Földtani Közlöny,
Bull, of the Hungarian
Oml. Soc. С1976) 106. 42—51
Felsőköpeny eredetű lherzolitzárványok a magyarországi alkáli olivinbazaltos, bazanitos vulkanizmus kőzeteiben Dr. Embey-Isztin Antal (4 táblázattal, 1 táblával) Ö s s z e f o g l a l á s : A magyarországi alkáli olivinbazaltos, bazanitos vulkanizmus kőzeteiben talált ultrabázisos zárványok majdnem 100%-a ún. tipikus négyfázisú lherzolit. Fázisai, a Mg-ban igen gazdag Ni-tartalmú olivin, Al-tartalmú ensztatit kevés Cr 0 -al, valamint a Cr-diopszid és a spinell, mintegy 10—20 kb (35 — 70 km) nyomás határok között keletkeztek. A Fe, Mg megoszlása a koegzisztens olivin és ensztatit párok között, 1100 — 1200C keletkezési hőmérsékletre utal. Az egyes xenolitok változatos ásványos és kémiai összetétele a parciális olvadásos modellel összhangban magyarázható. 2
3
0
Ultrabázisos zárványelőfordulások már igen régen, p o n t o s a b b a n BEITDANT ( 1 8 2 2 ) magyarországi földtani kutatásai óta ismeretesek a Balatonfelvidék bazaltos k ő z e t é i b e n . E z á r v á n y o k a t
HOFMANN K . ( 1 8 7 5 - 7 8 ) , továbbá
VITÁ
LIS I . ] ( 1 9 1 1 ) különböző neveken, p l . , .olivinszikla", , , o l i v i n b o m b a " írták le. K O C H S. ( 1 9 6 6 ) „Magyarország ásványai" című k ö n y v é b e n három „olivinb o m b a " elemzés is található ( 1 . táblázat). Ezenkívül két ohvinelemzést is közöl egy szentgyörgyhegyi b o m b á b ó l , m e l y e k közül a „ s ö t é t z ö l d olivinszemekre" v o n a t k o z ó elemzés sokkal inkább ortopiroxénre jellemző mint olivinre, újabb adataink alapján. Mindezekből kitűnik, h o g y az ultrabázisos zárványokra vonatkozólag a m a g y a r földtani irodalomban csak igen szórványos adatok találhatók. Még a zárványokat felépítő á s v á n y o k minőségéről sincs megbízható adatunk, m é g kevésbé azok mennyiségi viszonyairól. Márpedig ahhoz, h o g y a t u d o m á n y mai fejlettsége mellett e z á r v á n y o k keletkezési viszonyaira azok p , t értékeire legalább közelítő értéket kapjunk és kémiai egyensúlyi v i s z o n y o k a t tanul mányozhassunk, az említett adatokon kívül arra is szükség van, h o g y ismerjük az ásványfázisokat alkotó komponensek mennyiségi arányait, pl. e g y piroxen esetében a k ü l ö n b ö z ő hipotetikus „ t i s z t a " molekulák mint a ferroszilit ( F e S i 0 ) , ensztatit (MgSiOg), diopszid ( C a M g S i O ) stb. részvételének arányait, sőt ezen túlmenően az elemek megoszlását is a társult ásványok k ö z ö t t . B á r a szerző ez irányú vizsgálatai egyelőre még kezdeti stádiumban vannak, mégis az újonnan megállapított adatok már elegendők arra, h o g y a magyar országi bazaltos kőzetek ultrabázisos zárványainak genetikájára néhány lénye ges megállapítást közzé t e g y ü n k . 3
2
e
A telítetlen bazaltos kőzetek ultrabázisos zárványainak áttekintése elterjedés, összetétel és keletkezés szempontjából A telítetlen alkáli olivinbazaltos, t o v á b b á bazanitos jellegű láva, breccsa, tufa kőzetekben igen elterjedtek az ultrabázisos összetételű kisebb-nagyobb zárványok. E O K B E S és K U N O ( 1 9 6 7 ) áttekintették a világon ismert összes elő-
E mb e у — I s zt in:
Felsőköpeny eredetű Iherzolitzárványok .
