Metaszomatózis folyamatának nyomon követése felsőköpeny zárványokban, Persány-hegység

Metaszomatózis folyamatának nyomon követése felsőköpeny zárványokban, Persány-hegység Szabó Ábel I. Geológus M.Sc. Témavezetők: Szabó Csaba, Ph.D. (ELTE TTK Litoszféra Fluidum Kutató Labor) Tóth Attila, tanársegéd (Sapientia EMTE, Természettudományi Kar, Kolozsvár) www.gekko.ro Budapest, 2011

Tartalomjegyzék 1. Bevezető...4 2. Földtani háttér... 6 2.1. Plio-pleisztocén alkáli bazaltos vulkanizmus a Kárpát-Pannon régióban... 6 2.2. A Persány-hegység plio-pleisztocén alkáli bazaltos vulkanizmusa... 7 2.3. Felsőköpeny eredetű xenolitok a Persány-hegység alkáli bazaltjaiban... 8 3. Alkalmazott analitikai módszerek...10 4. Petrográfia...11 4.1. Mintaelőkészítés, kőzettani besorolás...11 4.2. Az ásványok általános petrográfiai leírása...16 5. Geokémia...21 5.1. Az ásványok csoportosítása...21 5.2 Főelem geokémia...23 5.3. Nyomelem geokémia...32 6. Diszkusszió...37 6.1. A klinopiroxének és az amfibolok főelem összetételéből levonható következtetések..37 6.2. A klinopiroxének és amfibolok nyomelem tartalmából levonható következtetések...38 7. Összefoglalás...41 8. Kivonat...42 9. English summary...43 Köszönetnyilvánítás...44 Irodalomjegyzék...44 2

Ábrák jegyzéke 1. ábra. A Kárpát-Pannon régió vázlatos geológiai térképe... 6 2. ábra. A Persány-hegység vázlatos geológiai térképe... 7 3. ábra. A Hidegkút vulkáni salakkúpról készült felvétel... 9 4. ábra. TRS 2 összetett spinell lherzolit/hornblendit (type I/II) xenolit...11 5. ábra. TRS 22 amfibol klinopiroxenit (type II) xenolit...12 6. ábra. A vizsgált kőzetek osztályozása és modális összetétele...13 7. ábra. Jellegzetes porfiroklasztos szövet...14 8. ábra. Porfiroklasztos és hipidiomorf szemcsés szövet...15 9. ábra. Hipidiomorf szemcsés szövet...15 10. ábra. Iddingzitesedett olivin és szételegyedési lamella ortopiroxénben...16 11. ábra. Intersticiálisan megjelenő amfibol spinell lherzolitban...18 12. ábra. Kőzetalkotó mennyiségben megjelenő amfibol amfibol klinopiroxenitben...18 13. ábra. Apatitot tartalmazó hornblendit ér...19 14. ábra. Szulfid és fluidum zárvány amfibol kristályban, hornblenditben...20 15. ábra. A vizsgált piroxének osztályozása...23 16. ábra. Al IV és Al VI diagram a vizsgált klinopiroxénekre...24 17. ábra. Na - Al diagram a vizsgált klinopiroxénekre...25 18. ábra. Cr/Ti és Mg/Fe diagram a vizsgált klinopiroxénekre...26 19. ábra. Fe 3 /(Fe 3+ +Al VI ) és Ti diagram a vizsgált amfibolokra...27 20. ábra. Cr/Ti és K/Na diagram a vizsgált amfibolokra...28 21. ábra. A vizsgált klinopiroxének nyomelem tartalma...33 22. ábra. A vizsgált amfibolok nyomelem tartalma...34 23. ábra. A Persány-hegységi bazaltok és xenolitok nyomelem összehasonlítása...40 Táblázatok jegyzéke 1. táblázat. A vizsgált xenolitok modális összetétele, kőzet- és szövettípusa...14 2. táblázat. A klinopiroxének és amfibolok csoportosítása a vizsgált xenolitokban...21 3. táblázat. A vizsgált olivinek és ortopiroxének főelem összetétele...29 4. táblázat. A vizsgált klinopiroxének főelem összetétele...30 5. táblázat. A vizsgált amfibolok főelem összetétele...31 6. táblázat. A vizsgált klinopiroxének nyomelem tartalma...35 7. táblázat. A vizsgált amfibolok nyomelem tartalma...36 3

1. Bevezető Az alkáli bazaltokban, kimberlitekben és lamprofirokban világszerte található felsőköpeny eredetű xenolitok túlnyomó többsége spinell lherzolit, amely a felsőköpeny legnagyobb tömegét képezi. Alárendelt mennyiségben megjelenik harzburgitos és dunites összetételű xenolit is, amelyek a lherzolitokhoz képest kémiailag kimerített köpeny régiót képviselnek. Ezeket a bazaltos összetevőkben (Na, Ti, Al, Fe) szegény peridotitokat nevezzük type I (Frey és Prinz, 1978) vagy Crdiopszidos (Wilshire és Shervais, 1975) kőzeteknek. Ezen kívül type II (Frey és Prinz, 1978) vagy Al-augitos (Wilshire és Shervais, 1975) kőzetek is előfordulnak, amelyek sokszor amfibolt is tartalmazó modális összetételük szerint klinopiroxenit, websterit és wehrlit összetételű kőzetek lehetnek, és különböző méretű ereket formálnak a type I mellékkőzetben (Wilshire és Shervais, 1975). Az ereket alkotó type II (klinopiroxén-gazdag) kőzetek megjelenése világosan utal arra, hogy a képződmények olvadékból kristályosodtak ki (Frey és Prinz, 1978). A korai tanulmányok közül különösen Irving (1974) alapvető munkája emelkedik ki, amelyben a szerző megállapítja, hogy a type II erek a köpeny részleges (parciális) olvadása során keletkezett bazanitos/bazaltos összetételű olvadékokból kristályosodtak ki. Ezek a peridotitos falkőzettel (type I) kölcsönhatásba kerülve geokémiailag gazdagították a lherzolitos, esetenként harzburgitos vagy dunites felsőköpenyt, ezáltal megváltoztatva annak iniciális kémiai összetételét. Ha a felső köpenyt megmintázó alkáli bazalt egy olyan xenolitot hoz fel a köpenyből, amely falkőzetet (type I) és eret (type II) is tartalmaz akkor, azt összetett vagy kompozit xenolitnak (type I/II) nevezzük. A Kárpát-Pannon régió (KPR) (1. ábra) öt fiatal (neogén-negyedidőszaki) felső köpeny eredetű xenolit lelőhelyéről (Stájer-medence, Kisalföld, Bakony Balaton-felvidék, Nógrád-Gömör, és Kelet-Erdélyi-medence) már számos amfibol tartalmú type II és type I/II összetett xenolitot írtak le (Szabó et al., 2004). Mivel több amfibol tartalmú klinopiroxenit (type II) és összetett peridotitklinopiroxenit(hornblendit) (type I/II) xenolit került elő a Kelet-Erdélyi-medencében levő Persány-hegység lelőhelyeiről, kiválóan alkalmasak a különböző típusú kőzetek egymásra gyakorolt hatásainak tanulmányozására akár olvadék-szilárd, akár szilárdszilárd relációban. A térség plio-pleisztocén alkáli bazaltjai által felhozott felsőköpeny eredetű xenolitjairól született legátfogóbb modern tanulmány Vaselli et 4

