 |
Reconstructing of magmatic processes at Kerimasi and Oldoinyo Lengai: 3D melt inclusion research
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
119535 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Guzmics, Tibor |
| Title in Hungarian |
A Kerimasi és az Oldoinyo Lengai magmás folyamatainak rekonstruálása: 3D olvadékzárvány vizsgálatok |
| Title in English |
Reconstructing of magmatic processes at Kerimasi and Oldoinyo Lengai: 3D melt inclusion research |
| Keywords in Hungarian |
szételegyedés, petrogenezis, karbonatit, elemmegoszlás, víztartalom, Raman térképezés, FIB-SEM |
| Keywords in English |
immiscibility, petrogenesis, carbonatite, element partitioning, water content, Raman mapping, FIB-SEM |
| Discipline |
| Mineralogy, Petrology (Council of Complex Environmental Sciences) | 100 % | | Ortelius classification: Mineralogy |
|
| Panel |
Earth sciences 1 |
| Department or equivalent |
Department of Petrology and Geochemistry (Eötvös Loránd University) |
| Participants |
Berkesi, Márta
Szabó, Csaba
|
| Starting date |
2016-10-01 |
| Closing date |
2021-09-30 |
| Funding (in million HUF) |
34.311 |
| FTE (full time equivalent) |
7.95 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A pályázatban a Kerimasi és az Oldoinyo Lengai vulkánok mélységi és kiömlési kőzeteiben található olvadékzárványok analitikai és kísérleti kőzettani vizsgálatával az elsődleges célunk az, hogy megtudjuk mi a víz szerepe az elemek viselkedésében a magmás fejlődés során. Ehhez következőket tervezzük végrehajtani: 1/ a leányásványok (akár szubmikron méretű) meghatározása, 2/ a leányásványok térfogatarányának és az olvadékok víztartalmának meghatározása, 3/ a víztartalmak összehasonlítása a különböző kőzetekben, 4/ az olvadékzárványok 3 dimenziós Raman és FIB-SEM térképeinek megalkotása és egy mindenki számára könnyen alkalmazható Raman-3D térképezési eljárás tökéletesítése, 5/ az olvadékok és a befogadó ásványok fő- és nyomelem-koncentrációinak meghatározása, 6/ a Kerimasi és az Oldoinyo Lengai komplett olvadékfejlődési modelljeinek kidolgozása, 6/ az olvadékok közötti, valamint az olvadékok és az ásványok közötti elemmegoszlás meghatározása, a megoszlások időbeli változásának vizsgálata és a tanulmányozott kőzetek képződési hőmérsékletinek meghatározása.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A kutatás során a Kerimasi és az Oldoinyo Lengai vulkánok képződésekor jelenlévő olvadék-fázisok(ok) víz-, fő- és nyomelemtartalmát, valamint e kémiai komponensek időbeli változását vizsgáljuk. A primitív karbonátolvadék és szilikát szülőolvadékának víztartalmát nem ismerjük semelyik, földünkön előforduló alkáli-szilikát karbonatit előfordulás tekintetében. Jelenlegi sejtésünk szerint e két vulkán olvadékrendszere teljesen eltérő fejlődési útvonalat járt be, azonban az olvadékfejlődés hasonló főelem-összetételű de különböző nyomelem-összetételű, szélsőségesen differenciálódott nátrokarbonatitot produkált. Ennek okát egyenlőre pontosan nem értjük. Célunk megválaszolni, hogy mi a víz, az alkáliák és más, olvadék-szerkezetet módosító, komplex anion szerepe az elemek megoszlásában az olvadékok, illetve az olvadékok és az ásványok között. Célunk kidolgozni egy teljes olvadékfejlődési modellt a Kerimasi és az Oldoinyo Lengai vulkánokra, valamint tökéletesíteni egy Raman térképezési eljárást -független FIB-SEM vizsgálatokkal alátámasztva-, hogy alkalmazható legyen más kutatók számára is. Eredményeink alkalmazásával pontosan megismerhető más alkáli-szilikát és karbonatit előfordulás petrogenezise. Például: Mi az alkáli és az illó deficit pontos oka a különböző előfordulások esetében? Milyen mértékben változik az ismert petrológiai kép egy-egy előfordulás vonatkozásában ha az olvadékzárványok vizsgálatát is bevonjuk a kutatásba?
