A PGAA geológiai alkalmazásai: ANDEZIT INTRÚZIÓK VIZSGÁLATA A KÁRPÁTI MÉSZALKÁLI VULKÁNI ÍV MENTÉN Gméling Katalin MTA IKI NKO OTKA 68153 (2008-2012) Horzsaköves ignimbrit: Kakas bánya, Tokaji-hegység
Geológiai vizsgálatok PGAA-val Vizsgálatok célja: - Főelem oxidok és néhány nyomelem koncentrációjának meghatározása. - Kémiai összetétel alapján geokémiai, petrogenetikai következtetések. Vizsgált geológiai minták típusai: - Vulkáni, metamorf és üldedékes kőzetek, meteorit darab; - Mikrokristályos ásványok (pl. gyémánt), és egykristályok vizsgálata (pl. olivin, apatit, biotit) (Továbbá folyadék és légnemű minták is vizsgálhatók /pl. víz, olaj, levegő/) PGAA vizsgálati eredményeket kiegészítő módszereket is használunk: - ICP MS, LA-ICP MS (Dr. Széles Éva, Katona Róbert, Dr. Stefánka Zsolt) - NAA (Dr. Szőke Réka, Dr. Simonits András)
PGAA előnyei a geokémiában -gyors, egyszerű, olcsó mintaelőkészítés; Bórnak jelentős szerepe van a geokémiában! - roncsolásmentes vizsgálati módszer; - teljeskőzetek multielemes vizsgálata; - ritka és nehezen vizsgálható, könnyű nyomelemek, mint pl. a H, B, és a Cl pontos koncentrációjának mérése. VULKÁNI KŐZETEK VIZSGÁLATA!!!
Bór szerepe a vulkáni kőzetek geokémiájában -ban gazdag magma szerpentinitek alábukó óceáni lemez metamorfózis dehidratáció részleges olvadás köpeny metaszomatózis Bányászati Múzeum, Milos Görögország
Andezit intrúziók a Kárpáti mészalkáli vulkáni ív mentén Bohemian Massif Eastern Alps Southern Alps North European Platform MORAVIA 14.8-13.4 Ma B=10-21 µg/g B=4-76 µg/g 16-9 Ma 11.8 Ma B=11-29 µg/g 15.5-13.5 Ma Central Slovakian Volcanic Field Börzsöny Mt. Visegrád Mt. PIENINY 12.5-10.8 Ma B=3-30 µg/g Western Carpathians B=23-35 µg/g 15-14 Ma Cserhát Mt. Mátra Mt. B=7-43 µg/g 16.7-15 Ma Tokaj Mts. B=8-30 µg/g 16.4-12.3 Ma Pannonian Basin Outer Carpathians 12.0-9.7 Ma 11.5-9.4 Ma Tibles 11.2-9.0 Ma Poiana Botizei B=7-68 µg/g 13.5-10.3 Ma PBTTRB Apuseni Mts. Outcrops of Neogene Calc-alkaline volcanics Pieniny Klippen Belt Flysch Carpathians Eastern Carp. 9.7-9.0 Ma Toroiaga B=4-22 µg/g 11.4-8.0 Ma Rodna 12.7-8.0 Ma Bargau 11.5-9 Ma Calimani Southern Carpathians Adriatic Sea Dinarides Moesian Platform 0 100 200 Km A Belső Kárpáti mészalkáli vulkáni ív és a kapcsolódó intruzív területek helyzete. A vizsgált kőzetek bór (B) koncentrációja és K/Ar-kora a különböző vulkáni régiókban.
Kutatás fő célja Az intruzív testek és a mészalkáli vulkáni képződmények közti - genetikai, - szerkezeti, - tér- és időbeli kapcsolatok megfejtése, - értelmezése Valamint az intruzív sorozatokhoz kötődő magmatizmus - fejlődéstörténeti, - térfogati és - kiterjedésbeli problematikájának megértése. OTKA 68153 (2008-2012)
11.3 Ma (2 ph?) 11.4 Ma (1ph) Dunajec KL W Czorsztyn 10.8-12.2 Ma (2ph) 12.5-12.8 Ma (1ph) Dunajec Kroscienko KR 11.3-11.8 Ma(1ph) M a g u r a N a p p e S 12.1-13.3 Ma (1ph) 11.1-11.6 Ma(1ph) Szczawnica Niedzica I n n e r C a r p a t h i a n s P IE N IN Y K J Jaworki Magura Nappe (Cretaceous-Palaeogene flysch deposits) Podhale Palaeogene flysch Grajcarek Unit (Upper Cretaceous deposit, accretionary wedge) Upper Miocene andesite intrusions Pieniny Nappe Haligovce 11.3-12.5 Ma (1ph) 0 2 4 6 8 10 km A Moráviai intrúziók DK Moráviában találhatók. Nagy K- tartalmú piroxén-amfibol bazaltok és andezitek. Tektonikai folyamatokat követően nyomultak a kőzetbe és utómagmás hatások átalakították az intrúzív kőzeteket. A Pieniny andezit intrúziók a Szlovák/Lengyel határon találhatók, kb. 20 km-es vonalat alkotva. Szintén poszt-tektonikusak, két fázisban nyomultak be. Torojága intrúziói a Keleti-Kárpátokban a Gutin-hg. és a Kelemen-havasok közt találhatók. A benyomulás itt is több fázisban zajlott. A 2. és 3. benyomulási fázishoz hidrotermális akitivítás és ásványképződési folyamatok kapcsolódnak.