al. (1995) publikációja, amelyben lherzolitokat és piroxeniteket közöttük néhány amfibol-tartalmú xenolitot is vizsgáltak, azonban munkájuk célja elsősorban a térségben lelhető xenolitok általános leírása és bemutatása volt. Az amfibolok keletkezésével két publikáció is foglalkozik: 1/ Zanetti et al. (1995) a Persányhegységben előforduló amfibol megakristályok és amfibol erek képződési körülményeinek kapcsolatát tárgyalja; és 2/ Chalot-Prat és Bouiller (1997) munkája a Persány-hegység alatti köpeny metaszomatózis geokémiai jellemzését adja. Vizsgálataik szerint a type I kőzetekben előforduló kis inkompatibilis nyomelem tartalmú szemcseközi amfibolok egyensúlyba kerültek a peridotittal, ezért különböznek az inkompatibilis nyomelemekben gazdag amfibol erektől (type II kőzetek), amelyek egy bázikus alkáli olvadékból kristályosodtak ki. Fontos megemlíteni, hogy mindhárom tanulmány igen kis számú type II és type I/II típusú mintát vizsgált. Amikor köpeny metaszomatózisról beszelünk akkor a köpenyt alkotó kőzet és egy benne áramló olvadék között lejátszódott kölcsönhatás eredményét vizsgáljuk (Powell et al., 2004). A Persány-hegységben ez különösen indokolt, hiszen e terület közelében található, a több geofizikai szelvényen is bemutatott, alábukó Európai lemez a Vrancea zónában (Seghedi et al., 2004). A szubdukálódott lemez D-i vége letört a Kelemen-Görgény-Hargita mészalkáli vulkáni ív déli szegmense alatt (Matenco 1997), ami lehetővé tette az asztenoszférikus köpeny felsőbb régióba való intrúzióját. A leszakadt szubdukált lemez megolvadt a felemelkedett asztenoszféra melegétől, ami a térség adakitos és shoshonitos vulkanizmusát eredményezte. Mivel ezekkel közel egykorú a persányi alkáli bazaltos vulkanizmus, felvetődik a kérdés, hogy az alkáli bazaltok által megmintázott litoszféra tartalmaz-e bármilyen bizonyítékot az adakitos és/vagy shoshonitos olvadék és a köpeny kölcsönhatásáról. Seghedi et al. (2004) felveti annak lehetőséget is, hogy a xenolitokat felhozó alkáli bazalt útja felfelé keresztezhette a szubdukált lemezt, így a xenolitok tanulmányozásának különös jelentősége van a köpeny-metaszomatózis szempontjából. Dolgozatom témája a Persány-hegységből előkerült amfibol tartalmú type I/II és type II xenolitok kőzettani és geokémiai vizsgálata, a type II és a type I xenolitok kölcsönhatása, különös hangsúlyt fektetve az amfibolok és klinopiroxének nyomelem tartalmára mindkét típusú kőzetben. 5

2. Földtani háttér 2.1. Plio-pleisztocén alkáli bazaltos vulkanizmus a Kárpát-Pannon régióban A Kárpát-Pannon régióban az alkáli bazaltos vulkanizmus túlnyomó részt a neogén-negyedidőszakban játszódott le. A vulkanizmus megjelenése a Kárpátok menti szubdukció (Horváth, 1993), illetve ennek következtében kialakult extenziós erők által kiváltott kismértékű parciális olvadáshoz köthető (Dövényi és Horváth, 1988; Embey-Isztin et al., 1993; Embey-Isztin és Dobosi, 1997). Ehhez a geodinamikai eseményhez kapcsolódó, alkáli bazaltos vulkanizmus amelyhez a köpeny megmintázása is kapcsolódott a Kárpát-Pannon régióban öt helyen zajlott: a Stájer-medencében, Kisalföldön, Bakony Balaton-felvidéken, Nógrád-Gömörben és a Kelet-Erdélyi-medencében (1. ábra). A fontosabb kőzettípusok: bazaltok, alkáli bazaltok, bazanitok és ritkán nefelinitek. A bazaltok többsége mérsékelten porfíros és porfíros holokristályos (Embey-Isztin et al., 1993). A fenokristályok között uralkodik az olivin, amelyet ritkán klinopiroxén kísér. 1. ábra. A Kárpát-Pannon régió vázlatos geológiai térképe a fontosabb tektonikai egységekkel, a neogén mészalkáli vulkáni képződményekkel és az öt, ultrabázisos zárványt tartalmazó plio-pleisztocén alkáli bazalt lelőhelyével: 1 - Stájer-medence, 2 - Kisalföld, 3 - Bakony Balaton-felvidék, 4 - Nógrád-Gömör, 5 - Kelet- Erdélyi-medence (térkép: Harangi (2001) alapján) 6

2.2. A Persány-hegység plio-pleisztocén alkáli bazaltos vulkanizmusa A Persány-hegység az Erdélyi-medence délkeleti részén helyezkedik el, amelyet az Olt folyó szel ketté. A fiatal alkáli bazaltos vulkanizmus termékei egy ÉK-DNY irányba terjedő, kb. 22 km hosszú és 8 km széles területen találhatók, ezek közül az ultrabázisos xenolitokat tartalmazó bazaltok Alsórákos és Olthévíz közelében terülnek el. A Persány-hegységben a vulkáni tevékenység az egyik legkésőbbi lefolyású a KPR-n belül, amely két fő fázisban zajlott le (2. ábra): az első kitörés 1,2 millió éve történt, amelyet 10 20 ezer éven át kísért vulkáni tevékenység; a második vulkáni tevékenység 0,6 millió évvel ezelőtt kezdődött és 0,2 millió éven át tartott (Panaiotu et al., 2004). 2. ábra. A Persány-hegységben előforduló plio-pleisztocén alkáli bazaltok elterjedése, az általános vulkanológiai jellemzőkkel, valamint a vizsgált zárványok mintavételi helyei. 7

A kitörések szakaszai, freatikus vagy freatomagmás kitöréssel kezdődtek, amelyeket sztromboli vagy effúzív típusú vulkáni aktivitások követtek. A főbb kőzettípusok alkáli bazaltok és trachibazaltok (Embey-Isztin et al., 1993). 2.3. Felsőköpeny eredetű xenolitok a Persány-hegység alkáli bazaltjaiban A Kelet-Erdélyi-medencében található Persány-hegység fiatal alkáli bazaltjaiban előforduló felsőköpeny eredetű xenolitokat Koch (1885) írta le először. Ezeket legrészletesebben Vaselli et al. (1995) mutatja be. A szerzők főleg lherzolitot és kevés piroxenitet tanulmányoztak, amelyek közül néhány tartalmaz amfibolt is. Annak ellenére, hogy a közeli Hargita hegység vulkanitjai szubdukciós eredetűek (Seghedi et al, 1995), Vaselli et al. (1995) a xenolitok fő-, nyomelem és Sr-Nd izotóp összetételei alapján nem találtak egyértelműen szubdukcióra utaló jeleket a litoszferikus köpenyben. Ezzel szemben Falus et al. (2008) olivin orientációs vizsgálatok alapján kimutatták, hogy a Persány-hegységből származó felsőköpeny xenolitok szubdukciós eredetű deformációs jeleket hordoznak magukban. A könnyű ritkaföldfémekben kimerült lherzolitos kőzeteket behálózó amfibolklinopiroxenitek nagy könnyű ritkaföldfém tartalma és egyéb geokémiai jegyei (nyomelem és izotóp összetétele) alapján arra lehet következtetni, hogy olyan olvadékkal egyensúlyban keletkezhettek, amelyek összetételbeli hasonlóságot mutatnak a befogadó alkáli bazalttal (Vaselli et al., 1995). Az általuk tanulmányozott websteritek könnyű ritkaföldfémben kimerítettek, akárcsak a lherzolitok, azonban nagy 87 Sr/ 86 Sr és kis 143 Nd/ 144 Nd arányuk hasonlít az amfibol erekéhez, amely azt jelzi, hogy a websterit ugyanazon olvadék korábbi kiválási terméke lehet. Ezek szerint az amfibol-piroxenitek és az amfibol erek közös forrásból származtathatók. Eddigi ismereteink szerint a Persány-hegység peridotit zárványairól elmondható, hogy sajátos, a KPR többi lelőhelyeitől eltérő jellegűek. Ez az eltérés elsősorban az egyensúlyi hőmérsékletben, illetve az oxigénfugacitásban mutatkozik meg. A KPR más xenolit-lelőhelyein a növekvő egyensúlyi hőmérséklettel csökken az oxigénfugacitás értéke, míg az Erdélyi-medencében ez a változás éppen fordított jelleget mutat (Szabó et al., 1995; Falus, 2004). Komoly eltérés továbbá, hogy a Persány-hegység xenolitjai nagy mennyiségű szulfidzárványt tartalmaznak, amelyek elsősorban a milonitos szövetű xenolitokban szembeötlő (Szabó et al., 2004). 8

3. ábra. A Hidegkút vulkáni salakkúpról készült felvétel (Persány-hegység, Kelet-Erdélyi-medence). A salakkúp északi lejtőin lévő felsőköpeny eredetű xenolit lelőhelyek vannak bejelölve a fényképen. 9

