit nordvergentem Deckentransport unter LP/LT Bedingungen charakterisiert. Der gesamte, invers metamorphe D1-Deckenstapel wird dabei nach N über den autochtonen Deblín Komplex bzw. seine devonische Sedimenthülle überschoben.Das Brno Granit Massiv (580 Ma) wird nur randlich in diesen variszischen Deckenbau einbezogen. Die tektonische Entwicklung endet mit einem mittel bis großräumigen E-vergenten Faltenbau (D3 phase).

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Résumé L'empilement des nappes a la bordure orientale du Massif de Bohème est caractérisé par deux stades de mise en place présentant différentes évolutions cinématiques et métamorphiques.La tectonique majeure de mise en place des nappes crustales intervient lors d'un métamorphisme de type barrowien, calé autour de 350-340 Ma. L'empilement qui en résulte montre une superposition systématique d'unités à fort degré de métamorphisme sur des unités moins métamorphiques. Ainsi les complexes cristallins, montrant des reliques de métamorphisme de haute à moyenne pression-haute température (unités cristallines de Svratka et du Moldanubien), chevauchent une unité intermédiaire affectée par un métamorphisme de moyenne à basse pression-moyenne température (l'orthogneiss de Bíte et son encaissant). A la base de cette pile édifiée durant la tectonique D1, l'unité des phyllites internes (unité de Bílý potok) est caractérisée par un métamorphisme de basse témperature-basse pression.Le second stade D2 de l'évolution tectonique est caractérisé par une tectonique pelliculaire à vergence nord datée à 320-310 Ma. L'empilement résultant de D1 est ainsi transporté vers le nord, au dessus du complexe autochtone d'âge protérozoïque supérieur (groupe de Deblín) et sa couverture sédimentaire dévonienne très faiblement métamorphisée.Le massif granitique de Brno (580 Ma) n'est que marginalement incorporé à cette tectonique de nappe varisque. Ceci se traduit par des duplex socle-couverture d'échelle plurikilométrique. L'évolution tectonique s'achève lors d'une troisième phase, marquée par de grands plis à vergence est. Le déplacement associé est alors d'amplitude limitée.

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, . , 350-340 . . , , - ( ), , - ( ). , D 1, (- ) - . D 2 , 320-310 ., D 1, , , ( ) . (580 . ) , »« -, . , .

     

Geochemistry of Gneiss-Granulite transformation in the “incipient charnockite” zones of southern India

Summary Upper amphibolite facies gneisses in the southern Indian Shield show local transformation into veins, clots and patches of orthopyroxene-bearing dry granulites (incipient charnockites). Depending upon the protolith composition, these desiccated zones are classified into ortho- and para-charnockites and have developed within rocks of distinct mineralogy and chemistry at different time intervals through the structurally-controlled influx of carbon dioxide-rich fluids. Our geochemical investigations at five critical quarry sections indicate that the incipient charnockites have undepleted chemistry and very low K/Rb values. In the paracharnockite localities, where granulite formation is characterized by consumption of garnet, biotite and quartz to produce orthopyroxene, loss of Rb and Ba and enrichment of Ti are observed. In contrast, the orthocharnockite localities show marked LILE enrichment with gain of K, Rb and Ba and loss of CaO, suggesting extensive replacement of plagioclase in the gneisses by K-feldspar in the charnockite through K-Na-Ca exchange reactions with influxing carbonic fluids. The marked depletion in Fe, Mg, Ti and P in these rocks correlates with progressive dissolution of hornblende, biotite, magnetite and accessory apatite. Our study indicates that gneiss to granulite transformation, even if on a local scale, is not an isochemical phenomenon, but attended by distinct element mobilities, although they are contrastingly different from the geochemical trends in some regional high grade terrains.

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Geochemie von Gneiss-Granulit-Übergängen in den Incipient Charnockite Zonen von Süd-Indien

