Nyílt rendszerű magmás folyamatok: magmakeveredés, kristálycsere és kumulátum-recirkuláció nyomai a Ditrói alkáli masszívumban (Orotva, Románia)

Abstract

A Tarniţa Komplexum a Keleti-Kárpátokban (Románia) felszínre bukkanó Ditrói alkáli masszívum északi területének jellemző ultramafikus és mafikus kőzetegyüttese. A komplexum Ny-i részén, az Orotva-patak és a Felső-Pietrăriei-patak összefolyásánál található mélységi magmás kőzettestben kialakított mesterséges feltárás egyedülálló betekintést enged az egykori magmatározóban zajlott, több magma között lejátszódott keveredési és elegyedési folya matokba, illetve az új magmabenyomulások során feltépett, korábban kikristályosodott magmás kőzetfragmen tumok bekeveredési folya mataiba. A feltárásban látható befogadó kőzetben (szürke, közép- és durvaszemcsés, irányított szövetű diorit) négy különböző keveredési kőzetzárvány (mafikus kőzetzárvány; földpátszemes kőzetzárvány; porfíros (földpátaggregátumos), mafikus kőzetzárvány és ultramafikus kőzetzárvány) és egy eltérő eredetű felzikus kőzetzárvány típus figyelhető meg. A keveredési kőzetzárványok modális összetételük alapján mezokrata és melanokrata dioritok, valamint piroxénhorn blenditek, a felzikus kőzetzárványok pedig hololeukokrata dioritok. A különböző magmák közötti keveredés (mingling) legfontosabb bélyege az egymással — és a befogadó kőzet ásványainak orientált elhelyezkedésével — párhuzamos, megnyúlt, finomszemcsés, lencse alakú kőzetzárványok meg jele nése. A szögletes felzikus xenolitok és ultramafikus kőzetzárványok korábbi kumulátumok recirkulációját felté telezik, amelyek a benyomuló magmával kerültek a magmatározóba. A keveredési kőzetzárványok mafikus pereme és a közelükben megfigyelhető „slírek” további fontos jellemzői a legalább két magma keveredése során kialakuló szerke ze teknek. A magmaelegyedés gyakori velejárója a kristálycsere (crystal transfer). A vizsgált ásványok számos esetben mutatnak olyan jellegzetes mikroszöveti bélyegeket, amelyek e kristálycsere-folyamathoz köthetők a benyomuló és a befogadó magma, illetve a benyomuló magma és a feltépett kumulátumok között: a különféle zónásságot mutató és különbözőzárványgazdag plagioklászok, az amfibolköpennyel rendelkező piroxének és a plagioklászokban megjelenő tűs apatit kristályok. A jelen tanulmányban bemutatott részletes petrográfiai vizsgálatok rávilágítanak a Ditrói alkáli masszívum magmatározóinak összetett és változatos fejlődéstörténetére, amelyben meghatározó szerepet játszottak a nyílt rendszerű magmás folyamatok.

Bulk-Rock and Mineral-Scale Geochemical Evidence of Open-System Magmatic Processes in the Felsic Rocks of the Northern Part of the Ditrău Alkaline Massif (Eastern Carpathians, Romania)

“…(Fig. 2A) near the confluence of the Pietrăriei de Sus and Jolotca Creeks (Heincz et al 2018), no other intrusive contacts were found in this region. Mingling structures of diorite (s.l.)…”

“…Previous studies have interpreted the felsic suite of the northern part of the DAM as a homogeneous, uniform unit of the massif (e.g., Jakab 1998; Kovács & Pál-Molnár 2005). Nevertheless, recent investigations have suggested that the felsic rocks were formed in an open-system magmatic environment (e.g., Batki et al 2018;Heincz et al 2018;Ódri et al 2020;Kiri et al 2022). A detailed petrographic study of the felsic suite in the northern area of the DAM revealed microtextural features (e.g., mafic clots, plagioclase crystals in synneusis relation, adjacent plagioclase feldspars with disparate zoning patterns, country rock xenoliths) indicative of dynamic magmatic conditions (e.g., crystal transfer and recycling, cumulate formation, magma mixing and mingling, as well as wall rock assimilation; Kiri et al 2022).…”

Petrographic evidences of open-system magmatic processes in the felsic rocks of the northern part of the Ditrău Alkaline Massif (Eastern Carpathians, Romania)

“…Pál-Molnár et al (2015a) revealed that accumulation of mafic minerals has played a crucial role in the petrogenesis of some rock types of the DAM (e.g., olivine-rich cumulate, amphibole-and pyroxene-rich cumulate, amphibole-rich cumulate). The existence of a hypothetic felsic cumulate pile in the massif has been proposed by Heincz et al (2018). Furthermore, Ódri et al (2020) presumed that some felsic rocks (e.g., syenite and quartz syenite) could have been formed by crystal accumulation as well.…”

“…Felsic rocks have been regardedboth at macro and micro-scaleas homogeneous, uniform units of the DAM throughout almost the entire research history of the massif. Recently, some studies (e.g., Batki et al, 2018;Heincz et al, 2018;Ódri et al, 2020) drew attention to distinct structural, textural and geochemical features, implying open-system processes that had operated during the formation of the examined felsic rocks. Application of in-situ geochemical analysis made a significant contribution to the appropriate interpretation of these rocks.…”

“…The origin of the clots in the inner areas of the massif is less clear, since in most cases secondary minerals replace the primary ones; furthermore, the robust evidences of magma chamber processes have either been obliterated or cannot be observed due to the poor exposures. However, there are a few locations where proofs of open-system magmatic processes (e.g., magma mixing/mingling) can be investigated (e.g., Heincz et al, 2018). If such interaction was involved in the formation of the studied felsic suite and it occurred at the early stages of crystallization, the felsic and mafic end-members could have thoroughly mixed, leading to the complete homogenization of the mafic intrusion.…”