Tectono-magmatic characteristics of post-collisional magmatism: Case study East Carpathians, Călimani-Gurghiu-Harghita volcanic range

Seghedi, Ioan; Beşuţiu, L.; Mirea, Viorel; Zlagnean, Luminita; Popa, Răzvan‐Gabriel; Szakács, Alexandru; Atanasiu, L.; Pomeran, Mihai; Vişan, Mădălina

doi:10.1016/j.pepi.2019.106270

Cited by 23 publications

(16 citation statements)

References 49 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The closest similar basaltic field is Lucaret, an early Quaternary outpouring of basalts located about 350 km to the west at SE end of the Pannonian basin (Seghedi, Downes, Szakacs, et al, 2004). Far more important regionally is the chain of Miocene‐Quaternary calk‐alkaline volcanoes migrating from northern (Calimani/Gurghiu) to southern (Harghita) locations, along a NW‐SE line that is offset about 30 km from the PVF (Seghedi et al, 2019). The southernmost, youngest (and active) volcano of that chain, Ciomadul, is located about 35 km from PVF.…”

Section: Geologic Backgroundmentioning

confidence: 99%

Temporal‐Geochemical Evolution of the Persani Volcanic Field, Eastern Transylvanian Basin (Romania): Implications for Slab Rollback Beneath the SE Carpathians

et al. 2020

View full text Add to dashboard Cite

The Quaternary Persani volcanic field (PVF) consists of alkali basalts formed in an extensional basin at the SE end of the Transylvanian basin, near an important anomaly in the European mantle, the Vrancea slab, a seismically active near-vertical lithospheric fragment of debated origin. The PVF is the only basaltic field regionally, has been studied geochemically in the past, and is also known for the presence of abundant mantle xenoliths. Here, we describe new geochemical data on rocks recently dated by Ar-Ar chronometry and show that while we can reproduce virtually all previous results, there is a clear temporal evolution of the magmatic system. There is an increase of over 80°C in temperatures determined by the Si activity thermometer, from 1,300°C to 1,380°C during the~0.5-Myr duration of volcanic activity, which is accompanied by several coherent trends in geochemistry, among which the decrease of Zn/Fe and 87 Sr/ 86 Sr ratios over time. Earlier, higher Zn/Fe ratios are indicative of a pyroxenite/eclogite-dominated source, which gradually changed to a peridotite-dominated source. These characteristics are typical of a dynamic mantle in which vertical mantle lithosphere tectonics, either due to slab rollback or mantle dripping plays a role and are not consistent with simple decompression melting of asthenosphere. Synchronous adakitic rocks found about 25-30 km east of PVF are presumed to be slab melts and are consistent with the Vrancea slab rollback as the trigger for mantle melting responsible for the PVF.

show abstract

Section: Geologic Backgroundmentioning

confidence: 99%

Temporal‐Geochemical Evolution of the Persani Volcanic Field, Eastern Transylvanian Basin (Romania): Implications for Slab Rollback Beneath the SE Carpathians

et al. 2020

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…1b) between 10.1 and < 0.03 Ma (Pécskay et al 2006). Magmatic activity postdates Middle Miocene subduction (Cloetingh et al 2004) and is thus considered to be postcollisional (Mason et al 1998;Seghedi et al 1998Seghedi et al , 2019. CGH magmatism is characterised by a clear south-eastward decrease in age and intensity (Peltz et al 1987;Pécskay et al 1995Pécskay et al , 2006Szakács et al 1997Szakács et al , 2018 and produced adjoining composite volcanoes and peripheral volcaniclastic aprons (Szakács and Seghedi 1995), with products ranging from basalts to rhyolites (Seghedi et al 1995;Mason et al 1996).…”

Section: Geodynamic and Magmatic Settingmentioning

confidence: 99%

“…Inset (top right) shows the location of a in Europe (topography from GTOPO30; Gesch et al 1999). b Simplified map of the East Carpathian volcanic range, showing the sample locations and the temporal and spatial evolution of volcanism (Seghedi et al 2019; age data after Pécskay et al 1995Pécskay et al , 2006Molnár et al 2019) location of the mantle source (e.g. Sobolev 1996;Danyushevsky et al 2002;Nikogosian et al 2016Nikogosian et al , 2018.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Asthenosphere-induced melting of diverse source regions for East Carpathian post-collisional volcanism

