Zusammenfassung
SpÄtprÄkambrische (575–600 Ma) magmatische AktivitÄt in der »North Eastern Desert« Ägyptens förderte gro\e Mengen bimodaler Magmen. Um die petrogenetischen Beziehungen zwischen andesitischen und rhyolitischen Schmelzen zu studieren, wurde ein einzelner, »bimodaler« Gang (composite dyke) untersucht.
Der Gang besteht aus einem Rand von 1,5–2 m mÄchtigem Andesit auf beiden Seiten eines 5–6 m mÄchtigen Kernbereiches von Rhyolit. Die Kontaktbeziehungen zeigen, da\ Andesite und Rhyolite gleichzeitig als porphyritische Schmelzen existierten. »Whole-Rock« Rb-Sr Datierung ergab ein Alter von 591 Ma, jedoch mit einem erheblichen Fehler. Andesit und Rhyolith hatten Ähnliche initiale87Sr/86Sr VerhÄltnisse von 0.7032±2, die eine Herkunft aus Bereichen mit niedrigen Rb/Sr VerhÄltnissen erkennen lassen: Oberer Mantel, sehr junge obere Kruste, oder verarmte untere Kruste. Die Zusammensetzung der Andesite von den verschiedenen Seiten des Ganges ist nicht zu unterscheiden. Sie sind den Andesiten der Dokhan Vulkanite Ähnlich und etwa gleich alt. Entsprechend sind die Rhyolite den epizonalen rosa Graniten (»pink granite«) in der Zusammensetzung Ähnlich. Dieser Gang und andere gleich ihm stellen die Zufuhrspalten für die extrusiven und seichtintrusiven Magmatite der »North Eastern Desert« bimodalen Folge dar.
Haupt- und Spurenelemente der Ganggesteine zeigen keine Anzeichen einer Mischung. Mit Ausnahme der Erdalkalien gibt es keinen Hinweis auf eine Diffusion der Elemente über den Rhyolit-Andesit Kontakt. Die Verteilung der Seltenen Erden deutet auf ein granatführendes Residuum bei der Petrogenese der Andesite: entweder⩽10% Aufschmelzen von Granat-Lherzolit, angereichert an leichten Seltenen Erden, oder ⩽ 25% Aufschmelzen von Eklogit, gefolgt von geringer Fraktionierung unter niedrigem Druck.
Die Petrogenese der Rhyolite bleibt unklar. Die Verteilung der Spurenelemente und die unterschiedliche Plagioklas-Zusammensetzung in Andesit und Rhyolith sprechen gegen eine Entstehung aus unvermischbaren Schmelzen. Modelle basierend auf Haupt- und Spurenelementen deuten darauf hin, da\ der Rhyolit entweder durch fraktionierte Kristallisation des Andesits entstand oder durch Anatexis junger Kruste im Bereich der Amphibolit-Fazies.
Abstract
Late Precambrian (575–600 Ma) igneous activity in the North Eastern Desert of Egypt produced large volumes of compositionally bimodal magmas. A single composite dike was studied to further examine petrogenetic relationships between andesitic and rhyolitic melts. The dike consists of 1.5–2 m of andesite on either side of a 5–6 m wide rhyolite core. Contact relations indicate that the andesite and rhyolite simultaneously existed as porphyritic liquids. Wholerock Rb-Sr dating indicates an age of 591 Ma, but with considerable scatter. Andesite and rhyolite had similar initial87Sr/86Sr of 0.7032±2, indicating derivation from a low Rb/Sr source, either the upper mantle, very young upper crust, or depleted lower crust. The composition of the andesites on either margin cannot be distinguished; these are very similar to andesites of the Dokhan Volcanics of similar age. Correspondingly, the rhyolite is compositionally similar to the epizonal Pink Granites. This dike and others like it represent hypabyssal feeders for the extrusive and shallow intrusive members of the North Eastern Desert bimodal suite.