3. Alkalmazott analitikai módszerek A részletes petrográfiai megfigyeléseket és szöveti leírásokat az Eötvös Loránd Tudományegyetem Kőzettani és Geokémiai Tanszékén működő Litoszféra Fluidum Kutató Laborban végeztem. Ehhez Nikon ECLIPSE LV100 POL polarizációs mikroszkópot használtam, áteső és ráeső fényben, a szöveti fényképek Nikon DS-Fi 1 digitális kamerával készültek. A modális összetételek meghatározását a csiszolatról készített fotók és Corel PHOTO-PAINT 14 szoftver felhasználásával végeztem. A petrográfiai vizsgálatok alapján kiválasztott xenolitokon a finom részletek megfigyelésére az Eötvös Loránd Természettudományi Egyetem, Kőzettani és Geokémiai Tanszékén működő EDAX PV 9800 energiadiszperziós röntgenspektrométerrel (EDS) felszerelt AMRAY 1830 I/T6 típusú pásztázó elektronmikroszkópot használtam (20 kev gyorsító-feszültséggel, 1-2 na mintaáram mellett). A kőzetalkotó ásványok főelem kémiai összetételét elektronmikroszondás elemzéssel határoztam meg. Az elemzések CAMECA SX100 típusú elektronmikroszondával, az Open University (Milton Keynes) elektronmikroszonda laboratóriumában történtek. A készülék 5 hullámhossz-diszperzív (WDS) spektrométerrel felszerelt műszer. A mintaáram a mérések során 20 na, a gyorsítófeszültség 20kV, az elektronnyaláb átmérő ~10µm volt. A xenolitokban a kiválasztott fázisokon rendszerint 2-3 pontmérést végeztem. Az elemzésekhez természetes és mesterséges standardokat használtam. Az elemzések elemenként minimum 15 másodperces számlálási idővel készültek. A klinopiroxén, amfibol és apatit ásványok nyomelem tartalma LA-ICP-MSvel lett meghatározva. Az elemzések a Londoni Természettudományi Múzeum laboratóriumában készültek. A mérőműszer egy Agilent 7500cs típusú ICP-MS, amely egy New Wave Research UP193FX lézer ablációs készülékkel van felszerelve. A kalibrálás NIST 612 típusú szintetikus üveg (külső sztenderd) felhasználásával történt, a Pearce et al. (1997) által meghatározott átlagos összetételt figyelembe véve. Belső sztenderdnek a 43 Ca tömegű izotópját alkalmazták. A nyers adatok feldolgozása a Lamtrace szoftver segítségével történt. 10

4. Petrográfia 4.1. Mintaelőkészítés, kőzettani besorolás Az ELTE TTK Kőzettani és Geokémiai Tanszéken működő Litoszféra Fluidum Kutató Labor munkatársai és hallgatói az elmúlt tíz év alatt rendszeres mintagyűjtést végeztek a kutatott területen, így igen nagyszámú, változatos petrográfiai tulajdonságokkal rendelkező amfibol-tartalmú xenolitot állt rendelkezésemre. Ezekből - makroszkópos megfigyelések alapján - nagyszámú (több mint 30) mintát válogattam ki, majd vékonycsiszolatot készítettem belőlük. Az előzetes mikroszkópos megfigyelések alapján hét minta lett a további részletes kutatás tárgya, mert ezek jól lefedik és reprezentálják a Persány-hegységben előforduló amfibol-tartalmú ultrabázisos xenolitok csoportját. Az ROH jelzésű minták a Hidegkút vulkáni kúp északi lejtőiről (2., 3. ábra), míg a TRS előjelű minták a Nádas völgyből származnak (2. ábra). A xenolitok mérete 4 6 cm, általában kerekded vagy kissé nyúlt alakúak (4., 5. ábra). A kőzetalkotó ásványok nagy része szabad szemmel felismerhető, különösen a 4 5 mmes ortopiroxén és olivin porfiroklasztok. Már makroszkóposan is megfigyelhető, hogy egy kivételével az összes xenolit összetett, azaz két teljesen különböző kőzetből áll, amelyeket egy éles határvonal választ el (4. ábra). 4. ábra. TRS 2 összetett spinell lherzolit/hornblendit (type I/II) xenolit. 11

5. ábra. TRS 22 amfibol klinopiroxenit (type II) xenolit. Minden mintából kettő vékonycsiszolat készült. A csiszolatok átlagos vastagsága 80-100 µm, emiatt az ásványok egyes optikai tulajdonságaik (pl. pleokroizmus, interferenciaszín) eltérők a megszokottól. A minták kőzettani besorolását modális összetételük (6. ábra, 1. táblázat) alapján az ultrabázisos (M>90; Opx-Ol-Cpx) kőzetekre használt Streckeisen (1976) féle diagram alapján végeztem el. Hat összetett type I/II és egy type II (Frey és Prinz 1978) xenolitot vizsgáltam a munkám során. A type I/II xenolitok spinell lherzolit falkőzet és hornblendit ér alkotta összetett xenolitok (4. ábra), a type II xenolit egy amfibol klinopiroxenit (5. ábra). Az összetett xenolitok szöveti besorolását két szöveti nevezéktan alapján végeztem el (1. táblázat). Az ultrabázisos kőzetek alapvető szövettípusait leíró Mercier és Nicolas (1975) munkája szerint a spinell lherzolitok (type I) porfiroklasztosak (7, 8. ábra). A hornblenditek és az amfibol klinopiroxenit (type II) esetében a magmás kőzetekre használt szöveti elnevezéseket használtam, mivel ezek olvadékból kristályosodtak ki. Ennek értelmében a hornblenditek és az amfibol klinopiroxenit hipidiomorf szemcsés szövetű kőzetek (8., 9. ábra). 12

6. ábra. A vizsgált kőzetek osztályozása modális összetételük alapján. A különböző színű területek a Kárpát-Pannon régióban előforduló xenolitok eloszlása a vulkáni területek függvényében (Szabó et al., 2004). 13

1. táblázat. A vizsgált xenolitok modális összetétele, kőzet- és szövettípusa Minta jele Kőzet Szövet TRS 51 ROH- 03/9 TRS 05/1 TRS 2 TRS 22 TRS 23 TRS 52 ol térf. % opx térf. % Ásványos összetétel cpx spl térf. térf. % % amp térf. % spinell lherzolit/ porfiroklasztos 55 23 17 2 3 hornblendit hipidiomorf szemcsés 100 spinell lherzolit/ porfiroklasztos 61 16 19 2 2 hornblendit hipidiomorf szemcsés 0,5 97,5 2 spinell lherzolit/ porfiroklasztos 37 32 28 1 2 hornblendit hipidiomorf szemcsés 100 spinell lherzolit/ porfiroklasztos 62 11 22 2 3 hornblendit hipidiomorf szemcsés 2 90 8 amfibol klinopiroxenit hipidiomorf szemcsés 1 1 53 45 spinell lherzolit/ porfiroklasztos 67 12 17 2 2 hornblendit hipidiomorf szemcsés 1 99 spinell lherzolit/ porfiroklasztos 46 35 15 2 2 hornblendit hipidiomorf szemcsés 1,5 98,5 ap térf. % 7. ábra. Jellegzetes porfiroklasztos szövet (spinell lherzolit, type I) mikroszkópi képe (+N). TRS 23 összetett spinell lherzolit/hornblendit (type I/II) xenolit. Ol: olivin; Opx: ortopiroxén; Cpx: klinopiroxén; Spl: spinell; Amp: amfibol 14

8. ábra. Porfiroklasztos szövet (spinell lherzolit, type I) és hipidomorf szemcsés szövet (hornblendit, type II) mikroszkópi képe (+N) TRS 52 összetett spinell lherzolit/hornblendit (type I/II) xenolit. Ol: olivin; Opx: ortopiroxén; Amp: amfibol 9. ábra. Hipidiomorf szemcsés szövet mikroszkópi képe (+N) TRS 22 amfibol-klinopiroxenit (type II) xenolit. Cpx: klinopiroxén; Amp: amfibol 15

4.2. Az ásványok petrográfiai leírása A vizsgált xenolitokban az olivin, ortopiroxén, klinopiroxén, amfibol, spinell, és apatit jelenik meg. Ezeken kívül kis mennyiségben, (olykor más ásványokban zárványként) különböző szulfidok, oxidok és flogopit is azonosíthatók. Olivin: Az olivin általában porfiroklasztok és esetenként finomszemcsés neoblasztok formájában van jelen az összetett xenolitok spinell lherzolit részében, a porfiroklasztok mérete 2 4 mm, a neoblasztoké 0,2 0,8 mm között változik. Néha sötétbarna, áttetsző, fátyolszerű átalakulási (iddingzitesedési) nyomokkal, kisebb repedésekkel szabdaltak a szemcsék (10/A. ábra). Több esetben jellemző az olivin porfiroklasztokra a hullámos kioltás. A nagyobb olivin kristályok néhány esetben spinell- illetve szulfidzárványokat tartalmaznak. Ortopiroxén: Az ortopiroxén esetében is két szemcseméret tartományt lehet elkülöníteni: megjelennek nagy (2 5 mm), esetenként deformált porfiroklasztok (7., 8. ábra) és kisebb szemcsék (0,2 0,6 mm) formájában is. A spinell lherzolitokban általában az ortopiroxének a legnagyobb méretű porfiroklasztok, akár az 5 mm-es méretet is elérhetik. Néhány esetben klinopiroxén szételegyedési lamellákat találunk bennük (10/B. ábra). Több ortopiroxén kristályban rendszertelenül, vagy sík mentén elrendeződött, már beforrt repedésben csapdázódott, negatív kristály alakú, kétfázisú fluidum zárvány és kevesebb szilikátolvadék-zárvány együttest látható. 10/A. ábra. Részlegesen iddingzitesedett olivin spinell lherzolitban (type I) (1N). 10/B. ábra. Klinopiroxén szételegyedési lamellák ortopiroxénben, a spinell lherzolitban (type I) (1N). TRS 05/1 összetett spinell lherzolit/hornblendit (type I/II) xenolit. Ol: olivin; Opx: ortopiroxén; Cpx: klinopiroxén 16

