A PGAA geológiai alkalmazásai: ANDEZIT INTRÚZIÓK VIZSGÁLATA A KÁRPÁTI MÉSZALKÁLI VULKÁNI ÍV MENTÉN Gméling Katalin MTA IKI NKO
OTKA 68153 (2008-2012)
Horzsaköves ignimbrit: Kakas bánya, Tokaji-hegység
Geológiai vizsgálatok PGAA-val Vizsgálatok célja: - Főelem oxidok és néhány nyomelem koncentrációjának meghatározása. - Kémiai összetétel alapján geokémiai, petrogenetikai következtetések. Vizsgált geológiai minták típusai: - Vulkáni, metamorf és üldedékes kőzetek, meteorit darab; - Mikrokristályos ásványok (pl. gyémánt), és egykristályok vizsgálata (pl. olivin, apatit, biotit) (Továbbá folyadék és légnemű minták is vizsgálhatók /pl. víz, olaj, levegő/)
PGAA vizsgálati eredményeket kiegészítő módszereket is használunk: - ICP MS, LA-ICP MS (Dr. Széles Éva, Katona Róbert, Dr. Stefánka Zsolt)
- NAA (Dr. Szőke Réka, Dr. Simonits András)
PGAA előnyei a geokémiában
-gyors, egyszerű, olcsó mintaelőkészítés;
Bórnak jelentős szerepe van a geokémiában!
- roncsolásmentes vizsgálati módszer;
- teljeskőzetek multielemes vizsgálata;
- ritka és nehezen vizsgálható, könnyű nyomelemek, mint pl. a H, B, és a Cl pontos koncentrációjának mérése.
VULKÁNI KŐZETEK VIZSGÁLATA!!!
-ban gazdag magma
Bór szerepe a vulkáni kőzetek geokémiájában
szerpentinitek alábukó óceáni lemez
részleges olvadás
metamorfózis dehidratáció ny tó pe ma kö zo as
et m
zis Bányászati Múzeum, Milos Görögország
Andezit intrúziók a Kárpáti mészalkáli vulkáni ív mentén
MORAVIA
11.8 Ma
14.8-13.4 Ma
Western Carpathians Central B=4-76 µg/g Slovakian 16 - 9 Ma Volcanic B=23-35 µg/g Field 15 - 14 Ma B=11-29 µg/g 15.5 - 13.5 Ma
Eastern Alps
12.0-9.7 Ma
Börzsöny Cserhát Mt. Mt. Mátra Mt. Visegrád Mt.
B=8-30 µg/g B=7-43 µg/g 16.4 - 12.3 Ma 16.7 - 15 Ma
Pannonian Basin
Southern Alps
Outcrops of Neogene Calc-alkaline volcanics Pieniny Klippen Belt
arp ath ian s
Flysch Carpathians 9.7-9.0 Ma
11.5-9.4 Ma Tibles
Toroiaga
11.2-9.0 Ma Poiana Botizei
Mt s.
B=10-21 µg/g
Bohemian Massif
Ou ter C
12.5-10.8 Ma B=3-30 µg/g
To kaj
No
PIENINY
rm atfo l P pean o r u rth E
B=4-22 µg/g
Ea ste r
B=7-68 µg/g 13.5-10.3 Ma
PBTTRB
11.4-8.0 Ma Rodna
n
Ca rp .
12.7-8.0 Ma Bargau 11.5-9 Ma Calimani
Apuseni Mts. Southern C arpathians
Ad r Se iati a c
Dinarides
latform P n a i Moes 0
100
200
Km
A Belső Kárpáti mészalkáli vulkáni ív és a kapcsolódó intruzív területek helyzete. A vizsgált kőzetek bór (B) koncentrációja és K/Ar-kora a különböző vulkáni régiókban.
Kutatás fő célja Az intruzív testek és a mészalkáli vulkáni képződmények közti - genetikai, - szerkezeti, - tér- és időbeli kapcsolatok megfejtése, - értelmezése Valamint az intruzív sorozatokhoz kötődő magmatizmus - fejlődéstörténeti, - térfogati és - kiterjedésbeli problematikájának megértése.
OTKA 68153 (2008-2012)
11.3 Ma (2 ph?) 11.4 Ma (1ph)
ec
Czorsztyn
pe N a p a r u M a g c
Du n aj
11.3 - 11.8 Ma(1ph)
e aj un
KL
D
10.8-12.2 Ma (2ph) 12.5-12.8 Ma (1ph) W
Kroscienko
12.1 - 13.3 Ma (1ph) 11.1- 11.6 Ma(1ph)
KR S Szczawnica J
Niedzica
Jaworki
P IE N IN Y
In n e r C a r p a th ia n s Magura Nappe (Cretaceous-Palaeogene flysch deposits) Podhale Palaeogene flysch Grajcarek Unit (Upper Cretaceous deposit, accretionary wedge)
A Moráviai intrúziók DK Moráviában találhatók. Nagy Ktartalmú piroxén-amfibol bazaltok és andezitek. Tektonikai folyamatokat követően nyomultak a kőzetbe és utómagmás hatások átalakították az intrúzív kőzeteket.
Upper Miocene andesite intrusions
K Haligovce 11.3 - 12.5 Ma (1ph)
Pieniny Nappe
0
2
4
6
8
10 km
A Pieniny andezit intrúziók a Szlovák/Lengyel határon találhatók, kb. 20 km-es vonalat alkotva. Szintén poszt-tektonikusak, két fázisban nyomultak be.
