The petrology of the Ditrau alkaline complex, Eastern Carpathians |
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Authors: | V Morogan B G J Upton J G Fitton |
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Institution: | (1) Department of Geology and Geochemistry, Stockholm University, Stockholm, Sweden, SE;(2) Department of Geology and Geophysics, University of Edinburgh, Edinburgh, United Kingdom, GB |
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Abstract: | Summary ?The Ditrau complex in eastern Transsylvania, Romania is a large (ca. 18 km diameter) Mesozoic alkaline igneous complex generated
in an extensional environment associated with a rifted continental margin. It comprises an eccentric arcuate suite of intrusions
in which there was a generalised migration of focus from west to east. Whereas most of the complex consists of salic rocks
(syenites, nepheline syenites and alkali granites) a spectrum of intermediate rock types (monzonites, monzodiorites and alkali
diorites) grades to alkali gabbros. Isolated masses of ultramafic rocks may represent autoliths derived from early cumulates.
The earliest components appear to be the ultramafic, gabbroic and dioritic rocks of the north-west whereas the large area
of nepheline syenites in the east of the complex represents the youngest large-scale intrusive event. An interval of dyke
intrusion and widespread hydrothermal alteration marked the end of activity.
Rocks of contrasted composition commonly show intricate and complex geometric relationships. Those between mafic (especially
alkali gabbroic and dioritic) facies and salic (syenite and quartz syenite) facies display pillowy forms suggesting synchronous
emplacement of mafic and salic magmas with the former intruded into, and chilled against, the latter. Mixing, mingling and
hybridisation in these pillowed associations has been widespread.
Olivine is confined to some of the ultramafic rocks. The basic rocks contain diopsidic pyroxene and amphibole ranging from
kaersutite through ferroan pargasite to hastingsite although edenitic and actinolitic varieties occur. Titanite is ubiquitous
and is a major component in some facies of the basic rocks. The syenites consist of sodic plagioclase, alkali feldspar and
hastingsite whereas the nepheline syenites comprise alkali feldspar, nepheline and aegirine-augite with accessory cancrinite,
scapolite and sodalite. The complex is deduced to have been generated from primitive basanitic magmas, formed as small-fraction
asthenospheric melts, with progressive evolution through to phonolitic residues. Fractional crystallisation is inferred to
have involved olivine and spinel in the early stages, followed by the incoming of clinopyroxene and amphibole (with loss of
olivine in increasingly hydrous residual melts). A generalised increase in Nb/Ta from basic to nepheline syenite compositions
is ascribed to titanite fractionation. The divergence towards silica oversaturated products is attributed to crustal assimilation
and concomitant fractional crystallisation of the basic magmas at a relatively early stage in the development of the complex.
An overall rise in δ18O with increasing SiO2 supports this conclusion. Evidence from the broad metamorphic aureole around the complex, the importance of amphiboles and
extensive late-stage alteration of many of the rocks (with formation of e.g. scapolite, sodalite and cancrinite), suggests
that the Ditrau magmas were notably volatile-rich. Factors responsible for the upwardly concave (chondrite-normalised) REE
patterns exhibited by the salic rocks may include fractionation of minerals (kaersuite, titanite, apatite) preferentially
removing MREE, accumulation of HREE-rich phases (zircon) and interaction with late-stage fluids enriched in HREE. The intrusive
sequence and the inter-relationships of the basic and salic rocks suggest that stratified magma bodies may have been generated,
with salic melts overlying denser basaltic melts. Mixing is inferred to have taken place during subsequent emplacement.
Zusammenfassung ?Petrologie des Alkali-Komplexes von Ditrau in den Ost-Karpaten
Der Ditrau-Komplex im ?stlichen Transsylvanien, Rum?nien, ist ein gro?er (ca. 18 km Durchmesser) mesozoischer Alkali-Komplex,
der in einem extensionalen Umfeld im Zusammenhang mit dem Aufbrechen eines Kontinentalrandes entstanden ist. Es liegt eine
bogenf?rmige, exzentrische Gruppe von Intrusionen vor, innerhalb derer der Fokus von West nach Ost gewandert ist. W?hrend
der Gro?teil des Komplexes aus salischen Gesteinen (Syeniten, Nephelin-Syeniten und Alkali Graniten) besteht, liegen auch
intermedi?re Gesteine (Monzonite, Monzodiorite und Alkali Diorite) vor, die in Alkaligabbros übergehen. Isolierte Massen von
ultramafischen Gesteinen k?nnten Autolithe, die aus frühen Kumulaten abstammen, darstellen. Die ?ltesten Komponenten scheinen
die ultramafischen, gabbroischen und dioritischen Gesteine des Nordwestens zu sein, w?hrend das gro?e Gebiet von Nephelin-Syeniten
im Osten des Komplexes das jüngste Intrusionsstadium darstellt. Ein Intervall mit Gang-Intrusion und verbreiteter hydrothermaler
Umwandlung markiert das Ende dieser Aktivit?t.
