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Petrologie und Geochemie des lithosphärischen Erdmantels unterhalb Gobernador Gregores, Südpatagonien, Argentinien

Olesya Kolosova-Satlberger

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Erdwissenschaften

Betreuer*in

Theodoros Ntaflos

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DOI

10.25365/thesis.42491

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-14084.82990.751762-1

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Die Erdmantelxenolithe aus der Lokalität Estancia Lote 17, Santa Cruz Provinz, Argentinien, sind durch Spinell-führende Lherzolithe, Harzburgite und Wehrlite vertreten. Die „composite“ Erdmantelxenolithe, die aus Pyroxeniten und Spinell-führenden Lherzolithen oder Harzburgiten zusammengesetzt sind, kommen ebenfalls vor. Die Präsenz der Phasen Amphibol, Phlogopit, Pyroxen und Apatit im Peridotitgestein deutet darauf hin, dass der lithosphärische Mantel unterhalb dieser Region stark durch eine modale Metasomatose beeinflusst wurde. Es sind mehrere Ereignisse der Metasomatose feststellbar. Das erste nachweisbare metasomatische Event ist auf die Zufuhr der wasserhaltigen Minerale in den Peridotit zurückzuführen: Amphibol und Phlogopit treten in einer disseminierten Form innerhalb der Lherzolithe und Wehrlite auf. Der Amphibol (Mg#=81,7-91,1), mit der Kristallgröße von bis zu 8 mm im Durchmesser, weist eine pargasitische Zusammensetzung auf. Die dunkelbraunen Phlogopitkristalle (Mg#=88,1-91,1) erreichen eine Kristallgröße von bis zu 3 mm im Durchmesser. Die amphibol- und phlogopitreichen Adern, mit einem hohen TiO2-Gehalt von bis zu 5,06 Gew.-% für den Amphibol und 6,39 Gew.-% für den Phlogopit, kommen ebenfalls vor. Diese Adern, die den Hostperidotit quer durchschneiden, deuten auf crack-propagation im Gestein hin. Das Vorkommen der „composite“ Erdmantelxenolithe ist auf das zweite nachweisbare metasomatische Ereignis zurückzuführen. Der modale Mineralbestand dieser Proben erreicht bis zu 37 Vol.-% für Orhopyroxen. Dies deutet auf eine Wechselwirkung des Peridotits mit einer siliziumgesättigten Schmelze hin, was zur Verdrängung des Olivins durch den Orthopyroxen führte. Das Perkolieren der Schmelze erfolgte entlang der Kristallgrenzflächen der primären Phasen des Hostperidotits durch grain boundary infiltration. Die Pyroxenitadern erreichen bis zu 1 mm Breite und sind zum großen Teil aus feinkörnigem, sekundär gebildetem Orthopyroxen (200-700 µm im Durchmesser) zusammengesetzt. Untergeordnet kommen Amphibol, Phlogopit und Klinopyroxen vor. Die Anwesenheit der wasserhaltigen Minerale legt nahe, dass diese metasomatische Schmelze volatile Komponenten enthielt. Die primären Olivine des Hostperidotits zeigen eine leichte bis mittelstarke intrakristalline Deformation in Form von undulöser Auslöschung, kink bands etc. Die sekundären Pyroxene lassen hingegen keine Art der Verformung erkennen. Dies deutet darauf hin, dass das metasomatische Event nach der Deformation erfolgte. Das Fehlen der Gläser legt auf der anderen Seite nahe, dass dieses metasomatische Ereignis lange vor dem Einzug der Erdmantelxenolithe in das aufsteigende Hostmagma stattfand. Das letzte metasomatische Ereignis fand während des Einzugs der Erdmantelxenolithe in das aufsteigende Hostmagma und deren Transport an die Erdoberfläche statt. Es kam zum Zerfall des Amphibols und des Phlogopits, sowie zum Zerfall der Pyroxene. Der Amphibolzerfall führte zur Bildung der Glas-Kristall-Aggregate, wobei der Kristallanteil aus dem tertiären Olivin, Klinopyroxen und Spinell besteht. Die Intensität des Zerfalls variiert beträchtlich je nach Probe. In den meisten Fällen liegt der Amphibol innerhalb solcher Glas-Kristall-Aggregate als Relikt vor. In „melt pockets“, wo auf den ersten Blick keinen Amphibol zu erkennen ist, enthalten die tertiären Klinopyroxene oft Amphibolrelikte in Form von Einschlüssen. Dies deutet darauf hin, dass solche „melt pockets“ Produkte des Amphibolzerfalls darstellen. Aufgrund des Phlogopitzerfalls wurden die tertiären Phasen Olivin, Spinell und Glas gebildet. Der Klinopyroxen fehlt in der Regel. Eine Destabilisierung des Pyroxens wurde durch die Wechselwirkung mit den siliziumuntersättigten Schmelzen hervorgerufen. Diese Schmelzen entstammten einerseits dem Hostbasalt und wurden andererseits aufgrund des Amphibol- und Phlogopitzerfalls gebildet. Der Zerfall des Orthopyroxens führte zur Bildung von Glas und tertiären Olivin, Klinopyroxen und Spinell. Die Destabilisierung des Klinopyroxens führte zur Bildung der „spongy“-Strukturen. Solche Strukturen sind aus dem Glas und dem Klinopyroxen mit einem veränderten Chemismus, im Vergleich mit dem Kristallkern, zusammengesetzt. In der relativen zeitlichen Abfolge stellt dieses metasomatische Ereignis das letzte Event da, denn die Metasomatose hat sowohl die primäre als auch die sekundäre Generation der Orthopyroxene, sowie die wasserhaltigen Minerale beeinflusst.

