Einige Daten zur optischen Untersuchung von Andesiten des Börzsöny-Gebirges, Ungarn

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1 ANNALES T O M U S 71. HISTORICO-NATURALESMUSEI Budapest NATIONALIS HUNGARICI Einige Daten zur optischen Untersuchung von Andesiten des Börzsöny-Gebirges, Ungarn von G. NOSKE-FAZEKAS, Budapest Abstract (Some D a t a to the O p t i c a l E x a m i n a t i o n o f A n d é s i t e s i n B ö r z s ö n y M t s., H u n g a r y. ) A small inclusion composed o f a m p h i b o l e + plagioclase + pyroxene + apatite i n a m p h i b o l i t i c pyroxene a n d é s i t e o f the B ö r z s ö n y M t s. was examined by universal stage m e t h o d. The inclusion is a cognate one originating f r o m a cumulus process. The mean /1/7-content o f the inclusion plagioclases is around 6 3 % while that o f the host r o c k is about 5 6 %. The frequency pattern o f the plagio clase t w i n laws is also very different i n these rocks. W i t h 3 figures, 2 tables and 4 plates. I m Laufe der Begehung des Westteiles des B ö r z s ö n y Gebirges, i m Einschnitt der die Ortschaften N a g y i r t á s - p u s z t a und N a g y b ö r z s ö n y verbindenden Strasse ( A b b. 1) fand ich ein M a t e r i a l, dessen Aussehen v o n jenem der m i r f r ü h e r bekannt gewordenen und v o n m i r gesammelten A n d é s i t e unter schiedlich war. Es wechseln sich hier hellgraune, a m p h i b o l f ü h r e n d e Pyroxenandesite m i t einem blassen, b r ä u n l i c h g r a u e n, dichten Gestein v o n etwas muscheligem Bruch ab, i n dem makroskopisch sich keine Gesteinkomponente unterscheiden lassen. D i e A n d é s i t e und das dichte, tuffartige Gestein k o m m e n i n v o l l k o m m e n u n r e g e l m ä s s i g e n Flecken, etwa ineinander geknetet, i n B e r ü h r u n g. I n meisten F ä l l e n erwies sich die Kontaktgrenze makroskopisch, bei mikroskopischen Untersuchung aber immer, als scharf umrissen, j a oft ist sie sogar von einer b r ä u n l i c h e n, m i t Eisenmineralien verunreinigten, badartigen Ausscheidung begleitet. Mikroskopische Beobachtungen Wie unter dem M i k r o s k o p beobachtet, weist der Andesit eine m i k r o h e m i k r i s t a l l i n e Textur auf. D i e Grundmasse (42.3%) besteht aus einem Gewebe v o n k ö r n i g e n - n a d e l i g e n F e l d s p ä t e n und aus leicht kristallisiertem Glas, sowie aus T o n m i n e r a l i e n, i n ihr k ö n n e n als feine Einsprengunge einige [X grosse opake K ö r n e r m i t beobachtet werden. V o n den porphyrischen Gemengteilen ist Feldspat (Tabelle 1) a m häufigsten, dessen G r ö s s e i m allgemeinen zwischen 500 und 2000 ji. variiert. Das sind zumeist frische, unversehrte, gut erhaltene K ö r n e r, nur selten lassen sich die Spuren v o n Verwitterung beobachten. A u c h die O b e r f l ä c h e der Kristalle ist nicht k o r r o d i e r t. Ihre Gestalt ist g e w ö h n l i c h s t ä m m i g, tabular, eher nur die v o n kleinerer G r ö s s e sind ausgezogene, langgestreckte Prismen. Fast ohne Ausnahme haben sie eine Zwillingsstruktur und i n meisten F ä l l e n k a n n eine a u s g e p r ä g t e zonare A n o r d n u n g beobachtet werden, w o sich zwischen dem K r i s t a l k e r n u n d der ä u s s e r e n Zone ein /Irt-Gehalt v o n 2 0 % ergaben hat. I n seltenen Fallen hat sich dem bereits entstandenen Zwillings k r i s t a l l durch s p ä t e r e Ausschedung v o n Substanzen ein neues Z w i l l i n g s i n d i v i d u u m zugesellt. I n diesem Falle ist der Unterschied i n An-Gehalt zwischen f r ü h e r e r Ausscheidung und s p ä t e r zuge wachsenen Zwillingsgliedern noch b e t r ä c h t l i c h e r ( 2 5 % ). D i e E i n s c h l u s s f ü h r u n g der Plagioklaskristalle ist sehr verschieden: alle Ü b e r g ä n g e v o n einem fast einschlussfreien K r i s t a l l bis zu Kristallen von äusserst hohem Einschlussgehalt k ö n n e n beobachtet werden. D i e E i n s c h l ü s s e sind oft auf die M i t t e des K o r n s b e s c h r ä n k t (Tafel I, F i g. 1), i n anderen F ä l l e n sind sie bandartig angeordnet u n d auf das ganze K o r n e ausgedehnt (Tafel I, Fig. 2). D i e G r ö s s e der E i n s c h l ü s s e erreicht i m allgemeinen ein paar fx kann i n seltenen Fallen auch g r ö s s e r sein. D i e E i n s c h l ü s s e bestehen zumeist aus Glas, n u r ganz selten lässt sich ein, aus A p a t i t oder aus mafischem Silikat bestehender bzw. undurchsichtiger Einschluss beobachten. I n F e l d s p ä t e n treten Spalten selten a u f i n meisten Fallen sind die F e l d s p ä t e unversehrt, o b w o h l bisweilen verwitterte P l a g i o k l a s k ö r n e r auch beobachtet werden k ö n n e n. Die Plagioklase sind, wie bereits e r w ä h n t, fast ohne Ausnahme Zwillingskristalle. A u f g r u n d von Messungen m i t dem Universaldrehtisch erwiesen sich die nach dem A l b i t Zwillingsgesetz entstandenen Zwillinge als am häufigsten (39,8%), was in gutem E i n k l a n g m i t dem bisher für die A n d é s i t e des B ö r z s ö n y - G e b i r g e s gemessenen Durchschnitt (37,4%, N O S K E - F A Z E K A S 1972) steht. Ann. Hist.-nat. Mus. Nat. Hung., 71, 1979

