Multistage crystallization of tonalitic enclaves in granitoid rocks (Hercynian belt, Spain): implications for magma mixing

Zusammenfassung

Die Kristallisationsabfolge, Keimdichte und der Kristallindex (n = Keimdichte/Modus) von tonalitischen Einschlüssen verschiedener Granitoide des variszischen Orogens zeigen, daß sie Teile eines Magmas sind, das teilweise im Inneren von basischen synplutonischen Magmenkörpern auskristallisierte und in eine silikatische Magmenkammer injiziert wurde. Eine Zeit schnellen Abkühlens kann an Hand der hohen Keimdichte und der niedrigen n-Werte festgestellt werden. Zu diesem Zeitpunkt kristallisierte eine Restschmelze unter thermischen Gleichgewichtsbedingungen und der Abkühlungsgeschwindigkeit der ganzen Magmenkammer aus. Thermisches Gleichgewicht und Konvektion sind für das Mischen notwendig. Einschlüsse können als nichtzerfallene Reste eines früh injizierten mafischen Magmas angesehen werden, welches während der Injizierung eine Hybridisierung erfuhr. Ihre Gegenwart zeigen das Vorhandensein von Magmenmischungsvorgängen und die Möglichkeit, daß der Muttergranitoid ein Hybridgestein war, an.

Abstract

The crystallization sequence, nucleation density and crystal index (n = nucleation density/mode) of tonalitic enclaves from different granitoids of the Hercynian orogeny indicate that they are pieces of magma partially crystallized in the interior of synplutonic bodies of basic magma, which was injected into a silicic magma chamber. A rapid cooling stage can be identified from the high nucleation density and high n-values of minerals. A final stage of slow cooling, is identified by a low nucleation density and low n-values. At this stage a residual melt crystallized in thermal equilibrium to the cooling rate of the whole magma chamber. Thermal equilibrium and convection are necessary conditions for mixing. Enclaves can be interpreted as the remaining, non-disaggregated portions of an early injected mafic magma, which in turn underwent hybridization during injection. Their presence indicates the existence of magma mixing processes and the possibility that the host granitoid was a hybrid rock.

Resumen

La secuencia de cristalización, densidad de nucleación e índice cristalino (n = densidad de nucleación/moda) de enclaves tonalíticos de diferentes granitoides hercínicos, indican que dichos enclaves representan fragmentas de magma parcialmente cristalizados en el interior de cuerpos simplutónicos de magma básico, que originalmente fue inyectado en una cámara magmática félsica. Se puede identificar una etapa de enfriamiento rápido a partir de los altos valores de n y alta densidad de nucleación de los minerales. Una etapa final de enfriamiento lento es detectada por una baja densidad de nucleación y bajos valores de n de determinados minerales. Un líquido residual cristalizó en esta etapa lenta en equilibrio térmico y a la misma tasa de enfriamiento que toda la cámara magmática en conjunto. Equilibrio térmico y convección son condiciones necesarias para que se produzca mezcla. Los enclaves pueden ser interpretados como porciones no hibridadas de magma que han sido homogéneamente distribuidos dentro del granitoide encajante. Su presencia indicaría la existencia de procesos de mezcla de magmas y la posibilidad de que el granitoide encajante sea una roca híbrida.

Краткое содержание

Последовательность кристаллизации, част ота точек кристаллизаци и и индекс кристаллиз ации (n = частота кристаллиза ции/модус) тоналитных включений в различны х гранитоидах герцинского орогена указывают на то, что он и являются частью магм ы, которая частично выкристаллизовывал ась внутри базическо го синплутонического м агматического тела, и оказалась внесенной в силикатную магмати ческую камеру. Период быстро го охлаждения можно установить по в ысокой частоте точек кристаллизаци и и низких значениях п. При этом остаточный р асплав кристаллизов ался при условиях термиче ского равновесия со скоростью охлаждени я всей магмы в целом. Для смешания необход имы термическое равн овесие и конвекция. Включени я можно рассматриват ь, как не распавшиеся ос татки ранее инъецированной мафи ческой магмы, которая претерпела во время и нъекции гибритизаци ю. Их присутствие указы вает на то, что имели место процессы перем ешивания магм, и что исходный гранитод яв ляется, возможно, гибридной породой.