Poikilites szövetű felsőköpeny peridotit xenolitok eredete = The origin of poikilitic upper mantle peridotite xenoliths

A pályázati munka során részletes összehasonlító kőzettani, geokémiai és izotóp-geokémiai vizsgálatokra került sor a Pannon medence felsőköpenyéből származó rendhagyó poikilites szövetű peridotit xenolit sorozaton, valamint a közönséges felsőköpeny peridotit xenolitokon. A részletes petrográfiai, elektronmikroszonda, oldatos ICP-MS, lézer ablációs (LA) ICP-MS, valamint Sr, Nd és Pb izotóp analízisek alapvető és szisztematikus eltérésekre derítettek fényt a két szembenálló xenolit-csoport között. Világossá vált, hogy a poikilites xenolitok eltérnek a parciális olvadási trendtől, mely a közönséges peridotit xenolitok kémiai összetételi változásainak fő oka. Az új adatok ellentétben állnak az eddig javasolt keletkezési modellek egyik vagy másik vonásával, ezzel szemben egy komplex keletkezési modellt valószínűsítenek. E különleges kőzetek képződésében egyaránt fontos szerepet játszott az olvadék/szilárd köpenykőzet kölcsönhatása, a mellékőzet magas Mg- és Ni-tartalmú olivinjének pufferhatása, a kromatografikus, pórusokban történő olvadékszivárgás, a metaszomatózis, a mellékkőzet alkotórészeinek visszaoldása, és kumulusz fázisok kiválása (telér kumulátok). A poikilites peridotit xenolitok képződése szorosan kapcsolódhat a litoszféra kivékonyodását okozó eróziós folyamatokhoz. | A detailed petrological, geochemical and isotope study on a suite of anomalous poikilitic peridotite xenoliths as opposed to normal upper mantle peridotite xenoliths from the Pannonian Basin has been carried out. Microprobe, solution ICP-MS, (LA) ICP-MS, as well as Sr, Nd and Pb isotope work has revealed a fundamental and systematic difference between these contrasting groups of xenoliths. Poikilitic xenoliths deviate from the partial fusion trend that shapes the chemistry of normal mantle peridotites. The new data are in conflict with several aspects of previously proposed models, but they are consistent with a complex scenario for the formation of these peculiar rocks, involving liquid/solid mantle rock interaction, buffering effect of the high Mg-, and Ni-olivine of the host, chromatographic porous flow, metasomatism, dissolution of wall rock constituents, and precipitation of cumulate phases (dyke cumulates). It has been argued that the formation of poikilitic peridotites may be intimately linked to a process of erosion of the lithosphere

The role of melt depletion versus refertilization in the major element chemistry of four-phase spinel peridotite xenoliths

Mantle peridotites are interpreted as either residues after partial melting and melt extraction or products of igneous refertilization of refractory peridotites. The simple distinction between these models is difficult to assess because in chemical variation diagrams, both processes lead essentially to the same results. The only exception is the Ti-in-Cpx versus Ti-in-whole-rock plots, which can successfully discriminate between these models. In this study, a modified version of Ti-in-Cpx versus Mg#-in-olivine plots was applied to ∼1,500 spinel peridotite xenoliths from worldwide localities. The results showed that the vast majority of shallow mantle samples are consistent with the partial melting model; however, a minority of samples may indicate refertilization of formerly refractory mantle domains

A szubkontinentális litoszféraköpeny nagy mélységeiben lejátszódó fluidmigrációs folyamatok összehasonlító vizsgálata = Comparative study of the fluid migration processes in the deep lithospheric mantle

A kutatás során a köpenyben nagy mélységben migráló C-O-H fluidumok szerepét vizsgáltuk a köpenymetaszomatózis és gyémántkristályosodás folyamataiban. Negyvennél több, dél Afrikából származó diamondit xenolitot elemeztünk; meghatároztuk a gyémánttal összenőtt gránátot és klinopiroxént fő- és nyomelem (LAM-ICPMS) tartalmát, valamint a gyémánt C és N izotóparányait. A diamonditban található gránátok 5 csoportra oszthatók: peridotitos, átmeneti és 3 eklogitos (E1, E2, E3) csoportokra. A P gránátot tartalmazó diamondit karbonatit-kimberlit összetételű fluidumból kristályosodott, míg az E gránátot tartalmazó diamonditot kristályosító fluidum nyomelemei az alkáli bazaltokhoz hasonlítanak. A gyémántot kristályosító fluidumok redukált szenet tartalmazó mély köpeny eredetű fluidumokból oxidáció révén képződtek. Ez a folyamat C izotóp frakcionációval járt. Az így képződött karbonatit fejlődött tovább, és kristályosította a P és E típusú diamonditokat. Természetes és szintetikus karbonát-eklogit rendszeren végeztünk kísérlekete 8.5 GPa nyomáson és 1700-1800 oC hőmérsékleten. A kis viszkozitású karbonát olvadék gyorsan eljutott a gyémántkristályosodás helyére, nagyfokú gyémántkristályosodás volt megfigyelhető, és a gyémántokkal együtt gránát és cpx is kristályosodott. A természetes diamondit xenolitok vizsgálata és a kísérleti eredmények megerősítik, hogy a kontitnentális kratonok mélyén a gyémánt kristályosodás karbonatitos közegben megy végbe a köpenymetaszomatózis eredményeképp. | Migration of C-O-H fluids in the subcontinental lithospheric mantle and their role in mantle metasomatism and crystallization diamondites have been studied. Garnet and clinopyroxene intergrowths from over 40 diamondite xenoliths from southern Africa have been analysed form major and trace elements (LAM-ICPMS), and diamonds have been analysed for C and N isotope ratios. Five garnet groups could be distinguished: peridotitic, transitional and 3 eclogitic (E1, E2,E3). Diamondites with P garnets crystallised from fluids in the carbonatite-kimberlite spectrum, while the parental fluids for diamondites with E garnets had trace element composition similar to alkali basalts. Parental fluids for diamondites evolved from reduced carbon species of deep mantle origin through oxidation. The resulted carbonatitic melt would further evolve and crystallize the P and E diamondites. Experiments on natural and synthetic carbonate-eclogite systems have been made at 8.5 GPa and 1700-1800 oC in order to simulate processes for the formation of diamondites. The processes observed are as follows: quick migration of mobile low-viscosity carbonate-silicate melts into zones of diamondite formation, extremely high rate of diamondite crystallization from a carbonate- silicate melt and formation of syngenetic inclusions of garnet and cpx inside the pores and cavities of diamondites. Diamondites crystallised in carbonatitic environment as a result of mantle metasomatism in the roots of the cratons