Klinopiroxén: A klinopiroxén kristályok mérete nagyon változatos, a spinell lherzolitokban (type I) 0,2 4 mm (7. ábra), míg a TRS 22 amfibol piroxenitben (type II) átlagosan 0,5 1 mm-es szemcsék vannak (9. ábra). A spinell lherzolitokban (type I) a klinopiroxén porfiroklasztokon enyhe deformáció jelei mutatkoznak, esetenként nyírás hatására képződött repedések és hasadási síkok mentén amfibolosodtak (7. ábra). Néhány klinopiroxén két- vagy háromfázisú, negatív kristály alakú fluidumzárványt, illetve néhány szilikátolvadék zárványt is tartalmaz, amelyek rendszertelenül, vagy beforrt repedések mentén helyezkednek el. Két összetett spinell lherzolit/hornblendit (type I/II) xenolit esetében (TRS 23 és TRS 52), a hornblendit (type II) részben is megjelenik egy-egy, íves szegélyű klinopiroxén szemcse. Amfibol: Az amfibol sötétbarna, üde, erősen pleokroós kristály, változatos méretekkel. Az amfibol három litológiai helyzetben jelenik meg: kis mennyiségben a szemcseközi térben (intersticiálisan) spinell lherzolitban (type I), nagy mennyiségben, de intersticiálisan amfibol klinopiroxenitben (type II) és fő kőzetalkotóként a hornblendit eret (type II) alkotva. 1. intersticiális amfibol: a TRS 51, ROH-03/9, TRS 2, TRS 05/1, TRS 23 és TRS 52 összetett xenolitok (type I/II) spinell lherzolit (type I) részeiben, kis mennyiségben (2 3 térf. %) a szemcseközi térben jelenik meg (11. ábra). Fő jellemzője, hogy majdnem minden esetben spinellel együtt található. Méretük átlagosan 0,2 0,8 mm, alakjuk hosszúkás, megnyúlt prizmás. Jól láthatóan a már meglévő, vízmentes ásványok (olivin, ortopiroxén, klinopiroxén) szemcséi között képződött, ezért többnyire xenomorf. Az interstíciális amfibol kristályok nem deformáltak és nem jellemző sem a szulfid-, sem a fluidumzárványok jelenléte bennük. A TRS 22 amfibol klinopiroxenit xenolitban (type II) megjelenő amfibol mennyisége eléri a 45 térf. %-ot (12. ábra). A klinopiroxén esetenként alszemcsékre esik szét és közöttük jelennek meg az amfibol kristályok, valószínűleg a klinopiroxének rovására (12. ábra). Az amfibol szemcsék üdék, nem deformáltak és az amfibol érben megjelenő kristályokhoz hasonlóan gyakran tartalmaznak szulfidzárványokat, illetve néha labor hőmérsékleten kétfázisú fluidumzárványokat. 17

11. ábra. Intersticiálisan megjelenő amfibol spinell lherzolitban (type I) (1N). TRS 52 összetett spinell lherzolit/hornblendit (type I/II) xenolit. Ol: olivin; Opx: ortopiroxén; Cpx: klinopiroxén; Spl: spinell; Amp: amfibol 12. ábra. Kőzetalkotó mennyiségben megjelenő amfibol (1N). TRS 22 amfibol-klinopiroxenit (type II) xenolit. Cpx: klinopiroxén; Amp: amfibol 18

b. hornblendit: az amfibol erek a TRS 51, ROH-03/9, TRS 2, TRS 05/1, TRS 23 és TRS 52 összetett xenolitok (type I/II) hornblendit (type II) részeit alkotják (13. ábra). A hornblendit érben elhelyezkedő amfibol kristályok durvaszemcsések (2-5 mm), a szegélyük egyenes, kivéve a TRS 52 xenolitot, amelyben az amfibol ér finomszemcsés (0,5-2 mm) (8. ábra). 13. ábra. Apatitot tartalmazó hornblendit ér (type II) spinell lherzolitban (type I) (1N). TRS 2 összetett spinell lherzolit/hornblendit (type I/II) xenolit. Ol: olivin; Amp: amfibol; Ap: apatit Az amfibol ér több esetben egyéb ásványokat is tartalmaz: több nagyméretű apatit (ROH-03/9, TRS 2) (13. ábra), íves szegélyű klinopiroxén (TRS 23, TRS 52), ilmenit, titanomagnetit (TRS 2), Al-spinell (ROH-03/9, TRS 2) és néhány kisméretű flogopit (ROH-03/9) jelenik meg. Ellentétben a spinell lherzolitban (type I) levő szemcseközi amfibollal, a hornblenditben (type II) megjelenő amfibolra jellemző a nagy szulfidzárvány tartalom, amelyek változatos formát mutatnak: gömb (14/A ábra), tű, lemez. Az amfibol kristályok nem deformáltak és több esetben labor hőmérsékleten kétfázisú fluidumzárványokat (14/B. ábra) és néha szilikátolvadékzárványokat is tartalmaznak. 19

14/A. ábra. Gömb alakú szulfidzárvány amfibol kristályban, hornblenditben (type II). A felvétel ráeső fényben készült (1N). 14/B. ábra. Labor hőmérsékleten kétfázisú fluidum zárvány amfibol kristályban, hornblenditben (type II) (1N). TRS 51 összetett spinell lherzolit/hornblendit (type I/II) xenolit. Amp: amfibol; Sulf: szulfid Spinell: A spinell legtöbbször kisméretű (0,1-0,5 mm), a szemcseközi térben jelenik meg a spinell lherzolitban (type I), gyakran a szemcseközi amfibol kristályok mellett (11. ábra) és ritkán a hornblenditben (type II) is. Néhol kissé áttetsző, máskor sötétbarna, sötét barnászöld színű. Jellemző rá az általában enyhén megnyúlt, hurkaszerű alak, és a többi ásvány határvonalához való igazodás. Apatit: Két xenolitban (ROH-03/9, TRS 2) jelenik meg az apatit, de csak a hornblendit érben (type II) (13. ábra), legtöbbször különálló (0,4-2 mm), saját alakú szemcseként, de olykor zárványként az amfibol és spinell kristályokban. A nagyobb szemcsék elsődleges szulfidzárványokat is tartalmaznak. 20

5. Geokémia 5.1. Az ásványok csoportosítása A geokémiai jegyek könnyebb felimerése érdekében a tanulmányozott xenolitokban a szöveti elhelyezkedés alapján csoportokba soroltam (2. táblázat) a két leggyakoribb kőzetalkotó ásványt klinopiroxént és amfibolt, amelyek a legérzékenyebbek a köpenyben lejátszódó változásokra. Ez a két ásvány minden, litológiailag különböző kőzettípusban előfordul: a spinell lherzolitban (type I), a hornblenditben (type II) és az amfibol klinopiroxenitben egyaránt (type II). Az egyszerűség és áttekinthetőség kedvéért a klinopiroxén és amfibol csoportosítását a 2. táblázatban foglaltam össze. A dolgozatban használt nevezéktanban a kötőjel előtti szó az ásvány nevének rövidítése, a kötőjel utáni szó az ásvány szöveti, litológiai helyzetét mutatja, például: cpx-hbl = klinopiroxén hornblenditben. 2. táblázat. A klinopiroxének és amfibolok csoportosítása a vizsgált xenolitokban. ásvány név: cpx: klinopiroxén; amp: amfibol; szöveti, litológiai helyzet: lhz: spinell lherzolit; hbl: hornblendit; pxit: amfibol klinopiroxenit. Geokémiai jellemvonás Ásvány Szöveti elhelyezkedés Főelemek Nyomelemek Klinopiroxén Amfibol Spinell lherzolitban (type I), >10 mm cpx-lhz1 távolságra a hornblendittől (type II) cpx-lhz Spinell lherzolitban (type I), 1-10 mm cpx-lhz2 távolságra a hornblendittől (type II) Hornblendit (type II) cpx-hbl cpx-hbl Amfibol klinopiroxenit (type II) cpx-pxit cpx-pxit Spinell lherzolitban (type I), >10 mm távolságra a hornblendittől (type II) amp-lhz1 amp-lhz1 Spinell lherzolitban (type I), 1-10 mm távolságra a hornblendittől (type II) amp-lhz2 amp-lhz2 Hornblendit (type II) amp-hbl amp-hbl Amfibol klinopiroxenit (type II) amp-pxit amp-pxit A szöveti helyzet alapján elkülönített ásvány csoportok rendszerint kémiai összetétel szerinti csoportosítást is jelentenek, mivel ugyanazon ásvány különböző csoportba tartozó képviselői igen eltérő kémiai összetételt mutatnak egymáshoz képest. Ez a jelenség főleg az amfibolra, de kisebb mértékben a klinopiroxénre is jellemző. A spinell lherzolitban (type I) levő klinopiroxénekkel (cpx-lhz) ellentétben, 21