43
fordulást, összetétel valamint a bezáró kőzet jellege szempontjából. Kiderült, h o g y a telítetlen kőzetekben 200-at is meghaladja a zárványlelőhelyek száma, ezzel szemben a tholeitekben mindössze 3 előfordulás ismeretes. A z ultrabázisos zárványanyag változatos, f ő b b típusai a lherzolit (olivin + ortopiroxén + - f klinopiroxén i spinell v a g y gránát), a wehrlit (olivin + klinopiroxén) harzburgit (olivin - f ortopiroxén), websterit (klinopiroxén + ortopiroxén), valamint a monomineralikus változatok, a klino- és ortopiroxenitek és a dunit (olivin). A z ultrabázisos z á r v á n y o k a t ritkábban e g y é b k ő z e t z á r v á n y o k is kísérik, í g y g a b b r ó , granulit, eklogit, valamint az ún. megakristályok: leggyakrabban Al-tartalmú klinopiroxén, Ti-hornblende (kaersutit), spinellek, r o m b o s piro x e n , olivin, apatit és földpátok. A z összes kőzetzárvány közül a lherzolit a leg elterjedtebb, majd a wehrlit és piroxenit következik, eklogit csak néhány hely ről ismert, ahol mindig lherzolittal, gránát-lherzolittal fordul elő. Természetesen n e m sorolhatjuk fel az összes ultrabázisos zárványelőfordulást de néhányat megemlítünk: a stájerországi, csehországi, eifel-hegységi, vala mint a franciaországi (Auvergne) tartoznak — a magyarországiakkal e g y ü t t — E u r ó p á b a n a legfontosabbak közé. E g y é b kontinensekről jelentősek t ö b b e k k ö z ö t t a Kilbourne Hole-i (Űj-Mexiko), a nigériai, a szibériai és a Viktória állambeli (Ausztrália) ultrabázitzárványok. A z egyes ultrabázisos z á r v á n y o k genetikájára v o n a t k o z ó bármely hipo tézisnek összhangban kell lennie az alábbi négy lehetőség egyikével ( G K E B N és R I N G W O O D 1967a): 1. A z ultrabázisos z á r v á n y olivingazdag pikrites v a g y bazaltos o l v a d é k b ó l kivált kristályok akkumulációja közepes és nagy n y o m á s o k o n . 2. A z ultrabázisos z á r v á n y olyan k ö p e n y a n y a g ú xenolit, m e l y b ő l még bazal tos m a g m a származhat megfelelő olvadási körülmények k ö z ö t t (,,parental mantle"). 3. A z ultrabázisos z á r v á n y reziduális k ö p e n y b ő l származó xenolit, a m e l y b ő l a bazaltos magma már k i v o n ó d o t t (,,refractory mantle"). 4. A z ultrabázisos z á r v á n y olyan k ö p e n y a n y a g ú xenolit, mely csak szelektív anyagveszteséget szenvedett, nevezetesen, csak az ún „inkompetibilis" elemek, a B a , Ti, K , Hf, P, Zr, U , Sr, kisebb mértékben a Na, t á v o z t a k el. E z e k az elemek rács helyettesítéssel nehezen épülhetnek b e az ultrabázitot alkotó ás v á n y o k szerkezetébe. Balatonfelvidéki „olivinbombák" kémiai összetétele. Chemical composition of „olivine bombs" from the Balatonfelvidék /. táblázat — Table 7.
SiO Al Oj PeO TiO„ CaO MgO MnO NiO 2
Tihany
Szigliget
45,66 6,26 8,03 nyom 1,64 38,17 0,07 0,23
44,85 3,95 7,54 nyom 2,05 41,40 0,11 0,08
46,60 2,92 8,66 nyom 1,21 40,45 0,10 0,17
99,98
100,11
100,06
Szentbékálla
Elemző: KÓZSA É. (KOCH, 1966) Analyst: RÓZSA É . (KOCH, 1966)
Földtani Közlöny 106. kötet, 1. füzet
44
A magyarországi ultrabázisos kőzetzárványok Hazánk mindkét alkáli olivin bazalt területén, a Dunántúlon és Nógrád megyében egyaránt megtalálhatók a szóban forgó zárványok. Míg a dunántúli zárványok néhány helyen bőven és több kg-os súlyban is jelentkeznek, addig Salgótarján környékéről eddig csak kis számban és legfeljebb 1 — 3 cm át mérőjű zárványokat találtunk. A legnevezetesebb lelőhelyek: Kapolcs Bondoróhegy, Szentbékálla, Mindszentkálla, Sitke, Szigliget és Tihany ( H O F M A N N K.
1875 — 78, VITÁLIS I .