Gesteine von gegens?tzlicher Zusammensetzung zeigen h?ufig komplizierte geometrische Beziehungen. Diejenigen zwischen mafischen
(besondern alkaligabbroischen und dioritischen) Typen und salischen (Syeniten und Quarz-Syeniten) zeigen polsterartige Formen,
die auf m?glicherweise gleichzeitige Platznahme von mafischen und salischen Magmen hinweisen; dabei dürften die ersteren die
letzteren intrudiert haben. Mischung, Mingling und Hybridisation ist in diesen polsterf?rmigen Assoziationen weit verbreitet.
Olivin ist auf einige der ultramafischen Gesteine beschr?nkt. Die basischen Gesteine enthalten diopsidischen Pyroxen und Amphibole,
die von Kaersutit über “ferroan” Pargasit zu Hastingsit übergehen, obwohl auch edenitische und aktinolitische Variet?ten vorkommen.
Titanit ist weit verbreitet und eine Hauptkomponente in einigen Typen der basischen Gesteine. Die Syenite bestehen aus sodischem
Plagioklas, Alkali-Feldspat und Hastingsit, w?hrend Nephelin-Syenite, Alkali-Feldspat, Nephelin und Aeginin-Augit mit akzessorischem
Cancrinit, Skapolith und Sodalit umfassen. Der Ditrau-Komplex dürfte aus primitiven basanitischen Magmen entstanden sein,
die sich als “small-fraction” asthenosph?rischer Schmelzen bildeten, mit progressiver Evolution bis hin zu phonolitischen
Residuen. Fraktionierte Kristallisation dürfte Olivin und Spinell in den Frühstadien betroffen haben, gefolgt vom Auftreten
des Klinopyroxen und Amphibol (wobei Olivin in den zunehmend wasserreichen Restschmelzen verlorengeht). Eine allgemeine Zunahme
in Nb/Ta von basischen zu nephelinsyenitischen Zusammensetzungen wird auf Titanit-Fraktionierung zurückgeführt. Die Entwicklung
in Richtung Silika-übers?ttigter Produkte geht auf krustale Assimilation und fraktionelle Kristallisation des basischen Magmas
in einem relativ frühen Stadium der Entwicklung des Komplexes zurück. Ein allgemeiner Anstieg in δ18O mit zunehmendem SiO2 unterstützt diese Schlu?folgerung. Daten aus der breiten metamorphen Aureole des Komplexes, die Bedeutung der Amphibole und
extensive Alteration im Sp?tstadium der Entwicklung vieler Gesteine (mit Bildung von Skapolith, Soldalit und Cancrinit) weist
darauf hin, dass die Ditrau-Magmen sehr reich an volatilen Phasen waren. Die nach oben zu konkaven (Chondrit-normalisierten)
SEE-Verteilungsmuster in den salischen Gesteinen dürften auf Mineralfraktionierung (Kaersuit, Titanit, Apatit) die vorzugsweise
MSEE entfernt hat, Ansammlung von HSEE-reichen Phasen (Zirkon) und Wechselwirkungen mit sp?ten Fluiden, die an HSEE angereichert
waren, zurückgehen. Die intrusive Abfolge und die Wechselbeziehungen zwischen den basischen und salischen Gesteinen legt nahe,
dass geschichtete Magmenk?rper entstanden sind, wobei salische Schmelzen die dichteren basaltischen Schmelzen überlagert haben.
W?hrend der darauf folgenden Platznahme dürfte Magmamixing stattgefunden haben.
Received October 20, 1998;/revised version accepted July 16, 1999 |
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