2 Der Häufigkeit nach folgen diesen die Karlsbad Zwillingskristalle (20,6%), dann kommen in gleicher Menge die Verzwillingungen nach dem Albit- und Albit Karlsbad-Gesetz (Tabelle 2). Blicken wir nun auf Abb. 3, so können wir sehen, dass die zwillingsgesetzmässige Verteilung der Plagioklase des Andesits von Nagyirtáspuszta (kontinuierliche Linie) in grossem Masse mit jener der im Süd-Börzsöny gemessenen Zwillingsgesetze (gebrochene Linie) übereinstimmten. Das können wir jedoch von der Übereinstimmung des A «-Gehaltes der Plagioklase nicht sagen. Während der An-GchaXt je nach Zwillingstypen in den einzelnen, früher untersuchten Andesitabarten aus dem Süd-Börzsöny zwischen 60 und 70% varriert, sind die Feldspäte der Andesits von Nagyirtáspuszta saurer, ihr durchschnittlicher An-Geha\\ erreicht nicht mehr als nur 55,9% (Tabelle 2). Von den porphyrisch ausgeschiedenen manschen Silikaten sind die Pyroxene am häufigsten (9,4%). Beim Abmessen mit dem Integrationstisch erwies sich die Menge der zumeist eine grössere Korngrösse habenden (1 bis 3 mm) Amphibolkristalle als nur halb so gross (5,1%). Biotit ist nur mit einem zehntelprozentigen Anteil im Bau des Gesteins beteiligt. Alle drei mafischen Silikate sind von guter Erhaltung, nur ganz vereinzelt beobachtet man, dass die Grundmasse den Amphibol verdrängt. Die Amphibolkristalle führen wenige Feldspateinschlüsse und gleichermassen klein ist in ihnen auch der Anteil der undurchsichtigen Einschlüsse. Der mit dem Universaldrehtisch gemessene Auslöschungswinkel der Amphibolkristalle an der Kristallfläche y/s c variiert zwischen 2 und 17 (Durchschnittswert = 8,5 ). Neben den obigen ist auch eine geringe Menge von Apatit mit zu beobachten, und in manchen Fällen konnte ich sogar Quarzkörner mit einem guten konoskopischen Bild bestimmen. Beachtenswert ist die Art und Weise der Kontaktgestaltung zwischen dem porfyrischen, amphibolführenden Pyroxenandesit und der eingangs erwähnten, feinkörnigen, dichten, tuffartigen Bildung von muscheligem Bruch, der kaum rauh anzufühlen ist. Das tonig-glasige und nur wenige Feldspatkristalle von geringer Grösse führende Gestein kommt mit dem Andesit in einer scharfen Linie in Berührung (Tafel II, Fig. 1). Es ist charakteristisch, dass die tuffartige Bildung die porphyrischen Feldspäte des Andesits durch Resorbtion verstümmelt (Tafel II, Fig. 2). In zahlreichen Dünnschliffen sieht man deutlich das aus rotbraunen, feindispersen Eisenmineralien bestehenden 0,5 bis 1,0 mm breiten Band, das sich entlang der Kontaktlinie hinzieht (Tafel II, Fig. 2). Abb. 1. Der Fundort des amphibolführenden Pyroxenandesits (schwarzer Punkt)

