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Mineralogy and Petrology

, Volume 69, Issue 3–4, pp 227–265 | Cite as

The petrology of the Ditrau alkaline complex, Eastern Carpathians

  • V. Morogan
  • B. G. J. Upton
  • J. G. Fitton

Summary

¶The Ditrau complex in eastern Transsylvania, Romania is a large (ca. 18 km diameter) Mesozoic alkaline igneous complex generated in an extensional environment associated with a rifted continental margin. It comprises an eccentric arcuate suite of intrusions in which there was a generalised migration of focus from west to east. Whereas most of the complex consists of salic rocks (syenites, nepheline syenites and alkali granites) a spectrum of intermediate rock types (monzonites, monzodiorites and alkali diorites) grades to alkali gabbros. Isolated masses of ultramafic rocks may represent autoliths derived from early cumulates. The earliest components appear to be the ultramafic, gabbroic and dioritic rocks of the north-west whereas the large area of nepheline syenites in the east of the complex represents the youngest large-scale intrusive event. An interval of dyke intrusion and widespread hydrothermal alteration marked the end of activity.

Rocks of contrasted composition commonly show intricate and complex geometric relationships. Those between mafic (especially alkali gabbroic and dioritic) facies and salic (syenite and quartz syenite) facies display pillowy forms suggesting synchronous emplacement of mafic and salic magmas with the former intruded into, and chilled against, the latter. Mixing, mingling and hybridisation in these pillowed associations has been widespread.

Olivine is confined to some of the ultramafic rocks. The basic rocks contain diopsidic pyroxene and amphibole ranging from kaersutite through ferroan pargasite to hastingsite although edenitic and actinolitic varieties occur. Titanite is ubiquitous and is a major component in some facies of the basic rocks. The syenites consist of sodic plagioclase, alkali feldspar and hastingsite whereas the nepheline syenites comprise alkali feldspar, nepheline and aegirine-augite with accessory cancrinite, scapolite and sodalite. The complex is deduced to have been generated from primitive basanitic magmas, formed as small-fraction asthenospheric melts, with progressive evolution through to phonolitic residues. Fractional crystallisation is inferred to have involved olivine and spinel in the early stages, followed by the incoming of clinopyroxene and amphibole (with loss of olivine in increasingly hydrous residual melts). A generalised increase in Nb/Ta from basic to nepheline syenite compositions is ascribed to titanite fractionation. The divergence towards silica oversaturated products is attributed to crustal assimilation and concomitant fractional crystallisation of the basic magmas at a relatively early stage in the development of the complex. An overall rise in δ18O with increasing SiO2 supports this conclusion. Evidence from the broad metamorphic aureole around the complex, the importance of amphiboles and extensive late-stage alteration of many of the rocks (with formation of e.g. scapolite, sodalite and cancrinite), suggests that the Ditrau magmas were notably volatile-rich. Factors responsible for the upwardly concave (chondrite-normalised) REE patterns exhibited by the salic rocks may include fractionation of minerals (kaersuite, titanite, apatite) preferentially removing MREE, accumulation of HREE-rich phases (zircon) and interaction with late-stage fluids enriched in HREE. The intrusive sequence and the inter-relationships of the basic and salic rocks suggest that stratified magma bodies may have been generated, with salic melts overlying denser basaltic melts. Mixing is inferred to have taken place during subsequent emplacement.

Keywords

Titanite Nepheline Ultramafic Rock Nepheline Syenite Alkali Granite 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Zusammenfassung

Petrologie des Alkali-Komplexes von Ditrau in den Ost-Karpaten

Der Ditrau-Komplex im östlichen Transsylvanien, Rumänien, ist ein großer (ca. 18 km Durchmesser) mesozoischer Alkali-Komplex, der in einem extensionalen Umfeld im Zusammenhang mit dem Aufbrechen eines Kontinentalrandes entstanden ist. Es liegt eine bogenförmige, exzentrische Gruppe von Intrusionen vor, innerhalb derer der Fokus von West nach Ost gewandert ist. Während der Großteil des Komplexes aus salischen Gesteinen (Syeniten, Nephelin-Syeniten und Alkali Graniten) besteht, liegen auch intermediäre Gesteine (Monzonite, Monzodiorite und Alkali Diorite) vor, die in Alkaligabbros übergehen. Isolierte Massen von ultramafischen Gesteinen könnten Autolithe, die aus frühen Kumulaten abstammen, darstellen. Die ältesten Komponenten scheinen die ultramafischen, gabbroischen und dioritischen Gesteine des Nordwestens zu sein, während das große Gebiet von Nephelin-Syeniten im Osten des Komplexes das jüngste Intrusionsstadium darstellt. Ein Intervall mit Gang-Intrusion und verbreiteter hydrothermaler Umwandlung markiert das Ende dieser Aktivität.

