K, Rb and Sr distribution in calc-alkaline rocks from Eastern Carpathians

Bencini, Alberto   ; Peccerillo, Angelo

Atti della Accademia nazionale dei Lincei. Rendiconti della Classe di scienze fisiche, matematiche e naturali, Série 8, Tome 62 (1977) no. 3, pp. 373-386

Résumé

È stato determinato il contenuto di K per fotometria di fiamma e il tenore in Rb e Sr per spettrofotometria di assorbimento atomico in 39 campioni di rocce provenienti dalla catena vulcanica Cenozoica dei monti Calimani-Gurghiu-Harghita (Carpazi Rumeni). In base allo schema di classificazione per rocce di zone orogeniche proposto da Peccerillo e Taylor (1976 b), i campioni in esame appartengono per la quasi totalità alla serie alcali-calcica. Pochi campioni appartengono alla serie alcali-calcica ricca in potassio e alla serie shoshonitica. Il contenuto in potassio delle vulcaniti non mostra alcuna tendenza all'aumento durante i due stadi del vulcanismo dei Carpazi rumeni, ad eccezione dei prodotti finali shoshonitici caratterizzati da tenore in $K_{2}O$ notevolmente più alto. Nelle rocce alcali-calciche il tenore in Rb varia da 20 a 99 ppm con valori medi vicini a quelli trovati nelle serie alcali-calciche di arco insulare e di margine continentale. Lo Sr varia da 225 ppm a 605 ppm con valori simili ai tenori medi di rocce alcali-calciche di arco insulare. Le rocce appartenenti alla serie alcali-calcica ricca in potassio hanno valori di Sr e Rb più alti rispetto ai campioni alcali-calcici tipici. Le shoshoniti hanno tenore in Sr molto alto (2340-2600 ppm). È stato osservato che non esiste relazione fra abbondanza di questi elementi e tipo di fenoscristalli presenti nelle rocce. Infatti sia le rocce a pirosseno che quelle ad orneblenda hanno tenori in K, Rb e Sr molto simili. Questo fa ritenere che la distribuzione di tali elementi in queste rocce sia regolata dalla massa di fondo piuttosto che dal tipo di fenocristalli. L'alto contenuto in K delle shoshoniti è da attribuire alla presenza di biotite. Una caratteristica peculiare delle rocce oggetto del presente lavoro è data dal rapporto K/Rb che varia da 197 a 343 nei termini alcali-calcici, con valori medi più bassi di quelli trovati in altre serie alcali-calciche di catene vulcaniche attive. Questo carattere particolare può essere spiegato se si ammette, in accordo con Armstrong (1971), che una parte dei sedimenti della fossa oceanica sia trasportata nel mantello durante la subduzione e partecipi ai processi di fusione parziale che originano il magma alcali-calcico. Un altro processo che potrebbe abbassare il rapporto K/Rb nei magmi è la partecipazione alla fusione parziale di flogopite, che è stabile nel mantello fino a profondità di circa 200 km e che è caratterizzata da un basso valore del rapporto K/Rb.

Bibliographie

Anonimous (1973) - Analytical methods for atomic absorption spectrophotometry. The Perkin-Elmer Corporation, Norwalk, Conn..

Armstrong R. L. (1971) - Isotopic and chemical constraints on models of magma genesis in volcanic arcs, «Earth Planet. Sc. Letters», 12, 137-142.

Berlin R. and Henderson C. M. B. (1969) - The distribution of Sr and Ba between the alkali feldspar, plagioclase and groundmass phases of porphyritic trachytes and phonolites, «Geochim. Cosmoch. Acta», 33, 247-255.

Beswick A. E. (1976) - K and Rb relations in basalts and other mantle derived materials. Is phlogopite the key ?, «Geochim. Cosmochim. Acta», 40, 1167-1183.

Bleahu M., Boccaletti M., Manetti P. and Peltz S. (1973) - Neogene Carpathian arc: a continental arc displaying the features of an «island arc», «Journ. Geophys. Research», 78, 5025-5032.

Boccaletti M., Manetti P., Peccerillo A. and Peltz S. (1973) - Young volcanism in the Calimani-Harghita mountains (East Carpathians): evidence of a paleoseismic zone, «Tectonophysics», 19, 299-313.

Cioni R., Innocenti F. and Mazzuoli R. (1971) - Chemical analyses and some trace element data on standard silicate rocks, «Chem. Geol.», 7, 19-23.

Ewart A. and Stipp J. J. (1968) - Petrogenesis of the volcanic rocks ofthe Central North Island, New Zealand, as indicated by a study of $Sr^{87}/Sr^{86}$ ratios and Sr, Rb, K, U and Th abundances, «Geochim. Cosmochim. Acta», 32, 699-736.