1911, KOCH
S. 1 9 6 6 ) . A z egyes ultrabázittípusok
gyakorisági sorrendje megegyezik a világ egyéb előfordulásairól megállapított gyakorisági sorrenddel (lásd előbb). A z általunk eddig megvizsgált mintegy száz zárvány, kivéve 1 piroxenit, 1 gabbró, 5 klinopiroxén ill. kaersutit megakristályt, lherzoUtnak bizonyult. Gránát-lherzolitot és eklogitot idáig még nem találtunk. A lherzolitzárványok mind az ún. tipikus négyfázisú lherzolitok közé tar toznak, melyek sokkal gyakoribbak más lelőhelyeken is, mint az ún. atipikus háromfázisú lherzolitok (lásd CARTER., 1 9 7 0 ) . A tipikus lherzolitot alkotó 4 ásványfázis a következő: olivin, ortopiroxén, kUnopiroxén és spinell. Mennyi ségi viszonyunkat a következő séma jellemzi: ol J > ortpx > k l i p x > s p . A z egyes fázisokat optikai úton határoztuk meg, de ezen túlmenőleg 8 db szepa rált ásványmintáról nedves kémiai analízis is készült ( P I T T E R G Y . ) (Ha táblá zat). A vizsgálatokat 1 5 szeparált minta röntgenanalízisével egészítettük ki ( Á R K A I P . és T Ó T H M . ) . A Z olivin összetételének meghatározására a d reflexiót vettük figyelembe Y O D E R és S A H A M A ( 1 9 5 7 ) módszere szerint,' a rombos piroxénnél pedig a ^ ,e,o ^s d reflexiókat Z W A A N ( 1 9 5 4 ) szerint. Az ásványszemek szeparálását mikroszkóp alatt végeztük és az ásványok felületét híg sósavas kezeléssel tisztítottuk meg. A legtöbbször halványzöld olivinre a nagy Mg-tartalom jellemző, összetétele ^ 8 , 8 1 F ° 9 i , i 9 és F a Fo szélső értékek között változott. A nagy MgO1 3 0
0
1 0 3 i l
а
1 0 7 0
89 3 0
A lherzolitzárványok ásványainak kémiai összetétele Composition of the minerals from lhersolite nodules Ha. Bo-1111
SiO, КО, A1,0, Fe,O * MgO MnO OaO Ш,0 KO H 0+ н,оPjO, OrO, №0 s
a
2
* összvas , total Fe
Bo-1112
01
En
Ol
En
41,05 0,00 1,49 »,48 46,54 0,12 C,6S 0,89 0,36 0,00 0,00 0,00 0,00 0,30
52,54 0,11 -5,82 5,48 30,84 0,14 3,12 0,12 0,68 0,21 0,31 0,00 0,37 0,00
41,14 0,00 0,19 11,02 46,42 0,15 0,92 0,15 0,25 0,00 0,00 0,00 0,00 0,21
51,87 0,25 8,17 6,37 29,90 0,16 1,95 0,29 0,81 0,00 0,00 0,00 0,27 0,00
100,06
99,74
100,45
100,04
Elemző: PITTER Gy. Analyst: Gy. PITTER
Bo-1120 Di
táblázat — Table II.c Szt-1000
Ol
Ol
46,13 0,64 11,02 3,52 16,28 0,12 18,53 1,76 0,86 0,71 0,00 0,00 0,27 0,00
40,55 0,00 0,28 9,40 48,95 0,13 0,53 0,07 0,24 0,00 0,00 0,00 0,00 0,20
40,86 0,03 0,44 9,51 47,24 0,12 0,48 0,12 0,25 0,00 0,02 0,00 0,00 0,20
99,84
100,35
99,27
E m Ъ e y — I s ztin:
Felsőköpeny eredetű Iherzolitzárványok .