Abstract

(Englisch)

Mantle xenoliths from the locality Estancia Lote 17, Santa Cruz Province, Argentina, are spinel-bearing lherzolites, harzburgites and wehrlites. Composite xenoliths, consisting of pyroxenites and spinel-bearing lherzolites or harzburgites, are present as well. The lithospheric mantle beneath this area has been affected by multiple modal metasomatic events as can be inferred from the presence of amphibole, phlogopite, pyroxene and apatite. A first detectable modal metasomatic event is related to the introduction of disseminated up to 8 mm in diameter coarse grained pargasitic amphiboles (Mg#=81.7-91.1) and dark phlogopite plates (Mg#=88.1-91.1) in lherzolites and wehrlites. Amphibole- and phlogopite-rich veinlets with high TiO2-content of up to 5.06 and 6.39 wt%, respectively, that crosscut the peridotite due to crack propagation, are present as well. The second distinct metasomatic event is related to the composite xenoliths: unusual orthopyroxene-rich peridotites, with orthopyroxene modal proportion of up to 37 vol.-%, suggest interaction with a silica-saturated melt. Textural and chemical evidences indicate a replacement of olivine by orthopyroxene due to the interaction with this melt. Up to 1 mm thick veinlets consisting mainly of second generation fine grained orthopyroxene (200-700 microns in diameter) propagate intergranular along a coarse grained matrix of olivine and orthopyroxene. This can be attributed to grain-boundary infiltration. Other minerals found in the veinlets are amphibole, phlogopite and clinopyroxene. The presence of the hydrous phases suggests that the metasomatic agent was volatile-bearing. The primary olivine exhibits light to moderate intracrystalline deformation, such as undulose extinction, kink bands etc. The second generation pyroxenes, on the other hand, are strain-free, indicating that the metasomatic event took place after the deformation. Furthermore, the absence of glass suggests that the metasomatic event occurred long before their entrainment into the ascending magma. The last evident metasomatic event took place during the entrainment of the xenoliths into the ascending magma and transport to the Earth‘s surface, where amphibole- and phlogopite-breakdown, as well as dissolution of pyroxene by silica-undersaturated melt occurred. Amphibole shows breakdown reactions and pseudomorphic replacement by glass and fine grained tertiary generation of olivine, clinopyroxene and spinel. The intensity of the breakdown reaction is variable. In most cases amphibole occurs as a relict within these pseudomorphs. Tertiary clinopyroxene in optically amphibole-free melt pockets contain amphibole remnants. This suggests that these melt pockets are the product of amphibole breakdown. The phlogopite breakdown produces the fine grained tertiary generation of olivine and spinel as well as glass; clinopyroxene is usually absent. The instability of pyroxene is a result of the interaction with a silica-undersaturated melt, as a consequence of host magma infiltration and/or breakdown of the hydrous phases. The dissolution of the orthopyroxene led to the formation of the tertiary generation of olivine, clinopyroxene and spinel. The instability of the clinopyroxene is indicated by the formation of a “spongy” structure that consists of glass and clinopyroxene with different composition. Since this metasomatic event affected both primary and secondary orthopyroxene as well as amphibole and phlogopite, it should be considered as the very last event that took place during the transport of the xenoliths by the basalts to the Earth’s surface.

Autor*innen

Olesya Kolosova-Satlberger

Haupttitel (Deutsch)

Petrologie und Geochemie des lithosphärischen Erdmantels unterhalb Gobernador Gregores, Südpatagonien, Argentinien

Publikationsjahr

2016

Umfangsangabe

X, 246 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Theodoros Ntaflos

Klassifikation

38 Geowissenschaften > 38.29 Petrologie: Sonstiges

AC Nummer

AC13272064

Utheses ID

37606

Studienkennzahl

UA | 066 | 815 | |

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Schlagwörter