Zusammenfassung Gneise der oberen Amphibolit-Fazies im Südteil des Indischen Schildes zeigen lokal Umwandlungen in Adern, and unregelmäßigen Bereichen von orthopyroxen-führenden trockenen Granuliten (Incipient Charnockites). In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Ausgangsgesteins werden diese Zonen in Ortho- und Paracharnockite eingeteilt. Sie entwickelten sich in Gesteinen von charakteristischer mineralogischer und chemischer Zusammensetzung zu verschiedenen Zeit-Intervallen durch die tektonisch kontrollierte Zufuhr von kohlendioxid-reichen Fluiden. Unsere geochemischen Untersuchungen an fünf strategisch ausgewählten Steinbruchen zeigen, daß die Incipient Charnockite eine nicht verarmte chemische Zusammensetzung und sehr niedrige K/Rb Werte haben. In den Paracharnockit-Lokalitäten, wo Granulitbildung charakterisiert wird durch das Verschwinden von Granat, Biotit und Quartz, aus denen Orthopyroxene gebildet werden, ist Verlust von Rb und Ba und Anreicherung an Ti zu beobachten. Im Gegensatz dazu zeigen die Orthocharnockite eindeutige LILE Anreicherung mit Zunahme von K, Rb, und Ba und Verlust von Ca0. Dies weist auf extensiven Ersatz von Plagioklas in den Gneisen durch K-Feldspat in den Charnockiten durch K-Na-Ca Austausch-Reaktionen mit zugeführten C0₂-Fluiden hin. Die deutliche Verarmung an Fe, Mg, Ti und P in diesen Gesteinen wird mit zunehmender Auflösung von Hornblende, Biotit, Magnetit und akzessorischem Apatit erKlärt. Unsere Untersuchungen zeigen, daß die Gneis-Granulit Transformation auch im lokalen Maßstab nicht ein isochemisches Phänomen ist, sondern durch charakteristische Elementtransporte charakterisiert wird. Diese unterscheiden sich jedoch deutlich von den geochemischen Trends, die in einigen regional-metamorphen high grade terrains zu beobachten sind.[/p]

     

New compositional and optical data for antimonian and bismuthian varieties of hemusite from Japan

Summary New compositional and optical data are reported for antimonian and antimonianbismuthian varieties of hemusite from epithermal Au-Ag-Cu deposits in Japan. The empirical formula for the antimonian variety, from the Iriki mine is: (Cu_5.83Fe_0.14Ag_0.01)_5.98Mo_1.03(Sn_0.54Sb_0.41Te_0.03Bi_0.02)_1.00(S_7.85Se_0.15)_8.00, and that of the Sb-Bi variety from the Kawazu mine is: (Cu_5.84Fe_0.14Ag_0.01)_5.99Mo_1.03(Sn_0.82Sb_0.11Bi_0.l0Te_0.04)_1.07(S_7.80Se_0.12)_7.92. The theoretical formula of hemusite is Cu⁺ ₄Cu²⁺ ₂MO⁴⁺Sn⁴⁺S₈, whilst the most probable formula of the Iriki hemusite is Cu⁺ _4.5CU²⁺ _1.5Mo⁴⁺Sn⁴⁺ _0.5Sb⁵⁺ _0.5S₈, with Sb⁵⁺ substituting for Sn⁴⁺ and forming (SbS₄)^3– tetrahedra as might be expected, given that the metal to sulphur ratio is 1, and given the sphalerite-like structure of the mineral. However Bi³⁺ cannot be so accommodated, resulting in a deficiency in (S + Se) for Kawazu hemusite. Reflectance spectra for both are compared with those of the tungsten analogue (compositional) of hemusite, kiddcreekite. The relationship between hemusitesensu stricto and these newly reported varieties is discussed in terms of simple and coupled chemical substitutions, and inferences are drawn on the valency of Sb, Bi, Mo and Cu in the hemusite structure.

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Neue chemische und optische Daten für antimon- und bismuthführende Varietäten von Hemusit aus Japan

Zusammenfassung Neue chemische und optische Daten für antimon- und bismuthführende Hemusite auf epithermalen Au-Ag-Cu Lagerstätten in Japan werden vorgelegt. Die empirische Formel für die antimon-führende Varietät aus der Iriki-Mine ist: (Cu_5.83Fe_0.14Ag_0.01)_5.98Mo_1.03(Sn_0.54Sb_0.41Te_0.03Bi_0.02)_1.00 (S_7.85Se_0.15)_8.00, und die der Sb-Bi Varietät aus der Kawazu Mine ist: (Cu_5.84Fe_0.14Ag_0.01)_5.99M0_1.03(Sn_0.82Sb_0.11Bi_0.l0Te_0.04)_1.07 (S_7.80Se_0.12)_7.92. Die theoretische Formel von Hemusit ist Cu⁺ ₄Cu²⁺ ₂Mo⁴⁺Sn⁴⁺S₈, während die wahrscheinlichere Formel für den Hemusit von Iriki Cu⁺ ₄Cu²⁺ _1.5Mo⁴⁺Sn⁴⁺ _0.5Sb⁵⁺ _0.5S₈, mit Sb⁵⁺ an der Stelle von Sn⁴⁺, das(SbS₄)^3– Tetraeder bildet, wie zu erwarten ist, unter der Voraussetzung, da das Metall zu Schwefelverhältnis 1 und die Struktur sphaleritähnlich ist. Bi³⁺ kann jedoch nicht in dieser Weise untergebracht werden, und das führt zu einem Mangel an (S + Se) für den Hemusit von Kawazu. Die Reflektions-Spektren beider Minerale werden mit denen des Wolfram-Equivalents von Hemusit (Kiddcreekit) verglichen. Die Beziehung zwischen Hemusitsensu stricto und diesen jetzt beschriebenen Varietäten wird auf der Basis einfacher und gekoppelter chemischer Substitution diskutiert. Auf dieser Basis werden Schlüsse auf die Valenz von Sb, Bi Mo und Cu in der Hemusit-Struktur gezogen.