45
Lherzolitzárványok ásványainak ionarányszámai (oliTÍn esetében 4, piroxéneknél 6 O-anionra számolva). Numbers of ions of minerals from lherzolite nodules (olivines on the basis of 4, pyroxenes on the basis of 6 oxygen atoms) lib, táblázat Bo-llll
Minta jele:
Bo-1112 En
01 Si Al Al Ti Fe Mg Mn Oa Na К Ni Or
Ol
1,010
En
Di
1,017
0,043 0,000 0,176 1,707 0.00S , oloie > 0,004 0,011 0,006 0,000 )
J+
Bo-1120
1
0,064 \ 0,003 0,145 1,613 0 0 4
9 6 5
°' 1 990 0,117 0,008 0,030 0,000 0,006 J 1
,
9
3
0
0,006 Í 0,000 0,206 1,712 0,003 0,024 0,003 0,004 0,004 0,000 J
0,164 ) 0,006 0,166 1,545
0,175 0,018 0,097 0,893
0 , 0 0 4
1
,
9
6
1
' 2 016 0,072 I 0,019 0,036 0,000 0,004 J 2
,
0
1
8
1
0 , 0 0 4
' 1 088 0,730 I 0,126 0,040 0,000 0,005 J J , 0 8 L I
Table IIA Szt-1000
Ol
Ol
1,002
1,014
0,008 1 0,000 0,174 1,802
0,013 0,000 0,177 1,748 0,002 0,013 0,005 0,008 0,004 0,000
0 , 0 0 3
2 015
0,014 0,003 0,007 0,004 0,000 J
J
,
0
1
S
:
, l
'°
Ol = olivin, En = ensztatit, Di = diopszid Ol = olivine, En = enstatite, Di = diopside
t a r t a l o m b ó l k ö v e t k e z ő e n optikailag mindig pozitív. Jellemző a N i O csekély, d e minden mintában kimutatható mennyisége ( 0 , 2 0 — 0 , 3 0 % ) . A barnás, o l y k o r zöld színű ortopiroxén szintén Mg dús sőt valamivel még t ö b b M g - o t is tartalmaz mint a vele e g y kőzetben levő olivin (Of 2 s E n — Of E n ) . Nedveskémiai eljárással N i nem, ellenben a Cr jelenléte kimu t a t h a t ó ( C r 0 = 0,18 — 0 , 2 4 % ) . A z A l beépülése a 4-es koordinációba a Si helyére igen jelentős (6,9 — 8,4% lásd I I b táblázat). A smaragdzöld klinopiroxén kationaránya e g y elemzés alapján: Mg F 5,64 Ca . A C r 0 tartalma 0,18%. A z ásvány tehát a Cr-diopsziddal azonosítható. A fekete, gyakran sajátalakú spinellekre nézve még nincs kémiai adatunk, mivel kis mennyiségük és csekély méretük mikroszondás meghatározást igényelne. B i z o n y o s azonban, h o g y összetételük a különböző zárványokban erősen ingadozik mert színük sötét vöröses barnától az opakig változik. K ü l ö n ben az összes ásványi összetevőre jellemző az optikai zónásság teljes hiánya és az ortopiroxénekben klinopiroxén szételegyedését eddig még nem tapasztaltunk. A z előző bekezdésekben leírt összetételű n é g y ásványfázis nyilvánvalóan n e m stabilis a földkéreg felső szintjén. Erre utalnak a reakciós koszorúk a lherzolit ásványai körül a bazalttal való kontaktus mentén. A kísérleti mun k á k b ó l ( G R E E N és R I N G W O O D 1967a, 1967b, 1970) meglehetősen j ó l ismerjük a lherzolit z á r v á n y o k ásványegyüttesének stabilitási viszonyait. E z e k szerint az olivin — A l tartalmú piroxének — spinell együttes kb. 1100 C°-nál, 10—20 k b n y o m á s h a t á r o k k ö z ö t t stabilis. A 10—20 k b nyomásnak 35 — 70 km-es mélység-felel meg. E z tehát azt jelenti, h o g y a Iherzolitzárványok a Mohorovicic-féle törésfelületnél mélyebbről, a felsőköpenyből származnak. H á t r a v a n azonban még annak tisztázása is, h o g y a lherzolit-zárványok keletkezéséről alkotott elképzelésünk a korábbiakban felsorolt négyféle lehető ség melyikével h o z h a t ó leginkább összhangba. A m i az elsőt illeti vagyis azt, h o g y a lherzolit o l v a d ó k b ó l kristályosodott fázisok akkumulációja lenne, nehéz összhangba hozni e kőzetek ásványtani, geokémiai, és strukturális viszonyaival ( G R E E N és R I N G W O O D 1967a). A Iherzolitzárványok kémiai összetétele és ásványtani jellegzetességei azt kívánnák, h o g y a kezdetben kivált fázisok [Mg8
9
7 0
9 0
9175
3 0
2
3
5 1 9 2
e
4 2 > 4 4
2
3
Földtani Közlöny 106. kötet, 1. füzet
46
ban igen gazdag olivin Al-tartalmú ensztatit és / v a g y Ca szegény Al-tartalmú klinopiroxén] legyenek. E z az ásványtársulás akkumulációval létrejöhet olivinbazalt, olivintholeiit és pikrit m a g m á k b ó l 5 — 1 0 k b n y o m á s o n . A lehűlés során az A 1 0 kioldódnék a piroxénekből létrehozva a negyedik fázist a spinellt. E z a hipotézis csak korlátozott mértékben alkalmazható, e g y igen k o m p l e x „ e l ő é l e t e t " feltételez, amely erősen spekulatív jellegű és nehezen értel mezhető a lherzolitzárványok jelenleg megfigyelhető kémiai és ásványtani jellegzetességeiből. A második feltevést — azaz, h o g y a lherzolitok olyan k ö p e n y a n y a g o t kép viselnek amelyből bazaltos olvadék származhat — K U S B T R O és K U N O ( 1 9 6 3 ) támogatta. Számítással kimutatták azonban, h o g y mindössze 2 — 9 % Hawaii típusú bazalt származhat a lherzohtokból mielőtt a T i 0 , P 0 , K 0 vala melyike nullává csökkenne. A parciális olvadás ilyen kis mértéke ellentétben v a n e bazaltok n a g y Mg-tartalmával és az ún. inkompetibilis elemek viszony lagos dúsulásával. A harmadik feltevés, melyet t ö b b e k k ö z ö t t R O E V E R ( 1 9 6 1 ) , O ' H A R A és M E R C Y ( 1 9 6 3 ) támogattak, összhangban v a n a lherzolitok megfigyelt kémiai jellegeivel. E z a hipotézis fokozatosan átmegy a negyedikbe, melyet H E S S 2
3
2
(1964),
RINGWOOD
(1966)
és
GREEN
(1967)
állított
fel.