3 Das Gestein von dichter Textur besteht vorwiegend aus Gesteinsglas und Tonmineralien mit Feldspat-Einsprenglingen von ca. 50 bis 100 JJI (seltener [i). Mansche Silikate (Amphibol und Pyroxen) sind in geringer Menge auch vorhanden. Aufgrund der Anordnung der porphyrischen Gemengteile dürfte die Textur des Gesteins als leicht orientiert betrachtet werden. Cognate Einschlüsse des amphibolführenden Pyroxenandesits im Laufe meiner Untersuchungen beobachtete ich einige mehr oder minder gut erhaltene, ein paar mm grosse, früher ausgeschiedene Einschlüsse im oben beschriebenen amphibolführenden Pyroxenandesit. Unter den Einschlüssen war der grösste 10 mm lang und 3 mm breit, an beiden Enden sich auf 2 mm verschmälernd. Dieser Einschluss besteht aus frischen, gut erahltenen, 100 bis 250 u. grossen Plagioklaskristallen und ähnlich grossen Amphibolkristallen. Am häufigsten sind die Kristalle von 200 u.-grösse. Kennzeichnend ist die holokristalline Textur, wo die Feldspäte bzw. Amphibole sich ohne Bindemittel dicht aneinander fügen (Tafel 3, Fig. 1). Der Kontakt mit dem einschliessenden Andesit ist scharf, folgt der Linie der Grenzeflächen der äusseren Kristalle des Einschlusses. Die Feldspatkristalle sind vorwiegend tabular und im allgemeinen von Zwillingsstruktur, bestehen jedoch zumeist lediglich aus zwei Zwillingsindividuen (Tafel 3, Fig. 2). Mit dem Universaldrehtisch konnte ich an 57 Plagioklaskristallen 62 Zwillingsverwachsungen feststellen. Die Feldspäte des Einschlusses waren nur nach vier Zwillingsgesetzen kristallisiert: Albit, Karlsbad, Aklin und Albit-Karlsbad. Auffallend ist die ausserordentliche Häufigkeit der Aklin-Zwillinge, sie macht fast die Hälfte der sämtlichen gemessenen Zwillingskristalle aus (48,4%). Bei meinen früheren statistischen Untersuchungen der Zwillingsgesetze konnte ich eine ähnlich grosse Häufigkeit von Aklin-Zwillingen weder in vulkanischen (NOSKE-FAZEKAS 1972,1974; EMBEY &NOSKE-FAZEKAS 1975), noch in intruziv-magmatischen Gesteinen beobachten (NOSKE-FAZEKAS & EMBEY 1978). Vergleichend mit der Verteilung von Zwillingskristallen im einschliessenen, amphibolführenden Pyroxenandesit sowie mit Abb. 2. Verteilung der Plagioklase des Grundandesits : A=amphibolführender Pyroxenandesit und B = cognaten Einschlusses nach dem Zwillingsgesetz. Zeichenerklärung: 1 = Albitzwilling, 2 = Manebacher Zwilling, 3 = Karlsbader Zwilling, 4 = Aklinzwilling, 5 = Albit Karlsbader Zwilling