Főelem geokémiai eredmények 16 7 14 Phonolite 6 Shoshonites Na O+K O 2 2 12 10 8 6 4 2 Bas altic trachy - Basanit andes ite Trach - basalt y Picr o- ba s alt Basalt Ba s alt ic ande sit e Trachy- andesite Andesite 0 35 40 45 50 55 60 65 70 75 SiO 2 (wt%) Trachyte Da cite Rhy olite K 2 O (wt%) 5 4 3 2 1 0 40 Basaltic andesite Andesite High-K Medium-K Low-K Dacite Rhyolite 45 50 55 60 65 70 75 80 Si 2 O (wt%) Central Slovakian Volcanic Field Visegrád Mt. Börzsöny Mt. Cserhát Mt. Mátra Mt. Tokaj Mts. Moravia intr. Pieniny intr. Toroiaga intr. A vizsgált intrúzív kőzetek főként bazaltos andezit és andezitek. Moráviai intrúziók nagyobb K-tartalmú trachi andezitek. Az intrúzív kőzetek a vulkáni kőzetekhez hasonlóan a nagy K-tartalmú mészalkáli kőzetek.
B geokémiai eredmények 20 100 Campi Flegrei B (µg/g) 80 15 CalimaniGurghiu Mts. 60 Kuril 40 Aeoli CentralAmerican Arc NE-Japan CalimaniGurghiu Mts. WesternCarpathian VA WesternCarpathian CA B/Sm 10 Kamchatka 5 20 Mexico 0 0 40 50 60 SiO2 (wt%) 70 40 80 Moravian Pieniny Toroiaga 50 60 70 80 SiO2 (wt%) Intrúzív kőzetek B-tartalma 3 és 30 µg/g közt változik. Az alábukási zónákhoz kapcsolódó vulkáni kőzetekre jellemző intervallumba esik. Az intrúziók B/Sm-aránya a Moráviai és a Pieniny területen átfed a nyugat-kárpáti mészalkáli vulkáni kőzetek nyomelemtartalmával. A kőzetek B-koncentrációját befolyásolják - a frakcionációs kristályosodási, A Torojágai minták SiO2-tartalma magasabb, B/Sm-arány valamivel alacsonyabb, mint a KelemenGörgényi havasok kőzeteiben. - a beolvasztási, és - az olvadási folyamatok. Ez a B, más inkompatibilis, de nem mobilis nyomelehez való arányával kiküszöbölhető (pl. B/Sm, B/Gd stb.).
B geokémiai eredmények K O/Sm 2 1,2 1,0 0,8 0,6 fluid originating from crust flysch upper crust lower crust fluid originating from sediments B/Sm 20 15 10 5 Calimani- Gurghiu Mts. Western- Carpathian CA 0,4 0 2 4 6 8 10 12 B/Sm A Moráviai és a Torojágai minták K 2 O/Sm-aránya nagyobb, mint a Pieniny kőzeteké. Míg a Pieniny intrúziók B/Sm-aránya magasabb azok K 2 O/Sm-arányához képest. A nagy K 2 O/Sm-arány az alábukó lemezből származó metaszomatikus fluidumokra utal. A nagy B/Sm-arány pedig az alábukó üledékekből származó fluidumokra. Ezt mutatja a flis üledékek nagy B/Sm-arány is. Moravian Pieniny Toroiaga 0 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 K/Ar-kor (Ma) Az intrúzív kőzetek K/Ar-kora Ny-ról K-i irányba fiatalodik. Ez a tendencia a nyugat-kárpáti mészalkáli vulkáni kőzetek esetében nem figyelhető meg. De a vulkáni és intrúzív kőzetek egy időintervallumban képződtek. A kőzetek kora és B-geokémiai adati közt nincs összefüggés. A Torojága intrúzív kőzetei valamivel idősebbek, mint a Kelemen-Görgényi havasok vulkánitjai, ami megfelel a keletikárpátok vulkáni kőzeteiben tapasztalt fiatalodási iránynak.
A vulkáni és itrúzív kőzetek egyaránt szubdukciós komponenseket tartalmaznak. A Moráviai és a Torojágai területeken szubdukcióhoz kapcsolódó fluidumok valószínűleg kéregeredetűek, míg a Pieniny területen az alábukó üledékekből származnak. Nincs szisztematikus B-tartalom változás az intrúziók mentén se térben, se időben. Szoros kapcsolat van a mészalkáli vulkáni kőzetek és az intrúziók kialakulási kora és geokémiai jellemzői közt.
Project vezető: Dr. Pécskay Zoltán (MTA ATOMKI, Debrecen) Együttműködő partnerek: Dr. Jaroslav Lexa és Dr. Vlastimil Konecny (SAS Geological Institute, Bratislava) Dr. Krzysztof Birkenmajer (PAS Institute of Geological Sciences, Krakow) Dr. Ioan Seghedi, Dr. Szakács Sándor és Dr. Marinel Kovacs (RAS Institute of Geodynamics, Bucharest; Sapienţia University, Kolozsvár; North University, Nagybánya) Köszönöm a figyelmet!