2
5
Nagyon
2
valószínű,
h o g y a hármas és négyes hipotézis együttesen a legjobb magyarázat a tipikus lherzolitzárványok genezisére vonatkozólag. A lherzolitzárvány tehát xenolit, mégpedig ún. „ a c c i d e n t a l " zárvány, amelynek nincs köze a bezáró kőzethez. E z z e l szemben áll a „ c o g n a t e " zárvány fogalma, amely „ v é r r o k o n " a bezáró kőzettel (lásd 1. hipotézis). A lherzolitzárványok tektonit jellege is a köpenyeredet mellett szól. A z I. tábla 1. képén a B o n d o r ó h e g y r ő l származó egyik lherzolitzárvány nagyméretű olivinkristályán többszörös mechanikai ikresedés figyelhető meg. Ilyenfajta ikresedés más genezisű olivin esetében nem fordul elő, viszont a lherzolitzár v á n y o k olivinjein igen elterjedt. C O L L É E ( 1 9 6 2 ) ,
S C H Ü T Z ( 1 9 6 7 ) és D E N Т Е Х
( 1 9 6 9 ) Fedorov-asztallal végzett szöveti kiértékelése is arra utal, h o g y t ö b b é kevésbé k o m p l e x tektonitokkal állunk szemben, amely kristályakkumuláció esetében nehezen lenne magyarázható, ill. minden esetben fel kellene tételezni valamilyen hipotetikus tektonikai hatást. K ü l ö n említést érdemel e g y Szigligeten előkerült összetett zárvány ( I . tábla, 2 . ) . I t t ugyanis a lherzolit síklapokkal határolva e g y amfibolitérrel érint kezik. A z amfibol, optikai adatai alapján [ny = 1 , 6 8 9 ± 0 , 0 0 1 ; pleokroizmusa: y,ß = sötétbarna, a = világossárga; optikailag negatív; alacsony ket tőstörés; kioltásszög = 7 ° ] kaersutitos jellegű. A z ilyen zárvány rendkívül ritka és genetikai jelentősége n a g y lehet. M A S O N ( 1 9 6 8 ) feltételezi a kaersutit jelenlétét a felsőköpenyben, mint a bazaltok K-tartalmának „forrásanyagát". Lehet, h o g y ez az összetett zárvány alátámasztja M A S O N feltevését? Minden esetre, egyelőre még más lehetőségeket s e m lehet kizárni.
Kémiai egyensúlybeeslés Mint ismeretes a kémiai termodinamikából, az elemek megoszlása a koegzisztens fázisok k ö z ö t t , egyensúly esetén, lényegében a hőmérséklet és nyomás függvénye. A C a F e S i 0 + M g S i 0 ^ C a M g S i 0 + F e S i 0 ioncsere reakció kd eloszlási koefficiense a B o n d o r ó - 1 1 1 2 jelű lherzolitzárvány Ca-szegény és 2
6
3
2
6
3
Em
bey — I s zt i n:
Felsőköpeny eredetű Iherzolitzárványok . . .