Origin and ascent history of unusually crystal-rich alkaline basaltic magmas from the western Pannonian Basin

The last eruptions of the monogenetic Bakony-Balaton Highland Volcanic Field (western Pannonian Basin, Hungary) produced unusually crystal- and xenolith-rich alkaline basalts which are unique among the alkaline basalts of the Carpathian- Pannonian Region. Similar alkaline basalts are only rarely known in other volcanic fields of the world. These special basaltic magmas fed the eruptions of two closely located volcanic centres: the Bondoró-hegy and the Füzes-tó scoria cone. Their uncommon enrichment in diverse crystals produced unique rock textures and modified original magma compositions (13.1-14.2 wt.% MgO, 459-657 ppm Cr, 455-564 ppm Ni contents). Detailed mineral-scale textural and chemical analyses revealed that the Bondoró-hegy and Füzes-tó alkaline basaltic magmas have a complex ascent history, and that most of their minerals (~30 vol.% of the rocks) represent foreign crystals derived from different levels of the underlying lithosphere. The most abundant xenocrysts, olivine, orthopyroxene, clinopyroxene and spinel, were incorporated from different regions and rock types of the subcontinental lithospheric mantle. Megacrysts of clinopyroxene and spinel could have originated from pegmatitic veins / sills which probably represent magmas crystallized near the crust-mantle boundary. Green clinopyroxene xenocrysts could have been derived from lower crustal mafic granulites. Minerals that crystallized in situ from the alkaline basaltic melts (olivine with Cr-spinel inclusions, clinopyroxene, plagioclase, Fe-Ti oxides) are only represented by microphenocrysts and overgrowths on the foreign crystals. The vast amount of peridotitic (most common) and mafic granulitic materials indicates a highly effective interaction between the ascending magmas and wall rocks at lithospheric mantle and lower crustal levels. However, fragments from the middle and upper crust are absent from the studied basalts, suggesting a change in the style (and possibly rate) of magma ascent in the crust. These xenocryst- and xenolith-rich basalts yield divers tools for estimating magma ascent rate that is important for hazard forecasting in monogenetic volcanic fields. According to the estimated ascent rates, the Bondoró-hegy and Füzes-tó alkaline basaltic magmas could have reached the surface within hours to few days, similarly to the estimates for other eruptive centres in the Pannonian Basin which were fed by "normal" (crystal- and xenolith-poor) alkaline basalts

A köpeny eredetű kőzetek felismerésének története és szerepe a geológiai gondolkodás fejlődésében

Az 1960.-as évek elejétől két új momentum forradalmasította a geológiai gondolkodás fejlődését. Az egyik, a lemeztektonika, mely széles kőrben vált ismerté, a másik a köpenyszármazású kőzetek azonosítása és az ebből fakadó új eredmények. Bár ez utóbbi is gyökerestül változtatta meg a geológia tudományát, ennek igazi jelentőségét inkább csak a szakemberek ismerik. Ez a dolgozat a köpenykőzetek felismerésének történetét követi nyomon, valamint néhány kiragadott példán keresztül igyekszik bemutatni azt az óriási fejlődést, melyet e kőzetek részletes vizsgálatainak köszönhetünk

Origin and significance of poikilitic and mosaic peridotite xenoliths in the western Pannonian Basin: geochemical and petrological evidences

International audiencePeridotite xenoliths erupted by alkali basaltic volcanoes in the western Pannonian Basin can be divided into two fundamentally contrasting groups. Geochemical characteristics of the abundant protogranular, porphyroclastic and equigranular nodules suggest that these samples originate from an old consolidated and moderately depleted lithospheric mantle domain. In contrast, the geochemical features of the worldwide rare, but in the Pannonian Basin relatively abundant, poikilitic xenoliths attest to a more complex evolution. It has been argued that the origin of the peculiar texture and chemistry may be intimately linked to melt/rock reactions at successively decreasing liquid volumes in a porous melt flow system. The most likely site where such reactions can take place is the asthenosphere-lithosphere boundary. In this context, poikilitic xenoliths may provide petrological and geochemical evidence for reactions between magmatic liquids issued from the uprising asthenosphere and the solid mantle rocks of the lithosphere. These reactions are important agents of the thermal erosion of the lithosphere; thus, they could have considerably contributed to the thinning of the lithosphere in the Pannonian region. We suggest that in the Pannonian Basin, there could be a strong relation between the unusual abundance of poikilitic mantle xenoliths and the strongly eroded lithosphere