4 dem Häufigkeitsdiagramm der im Südraum des BörzÖny-Gebirges gemessenen Feldspat Zwillingsgesetze (Abb. 3), können wir sehen, wie stark die Zwillingsgesetze des Einschlusses sich in prozentmässiger Verteilung von den vorigen unterscheiden. Ferner ist beachtenswert, dass bei den Plagioklasen des einschliessenden Andesits der An-Geha\t der Feldspatkristalle des Einschlusses um rund 7% grösser ist (62,9%). In der Ausscheudungsreihenfolge folgen die braunen, stark pleochroischen Amphibolkristalle nach den Plagioklasen, also sind zumeist xenomorph (Tafel 4, Fig. 1). Das sind frische Kristalle von gutem Erhaltungszustand (Tafel 4, Fig. 2). Ihr Auslöschwinkel, gemessen mit dem Universaldrehtisch an Kristallfläche y^c, variiert zwischen 2 und 16 (Durchschnittswert = 7,8 ). Neben den obigen lassen sich vereinzelte idiomorphe Apatitkristalle und Pyroxen mit beobachten. Ursprung der Plagioklas-Amphibol Einschlüsse Der im amphibolführenden Pyroxenandesit gefundene Einschluss von Plagioklas- Amphibol-Zusammensetzung ist vom cognatem Ursprung. Ein Beweis dafür ist seine mineralogische Zusammensetzung, die mit jener des einschliessenden Gesteins (Plagioklas + Amphibol+wenig Apatit u. Piroxen) übereinstimmt. Gleichzeitig zeugt die holokristalline Textur des Einschlusses von einer, dem Andesit vorangegangenen Kristallisierung. Die Korngrösse ist klein, 200 \i im Durchschnitt, die Grundmasse fehlt vollkommen. Neben den zumeist idiomorphen, tabulären Plagioklasen ist auch der Apatit idiomorph. Der in viel geringerer Menge vorhandene Amphibol ist xenomorph, er hat also den restlichen Raum Abb. 3. Verteilung Der Plagioklaszwillinge im Südraum des Börzsöny-Gebirges (gebrochene Linie: 1), des Andesits von Nagyirtáspuszta (kontinuierliche Linie: 2) und des cognaten Einschlusses (3. Zeichen)

5 ausgefüllt. Aus diesen Texturanalysen kann darauf gefolgert werden, dass wir es miteiner dem Aufbruch des Andesits vorangegangenen, früheren Kristallakkumulation zu tun haben. Nach der Nomenklatur von E. D. JACKSON sind Plagioklas und Apatit als cumulus"- Mineralien aufzufassen, während Amphibol und Piroxen als post cumulus"-mineral zu betrachten sind. Die Untersuchungen der Plagioklase mit dem Universaldrehtisch bekräftigen vollkommen diesen, vom Texturbild gezogenen Schluss. Die Plagioklase des Einschlusses weichen schon an Hand der einfachen mikroskopischen Beobachtungen von denen des einschliessenden Andésites, vor allem mit ihrer mehr ausgepräten Homogenität und ihrer einfacheren (nicht polisynthetischen) Struktur ab. Aufgrund der mit dem Universaldrehtisch vorgenommenen Messungen stellt sich übrigens heraus, dass die Häufigkeit der Plagioklaszwillinge des Einschlusses sich von der Zwillingsgesetz-Häufigkeit der Plagioklase des einschliessenden Gesteins, ja sogar von den entsprechenden Werten des im Südraum des Börzsöny-Gebirges vorkommendenen Lavagesteine auf eine kennzeichende Weise unterscheidet (Abb. 3). Die frühren Untersuchungen (GORAI 1951, NOSKE-FAZEKAS 1972) haben ausserdem nachgewiesen, dass die statistische Verteilung der Plagioklaszwillinge von der chemischen Zusammensetzung (Aziditätsgrad) und den physikalischen Umständen (Bildungstiefe) abhängig ist. In dieser Hinsicht liefert die statistische Verteilung der Plagioklaszwillinge des Einschlusses einen weiteren prägnanten Beweis. Vor einem cognaten Ursprung zeugt auch der An-Ceha\t der Plagioklase, der, wie bereits festgstellt, wesentlich grösser (62,9%) als der /ÍAz-Gehalt der Plagioklase des einschliessenden Gesteins (55,9%) ist. Allerdings muss dabei erwähnt werden, dass z. B. im Falle der Andésite des südlichen Börzsöny-Gebirges der An-Geha\t 65% beträgt. Aus diesem Grund liesse sich die frühe Kristallisierung des Einschlusses nicht erklären. Dagegen die Tatsache, dass der Einschluss sich in einem Gestein gefindet, dessen,4/?-gehalt viel kleiner als der Durchschnitt ist, weist darauf hin, dass er wirklich blutsverwandt" d. h. cognate mit dem betreflenden Gestein ist. Da cognate Einschlüsse im allgemeinen in einer Magmakammer mit festem Untergrund (floored magma chamber) durch Kristallakkumulation (cumulus processes) Zustandekommen können, weist das Vorhandensein von blutsverwandten" Einschlüssen auch daraufhin, dass das Magma nicht unmittelbar vom Mantel, sondern mindestens durch eine sekundäre Magmakammer emporgestiegen sein muss. Schrifttum BURRI, C., PARKER, L. & WENK, E. (1967): Die optische Orientierung der Plagioklase. Basel, GORAI, M. (1951): Petrological studies on plagioclase twins. Amer. Mineral., 36: JACKSON, E. D. (1967): Ultramafic cumulates in the Stillwater, Great Dyke and Bushveld intrusions. In: Ultramafic and related rocks (New York), p NOSKE-FAZEKAS, G. (1972): Feldspatuntersuchungen an den Andesiten des Südteiles des Börzsöny- Gebirges. Ann. Hist.-nat. Mus. Nat. Hung., 64: NOSKE-FAZEKAS, G. (1974): Feldspatuntersuchungen an den Dazitvorkommen des Südteiles des Börzöny-Gebirges. Fragm. Min. Pal., 5: NOSKE-FAZEKAS, G. (1977): Feldspatuntersuchungen am Andesitvorkommen des Róka-Berges bei Szokolya (Ungarn). Ann. Hist.-nat. Mus. Nat. Hung., 69: NOSKE-FAZEKAS, G. & EMBEY-ISZTIN, A. (1975): Petrologische Untersuchungen der Andesitintrusion von Nadap (Ungarn). Ann. Hist.-nat. Mus. Nat. Hung., 67: NOSKE-FAZEKAS, G. & EMBEY-ISZTIN, A. (1978): New data to the mineralogy of the basic intrusion around the village Szarvaskő, Hungary. Ann. Hist.-nat. Mus. Nat. Hung., 70: SMITH, J. V. (1974): Feldspat Minerals, 2. New York, p