47
Ca-gazdag piroxénjére számítva, 1,01-nek adódik. Ennek az értéknek reciproka az 1/kd = 0,99 távol van mind a magmás (1,4), mind pedig a m e t a m o r f (1,8) piroxénpárok eloszlási koefficiensétől (1. K R E T Z 1961, B A R T H O L O M E 1961). E z z e l szemben jól beillik Ross, F O S T E R és M Y E R S (1954) n y o l c lherzolit eredetű piroxénpárjának 1/kd értékei közé (0,96 — 1,4). E z a tény a lherzolitzárványok világszerte hasonló genetikai körülményeire utal, amely a kéreg magmás és m e t a m o r f viszonyaitól egyaránt különbözik. A z 1/kd értékek csökkennek a n ö v e k v ő hőmérséklettel és nyomással, ezért a lherzolitzárványok piroxénpárjainak alacsony 1/kd értéke v a g y magas hő mérsékletnek, v a g y nagy nyomásnak esetleg mindkettőnek a k ö v e t k e z m é n y e . Viszont bizonyos elemeloszlások arra engednek következtetni, h o g y a hőmér séklet nemigen haladhatta meg a szokásos magmás hőmérsékletet (lásd alább) sőt a p i r o x é n e k Ca-tartalma T < 1000 C°-ra utal [ G R E E N és R I N G W O O D 1967а]. H a az u t ó b b i igaz, akkor viszont az egyensúlyi v i s z o n y o k igen n a g y nyomásra engednek következtetni. Erre utal G R E E N és R I N G W O O D (1967b) szerint az ensztatitokba beépült A l magas részaránya is (lásd I I . táblázat). A Bondoró-1111 és 1112 jelű lherzolitzárványok olivin-ensztatit párjainak k d eloszlási koefficiense rendre 1,14 és 1,12 amennyiben az egykationbázisú M g S i 0 + 1/2 F e S i 0 ^ F e S i 0 + 1/2 M g S i 0 i o n k i c s e r é l ő reakciót vesszük figyelembe. H a a Mg molfrakcióját az olivinben és a koegzisztens piroxénben S A X E N A (1969) diagramjára (B modell) felvisszük, a két olivin-ensztatit párra 1100 — 1200 C°-ot k a p u n k képződési hőmérsékletként. E z a m o d e l l már figye lembe veszi azt is, h o g y az ortopiroxének n e m alkotnak teljesen ideális szilárd o l d a t o t mivel az M - és az M -jelzésű kationpozíciók k ö z ö t t i csere szabad energiaváltozással jár. 3
2
4
x
3
2
4
2
A bezárókőzet kémizmusa, a lherzolitzárványok összetételbeli változásának értelmezése Mint a bevezetőben láttuk, a telítetlen (alkáli) bazaltos kőzetek világszerte sok lherzolit xenolitot zárnak magukba, így hazánkban is. A magyarországi bazaltok alkáli jellegét l e g m e g g y ő z ő b b e n MATJRITZ és H A R W O O D et al. (1948) bizonyították. A z újabb irodalom a bazaltok osztályozását csak az indirekt módszer, a C I P W normák alapján végzi. A következő beosztás használatos: Tholeiit: bazalt, normatív hiperszténnel Kvarctholeiit: bazalt, normatív hiperszténnel és kvarccal Olivintholeiit: bazalt, normatív hiperszténnel és olivinnel, hipersztén > 3 % Olivinbazalt: normatív olivin és 0 — 3 % normatív hipersztén, normatív nefelin nélkül Alkáli olivinbazalt: n o r m a t í v olivinnel és nefelinnel, nefelin < 5 % Bazanit: bazalt, n o r m a t í v ohvinnel, nefelinnel és albittal, nefelin > 5 % , albit > 2 % . H a MAITRJTZ és H A R W O O D et al. (1948) magyarországi bazaltokra v o n a t k o z ó 58 elemzését és átszámítását eszerint a beosztás szerint csoportosítjuk, akkor az alkáli jelleg k i d o m b o r o d i k , mivel 24 bazanitra, 21 alkáli ohvinbazaltra és 5 ohvinbazaltra mindössze 6 olivintholeiit és csak 2 kvarctholeiit elemzés jut. A telítettebb tholeiites jellegű bazaltból ( K a b - h e g y ) nálunk sem került elő lherzolitzárvány.
Földtani Közlöny 106. kötet, 1. füzet
48
Az eddig megvizsgált zárványok ásványos és kémiai összetétele bizonyos határok között változik (II—III. táblázat). Ez a változás a 3-as és 4-es hipo tézis alapján a parciális bazaltkiolvadás mértékének függvényeként értékel hető. A fiziko-kémia tanítása szerint ebből a rendszerből a csekély mennyi ségben levő anyagok olvadnak ki először, tehát egy négyfázisú lherzolit előre haladó parciális olvadás során a következő séma szerint változik: ol - p ortpx + kpx + sp ! ol + ortpx 4- kpx
i ol + ortpx ir
ol Ezek szerint, a felsőköpeny a parciális megolvadás előrehaladtával, forsterites összetétel felé tolódik el. A z eddigi, ásványos összetételre vonatkozó méré seink két szélső esetét a I I I . táblázat mutatja be: A lherzolitzárványok összetételének két szélső értéke The end-composition of the lherzolite nodules III. táblázat -
OliTin Ensztatit Diopszid Spinell
Bo-1022
Bo-1112
72,1% 26,2% 0,9% 0.7%
62,9% 18,3% 15,3%
Table III.