a hasonló szöveti helyzetben található amfibolokat további két csoportra osztottam (amp-lhz1 és amp-lhz2), mivel az amfibolok geokémiai érzékenységükből adódóan nemcsak nyomelem tartalmukban, hanem főelem összetételükben is mutatnak lényeges különbséget a hornblendittől való távolság függvényében. Fontos megjegyezni, hogy a 2. táblázatban feltüntetett távolságok csak hozzávetőlegesek, mivel az egyes xenolitok vékonycsiszolata alapján mértem le. Ez önmagában nem elég ahhoz, hogy meghatározzuk a szemcse pontos távolságát a határfelülettől, mivel a kisebb méretű xenolitok (4 6 cm) már eleve határt szabnak ennek. Továbbá nem tudhatjuk pl. hogy a xenolit egyik széle nem egy geokémiailag gazdagodott piroxenit vagy hornblendit közelében volt-e az eredeti helyzetében a felső köpenyben, vagy pedig egy geokémiailag kimerült harzburgitos részhez esett közel. Ennek ellenére a kiemelt ásványok (klinopiroxén, amfibol) a különböző csoportokon belül hasonló összetételűek, csak néhány esetben tapasztaltunk olyan kiugró értékeket, amelyekhez petrográfiai bizonyíték nem rendelhető (valószínűleg az előbb említett valamelyik ok miatt). A szöveti helyzetből adódó kémiai összetételbeli különbségeket az olivin, ortopiroxén és spinell ásványok esetében ebben a dolgozatban nem tárgyalom. 22

5.2 Főelem geokémia Olivin A vizsgált typei/ii összetett xenolitok spinell lherzolit (type I) részében a kőzetalkotó mennyiségben megjelenő olivin változatos MgO (44,23 47,52 m/m%), nagy NiO (0,32 0,35 m/m%), és kis CaO (0,07 0,09 m/m%) tartalmú forsterit. A mg-száma (mg-szám = Mg/[Mg+Fe 2+ ]) közepes, 0,84 0,88 között változik (3. táblázat). Ortopiroxén Az ortopiroxén főelem összetétele a spinell lherzolitokban (type I) tág határok között mozog. Változó Al 2 O 3 (3,85 4,89 m/m%) és MgO (29,99 32,01 m/m%) tartalommal jellemezhető, továbbá a TiO 2 (0,07 0,10 m/m%), CaO (0,75 0,90 m/m%) és Cr 2 O 3 (0,27 0,37 m/m%) tartalma kicsi (3. táblázat). A mg-számuk 0,85 0,90 között változik, amely jó egyezést mutat az olivin mg-számával. Az ortopiroxének Morimoto et al. (1989) nevezéktana szerint az ensztatitok mezejébe esnek (15. ábra). 15. ábra. A vizsgált piroxének osztályozása Morimoto et al. (1989) nevezéktana alapján. 23

Klinopiroxén A klinopiroxének Morimoto (1989) nevezéktana szerint kivétel nélkül a diopszid mezőben láthatók (15. ábra), továbbá a 16. ábra (Al IV /Al VI ) mutatja, hogy a klinopiroxének a granulitok és ultrabázisos xenolitok bazaltban területére esnek, tehát minimum alsó kéreg környezetből származnak (Aoki és Shiba, 1973). 16. ábra. Al IV és Al VI diagram a vizsgált klinopiroxénekre Aoki és Shiba (1973) alapján. A diagramon a különböző színű területek a Kárpát-Pannon régió más felsőköpeny eredetű xenolit lelőhelyeiről származó klinopiroxének Al IV és Al VI tartalmát mutatja (Downes et al., 1992; Szabó és Taylor, 1994; Vaselli et al., 1995; Szabó et al., 1996; Vaselli et al., 1996; Embey-Isztin et al., 2001; Dobosi et al., 2003; Kovács et al., 2004, Bali et al., 2007). Az értékek kationszámban vannak megadva. A type I/II összetett xenlitok spinell lherzolit (type I) részében látható klinopiroxének (cpx-lhz) kis TiO 2 (0,31 0,41 m/m%), közepes-nagy Cr 2 O 3 (0,55 0,84 m/m%) tartalmat mutatnak. A MgO (14,79 15,59 m/m%), illetve a FeO totál (3,32 5,10 m/m%) mennyisége tág határok között mozog (18. ábra). Nagy CaO (20,19 21,01 m/m%) illetve Na 2 O (0,91 1,21 m/m%) tartalommal jellemezhetők (4. táblázat). A mg-számuk 0,84 0,89 közötti tartományban változik, amely az ortopiroxének és az olivinek mg-számához hasonló. 24

17. ábra. Na - Al diagram a vizsgált klinopiroxénekre. A diagramon a különböző színű területek a Kárpát-Pannon régió más felsőköpeny eredetű xenolit lelőhelyeiről származó klinopiroxének Na és Al tartalmát mutatja (Downes et al., 1992; Szabó és Taylor, 1994; Vaselli et al., 1995; Szabó et al., 1996; Vaselli et al., 1996; Embey-Isztin et al., 2001; Dobosi et al., 2003; Kovács et al., 2004, Bali et al., 2007). Az értékek kationszámban vannak megadva. A TRS 23 és TRS 52 type I/II összetett xenlitok hornblendit (type II) részében is megjelenik a klinopiroxén (cpx-hbl), amely kémiai összetételében jelentősen eltér a cpx-lhz csoporttól. Ez a különbség elsősorban a kis Cr 2 O 3 (0,04 0,10 m/m%) és nagy FeO totál (5,61 6,05 m/m%) illetve TiO 2 (0,45 0,54 m/m%) tartalomban nyilvánul meg (4. táblázat). A cpx-hbl csoport mg-száma ennek megfelelően kisebb, 0,80 0,82 között változik (4. táblázat). A TRS 22 amfibol klinopiroxenit xenolitban (type II) a klinopiroxének (cpxpxit) kémiai összetétele nem mutat nagy változatosságot. Kis TiO 2 (0,30 0,34 m/m%), Cr 2 O 3 (0,16 0,19 m/m%), nagy FeO totál (5,15 5,37 m/m%) és Al 2 O 3 (6,09 6,50 m/m%) tartalommal jellemezhetők. A CaO (20,97 21,10 m/m%) tartalmuk hasonlóan nagy a cpx-lhz csoportéhoz képest. A mg-számuk a cpx-hbl csoporthoz hasonlóan 0,83 0,84 (4. táblázat). A Cr/Ti-Mg/Fe diagramon (18. ábra) szépen elkülönülnek a különböző litológiai környezetben található klinopiroxének. A legnagyobb Ti és legkisebb Cr, 25

illetve legnagyobb Fe és legkisebb Mg tartalommal jellemezhető a hornblenditben (type II) lévő klinopiroxén (cpx-hbl). Ugyanakkor fokozatos Cr és Mg gazdagodás továbbá Ti és Fe szegényedés figyelhető meg a peridotitos falkőzet (type I) felé (18. ábra). 18. ábra. Cr/Ti és Mg/Fe diagram a vizsgált klinopiroxénekre. A diagramon a különböző színű területek a Kárpát- Pannon régió más felsőköpeny eredetű xenolit lelőhelyeiről származó klinopiroxének Cr/Ti és Mg/Fe arányait mutatja (Downes et al., 1992; Szabó és Taylor, 1994; Vaselli et al., 1995; Szabó et al., 1996; Vaselli et al., 1996; Embey-Isztin et al., 2001; Dobosi et al., 2003; Kovács et al., 2004, Bali et al., 2007). Az arányok kationszámból vannak számolva. Amfibol A tanulmányozott amfibolok Leake et al. (1978) nevezéktana szerint pargazit és Mg-hastingsit összetételűek (19. ábra). A spinell lherzolit/hornblendit (type I/II) xenolitokban intersticiális amfibol (amp-lhz1, amp-lhz2) kémiai összetétele eltér a type II kőzetekben (hornblendit, amfibol klinopiroxenit) levő amfibolétól (amp-hbl, amp-pxit). Az amp-lhz1 csoport távolsága a hornblendittől (type II) nagyobb mint 10 mm, az amp-lhz2 csoport 1 10 mm-re helyezkedik el a hornblendittől. Összességében elmondható, hogy a hornblendittől való távolsággal csökken az inkompatibilis elemek koncentrációja az 26

