A contribution to the petrology of Tutuila,American Samoa

Eight new chemical analyses of rocks of Tutuila Island are given, and 20 new analyses of rocks of the Manu'a Islands will be reported elsewhere. Like the older analyses, all are of alkalic rocks. Tholeiitic rocks have not been found in Samoa, although they may be present in the submerged basal parts of the volcanoes. The differentiation trend of Samoan rocks for the most part closely parallels that of the Hawaiian alkalic suite. In both areas the probable parent magma is oceanitic. Quartz trachytes of Tutuila and rhyolitic obsidians of Easter Island are clearly members of the alkalic suite, although the rhyodacite of Hawaii still appears to be a tholeiitic derivative. Differentiation of alkalic olivine basalt magma to trachyte in some instances and to quartz trachyte or even sodic rhyolite in others may result from differences in the proportion of pyroxene to olivine in the separated material, which may in turn be a function of the depth at which crystallization takes place. In the Samoan Islands caldera formation took place after a considerable period of eruption of alkalic rocks, instead of before the appearance of alkalic rocks as is the case in Hawaii. Thus the details of the Hawaiian pattern cannot be extended to all other oceanic volcanoes.

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Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wird über acht neue chemische Analysen von Gesteinsproben der Insel Tutuila berichtet. In einer weiteren Veröffentlichung werden über 20 neue Gesteinsanalysen der Manu'a-Inseln publiziert. Es handelt sich wie bei früheren Analysen um alkalische Vulkanite. Tholeiitische Gesteine wurden in Samoa nicht gefunden; es ist aber möglich, daß solche in den untermeerischen Teilen der Vulkane vorhanden sind. Der Differentiations-Trend der Samoa-Gesteine verlief größtenteils parallel dem der hawaiianischen alkalischen Sippe. In beiden Gebieten ist das wahrscheinliche Ursprungsmagma ozeanitischer Art. Es ist sicher, daß die Quarztrachyte von Tutuila und die rhyolitischen Obsidiane der Osterinsel der alkalischen Sippe angehören, obwohl der Rhyodazit von Oahu, Hawaii, tholeiitischer Herkunft zu sein scheint. Die Differentiation des alkalischen olivinbasaltischen Magmas zu Trachyt einerseits und zu Quarztrachyt oder sogar zu Natrium-Rhyolith andererseits mag aus Unterschieden im Verhältnis von Pyroxen zu Olivin im getrennten Material herrühren. Dies mag wiederum eine Funktion der Tiefe sein in der die Kristallisation stattfindet. Im Gegensatz zu Hawaii fand auf den Samoainseln die Calderabildung nach einer starken Eruptions-Periode alkalischer Gesteine statt. Das bedeutet, daß die Einzelheiten des hawaiianischen Modells nicht auf alle anderen ozeanischen Vulkane anwendbar sind.

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Résumé Huit analyses nouvelles chimiques de roches de l'Île Tutuila sont présentées, et 20 analyses nouvellées de roches des Îles Manu'a sont données ailleurs. Comme les analyses plus anciennes, toutes sont de roches alcalines. Des roches tholeiitiques ne sont pas découvrées à Samoa, quoiqu'il soit possible qu'elles existent dans la partie sous-marine des volcans. La direction de différenciation des roches de Samoa est en majeure partie conforme à celle de la suite alcalique hawaiienne. Dans toutes les régions le magma ancétral est probablement océanitique. Les trachytes à quartz de Tutuila et l'obsidien rhyolitique de l'Île Pâques évidemment sont membres de la suite alcalique, quoique le rhyodacite d'Hawaii semble être encore un dérivé tholeiitique. La différenciation de magma de la composition de basalte à olivine dans quelques circonstances à trachyte et dans d'autres circonstances à trachyte quartzifère ou même rhyolite sodique pourrait résulter des différences dans la proportion de pyroxéne à olivine dans la matière séparée qui à son tour pourrait être une fonction de la profondeur dans laquelle la cristallisation a lieu. Dans les îles Samoa la formation des caldères avait lieu après une période d'éruption des roches alcaliques, au lieu d'avant le début des roches alcaliques, comme dans Hawaii. Donc on ne peut pas appliquer les détails du modèle hawaiien à tous les autres volcans océaniques.

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Tutuila ( ). . . , , Tutuila Weihu , , Oahu (), , .

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Dedicated to Professor Dr. A.Rittmann on the occasion of his 75. birthday

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Hawaii Institute of Geophysics Contribution No. 217.