s>e%
Nyilvánvaló ebből, hogy a Bondoró-1022 jelű lherzolit igen erős parciális kiolvasztást szenvedett, ún. ,,depleted" típus, míg a parciális olvadás lényege sen csekélyebb volt a Bondoró-1112-es lherzolit esetében. Ebből az is követ kezik, hogyha egy területről megfelelő nagy számban áll rendelkezésünkre lherzoht-zárványokról ásványos és kémiai elemzés, akkor ezeket a kiolvasztás növekedését jelző paraméterek szerint sorba állítva (pl. növekvő Mg-tartalom az ölivinben, csökkenő diopszid és spinell a moduszban stb), a sor elején meg kapjuk azt a tagot, amelynek összetétele legjobban megközelíti az eredeti felsőköpeny összetételét az illető terület alatt. Ilyen számítást C A B T E E (1970) végzett az Űj-Mexikói Kilbourne Hole alatti felsőköpenyről. A felsőköpeny kutatása világszerte nagy intenzitással folyik. Várható, hogy a speciális tekto nikai helyzetű Pannon-medence alatti felsőköpeny sok érdekességgel szolgál még. Táblamagyarázat — Explanation of the plate I. tábla — Plate I. 1. Többszörös mechanikai ikresedés egy bondoró hegyi lherzolitzárvány olivinkristályán. + N, N = 32 X Repeated mechanical twinning of olivine crystall from a Bondoro-hegy lherzolite nodule. + N, N = 3 2 x j 2. Kaersutit és lherzolit összetett zárvány. Szigliget, Kámonkő. Kaersutite and lherzolite composite inclusion. Szigliget, Kámonkő.
E m b e y — I s z t г n: Felsőköpeny eredetű Iherzolitzárványok . . .
49
Irodalom — References B A R T H O L O M E , P. (1961): Co-existing pyroxenes in igneous and metamorphic rocks. Geol. Mag. 98., 346 — 348. B E U D A N T , F . S. (1822): Voyage Minéralogique et Géologique en Hongrie. Paris C A R T E R , J. L . (1970): Mineralogy and chemistry of the Earth's upper mantle based on the partial fusion-partial crystallization model. Geol. Soc. A m . Bull. 81., 2021—2034. C O L L É E , A . L . G . , (1962): A fabric study of lherzontes with special reference to ultrabasic nodular inclusions in the lavas of Auvergne (France). Leidse Geol. Med.: 28., 1 — 102. D E N T E X , E . (1969): Origin of ultramafic rocks, their tectonic setting and history: A contribution to the discussion of the paper „The origin of ultramafic and ultrabasic rocks" by P. J. W Y L L I E . Tectonophysics. 7., 457 — 488. F O R B E S , R . В. — K U N O , H . (1967): Peridotite inclusions and basaltic host rocks. In: P. J. W Y L L I E (Editor), Ultra mafic and related rocks. Wiley, New York, N. Y . 288—302. G R E E N , D . H . (1967): The origin of basaltic magmas: to be published in: Basaltic rocks ( H E S S ed.) New York Wiley G R E E N , D . H . — R I N S W O O D , A . E . (1967a): The genesis of basaltic magmas. Contr. Mineral, and Petrol. 15., 103 — 190. G R E E N , D . H . — R I N G W O O D , A . E . (1967b): The stability fields of aluminous pyroxene peridotite and garnet peridolite and their relevance to upper mantle structure. Earth Planet. Sei. Letters 3., 151—160. G R E E N , D . H . — R I N G W O O D , A . E . (1970): Mineralogy of peridotitic compositions under upper mantle conditions. Phys. Earth Planet, interiors 3., 359—371. H E S S , H . H . (1964): The oceanic crust, the «pper mantle and the Mayaguez serpentinized peridotite. In: A study of of serpentinite ( B U R K ed.) TJ. S . National Acad. Sei. — Nat. Research Council Pupl. No. 1188., 169 — 174. H O F M A N N K . (1875—78): A déli Bakony bazalt-kőzetei. M . Kir. Földt. Int. Ëvk. 3., 39—525. K O C H S . (1966): Magyarország ásványai. Akadémiai Kiadó, Budapest K R E T Z , R . (1961): Co-existing pyroxenes. Geol. Mag. 98., 344—345. K U S H I R O , I . — K U N O , H . (1963): Origin of primary basalt magmas and classification