Gartner

Seghedi

Nikogosian

et al. 2020

Contrib Mineral Petrol

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

The occurrence of post-subduction magmatism in continental collision zones is a ubiquitous feature of plate tectonics, but its relation with geodynamic processes remains enigmatic. The nature of mantle sources in these settings, and their interaction with subduction-related components, are difficult to constrain using bulk rocks when magmas are subject to mixing and assimilation within the crust. Here we examine post-collisional magma sources in space and time through the chemistry of olivine-hosted melt inclusions and early-formed minerals (spinel, olivine and clinopyroxene) in primitive volcanic rocks from the Neogene-Quaternary East Carpathian volcanic range in Călimani (calc-alkaline; 10.1-6.7 Ma), Southern Harghita (calc-alkaline to shoshonitic; 5.3-0.03 Ma) and the Perșani Mountains (alkali basaltic; 1.2-0.6 Ma). Călimani calc-alkaline parental magma compositions indicate a lithospheric mantle source metasomatised by ~ 2% sediment-derived melts, and are best reproduced by ~ 2-12% melting. Mafic K-alkaline melts in Southern Harghita originate from a melt-and fluidmetasomatised lithospheric mantle source containing amphibole (± phlogopite), by ~ 5% melting. Intraplate Na-alkaline basalts from Racoș (Perșani) reflect small-degree (1-2%) asthenosphere-derived parental melts which experienced minor interaction with metasomatic components in the lithosphere. An important feature of the East Carpathian post-collisional volcanism is that the lithospheric source regions are located in the lower plate (distal Europe-Moesia), rather than the overriding plate (Tisza-Dacia). The volcanism appears to have been caused by (1) asthenospheric uprise following slab sinking and possibly south-eastward propagating delamination and breakoff, which induced melting of the subduction-modified lithospheric mantle (Călimani to Southern Harghita); and (2) decompression melting as a consequence of minor asthenospheric upwelling (Perșani).

show abstract

“…HARANGI 1999;HARANGI & LENKEY 2007) vulkáni komplexumok kialakulása a tér ség jelentős földkéreg-és litoszféra-elvékonyodáshoz köt he tő. Ezzel szemben a Keleti-Kárpátok mentén elhelyez kedő mészalkáli vulkáni kőzetsorozatot Ioan Seghedi és munkatársai (SEGHEDI et al 2004a(SEGHEDI et al , 2005(SEGHEDI et al , 2019; SEGHEDI & DOWNES 2011) posztkollíziósnak tekintették, rámutatva arra, hogy a vulkáni működés nem egyidőben tör tént a vélelmezett aktív szubdukcióval, hanem több millió évvel utána, már a kontinens-kontinens kollíziós szakaszt követően.…”

Section: Magmaképződés Vulkanizmus éS Lemeztektonikaunclassified

A Kárpát-Pannon térség neogén-kvarter vulkanizmusa és geodinamikai kapcsolata

Harangi¹,

Lukács²

2019

Földt. Közl.