Major and trace element studies of the dike rocks show no evidence of mixing. With the exception of the alkaline earths, there is no evidence of diffusional transport across the rhyolite-andesite contacts. REE patterns indicate that petrogenesis of the andesite must have left a garnetiferous residue: either ⩽ 10% melting of LREE-enriched garnet lherzolite or ⩽ 25% melting of eclogite, followed by a small amount of shallow fractionation. Petrogenesis of the rhyolites remains enigmatic. Partitioning of trace elements and different plagioclase compositions in andesite and rhyolite argue against an origin by liquid immiscibility. Major and trace element models indicate that the rhyolite formed by fractional crystallization of the andesite or by anatexis of young amphibolite-facies crust.
Résumé
L'activité magmatique au Précambrien supérieur (575–600 Ma) dans le »North Eastern Desert« d'Egypte a engendré de grandes quantités de magmas bimodaux. De manière à préciser les relations entre fusions andésitiques et rhyolitiques, un dyke composite a été étudié.
Ce dyke est constitué d'un coeur rhyolitique de 5 à 6 m, encadré de deux bordures andésitiques de 1,5 à 2 m. Les contacts indiquent que ces deux roches ont coexisté sous la forme de liquides porphyriques. Une datation Rb-Sr sur roche totale donne un âge de 591 Ma, mais avec une approximation importante. L'andésite et la rhyolite ont un mÊme rapport initial de 0,7032±2, indiquant une source à faible rapport Rb/Sr: manteau supérieur, croûte supérieure jeune ou croûte inférieure appauvrie. Les compositions des deux bordures andésitiques sont identiques et très semblables à celle des andésites de mÊme âge du complexe volcanique du Dokhan. De mÊme, la rhyolite a une composition semblable à celle des granites roses épizonaux. Ce dyke et d'autres du mÊme type représentent les voies d'alimentation des termes extrusifs et intrusifs superficiels de la série bimodale du »North Eastern Desert«.
L'étude des éléments majeurs et en traces ne montre aucun mélange entre les roches du dyke. A l'exception des alcalino-terreux, il n'existe aucune indication de diffusion des éléments à travers le contact rhyolite — andésite. La distribution des terres rares montre que la genèse de l'andésite doit avoir laissé un résidu grenatifère: soit une lherzolite à grenat enrichie en terres rares légères et représentant moins de 10% de taux de fusion, soit une éclogite (jusqu'à 25% de taux de fusion) suivie d'un léger fractionnement à basse pression.
La pétrogenèse de la rhyolite reste obscure. La répartition des éléments en traces et la différence de composition du plagioclase entre l'andésite et la rhyolite plaident contre une origine par immiscibilité. Les modèles tirés des éléments majeurs et en traces indiquent comme origine pour la rhyolite soit la cristallisation fractionnée de l'andésite, soit l'anatexie de matériaux crustaux jeunes dans les conditions du facies des amphibolites.
кРАткОЕ сОДЕРжАНИЕ
кАк УстАНОВлЕНО, В «сЕ ВЕРО-ВОстОЧНОИ пУсты НЕ» ЕгИптА В пОжДНЕМ кЕМБ РИИ пРОьВИлАсь ИНтЕН сИВНАь МАгМАтИЧЕскАь ДЕьтЕ льНОсть. Дль ВыьсНЕНИ ь сВьжЕИ МЕжДУ АНДЕжИтНыМИ И Р ИОлИтОВыМИ пОРОДАМИ ИсслЕДОВАлИ ДАИкИ.