Gesteine von gegensätzlicher Zusammensetzung zeigen häufig komplizierte geometrische Beziehungen. Diejenigen zwischen mafischen (besondern alkaligabbroischen und dioritischen) Typen und salischen (Syeniten und Quarz-Syeniten) zeigen polsterartige Formen, die auf möglicherweise gleichzeitige Platznahme von mafischen und salischen Magmen hinweisen; dabei dürften die ersteren die letzteren intrudiert haben. Mischung, Mingling und Hybridisation ist in diesen polsterförmigen Assoziationen weit verbreitet.

Olivin ist auf einige der ultramafischen Gesteine beschränkt. Die basischen Gesteine enthalten diopsidischen Pyroxen und Amphibole, die von Kaersutit über “ferroan” Pargasit zu Hastingsit übergehen, obwohl auch edenitische und aktinolitische Varietäten vorkommen. Titanit ist weit verbreitet und eine Hauptkomponente in einigen Typen der basischen Gesteine. Die Syenite bestehen aus sodischem Plagioklas, Alkali-Feldspat und Hastingsit, während Nephelin-Syenite, Alkali-Feldspat, Nephelin und Aeginin-Augit mit akzessorischem Cancrinit, Skapolith und Sodalit umfassen. Der Ditrau-Komplex dürfte aus primitiven basanitischen Magmen entstanden sein, die sich als “small-fraction” asthenosphärischer Schmelzen bildeten, mit progressiver Evolution bis hin zu phonolitischen Residuen. Fraktionierte Kristallisation dürfte Olivin und Spinell in den Frühstadien betroffen haben, gefolgt vom Auftreten des Klinopyroxen und Amphibol (wobei Olivin in den zunehmend wasserreichen Restschmelzen verlorengeht). Eine allgemeine Zunahme in Nb/Ta von basischen zu nephelinsyenitischen Zusammensetzungen wird auf Titanit-Fraktionierung zurückgeführt. Die Entwicklung in Richtung Silika-übersättigter Produkte geht auf krustale Assimilation und fraktionelle Kristallisation des basischen Magmas in einem relativ frühen Stadium der Entwicklung des Komplexes zurück. Ein allgemeiner Anstieg in δ18O mit zunehmendem SiO2 unterstützt diese Schlußfolgerung. Daten aus der breiten metamorphen Aureole des Komplexes, die Bedeutung der Amphibole und extensive Alteration im Spätstadium der Entwicklung vieler Gesteine (mit Bildung von Skapolith, Soldalit und Cancrinit) weist darauf hin, dass die Ditrau-Magmen sehr reich an volatilen Phasen waren. Die nach oben zu konkaven (Chondrit-normalisierten) SEE-Verteilungsmuster in den salischen Gesteinen dürften auf Mineralfraktionierung (Kaersuit, Titanit, Apatit) die vorzugsweise MSEE entfernt hat, Ansammlung von HSEE-reichen Phasen (Zirkon) und Wechselwirkungen mit späten Fluiden, die an HSEE angereichert waren, zurückgehen. Die intrusive Abfolge und die Wechselbeziehungen zwischen den basischen und salischen Gesteinen legt nahe, dass geschichtete Magmenkörper entstanden sind, wobei salische Schmelzen die dichteren basaltischen Schmelzen überlagert haben. Während der darauf folgenden Platznahme dürfte Magmamixing stattgefunden haben.

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Copyright information

© Springer-Verlag Wien 2000

Authors and Affiliations

  • V. Morogan
    • 1
  • B. G. J. Upton
    • 2
  • J. G. Fitton
    • 2
  1. 1. Department of Geology and Geochemistry, Stockholm University, Stockholm, SwedenSE
  2. 2. Department of Geology and Geophysics, University of Edinburgh, Edinburgh, United KingdomGB

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