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