ДАИкА сОстОИт Иж РИОл ИтОВОгО ьДРА В 5–6 М МОЩ НОстИ, ОкРУжЕННОгО слОЕМ АН ДЕжИтА В 1,5–2 М. пО ДАННыМ ИсслЕДОВАНИь жОНы кОНтАктА слЕДУЕ т, ЧтО АНДЕжИты И РИОлИты сУ ЩЕстВОВАлИ ОДНОВРЕМ ЕННО, кАк пОРФИРИтОВыЕ РАс плАВы. ВОжРАст «цЕльН ОИ пОРОДы», ОпРЕДЕлЕННыИ с пОМОЩ ьУ МЕтОДА Rb/Sr, сОстАВльЕ т 591 МА, НО ВЕРОьтНОсть Ош ИБкИ жДЕсь жНАЧИтЕль НАь. сООтНОшЕНИЕ ИжОтОпО В87Sr/86Sr В АНДЕжИтАх И РИОлИтАх пРИМЕРНО О ДИНАкОВОЕ И РАВНО 0,7032 ± 2, ЧтО РАжРЕшАЕт пРЕДп ОлАгАть Их пРОИсхОжД ЕНИЕ Иж РАИОНОВ НИжкИх жНА ЧЕНИИ тАкОгО сООтНОш ЕНИь: ВЕРхНьь МАНтИь, пОжДН ьь кОРА, ИлИ ОБЕДНЕННА ь ДРЕВНьь кОРА. сОстАВ АНДЕжИтА пО ОБЕ стОРОНы жИлы ОД ИНАкОВ; ОН пОДОБЕН АНДЕжИтАМ ВУлкАНИтОВ Dokhan И пРИМЕРНО тАкОгО жЕ ВО жРАстА. сООтВЕтстВЕН НО И сОстАВ РИОлИтОВ пОДОБЕН сОс тАВУ ЁпИжОНАльНых РО жОВых гРАНИтОВ (“pink granite”). ЁтА жИл А, кАк И ДРУгИЕ, ЕИ пОДОБНыЕ, пРЕДстАВ льЕт сОБОИ тРЕЩИНУ, пО кОтОРОИ пОДНИМАлИсь ЁкстРУжИВНыЕ И МЕлкО-ИНтРУжИВНыЕ МАгМАтИты «сЕВЕРО-ВО стОЧНОИ пУстыНИ». ЧтО кАсАЕтсь РАспРЕД ЕлЕНИь глАВНых И РАсс ЕьНых ЁлЕМЕНтОВ В ДАННых пО РОДАх, тО ОНО НЕ пРОьВл ьЕт кАкИх-лИБО пРИжНАкОВ сМЕшАНИь пОслЕДНИх. ж А ИсклУЧЕНИЕМ ЩЕлОЧНО-жЕМЕльНых Ёл ЕМЕНтОВ НИкАкИх УкАжАНИИ О ДИФФУжИИ Ё лЕМЕНтОВ пО кОНтАктУ РИОлИт/АНДЕжИт НЕ УстАНОВлЕНО. РАспР ЕДЕлЕНИЕ РЕДкОжЕМЕл ьНых ЁлЕМЕНтОВ УкАжыВАЕт НА ВОжМОжНОсть РЕжИД УЕВ, ВМЕЩАУЩИх гРАНАты, ВО ВРЕМь пЕтРОгЕНЕжА АНДЕжИтОВ: ИлИ≦ 10% РАспл АВлЕНИь гРАНАт-лЕРцО лИтОВ, ОБОгАЩЕННых РЕДкИМИ жЕМльМИ, ИлИ жЕ ≦ 25% РАсплАВлЕНИь ЁклОгИ тА, пОслЕ ЧЕгО пРОИжОш лО НЕжНАЧИтЕльНОЕ ФРАкцИОНИРОВАНИЕ РЕ ДкИх жЕМЕль пРИ НИжкОМ ДАВлЕНИИ.
ВРЕМь ОБРАжОВАНИь РИ ОлИтОВых пОРОД ЕЩЕ НЕ УстАНОВлЕНО. РАспРЕДЕлЕНИЕ РАссЕ ьНых ЁлЕМЕНтОВ И РАжл ИЧИь сОстАВА плАгИОклАжО В В АНДЕжИтАх И РИОлИт Ах гОВОРьт пРОтИВ ОБРАж ОВАНИь Иж НЕсМЕшИВАЕ Мых РАсплАВОВ. МОДЕлИ, сОстАВлЕННыЕ НА ОсНОВАНИИ ДАННых РАспРЕДЕлЕНИ ь глАВНых И РАссЕьНых ЁлЕМЕНтОВ, УкАжыВАУт НА тО, ЧтО РИ ОлИт ОБРАжОВАлсь, ИлИ В РЕжУльтАтЕ ФРАк цИОНИРОВАННОИ кРИст АллИжАцИИ АНДЕжИтА, ИлИ В РЕжУль тАтЕ АНАтЕксИсА МОлО ДОИ кОРы В РАИОНЕ ФАцИИ АМ ФИБОлИтА.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
References
Agron, N. &Bentor, Y. K. (1981): The volcanic massif of Biq'at Hayareah (Sinai-Negev): A case for potassium metasomatism. - J. Geol.89, 479–495.
