Detailansicht
Petrology and geochemistry of the Late Miocene-Pleistocene volcanic rocks from Burgenland and SE Styria, Austria
Shehata Ali
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Betreuer*in
Theodoros Ntaflos
DOI
10.25365/thesis.13483
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29444.19126.862959-1
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die vorliegende Doktorarbeit beschäftigt sich mit der Petrologie, Mineralogie und Geochemie alkaliner, mafischer Laven der westlichen Karpaten-Pannonischen Region (Carpathian-Pannonian Region; CPR). Diese Laven sind in kleineren Vulkanprovinzen im Burgenland (Pauliberg, Oberpullendorf) sowie im südöstlichen steirischen Becken (Klöch, Steinberg, Stradnerkogel, Waltrafelsen) aufgeschlossen. Die ältesten alkalinen, mafischen Vulkanite (Basalte des Burgenlandes) entstanden im Obermiozän (~ 11 Ma) während später Extensionsphasen. Die Hauptphase des Vulkanismus verbunden mit der Förderung alkaliner, mafischer Gesteine fand im Pliozän bis zum Quartär nach der Extension und zeitgleich mit der Kompression statt (z. B. steirisches Becken). Dieser in der gesamten Region auftretende Magmatismus folgte dem post-kollisionalen, kalkalkalinen, subduktionsbezogenen Vulkanismus der westlichen Karpaten. Bei den entnommenen Proben handelt es sich um Alkalibasalte, Basanite/Nephelin-Basanite und Nephelinite. Dabei können die geochemischen Charakteristiken der primitivsten mafischen Magmatite wichtige Hinweise zur Beschaffenheit der Mantelquelle(n) und den Schmelzbedingungen (Schmelztiefe, Aufschmelzgrad) liefern. Sie zeigen geochemische Signaturen der Ozeaninselbasalte (OIB) unabhängig von der geografischen Verbreitung sowie der relativ breiten Variation der chemischen Zusammensetzung. Ihre geochemischen Charakteristiken ähneln jenen der typischen anorogenen Intraplattenbasalte, die nicht durch Krustenkontamination und/oder subduktionsbezogene fluide Phasen/Schmelzen verändert worden. Die Mg# [Magnesiumzahl=100MgO/(MgO+FeOtotal)] der Alkalibasalte variiert zwischen 53 und 68, hauptsächlich jedoch > 62. Zudem ist keine negative Eu-Anomalie zu verzeichnen, was den Schluss zulässt, dass die meisten Magmen nur insignifikante Kristallfraktionierungen erfuhren und so die Zusammensetzung der Primärschmelzen wiederspiegeln. Spurenelementverhältnisse wie Zr/Nb, La/Nb und Ba/Th sowie isotopengeochemische Signaturen ähnlich denen der HIMU-OIB weisen auf die Entstehung der Primärschmelzen im asthenosphärischen Mantel hin, wobei die Interaktion mit der Lithosphäre während des Aufstieges der Schmelzen zur Erdoberfläche (en route) vernachlässigbar ist. Die Konzentration stark inkompatibler Elemente variiert und ist hoch. Hingegen zeigen die schweren seltenen Erdelemente (heavy rare earth elements HREE) nur geringe Gehalte. Es ist somit anzunehmen, dass die Schmelzen durch geringe Aufschmelzgrade im Stabilitätsfeld des Granat-Peridotits entstanden, wobei Granat als Residuum im Mantel verweilte. Die chemischen Variationen der Proben vom Pauliberg (Alkalibasalte und Basanite) deuten auf verschieden kleine Aufschmelzgrade derselben Mantelquelle hin. Die Basalte von Oberpullendorf ähneln hinsichtlich ihrer chemischen und isotopenchemischen Zusammensetzung den Saghey Basalten der „Kleinen ungarischen Ebene“. Die generell analogen Verteilungsbilder der Spurenelemente sowie die geringe Variation der Sr-Nd Isotopenverhältnisse der Laven des steirischen Beckens (Basanite/Nephelin-Basanite und Nephelinite) lassen auf eine ähnliche asthenosphärische Mantelquelle schließen.
Die berechnete potentielle Manteltemperatur (Tp) der Pauliberg-Basalte beträgt 1386 °C, der Aufschmelzgrad liegt bei ~ 2 %. Analoge Berechnungen für die mafischen Gesteine von Klöch und Oberpullendorf weisen auf geringe Klinopyroxenfraktionierungen hin was zu einer Überschätzung der Temperaturen Tp (1466 °C bzw. 1530 °C) führt und die Berechnung des Aufschmelzgrades des Mantels bei der Entstehung dieser Primärschmelzen unmöglich macht. Die potentiellen Manteltemperaturen implizieren, dass es keine thermische Anomalien während der Bildungen und dem Aufstieg der Magmen gegeben hat. Überdies repräsentieren die geringen Volumina der eruptierten basaltischen Laven ebenfalls kleine Aufschmelzgrade, was bedeutet, dass die Temperatur des asthenosphärischen Mantels klein und konsistent mit der mittleren, normalen Manteltemperatur war. Demzufolge wird die Aktivität eines Manteldiapirs während der Entstehung der Schmelzen ausgeschlosse.