amfibolban, azaz kisebb a TiO 2 (1,15 1,84 m/m%), a K 2 O (0,05 1,11 m/m%) és a FeO (4,40 6,91 m/m%) tartalmuk. Ugyanakkor nő a peridotitokra jellemző elemek koncentrációja, azaz a Cr 2 O 3 (0,65 1,25 m/m%) és a MgO (16,18 17,58 m/m%), továbbá emelkedik a Na 2 O (2,86 3,74 m/m%) tartalmuk és a mg-számuk (0,81 0,88) (20. ábra és 5. táblázat). 19. ábra. Fe 3 /(Fe 3+ +Al VI ) és Ti diagram a vizsgált amfibolokra, Leake et al. (1978) alapján. A diagramon a különböző színű területek a Kárpát-Pannon régió más felsőköpeny eredetű xenolit lelőhelyeiről származó amfibolok Fe 3 /(Fe 3+ +Al VI ) és Ti tartalmát mutatja (Kurat et al., 1991; Embey-Isztin et al., 1993; Szabó és Taylor, 1994; Szabó et al., 1995; Vaselli et al., 1995; Zanetti et al., 1995; Vaselli et al., 1996; Dobosi et al., 2003; Kovács et al., 2004; Bali et al., 2007; Zajacz et al., 2007). Az értékek kationszámban vannak megadva. A hornblenditben (type II) található amfibolok (amp-hbl) mobilis elemekben gazdagok, jellemzően nagy TiO 2 (2,23 3,63 m/m%), K 2 O (1,24 1,45 m/m%) és FeO totál (6,24 10,37 m/m%) tartalmuk van. A Cr 2 O 3 (0,00 0,14 m/m%) és NiO (0,00 0,07 m/m%) tartalmuk viszont kicsi (20. ábra és 5. táblázat). A kis-közepes mg-számuk (0,69 0,82) jelentősen eltér a fő köpenyásványokétól (olivin és piroxének). 27

20. ábra. Cr/Ti és K/Na diagram a vizsgált amfibolokra. A diagramon a különböző színű területek a Kárpát- Pannon régió más felsőköpeny eredetű xenolit lelőhelyeiről származó amfibolok Cr/Ti és K/Na tartalmát mutatja (Kurat et al., 1991; Embey-Isztin et al., 1993; Szabó és Taylor, 1994; Szabó et al., 1995; Vaselli et al., 1995; Zanetti et al., 1995; Vaselli et al., 1996; Dobosi et al., 2003; Kovács et al., 2004; Bali et al., 2007; Zajacz et al., 2007). Az arányok kationszámból vannak számolva. Az amfibol klinopiroxenitben levő (type II) xenolit (TRS 22) amfibol (amppxit) kémiai összetétele bizonyos elemekben nagy hasonlóságot mutat az amp-hbl csoport amfiboljainak összetételével. Csaknem azonos a K 2 O (1,30 1,36 m/m%) és a Na 2 O (2,76 2,93 m/m%) tartalmuk, a Cr 2 O 3 (0,27 0,28 m/m%) mennyisége is csak kevéssel nagyobb a hornblenditben mért amfibolétól. Egyedül a TiO 2 (1,68 1,72 m/m%) mennyisége mutat kivételt, amely inkább a spinell lherzolitban (type I) látható amfibolok (amp-lhz1, amp-lhz2) TiO 2 tartalmához hasonló (20. ábra és 5. táblázat). 28

3. táblázat. A vizsgált olivinek és ortopiroxének főelem összetételének minimum és maximum értékei oxidos tömegszázalékban (m/m%) és kationszámban kifejezve. Porf.: porfiroklasztos; mg-szám = Mg/(Mg+Fe 2+ ); Fo: forsterit; En: ensztatit; Fs: ferroszilit; Wo: wollasztonit olivin min max ortopiroxén min max Kőzet spinell lherzolit type I spinell lherzolit type I Kőzet spinell lherzolit type I spinell lherzolit type I Szövet porf. porf. Szövet porf. porf. SiO 2 39.42 40.35 SiO 2 53.63 54.73 TiO 2 0.00 0.01 TiO 2 0.07 0.10 Al 2 O 3 0.00 0.01 Al 2 O 3 3.85 4.89 Cr 2 O 3 0.01 0.02 Cr 2 O 3 0.27 0.37 FeO totál 11.64 15.58 FeO totál 7.38 9.83 MnO 0.17 0.25 MnO 0.16 0.23 MgO 44.23 47.52 MgO 29.99 32.01 CaO 0.07 0.09 CaO 0.75 0.90 NiO 0.32 0.35 Na 2 O 0.06 0.08 CoO 0.00 0.03 K 2 O 0.00 0.00 Totál 99.71 100.15 NiO 0.08 0.09 CoO 0.01 0.02 Si 1.00 1.01 Totál 99.54 100.03 Ti 0.00 0.00 Al 0.00 0.00 Si 1.89 1.91 Cr 0.00 0.00 Al IV 0.09 0.11 Fe totál 0.24 0.33 Al VI 0.07 0.09 Mn 0.00 0.01 Fe 3+ 0.02 0.03 Mg 1.66 1.75 Cr 0.01 0.01 Ca 0.00 0.00 Ti 0.00 0.00 Ni 0.01 0.01 Fe 2+ 0.19 0.27 Co 0.00 0.00 Mn 0.01 0.01 Totál 2.99 3.00 Mg 1.58 1.66 Ca 0.03 0.03 mg-szám 0.84 0.88 Na 0.00 0.01 Fo 0.83 0.88 K 0.00 0.00 Ni 0.00 0.00 Co 0.00 0.00 Totál 4.01 4.01 mg-szám 0.85 0.90 En 0.84 0.88 Fs 0.10 0.14 Wo 0.01 0.02 29

4. táblázat. A vizsgált klinopiroxének főelem összetételének minimum és maximum értékei oxidos tömegszázalékban (m/m%) és kationszámban kifejezve. Porf.: porfiroklasztos; hip. szem.: hipidiomorf szemcsés; mg-szám = Mg/(Mg+Fe 2+ ); En: ensztatit; Fs: ferroszilit; Wo: wollasztonit, cpx-lhz: klinopiroxén spinell lherzolitban, cpx-hbl: klinopiroxén hornblenditben, cpx-pxit: klinopiroxén amfibol klinopiroxenitben klinopiroxén min max min max min max spinell lherzolit spinell lherzolit amfibol klinopiroxenit amfibol klinopiroxenit Kőzet hornblendit hornblendit type I type I type II type II type II type II Szövet porf. porf. hip. szem. hip. szem. hip. szem. hip. szem. Csoport cpx-lhz cpx-lhz cpx-hbl cpx-hbl cpx-pxit cpx-pxit SiO 2 50.60 51.30 50.72 50.96 50.72 51.16 TiO 2 0.31 0.41 0.45 0.54 0.30 0.34 Al 2 O 3 5.44 6.35 5.69 6.23 6.09 6.50 Cr 2 O 3 0.55 0.84 0.04 0.10 0.16 0.19 FeO totál 3.32 5.10 5.61 6.05 5.15 5.37 MnO 0.10 0.14 0.15 0.16 0.14 0.16 MgO 14.79 15.59 13.71 14.46 14.94 15.14 CaO 20.19 21.01 20.53 20.67 20.46 20.70 Na 2 O 0.91 1.21 1.07 1.34 1.06 1.12 K 2 O 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 NiO 0.04 0.05 0.01 0.02 0.00 0.03 CoO 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00 0.02 Totál 98.98 99.37 99.05 99.48 99.55 100.18 Si 1.87 1.88 1.88 1.88 1.86 1.87 Al IV 0.12 0.13 0.12 0.12 0.13 0.14 Al VI 0.12 0.14 0.13 0.15 0.14 0.14 Fe 3+ 0.05 0.06 0.06 0.06 0.06 0.08 Cr 0.02 0.02 0.00 0.00 0.00 0.01 Ti 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01 0.01 Fe 2+ 0.05 0.10 0.12 0.13 0.07 0.11 Mn 0.00 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 Mg 0.81 0.85 0.75 0.80 0.82 0.83 Ca 0.80 0.83 0.81 0.82 0.80 0.81 Na 0.07 0.09 0.08 0.10 0.08 0.08 K 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Ni 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Co 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Totál 4.01 4.03 4.02 4.02 4.02 4.03 mg-szám 0.84 0.89 0.80 0.82 0.83 0.84 En 0.48 0.50 0.45 0.46 0.47 0.48 Fs 0.02 0.06 0.07 0.08 0.04 0.06 Wo 0.46 0.48 0.47 0.47 0.47 0.48 30