Arth, J. G. (1976): Behavior of trace elements during magmatic processes — a summary of theoretical models and their applications. - J. Res. U. S. Geol. Surv.4, 41–47.
Basta, E. Z., Kotb, H. &Awadallah, M. F. (1980): Petrochemical and geochemical characteristics of the Dokhan Formation at the type locality, Jabal Dokhan, Eastern Desert, Egypt. In: Al-Shanti AMS (ed) Evolution and Mineralization of the Arabian-Nubian Shield,3, 122–40, (1982): New York (Pergamon Press).
Bender, J. F., Hanson, G. N. &Bench, A. E. (1982): The Cortlandt complex: evidence for large-scale liquid immiscibility involving granodiorite and diorite magmas. - Earth Planet. Sci. Lett.58, 330–344.
Bowen, N. L. (1928): The Evolution of the Igneous Rocks, 332 p., Princeton, (Princeton University Press).
Crecraft, H. R., Nash, W. P. &Evans, S. H., Jr. (1981): Late Cenozoic volcanism at Twin Peaks, Utah: Geology and petrology. - J. Geophys. Res.86, 10303–10320.
DePaolo, D. J. (1981): Trace element and isotopic effects of combined wallrock assimilation and fractional crystallization.- Earth Planet. Sci. Lett.53, 189–202.
Dostal, J., Dupuy, C., Carron, J. P., LeGuen DeKerneizon, M. &Maury, R. C. (1983): Partition coefficients of trace elements: Application to volcanic rocks of St. Vincent, West Indies. - Geochim. Cosmochim. Acta47, 525–533.
Ghanem, M., Dardir, A. A., Francis, M. N., Zalata, A. A. &Abu Zeid, K. M. (1973): Basement rocks in Eastern Desert of Egypt north of 26‡40′N. - Annals Geol. Surv., Egypt3, 33–38.
Ghobrial, M. G. &Lotfi, M. (1967): The geology of Gebel Gattar and Gebel Dokhan areas. - Geol. Surv. Egypt, Paper No. 40, 26 p.
Grothaus, B., Eppler, D. &Ehrlich, R. (1979): Depositional environment and structural implications of the Hammamat Formation, Egypt: Annal. Geol. Surv., Egypt,9, p. 564–590.
Hildreth, W.: The Bishop Tuff (1979): Evidence for the origin of compositional zonation in silicic magma chambers.- Geol. Soc. Am. Special Paper180, 43–75.
James, D. E. (1981): The combined use of oxygen and radiogenic isotopes as indicators of crustal contamination. - Ann. Rev. Earth Planet. Sci.9, 311–344.
Leeman, W. P. &Phelps, D. W. (1981): Partitioning of rare earth and other trace elements between sanidine and coexisting volcanic glass. - J. Geophys. Res.86, 10193–10199.
Long, P. E. (1978): Experimental determination of partition coefficients for Rb, Sr, and Ba between alkali feldspar and silicate liquid. - Geochim. Cosmochim. Acta42, 833–846.
Luhr, J. F. &Carmichael, I. S. E. (1980): The Colima Volcanic Complex, Mexico. - Contrib. Mineral. Petrol.71, 343–372.
Mahood, G. &Hildreth, W. (1983): Large partition coefficients for trace elements in high-silica rhyolites: Geochim. Cosmochim. Acta,47, p. 11–30.
Massey, K. W. (1984): Rubidium-strontium geochronology and petrography of the Hammamat formation in the Northeastern Desert of Egypt. - M. Sc. Thesis, U. Texas at Dallas, 75 p.
Nagasawa, H. (1970): Rare earth concentrations in zircons and apatites and their host dacites and granites. - Earth Planet. Sci. Lett.9, 359–364.
— &Schnetzler, C. C. (1971): Partitioning of rare earth, alkali and alkaline earth elements between phenocrysts and acidic igneous magma. - Geochim. Cosmochim. Acta35, 953–968.