Green T. H. (1972) - Crystallization of calc-alkaline andesites under controlled high pressure hydrous conditions, «Contr. Mineral. Petrol.», 34, 150-166.

Heier K. S. and Adams J. A. S. (1964) - The geochemistry of the alkali metals. In: Physics and chemistry of the Earth (ed. Ahrens L. H., Press F. and Runcorn S.K.), 5, 253-381.

Jakes P. and Smith I. E. (1970) - High potassium calc-alkaline rocks from Cape Nelson, Eastern Papua, «Contr. Mineral. Petrol.», 28, 259-271.

Jakes P. and White A. J. R. (1970) - K/Rb ratios of rocks from island arcs, «Geochim. Cosmochim. Acta», 34, 849-856.

Jakes P. and White A. J. R. (1971) - Composition of island arc and continental growth, «Earth Planet. Sc. Letters», 12, 224-230.

Jakes P. and White A. J. R. (1972) - Major and trace elements abundance in volcanic rocks of orogenic areas, «Geol. Soc. Am. Bull.», 83, 29-40.

Keller I. (1974) - Petrology of some volcanic rocks series of the Aeolian arc, southern Tyrrhenian sea: calc-alkaline and shoshonitic association, «Contr. Mineral. Petrol.», 46, 29-47.

Lexa J. and Konečny V. (1974) - The Carpathian volcanic arc: a discussion, «Acta Geol. Acad. Sc. Hungaricae», 18, (3-4), 279-293.

Nicholls I. A. and Ringwood A. E. (1973) - Effect of water on olivine stability in tholeiites and the production of silica-saturated magmas in the island arc environment, «Journ. Geol.», 81, 285-300.

Oxburg E. R. (1964) - Petrological evidence for the presence of amphibole in the upper mantle and its petrogenic and geophysical implications, «Geol. Mag.», 101, 1-19.

Peccerillo A. and Taylor S. R. (1976 a) - Rare Earth elements in East Carpathian volcanic rocks, «Earth Planet. Sc. Letters», 32, 121-126.

Peccerillo A. and Taylor S. R. (1976 b) - Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu area, Nothern Turkey, «Contr. Mineral. Petrol.», 38, 63-81.

Peltz S., Tanasescu A., Tiepac I. and Vijdea E. (1973 a) - Geochemistry of U, Th, K in volcanic rocks from the Calimani, Gurghiu, Harghita and Perșani Mountains, «Ann. Inst. Geol. Burniresti», 41, 27-48.

Peltz S., Vasiliu C., Udrescu C. and Vasilescu A. (1973 b) - Geochemistry of volcanic rocks from Calimani-Harghita Mountains (major and trace elements), «Ann. Inst. Geol. Bucuresti», 42, 339-393

Pichler H. and Zeil W. (1972) - The Cenozoic rhyolite-andesite association of Chilean Andes, «Bull. Volcanol.», 35, 424-452.

Radulescu D. and Borcoș M. (1964) - Aperçu général sur l'evolution du volcanisme néogène en Roumanie, «Ann. Corn. Geol.», 33, 88-151.

Roelandts I. (1972) - The determination of rubidium in rocks and minerals by atomic absorption, «At. Abs. Newsletter», 11, 48-49.

Roman C. (1970) - Seismicity in Rumania. Evidence for the sinking lithosphere, «Nature», 228, 1176-1178.

Siegers A., Pichler H. and Zeil W. (1969) - Trace element abundances in the «Andesite» formation of Northern Chile, «Geochim. Cosmochim. Acta», 33, 882-887.

Sighinolfi G. P. (1969) - K/Rb ratio in high grade metamorphism: a confirmation of the hypothesis of a continual crustal evolution, «Contr. Mineral. Petrol.», 21, 346-356.

Soculescu M., Popovici D., Visarion M. and Rosca V. (1964) - Structure of the earth's crust in Rumania as based on the gravimetric data, «Riv. Roum. Géol. Géophys. Géogr.» (Série Géophys.), 8, 3-11.

Stern C. R. and Wyllie P. J. (1973) - Melting relations of Basalt-Andesiste-Rhyolite-$H_{2}O$ and pelagic Red Clay at 30 Kb, «Contr. Mineral. Petrol.», 42, 313-323.

Taylor S. R., Capp A. C. and Graham A. L. (1969) - Trace element abundaces in Andesites. II. Saipan, Bougainville., Fiji, «Contr. Mineral. Petrol.», 23, 1-26.

Taylor S. R. (1968) - Geochemistry of Andesites. In: Origin and distribution of the Elements (ed. Ahrens L. H.), Pergamon press, 559-583.

Whitford D. J. (1975) — Strontium isotopic studies of the volcanic rocks of the Sunda arc, Indonesia, and their petrogenetic implications, «Geochim. Cosmochim. Acta», 39, 1287-1302.