5. táblázat. A vizsgált amfibolok főelem összetételének minimum és maximum értékei oxidos tömegszázalékban (m/m%) és kationszámban kifejezve. Porf.: porfiroklasztos; hip. szem.: hipidiomorf szemcsés; mg-szám = Mg/(Mg+Fe 2+ ); amp-lhz1: amfibol spinell lherzolitban (>10 mm-re a hornblendittől), amp-lhz2: amfibol spinell lherzolitban (1-10 mm-re a hornblendittől), amp-hbl: amfibol hornblenditben, amp-pxit: amfibol az amfibol klinopiroxenitben amfibol min max min max min max min max Kőzet spinell lherzolit spinell lherzolit spinell lherzolit spinell lherzolit hornblendit hornblendit amfibol klinopiroxenit type I type I type I type I type II type II type II type II Szövet porf. porf. porf. porf. hip. szem hip. szem hip. szem hip. szem Csoport amp-lhz1 amp-lhz1 amp-lhz2 amp-lhz2 amp-hbl amp-hbl amp-pxit amp-pxit SiO 2 42.40 42.95 41.93 43.11 39.08 42.21 41.48 42.03 TiO 2 1.15 1.84 1.15 1.62 2.23 3.63 1.68 1.72 Al 2 O 3 13.94 15.10 14.52 15.53 14.23 15.48 15.59 16.02 Cr 2 O 3 0.71 1.25 0.65 1.14 0.00 0.14 0.27 0.28 FeO totál 4.91 6.84 4.40 6.91 6.24 10.37 6.94 7.27 MnO 0.06 0.11 0.07 0.10 0.09 0.13 0.08 0.11 MgO 16.18 17.12 16.49 17.58 13.02 16.12 15.65 15.96 NiO 0.00 0.13 0.00 0.12 0.00 0.07 0.02 0.03 CaO 10.64 10.99 10.46 10.96 10.88 11.09 10.88 11.05 Na 2 O 2.86 3.17 3.03 3.74 2.62 2.92 2.76 2.93 K 2 O 0.62 1.11 0.05 0.84 1.24 1.45 1.30 1.36 F 0.00 0.31 0.00 0.21 0.00 0.21 0.00 0.00 Cl 0.00 0.06 0.00 0.06 0.00 0.06 0.00 0.00 H 2 O* 1.94 2.11 1.99 2.14 1.92 2.08 2.09 2.13 Total 99.71 99.97 99.60 100.32 99.19 100.08 99.82 101.22 Si 6.04 6.08 5.98 6.10 5.77 6.07 5.92 5.95 Al IV 1.92 1.96 1.90 2.02 1.93 2.23 2.05 2.08 Al VI 0.41 0.57 0.48 0.59 0.43 0.56 0.56 0.60 Ti 0.12 0.20 0.12 0.17 0.24 0.40 0.18 0.18 Cr 0.08 0.14 0.07 0.13 0.00 0.02 0.03 0.03 Fe totál 0.58 0.82 0.52 0.83 0.74 1.28 0.65 0.75 Mn 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01 0.01 Mg 3.45 3.62 3.49 3.68 2.87 3.42 3.33 3.37 Ni 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00 0.00 Ca 1.63 1.68 1.60 1.67 1.67 1.74 1.66 1.69 Na 0.79 0.87 0.84 1.02 0.73 0.81 0.77 0.80 K 0.11 0.20 0.01 0.15 0.23 0.27 0.24 0.25 F 0.00 0.14 0.00 0.10 0.00 0.10 0.00 0.00 Cl 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00 0.02 0.00 0.00 OH* 1.85 2.00 1.90 2.00 1.89 2.00 2.00 2.00 Total 17.64 17.71 17.65 17.73 17.67 17.77 17.69 17.72 amfibol klinopiroxenit mgszám 0.81 0.86 0.81 0.88 0.69 0.82 0.82 0.84 31

5.3. Nyomelem geokémia Klinopiroxén A vizsgált klinopiroxének nyomelem tartalmát a 21. ábra mutatja. A sokelemes diagramon (21/A. ábra) karakterisztikus pozitív és negatív anomáliák láthatók. A type I spinell lherzolitban levő, cpx-lhz1 és cpx-lhz2 csoportba tartozó klinopiroxének a legszegényebbek inkompatibilis nyomelemekben (könnyű ritkaföldfémek, Hf, Zr, és Ti). Ugyanakkor kompatibilis nyomelemekben (V, Cr és Ni), illetve az inkompatibilis Th, U és Pb esetében pozitív csúcsokat mutatnak. A hornblenditben (type II) levő klinopiroxének (cpx-hbl) jelentős inkompatibilis nyomelem (Ba, Nb, Ta, könnyű ritkaföldfémek, Hf, Zr, és Ti) tartalommal jellemezhetők, továbbá kis Th, U, Pb, Sc, V, Cr, és Ni koncentráció jellemző rájuk. Az amfibol klinopiroxenitben (type II) levő klinopiroxénekre (cpx-pxit) szintén jellemző a nagy inkompatibilis nyomelem tartalom, de kisebb a Nb, Ta, Hf, Zr és Ti mennyisége, mint a cpx-hbl csoport klinopiroxénjeinek. Nehéz ritkaföldfém és Ni tartalmuk szintén kicsi. Amfibol Az amfibolok nyomelem tartalmát a 22. ábra mutatja. A type I/II összetett xenolitok spinell lherzolit (type I) részében lévő amfibolok (amp-lhz1 és amp-lhz2) inkompatibilis nyomelem tartalma fokozatosan nő a hornblendit (type II) értől való távolságuk csökkenésével, végül a maximumot a hornblenditben (type II) levő amfibolok (amp-hbl) éri el. Ez a fordított arányosság legjobban a Rb, Ba, Nb és Ta, könnyű ritkaföldfémek, Hf, Zr és Ti esetében figyelhető meg. Ezzel ellentétes tendenciát mutat a W, Cr, Co és Ni. Az amfibol klinopiroxenitben (type II) levő amfibolok (amp-pxit) nyomelem tartalma nagyrészt átfed a hornblenditek (type II) amfiboljainak (amp-hbl) nyomelem tartalmával, de vannak különbségek. Az amp-pxit kisebb Nb, Ta, Hf, Zr, Ti és nehéz ritkaföldfém, illetve nagyobb könnyű ritkaföldfém, Sc, V és Cr tartalmat mutat. 32

21. ábra. A vizsgált klinopiroxének teljes nyomelem tartalma primitív köpenyre normálva (A) és ritkaföldfém tartalma C1 kondritra normálva (B) (McDonough és Sun, 1995). 33

22. ábra. A vizsgált amfibolok teljes nyomelem tartalma primitív köpenyre normálva (A) és ritkaföldfém tartalma C1 kondritra normálva (B) (McDonough és Sun, 1995). 34

6. táblázat. A vizsgált klinopiroxének nyomelem tartalmának minimum és maximum értékei ppm-ben (milliomodrész) kifejezve. Porf.: porfiroklasztos; hip. szem.: hipidiomorf szemcsés; n: mérések száma; cpx-lhz1: klinopiroxén spinell lherzolitban (>10 mm-re a hornblendittől), cpx-lhz2: klinopiroxén spinell lherzolitban (1-10 mm-re a hornblendittől),, cpx-hbl: klinopiroxén hornblenditben, cpx-pxit: klinopiroxén amfibol klinopiroxenitben klinopiroxén min max min max min max min max spinell lherzolit spinell lherzolit spinell lherzolit spinell lherzolit hornblendit hornblendit amfibol klinopiroxenit amfibol klinopiroxenit Kőzet type I type I type I type I type II type II type II type II hip. hip. hip. hip. Szövet porf. porf. porf. porf. szem. szem. szem. szem. Csoport cpx-lhz1 cpx-lhz1 cpx-lhz2 cpx-lhz2 cpx-hbl cpx-hbl cpx-pxit cpx-pxit n 10 11 2 4 Cs 0.002 0.007 0.003 0.007 0.005 0.006 0.004 0.007 Rb 0.011 0.015 0.008 0.020 0.008 0.010 0.006 0.012 Th 0.201 0.499 0.102 0.382 0.123 0.130 0.156 0.175 U 0.053 0.100 0.023 0.075 0.028 0.033 0.027 0.034 Ba 0.026 0.187 0.022 0.276 0.241 0.299 0.070 0.696 Nb 0.028 0.159 0.041 0.252 0.503 0.542 0.039 0.068 Ta 0.004 0.017 0.005 0.031 0.098 0.105 0.007 0.012 La 1.270 6.530 1.770 6.750 6.600 6.730 6.810 7.020 Ce 4.540 18.30 4.450 21.90 23.00 23.20 26.50 29.40 Pb 0.148 0.518 0.124 0.465 0.141 0.144 0.222 0.259 Sr 50.00 126.0 46.90 149.0 134.0 136.0 161.0 164.0 Pr 0.696 2.500 0.718 3.190 3.530 3.540 4.320 4.450 Nd 3.650 10.90 3.850 15.00 17.40 18.00 21.30 21.70 Hf 0.738 1.030 0.829 1.180 2.630 2.830 0.786 0.873 Zr 22.50 34.30 28.30 40.90 78.50 81.30 20.30 21.30 Sm 1.350 2.380 1.450 3.280 4.420 4.650 4.830 4.950 Eu 0.567 0.827 0.595 1.160 1.440 1.490 1.360 1.450 Gd 1.890 2.640 2.100 3.150 4.150 4.160 3.580 3.770 Tb 0.336 0.455 0.389 0.483 0.607 0.610 0.459 0.469 Ti 2074 3363 1751 3261 3207 3501 2152 2242 Dy 2.470 3.310 2.850 3.540 3.740 3.880 2.420 2.620 Ho 0.529 0.707 0.593 0.733 0.725 0.733 0.452 0.479 Y 13.20 18.30 14.90 19.50 18.10 18.20 10.70 11.50 Er 1.450 2.010 1.590 2.240 1.920 1.970 1.000 1.200 Tm 0.206 0.311 0.229 0.321 0.274 0.279 0.142 0.155 Yb 1.340 1.990 1.460 2.170 1.760 1.920 0.862 1.030 Lu 0.192 0.286 0.208 0.300 0.255 0.265 0.121 0.128 Sc 51.50 60.40 44.30 56.10 34.80 35.60 48.20 50.30 V 215.0 297.0 165.0 255.0 132.0 144.0 208.0 230.0 W 0.011 0.021 0.008 0.027 0.019 0.022 0.011 0.029 Cr 3690 6450 3690 7620 597.0 1270 1180 1310 Co 23.60 26.30 23.10 25.80 26.40 28.60 31.30 34.90 Ni 365.0 391.0 330.0 384.0 206.0 222.0 93.80 103.0 35