Philpotts, A. R. (1982): Compositions of immiscible liquids in volcanic rocks. - Contrib. Mineral. Petrol.80, 201–218.
Ressetar, R. &Monrad, J. R. (1983): Chemical composition and tectonic setting of the Dokhan Volcanic Formation, Eastern Desert, Egypt. - J. Afr. Earth Sci.1, 103–112.
Roedder, E. (1979): Silicate liquid immiscibility in magmas. In: H. S. Yoder, Jr. (ed.) The Evolution of the Igneous Rocks. 15–57, Princeton, (Princeton University Press).
Ryerson, F. J. &Hess, P. C. (1978): Implications of liquid-liquid distribution coefficients to mineral-liquids partioning. - Geochim. Cosmochim. Acta42, 921–932.
Schnetzler, C. C. &Philpotts, J. A. (1970): Partition coefficients of rare-earth elements between igneous matrix material and rock-forming mineral phenocrysts — II. - Geochim. Cosmochim. Acta34, 331–340.
Schock, H. H. (1977): Trace element partitioning between phenocrysts of plagioclase, pyroxenes and magnetite and the host pyroclastic matrix. - Journal of Radiona. Chem.38, 327–348.
Shaw, D. M. (1968): A review of K-Rb fractionation trends by covariance analysis. Geochim. Cosmochim. Acta32, 573–601.
Stern, R. J. &Gottfried, D. (1986): Petrogenesis of a late Precambrian (575–600 Ma) bimodal suite in Northeast Africa. Contrib. Mineral. Petrol.,92, 492–501.
—,Gottfried, D. &Hedge, C. E. (1984): Late Precambrian rifting and crustal evolution in the North Eastern Desert of Egypt. Geology12, 168–172.
— &Hedge, C. E. (1985): Geochronologic and isotopic constraints on late Precambrian crustal evolution in the Eastern Desert of Egypt. Am. J. Sci.285, 97–127.
-,Sellers, G. &Gottfried, D. (in press): Bimodal dike swarms in the North Eastern Desert of Egypt: Significance for the origin of late Precambrian »A-Type« granites in northern Afro-Arabia. In: El Gaby, S., and Greiling, R. (eds.) The Pan-African Belt of NE Africa and Adjacent Areas — Tectonic Evolution and Economic Aspects., Braunschweig (Friedr. Vieweg. and Sohn).
Taylor, T. R., Vogel, T. A. &Wilband, J. T. (1980): The composite dikes at Mount Desert Island, Maine: An example of coexisting acidic and basic magmas. J. Geol.88, 433–444.
Vernieres, J., Joron, J. L., Treuil, M., Coolon, C. &Dupuy, C. (1977): Coefficient de partage de quelques elements en trace entre plagioclase et verre dans les ignimbrites — implications petrogenetiques. Chem. Geol.19, 309–325.
Voegeli, D. A. (1985): The origin of composite dike rocks from the North Eastern Desert and Sinai, Egypt. M. Sc. Thesis, U. Texas at Dallas, 165 p.
Wachendorf, H., Zachmann, D. &Jarrar, G. H. (1985): The role of pressure in control of potassium, sodium, and copper concentration in hypabyssal intrusives as demonstrated in late Precambrian dikes in southwest Jordan. Precam. Res.30, 221–248.
Watson, E. B. &Green, T. H. (1981): Apatite/liquid partition coefficients for the rare earth elements and strontium. Earth Planet. Sci. Lett.56, 405–421.
Wright, T. L. &Doherty, P. C. (1970): A linear programming and least squares computer method for solving petrologic mixing problems. Geol. Soc. Am. Bull.81, 1995–2008.
York, D. (1969): Least squares fitting of a straight line with correlated errors. Earth Planet. Sci. Lett.5, 320–324.
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Stern, R.J., Voegeli, D.A. Geochemistry, geochronology, and petrogenesis of a Late Precambrian (∼ 590 Ma) composite dike from the North Eastern Desert of Egypt. Geol Rundsch 76, 325–341 (1987). https://doi.org/10.1007/BF01821078
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01821078