     

The structural state of the former lower continental crust in Calabria (S. Italy)

In the Northern Serre (S. Italy), a continuous section through a former lower continental crust is exposed (Schenk 1984, 1985). These granulite facies rocks have not been penetratively deformed during their uplift to higher crustal levels. Therefore, they allow to study the structural state of the lower continental crust. Most rockforming minerals, among them ortho- and clinopyroxene and cordierite, show recrystallization structures. Quarz basal subgrain boundaries are developed in lower levels of the lower crust and disappear toward higher levels. In addition to dimensional orientations of the rockforming minerals, the preferred crystallographic orientations of plagioclases, cordierite, amphibole, pyroxenes and, rarely, quartz reflect the strain orientation of the prograde high-T deformation. During this deformation, the stretching direction was constant NNE-SSW throughout the exposed lower crustal section. Shear indicators are rare. This points to the fact that deformation has been homogeneous and coaxial flattening. There is only a small variation in orientation and strength of textures throughout the exposed lower crust. Therefore, neighbouring layers of different composition rather than different deformation might serve as seismic reflectors in the former lower crust.

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Zusammenfassung In der nördlichen Serre (Süditalien) ist ein zusammenhängender Bereich einer ehemaligen kontinentalen Unterkruste aufgeschlossen (Schenk 1984, 1985). Diese granulitfaziellen Gesteine sind bei ihrem Aufstieg in höhere Krustenbereiche nicht durchgreifend überprägt worden. Deshalb läßt sich an ihnen noch der strukturelle Zustand der ehemaligen Unterkruste studieren. Außer in Feldspäten, Quarz und Amphibol tritt auch in Ortho- und Klinopyroxen und in Cordierit Rekristallisation auf. In tieferen Krustenniveaus sind im Quarz basisparallele Subkorngrenzen entwickelt, die in höheren Krustenbereichen nicht auftreten. Sowohl die Gestaltregelungen der gesteinsbildenden Minerale als auch die kristallographischen Plagioklas-, Cordierit-, Amphibol-, Pyroxen- und (seltener) Quarzregelungen spiegeln die Strain-orientierung der prograden hochtemperierten Deformation wider. Während dieser Deformation blieb die Streckung im gesamten Unterkrustenbereich konstant NNE-SSW orientiert. Scherindikatoren sind selten. Beides deutet darauf hin, daß die Deformation homogen und als koachsiale Plättung abgelaufen ist. Im gesamten aufgeschlossenen Unterkrustenbereich variieren weder Intensität noch Orientierung der kristallographischen und gestaltlichen Regelungen der gesteinsbildenden Minerale wesentlich. Deshalb sollten in der ehemaligen Unterkruste Lagen unterschiedlicher Deformation weniger als seismische Reflektoren in Frage kommen als Lagen unterschiedlicher Zusammensetzung.

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Résumé Le Massif de la Serre Septentrionale en Calabre (Sud de l'Italie) représente un tronçon d'une ancienne croûte continentale profonde (Schenk 1984, 1985). Les roches du faciès granulite qui le constituent n'ont pas subi de déformation penetrative lors de leur ascension dans les niveaux plus superficiels de la croûte. Leur étude permet donc de reconstruire les caractéristiques structurales de l'ancienne croûte profonde. Non seulement les feldspaths, le quartz et l'amphibole, mais encore l'orthopyroxène, le clinopyroxène et la cordiérite ont recristallisé. Dans les niveaux les plus profonds de la croûte on observe dans les cristaux de quartz des bordures de sous-grains parallèles à la base. Celles-ci n'apparaissent plus dans les niveaux plus superficiels. L'orientation des cristaux des minéraux constitutifs des roches, de même que l'orientation des réseaux cristallins du plagioclase, de la cordiérite, de l'amphibole, du pyroxène et (mais plus rarement) du quartz réflètent la direction de contrainte de la phase de déformation prograde de haute température. Pendant cette phase de déformation, la direction d'extension est demeurée NNE-SSW. Les témoins de cisaillement sont rares, ce qui montre que la déformation s'est effectuée de façon homogène, en relation avec un aplatissement coaxial. Les textures varient très peu en orientation comme en intensité dans toute la coupe de croûte profonde exposée. En conséquence, l'existence de réflecteurs sismiques devrait refléter des différences dans les compositions minéralogiques des roches plutôt que dans leurs caractéristiques structurales.

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Serre (Schenk, 1984, 1985). . . , , . , , . , , , , () . NNE-SSW. . , . , , . , , .