View full text Add to dashboard Cite

A Kárpát-Pannon térség neogén-kvarter vulkáni működése szorosan kapcsolódik a térség geodinamikai fejlődéséhez. Horváth Ferenc professzor munkássága, ösztönzése nagy mértékben segített abban, hogy a magmaképződés eseményeit, a vulkanizmust igyekezzünk behelyezni a tágabb lemeztektonikai környezetbe. A lemeztektonika elmélete segít abban, hogy a vulkánok elhelyezkedését, a felszínre törő magma összetételét jobban megértsük. Horváth professzor jelentős szerepet játszott abban, hogy a dinamikus Föld globális modellje hazai szinten is elfogadást kapjon és élete végéig kereste az újabb és újabb magyarázatokat, hogy feltárjuk a Pannon-medence keletkezésének okát és a kapcsolódó földtani és geofizikai eseményeket. Az elmúlt 50 év tudományos munkái azonban rámutattak arra, hogy a lemeztektonika paradigmája nem alkalmazható rutinszerűen a vulkáni működés értelmezésében és a földtudományok különböző területeit integráló kutatások szükségesek bolygónk folyamatainak jobb megismeréséhez. A vulkanizmust a forrástól a felszínig kell megértenünk, azaz megtalálni a magmaképződés okát, a magma elhelyezkedését a földkéregbe, a magmatározóban zajló folyamatokat és azok időskáláját, a vulkánkitörések okait és a vulkáni működés lefolyását. A modern geokémiai analitikai módszerek elterjedésével és az ezekhez való hozzáféréssel jelentős mennyiségű, nagy pontosságú összetétel adat áll rendelkezésünkre, amit kiegészítenek az egyre nagyobb pontosággal meghatározott geokronológiai eredmények a vulkánkitörések idejére. Mindezek megteremtik az alapot, hogy a vulkáni működés okaira következtethessünk. Habár a petrogenetikai modellek egyre jobban finomodnak, azonban ezek újabb kérdéseket is felvetnek, perspektívát adva a további kutatásoknak.A Kárpát-Pannon térség neogén-kvarter vulkáni működését négy nagyobb csoportba oszthatjuk: (1) szilíciumgazdag magmák kitörése; (2) mészalkáli bazalt-andezit-dácit-riolit vulkanizmus; (3) alkáli bazalt és trachit vulkáni működés és (4) káli-ultrakáli vulkáni kitörések. Mindegyik magmás esemény esetében a fő befolyásoló tényező a litoszféra és ezen belül a földkéreg elvékonyodása volt. A riftesedés kezdetén andezit-dácit vulkánosság zajlott (19-20 Ma), a földkéregbe nyomuló magmák átfűtötték a litoszférát, megteremtve a lehetőséget többek között arra, hogy néhány millió évvel később jelentős (több ezer) térfogatú szilíciumgazdag magma alakítson ki kiterjedt magmatározó rendszert a Pannon-medence belső területén. A több szakaszban zajló kitörések 4000 km3-t meghaladó mennyiségű vulkáni hamuanyagot hoztak a felszínre, ami alapján a földkéregben ennek többszörös mennyiségű magmás anyaga helyezkedhetett el. Mindez nagymértékben befolyásolta a földkéreg termomechanikai állapotát. A szilíciumgazdag magmák kitörésének egyik fő időszaka 17,5-14,4 millió évvel ezelőtt volt, ami Európában, az elmúlt 20 millió év legnagyobb vulkánkitöréseit eredményezte. Az új cirkon U-Pb koradatok nem csak a kitörési korokat pontosították, hanem a vulkáni működéssel egyidejű blokkforgások idejét (16,8-17,1 Ma, illetve 15-16 Ma), továbbá a magmatározók fennállási idejét is. Ez utóbbiak szerint a szilíciumgazdag magmatározók több százezer éven keresztül létezhettek a földkéreg középső-felső részén. A vulkáni hamurétegek kulcsszerepet játszanak a Paratethys üledékgyűjtők rétegsorainak korrelációjában. A mészalkáli kőzetsorozatok látszólag a Kárpátok ívét követik, azonban a fúrás adatok és a szeizmikus szelvények értelmezései rámutatnak arra, hogy jelentős mennyiségben keletkeztek a Pannon-medence belső területein is. A felszínen megjelenő vulkáni komplexumok esetében a Pannon-medence északi részén húzódó szegmens számos különbséget mutat a keleti vulkáni ághoz képest, ami eltérő képződést sejtet. Az északi szegmens vulkáni területei alapvetően a Pannon-medence fő extenziós időszakában alakultak ki. Az elsődleges magmák kezdetben a korábbi szubdukciós események során átalakult (metaszomatizálódott) földköpeny-litoszféra részleges, nyomáscsökkenéses olvadása során jöttek létre, majd 13 millió év után egy markáns változás tapasztalható a kitörő magmák összetételében, ami a forrásterület megváltozására utal. Ekkor már túlnyomórészt az asztenoszféra-földköpeny olvadása hozta létre a magmákat és vezetett később az alkáli bazalt vulkanizmushoz. A keleti szegmens vulkáni működése időben később történt egy posztkollíziós környezetben, ahol a magmák kialakulásában és felnyomulásában fontos szerepet kapott a tektonikai környezet. Az egyre délebbre húzódó transztenziós szerkezeti mozgások okozhatták a vulkáni működés dél felé fiataladó jellegét. Az alkáli bazalt vulkáni működés fő időszaka 2-5 millió évvel ezelőtt volt, jóval a fő extenziós időszak után. A vulkáni mezők elhelyezkedése és a bazaltok kémiai összetételén alapuló petrogenetikai modellszámítások azt jelzik, hogy a magmák heterogén asztenoszféra-földköpeny kis mértékű olvadása során alakultak ki. A magmaképződésben kulcsszerepet játszhatott a Pannon-medence alatt anomálisan elvékonyodott litoszféra peremi részein indukált asztenoszféra kőzetanyag feláramlás. A káliumban dús magmák erősen metaszomatizált litoszféra földköpeny olvadása során alakultak ki, részben a fő riftesedési időszakban, részben az elmúlt 2 millió évben. A fiatal káli-ultrakáli vulkáni működés a Pannon-medence déli peremére koncentrálódik és egy nyugat-keleti csapású tektonikai zónához kapcsolódik. Ekkor friss asztenoszféra anyag feláramlás hőhatása okozhatta a metaszomatizált litoszféra kis mértékű olvadását. A Kárpát-Pannon térség vulkáni működésének fő időszaka 10-17 millió éve volt, azonban még a kvarterben is tucatnyi kitörés zajlott. A legfiatalabb vulkáni működés értékelése arra hívja fel a figyelmet, hogy a térség alatti asztenoszféra kőzettani felépítése olyan, hogy még jelenleg is képes olvadásra, azaz magma keletkezhet, továbbá a geodinamikai környezet több helyen is lehetőséget adhat magma felnyomulásra és vulkánkitörésre. Mindezek fontos további perspektívát adnak, hogy Horváth professzor szellemi örökségét követve igyekezzünk még jobban megérteni térségünk geodinamikai fejlődését és jelenlegi állapotát, beleértve a vulkáni működés kapcsolatát.

show abstract

Tectono-magmatic characteristics of post-collisional magmatism: Case study East Carpathians, Călimani-Gurghiu-Harghita volcanic range

Cited by 23 publications

References 49 publications

Temporal‐Geochemical Evolution of the Persani Volcanic Field, Eastern Transylvanian Basin (Romania): Implications for Slab Rollback Beneath the SE Carpathians

Temporal‐Geochemical Evolution of the Persani Volcanic Field, Eastern Transylvanian Basin (Romania): Implications for Slab Rollback Beneath the SE Carpathians

Asthenosphere-induced melting of diverse source regions for East Carpathian post-collisional volcanism

A Kárpát-Pannon térség neogén-kvarter vulkanizmusa és geodinamikai kapcsolata

Contact Info

Product

Resources

About