of basaltic rocks. J". Petrology 4., 75—89. M A S O N , B. (1968): Kaersutite from San Carlos, Arizona, with comments on the paragenesis of this mineral. Mineral. Mag. 36., 9 9 7 - 1 0 0 2 . M A U R I T Z В . — H A R W O O D H . F . — T H E O B A L D L . S . — E N D R É D Y E . (1948): A dunántúli bazaltok kőzetkémiai viszonyai. Földt. Közi. 78., 134—169. O ' H A R A , M . J . — M E R C Y , E . L . P. (1963): Petrology and petrogenesis of some garnetiferous peridotites. Trans. R o y . Soc. Edinburgh 45., 251 — 313. R I N 8 W O O D , A . E . (1966): The mineralogy of the mantle. In: Advances in earth science ( H U R L E Y ed.) Boston, M . I . T . Press R O E V E R , (de) W . P. (1961): Mantelgesteine und Magmen tiefer Herkunft. Fortschr. Mineral. 39., 96—107. Ross, С. S . — F O S T E R , M. D . — M Y E R S , A . T. (1954): Origin of dunites and of olivine-rich inclusions in basaltic rocks. Am. Min. 39., 6 9 3 - 7 3 7 . S A X E N A , S . K . (1969): Silicate solid solutions and Geothermometry 2. Distribution of F e and Mg between coexist ing olivine and pyroxene. Contr. Mineral, and Petrol. 22., 147—156. SCHÜTZ, D . (1967): Petrographisch-geochemische Untersuchungen an Olivinknollen verschiedener Vorkommen. N. Jb. Miner. Abh. 106. V I T Á L I S I . (1911): A balatonvidéki bazaltok. A Balaton tudományos tanulmányozásának eredményei. A balaton vidék bazaltos bombái. I. rész 6. fejezet. Budapest Y O D E R , H . S . — S A H A M A , Th. G . (1957): Olivine X-ray determinativ curve. Amer. Min. 42., 475—491. Z W A A N , Р . С. (1954): On the determination of pyroxenes by X-ray powder diagrams. Leidse Geol. Med. 19., 167 2 +
2
+
Lherzolite nodules of upper mantle origin in the alkali olivine basaltic, basanitic rocks of Hungary A.
Embey-Isztin
Nearly all the ultrabasic nodules found in Hungarian alkali olivine basaltic and basani tic rocks are so-called typical 4-phase lherzolites. Their phases are as follows: Mg-rich olivine having the composition range of F a Fo —Fa Fo , Al-enstatite (Of E n „ —Of„ E n ) , Cr-diopside ( M g ' Fe j Ca j and spinel. The olivine contains some Ni (NiO = 0,20 — 0,30%) and the Al-enstatite some Cr ( C r 0 = 0,18 — 0,24). The relative abundances of these minerals are as follows: 01 S> En > Di > Sp. This association of minerals could have crystallized at a pressure range of 10 — 20 kb at a depth of 35 —70 km (GREEN and RINGWOOD 1967a, 1967b, 1970). The nodule inclosing rock is frequentely basaltic tuff or rarely basalte. The undersaturated character of the basalte has been proved by the analyses of MAURITZ—HABWOOD et al. (1948). Among 58 rocks analysed there have been 24 highly undersaturated basanite, 21 alkali olivine basalte, 5 olivine basalte, 6 olivine tholeiite and only two quartz tholeiite samples. The distribution coefficient for M g and Fe of the coexisting Ca-rieh and Ca-poor pyroxene is 1,01, and that of the olivine — enstatite pairs is 1,12 —1,14. All these data indicate a temperature of 1100 — 1200C at the crystallization. The mineralogy and the chemistry of the nodules are in accordance with the following model of partial melting: 8 8 1
8
2 5
7 5
i70
90 3 0
51
92
91il9
5
4
1070
89i30
42 4
2
2 +
2 +
0
4
Földtani Közlöny
3
50
Földtani Közlöny 106. kötet, 1. füzet ol -f ortpx + opx -f- sp i ol + ortpx + cpx ol + ortpx
ol Those having a lot of diopside and spinel in their mode are close to the primitive mantle composition, on the contrary those containing less of these minerals but abundant forsterite are the so-called ,,depleted" types.
E mb e у — 1 s zt in:
Felsőköpeny eredetű Iherzolitzárványolc . . .
51
I. tábla — Plate I.
4*