Torojága intrúziói a Keleti-Kárpátokban a Gutin-hg. és a Kelemen-havasok közt találhatók. A benyomulás itt is több fázisban zajlott. A 2. és 3. benyomulási fázishoz hidrotermális akitivítás és ásványképződési folyamatok kapcsolódnak.
Főelem geokémiai eredmények 16
7 Phonolite
14 12
5
Bas altic trachy andes ite
8
4
Basalt Picr obas alt
2
Rhy olite
Trach ybas alt Ba salt ic ande site
Ba sanit 6
Trach yandes ite
K2O (wt%)
Trachyt e
10 Na2 O+K2 O
Shoshonites
6
High-K
4 3
Medium-K
2 Andesite
Da cite 1 0
0
35
40
45
50
55
60
65
70
75
40
45
50
SiO2 (wt%) C entral Slovakian Visegrád Mt. Börzsöny Mt. Volcanic Field
Cserhát Mt.
Mátra Mt.
Low-K
Ba saltic andes it e Ande site
Tokaj Mts.
Moravia intr.
55
D acite
60 65 Si2O (wt%)
Pieniny intr.
Rhyolite
70
75
80
Toroiaga intr.
A vizsgált intrúzív kőzetek főként bazaltos andezit és andezitek. Moráviai intrúziók nagyobb K-tartalmú trachi andezitek. Az intrúzív kőzetek a vulkáni kőzetekhez hasonlóan a nagy K-tartalmú mészalkáli kőzetek.
B geokémiai eredmények 20
100 Campi Flegrei
B (µg/g)
80
15
CalimaniGurghiu Mts. 60
Kuril
40
Aeoli
CentralAmerican Arc NE-Japan
CalimaniGurghiu Mts. WesternCarpathian VA
WesternCarpathian CA
B/Sm 10
Kamchatka
5 20 Mexico
0
0 40
50
60
SiO2 (wt%)
70
40
80
Moravian
Pieniny
Toroiaga
50
60
70
80
SiO2 (wt%)
Intrúzív kőzetek B-tartalma 3 és 30 µg/g közt változik. Az alábukási zónákhoz kapcsolódó vulkáni kőzetekre jellemző intervallumba esik.
Az intrúziók B/Sm-aránya a Moráviai és a Pieniny területen átfed a nyugat-kárpáti mészalkáli vulkáni kőzetek nyomelemtartalmával.
A kőzetek B-koncentrációját befolyásolják - a frakcionációs kristályosodási,
A Torojágai minták SiO2-tartalma magasabb, B/Sm-arány valamivel alacsonyabb, mint a KelemenGörgényi havasok kőzeteiben.
- a beolvasztási, és - az olvadási folyamatok. Ez a B, más inkompatibilis, de nem mobilis nyomelehez való arányával kiküszöbölhető (pl. B/Sm, B/Gd stb.).
B geokémiai eredmények 1,2 cr us t m f ro
B/Sm
g or ig ina
15
CalimaniGurghiu Mts.
d fl u i
K2O/Sm
WesternCarpathian CA
lower crust
tin
1,0
20
flysch upper crust
0,8
10
g fr om in atin ig r o fluid
0,6
en ts sed im
5
0,4 0
2
4
6
8
10
B/Sm
0
12
Moravian
A Moráviai és a Torojágai minták K2O/Sm-aránya nagyobb, mint a Pieniny kőzeteké. Míg a Pieniny intrúziók B/Sm-aránya magasabb azok K2O/Sm-arányához képest. A nagy K2O/Sm-arány az alábukó lemezből származó metaszomatikus fluidumokra utal. A nagy B/Sm-arány pedig az alábukó üledékekből származó fluidumokra. Ezt mutatja a flis üledékek nagy B/Sm-arány is.
6
Pieniny
7
Toroiaga
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
K/Ar-kor (Ma)
Az intrúzív kőzetek K/Ar-kora Ny-ról K-i irányba fiatalodik. Ez a tendencia a nyugat-kárpáti mészalkáli vulkáni kőzetek esetében nem figyelhető meg. De a vulkáni és intrúzív kőzetek egy időintervallumban képződtek. A kőzetek kora és B-geokémiai adati közt nincs összefüggés. A Torojága intrúzív kőzetei valamivel idősebbek, mint a Kelemen-Görgényi havasok vulkánitjai, ami megfelel a keletikárpátok vulkáni kőzeteiben tapasztalt fiatalodási iránynak.
A vulkáni és itrúzív kőzetek egyaránt szubdukciós komponenseket tartalmaznak. A Moráviai és a Torojágai területeken szubdukcióhoz kapcsolódó fluidumok valószínűleg kéregeredetűek, míg a Pieniny területen az alábukó üledékekből származnak. Nincs szisztematikus B-tartalom változás az intrúziók mentén se térben, se időben. Szoros kapcsolat van a mészalkáli vulkáni kőzetek és az intrúziók kialakulási kora és geokémiai jellemzői közt.
Project vezető: Dr. Pécskay Zoltán (MTA ATOMKI, Debrecen) Együttműködő partnerek: Dr. Jaroslav Lexa és Dr. Vlastimil Konecny (SAS Geological Institute, Bratislava) Dr. Krzysztof Birkenmajer (PAS Institute of Geological Sciences, Krakow) Dr. Ioan Seghedi, Dr. Szakács Sándor és Dr. Marinel Kovacs (RAS Institute of Geodynamics, Bucharest; Sapienţia University, Kolozsvár; North University, Nagybánya)
Köszönöm a figyelmet!