7. táblázat. A vizsgált amfibolok nyomelem tartalmának minimum és maximum értékei ppm-ben (milliomodrész) kifejezve. Porf.: porfiroklasztos; hip. szem.: hipidiomorf szemcsés; n: mérések száma; amp-lhz1: amfibol spinell lherzolitban (>10 mm-re a hornblendittől), amp-lhz2: amfibol spinell lherzolitban (1-10 mm-re a hornblendittől), amp-hbl: amfibol hornblenditben, amp-pxit: amfibol az amfibol klinopiroxenitben amfibol min max min max min max min max amfibol amfibol spinell spinell spinell spinell hornblendiblendit horn- klinopiroxenipiroxenit klino- Kőzet lherzolit lherzolit lherzolit lherzolit type I type I type I type I type II type II type II type II hip. hip. hip. hip. Szövet porf. porf. porf. porf. szem. szem. szem. szem. Csoport amp-lhz1 amp-lhz1 amp-lhz2 amp-lhz2 amp-hbl amp-hbl amp-pxit amp-pxit n 13 18 12 4 Cs 0.005 0.053 0.006 0.067 0.006 0.032 0.010 0.014 Rb 0.196 8.120 1.090 8.140 5.800 8.910 6.240 6.890 Th 0.096 0.380 0.072 0.502 0.113 0.282 0.199 0.217 U 0.017 0.091 0.016 0.084 0.023 0.072 0.033 0.039 Ba 6.040 223.0 19.10 354.0 233.0 532.0 409.0 435.0 Nb 1.490 22.20 1.610 28.10 18.90 50.70 5.280 5.590 Ta 0.090 0.748 0.091 1.320 0.863 2.530 0.246 0.266 La 1.380 8.690 2.370 9.370 7.700 10.50 10.20 10.30 Ce 4.670 25.30 6.010 28.90 20.40 33.00 35.70 36.80 Pb 0.573 2.040 0.572 2.270 0.592 2.170 1.030 1.140 Sr 148.0 450.0 211.0 503.0 405.0 619.0 539.0 549.0 Pr 0.688 3.450 0.888 4.310 2.740 4.960 5.610 5.770 Nd 3.710 16.20 4.910 20.60 13.30 25.80 27.90 29.10 Hf 0.626 1.370 0.807 1.580 1.550 2.850 0.876 0.945 Zr 25.20 59.00 30.20 58.20 52.90 89.90 25.10 26.10 Sm 1.460 4.060 1.850 4.830 3.520 6.540 6.110 6.580 Eu 0.607 1.450 0.750 1.680 1.280 2.260 1.840 1.880 Gd 2.130 4.110 2.500 4.690 3.480 6.320 4.800 5.160 Tb 0.379 0.609 0.446 0.677 0.537 0.952 0.601 0.629 Ti 8633 11930 8393 18285 13669 27577 12530 12649 Dy 2.700 4.250 3.390 4.420 3.460 5.640 3.270 3.420 Ho 0.585 0.826 0.671 0.856 0.681 1.040 0.553 0.578 Y 16.00 21.70 18.10 23.00 17.40 27.20 14.40 15.00 Er 1.660 2.340 1.850 2.430 1.890 2.730 1.400 1.540 Tm 0.230 0.336 0.244 0.332 0.258 0.368 0.167 0.203 Yb 1.590 2.320 1.600 2.270 1.650 2.200 1.050 1.160 Lu 0.213 0.320 0.216 0.342 0.220 0.337 0.150 0.159 Sc 35.30 50.30 27.70 46.20 24.60 38.30 42.50 42.80 V 281.0 417.0 226.0 389.0 213.0 366.0 365.0 383.0 W 0.019 0.130 0.017 0.079 0.015 0.068 0.019 0.027 Cr 5130 8490 3650 8600 460.0 4950 1820 1880 Co 39.30 45.60 37.90 45.40 40.90 61.50 53.80 57.40 Ni 827.0 952.0 707.0 893.0 178.0 774.0 212.0 239.0 36

6. Diszkusszió 6.1. A klinopiroxének és az amfibolok főelem összetételéből levonható következtetések A klinopiroxénben az Al négyes és/vagy hatos koordinációban lehet jelen. Nagy hőmérsékleten az Al inkább a hatos koordinációba épül be, míg nagy nyomáson a négyes koordinációt preferálja (Aoki és Shiba, 1973). Az Al különböző koordinációba való beépülését mutató diagramon (16. ábra) feltüntettem a Kárpát- Pannon régió (KPR) más lelőhelyeiről származó felső köpeny eredetű xenolitokban levő klinopiroxének összetételét is - szövet szerint csoportosítva. A Persányhegységből származó porfiroklasztos spinell lherzolitokban (type I) levő klinopiroxének (cpx-lhz) nagy része a KPR-ból eddig leírt porfiroklasztos type I peridotitokban levő klinopiroxének összetételéhez hasonló. Az amfibol klinopiroxenitben és hornblenditben (type II kőzetek) levő klinopiroxének (cpx-pxit és cpx-hbl) inkább a porfiroklasztos type I kőzetek területére esnek. Ez valószínűleg azzal magyarázható, hogy hasonló nyomás és hőmérséklet viszonyok között képződtek a spinell lherzolitokban (type I) levő klinopiroxénekkel. A 17. ábrán a porfiroklasztos szövetű spinell lherzolitban (type I) levő klinopiroxének (cpx-lhz) zömmel az irodalmi adatokkal összhangban a porfiroklasztos és protogranuláris peridotitok mezejébe esnek. A különböző szöveti helyzetben levő klinopiroxének jobban elkülönülnek a Cr/Ti és Mg/Fe arányait mutató diagramon (18. ábra). A type II kőzetekből (amfibol klinopiroxenit és hornblendit) származó kis Cr és Mg, illetve nagy Ti és Fe tartalmú klinopiroxének (cpx-pxit és cpx-hbl) nagy hasonlóságot mutatnak a KPR-ból eddig leírt type II xenolitok klinopiroxénjeivel. A 16., 17. és 18. ábrákon a spinell lherzolitban levő (type I) klinopiroxének (cpx-lhz) nagy szórást mutatnak, ami a köpeny lokális heterogenitásával magyarázható. A 19. ábrán az amfibolok nem követik a KPR-ból leírt összetételeket (legalábbis a Ti tartalmukat illetően). Ezzel szemben az amfibolok összetételbeli változása különösen jól látszik a Cr/Ti és K/Na arányait mutató diagramon (20. ábra). A diagramon a type II kőzetekből származó, továbbá a type I kőzetekben levő amfibolok egy területre esnek a KPR-ból eddig leírt, hasonló litológiai környezetben levő amfibolokkal. A hornblenditben és amfibol klinopiroxenitben (type II kőzetek) levő amfibolok a diagramon szereplő mobilis elemekben (Ti és K) gazdagok, míg a spinell lherzolitban levő amfibolok inkább a peridotitokra jellemző elemekben (pl. Cr 37