Abstract
(Englisch)
The present PhD thesis deals with petrology, mineralogy and geochemistry of alkaline mafic lavas from the western part of the Carpathian-Pannonian Region (CPR). They crop out in small volcanic centres at Burgenland (Pauliberg, Oberpullendorf) and southeastern Styrian Basin (Klöch, Steinberg, Stradnerkogel, Waltrafelsen). The oldest alkaline mafic volcanism (Burgenland basalts) in the CPR occurred in Late Miocene (~11 Ma) during the late stages of extension whereas the peak of the alkaline mafic volcanism took place during the Pliocene to Quaternary post-dating the extension and coeval to the compression phase (.e.g. Styrian Basin). This type of magmatism subsequently occurred throughout the region following the post-collision calc-alkaline subduction-related volcanics in the western Carpathians. The sampled volcanic rocks comprise alkali basalts, basanites/nepheline-basanites and nephelinites. Among them the most primitive mafic magmatic rocks have geochemical characteristics that can provide important constraints on the nature of their mantle source(s) and the melting conditions (depths and degrees of partial melting). They exhibit ocean island basalts (OIB)-like geochemical signatures, despite their locally different geographic distribution and relatively wide range of variation in chemical compositions. Their geochemical characteristics resemble those of typical intra-plate anorogenic basalts which were not modified by contamination with crustal material and/or subduction-related fluids/melts. The Mg# [Mg-number=100MgO/(MgO+FeOtotal)] of the alkaline basalts varies from 53 to 68 but it is mostly >62 and they lack a negative Eu anomaly suggesting that most of these rocks have experienced insignificant crystal fractionation and approach primary magma compositions. The trace element ratios like Zr/Nb, La/Nb and Ba/Th and the isotopic compositions akin to HIMU-OIB suggest an origin of the primary magmas in the asthenospheric mantle with negligible interaction between magma and lithosphere en route to the surface. The concentrations of highly incompatible elements are variable and high whereas the heavy rare earth element (HREE) concentrations are low suggesting variable small degrees of partial melting in the garnet peridotite field with garnet remaining in the residue. Chemical variation within Pauliberg locality (alkali basalts and basanites) suggest variable small degrees of melting from the same asthenospheric mantle source whereas Oberpullendorf basalts have chemical and isotopic characteristics similar to Saghegy basalts of the Little Hungarian Plain. The general similarity of the trace element distribution patterns and the narrow range of the Sr-Nd isotopic ratios of the Styrian Basin lavas (basanites/nepheline-basanites and nephelinites) might suggest a similar asthenospheric mantle source.
The calculated mantle potential temperature (Tp) for the Pauliberg basalts is 1386 oC and a melt fraction of ~2%. Analogous calculations for the Klöch and Oberpullendorf mafic rocks indicate minor clinopyroxene fractionation which leads to an overestimate of the mantle Tp (1466 oC and 1530 oC respectively), making it unfeasible to calculate the degree of partial melting involved in the genesis of the primary magma. These Tp calculations imply that these magmas arose from mantle at ambient temperatures without any indication of thermal anomaly. In addition, they represent small degrees of melting and hence small volumes of the basaltic lavas erupted and low eruption rates suggesting that the asthenospheric mantle Tp was low as well as consistent with ambient mantle temperatures. Accordingly, the mantle plume activity can be excluded from their origin.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
petrology geochemistry volcanic rocks Burgenland Styria
Schlagwörter
(Deutsch)
Petrologie Geochemie Vulkangesteine Burgenland Steiermark
Autor*innen
Shehata Ali
Haupttitel (Englisch)
Petrology and geochemistry of the Late Miocene-Pleistocene volcanic rocks from Burgenland and SE Styria, Austria
Paralleltitel (Deutsch)
Petrologie und Geochemie der Spät Miozänen-Pleistozänen Vulkangesteine des Burgenlandes und der SO-Steiermark, Österreich
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
V, 77 S. : Ill., graph. Darst., Kt.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Ioan Seghedi ,
Aberna Mogessie
AC Nummer
AC08494937
Utheses ID
12114
Studienkennzahl
UA | 091 | 426 | |