6 Tabelle 1. Mineralogische Zusammensetzung des amphibolführenden Pyroxenandesits Feldspat Amphibol Pyroxen Biotit Granat Quarz Opak 40,1 5,1 9,4 0,9 0,1 0,5 1,6 42,3 Tabelle 2. Die Verteilung der Zwillingstypen der Plagioklase und der durchschnittliche An-% Grundmasse Albit- Zwillingstyp: Albit Manebach Karlsbad Aklin Karlsbad Amphibolführender Pyroxenandesit 39,8 3,8 20,6 17,9 17,9 Cognate Einschluss 35,5 6,5 48,4 9,6 Anortit-%: Amphibolführender Pyroxenandesit 56,1 58,3 55,8 56,9 53,9 Cognate Einschluss 65,1 59,0 62,6 58,8 Author's address : DR. GABRIELLA NOSKE-FAZEKAS Mineralogical Department Hungarian Natural History Museum H-1370 Budapest, pf. 330 Hungary

7 Tafel I Fig 1 Einschlussreicher, korrodierter Plagioklaskristall an der Kontaktgrenze zwischen Andesit u n d Tuff. I I N, 40 x Fie 2 D e n ganzen Plagioklaskristall umfassende E i n s c h l u s s f ü h r u n g von g e b ä n d e t e r A n o r d n u n g. I I N, 40 x

8 Tafel I I F i g. 1. K o n t a k t l i n i e zwischen Andesit und Tuff, m i t a u f g e l ö s t e n Plagioklasen. I I N, 40 x F i g. 2. AusEisenmineralien bestehender Band a n der Kontaktgrenze der beiden Gesteine. I I N, 30 x

9 Tafel I I I F i g. 1. T e x t u r b i l d eines cognaten Einschlusses. I I N.40 x F i g. 2. Plagioklas-Zwillingskristalle i m Einschluss. + N, 40 x

10 Tafel I V F i g. 1. X e n o m o r p h e A m p h i b o l e i m cognaten Einschluss. I I N, 40 x Fig. 2. Amphibolaggregat i m Einschluss. I I N, 40 x