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Eredményeink alkalmazásával a kutatók más karbonatit előfordulásoknál felvetődött petrogenetikai kérdéseket oldhatnak meg. Ha megismerjük mi -és miért van- lényeges különbség a Kerimasi és az Oldoinyo Lengai primitív szülőolvadékénak kemizmusában és megértjük miért fejlődtek az olvadékok más petrogenetikai útvonalon e két egymáshoz közel lévő vulkán esetében, akkor a Földtörténet korábbi szakaszában, hasonló geodinamikai helyzeteben keletkezett komplexumok kialakulását jobban megismerhetjük; ott is például ahol az értékes elemek hatékonyabban/gazdaságosabban kitermelhetők. Legjobb tudásunk szerint hazánkban nem foglalkozik senki az olvadékzárványok kombinált analitikai és kísérleti kőzettani vizsgálatával. Demény és munkatársai azonban fontos adatokat publikáltak több előfordulásból származó karbonatitból, pl.: Manitoba (Chakhmouradian et al. 2008), Kanári-szigetek (Demény et al. 1998, Casillas et al. 2008) és Kola (Demény et al. 2004). Legjobb ismeretük szerint nemzetközi viszonylatban plutóni karbonátolvadékok fő- és nyomelem-összetételét korábbi munkáinkat megelőzően (Guzmics et al. 2008, 2011, 2012, 2015; Káldos et al. 2015) senki sem határozta meg, azonban plutóni karbonatitok olvadék- és fluidumzárványaiban alkáli karbonátok jelenlétét többen is kimutatták (Rankin 1977, Le Bas és Aspden 1981, Nielsen et al. 1998, Zaitsev és Chakhmouradian 2002, Zaitsev és Keller 2006, Zaitsev et al. 2012, Chen et al. 2013, Campeny et al. 2015). Kiömlési kőzetekben lévő nátrokarbonátolvadék-zárványok főelem-összetételét kanadai, angol és orosz kutatók publikálták (pl. Mitchell 2009, Sharygin et al. 2012, Mitchell és Dawson 2012). Plutóni karbonátolvadék víztartalmát senki sem határozta ezidáig meg.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Modern világunk termékeinek (pl. mobiltelefonok, elektronikai alkatrészek) gyártásához szükségünk van bizonyos kémiai elemekre, amelyek azonban Földünkön nagyon kis koncentrációban találhatók meg (pl. a ritkaföldfémek, Nb és a Ta). Ezek az elemek egyes geológiai képződményekben (pl. alkáli-gazdag vagy karbonát-gazdag magmás kőzetekben) nagyon feldúsulhatnak és így kitermelésük sokkal könnyebb, mint ha cél nélkül keresgélnénk azokat. Kutatásunkkal nem a feldúsulás tényét és volumenét vizsgáljuk, hanem a feldúsulás okait keressük olyan piciny (mikrométeres = a milliméter ezred része) magmacseppek vizsgálatával, amelyek a magmás kristályok növekedése során vagy után csapdázódtak a kristályok szerkezetébe.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
In this project we plan to carry out high-quality analytical measurements on melt inclusions in effusive and plutonic rocks from Kerimasi and Oldoinyo Lengai volcanoes. The major goal is to understand the role played by water on elements behavior during magmatic evolution pathways. For this, we are aiming to 1/ determine all the daughter minerals (even submicron sized) in melt inclusions, 2/ calculate volume ratio of the daughter minerals and water content of melt phases, comparing the water contents determined in the melt inclusions from different rocks, 3/ create 3D Raman-coupled FIB-SEM maps on the melt inclusions in extremely high resolution and devise a Raman mapping method that can be used widely, 4/ determine the major and trace element concentrations in both the melt phase(s) and host minerals, 5/ complete the known melt evolution pathways at Kerimasi and Oldoinyo Lengai, 6/ calculate the distribution coefficients between the immiscible melt(s) and the coexisting minerals, study the change of these coefficients during evolution and estimate the formation T of the studied rocks.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
In our research we measure water-, trace-, and major element content of melt(s) existed at the evolution of Kerimasi and Oldoinyo Lengai. We also interested in temporal variations of these components. There is no data on water-content from any plutonic carbonate melt and its silicate parent melt. According to our hypothesis, melt systems of these two volcanoes developed in quite different manner however, melts at Kerimasi and Oldoinyo Lengai could produce similar evolved natrocarbonatite compositions, which have totally different trace element content. The reason of this phenomenon is not known exactly yet. Our aim is to discover the role played by water, alkalis and other network modifiers (P and S) in element partitioning between the immiscible melts and the minerals. We propose to evaluate a complete evolutionary model for melts of Kerimasi and Oldoinyo Lengai, from primitive to the very late evolutionary stages. Further goal of the project is to improve a Raman mapping method for melt inclusions, supported by independent FIB-SEM analyses, to be applicable for other researchers interested in petrogenesis of alkaline and carbonatite rocks.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
The result of this project will help other researchers to answer important petrogenetic questions about any carbonatite complexes. If we 1/ know properly the differences of the parental melts of Kerimasi and Oldoinyo Lengai and 2/ understand why these melts developed in different petrogenetic way, we can help to understand genesis of alkaline-carbonatite occurrences formed in similar geodynamic situation during the Earth's history. For example: What is the reason of the lack of alkalis and volatiles in carbonatites? How the explanation of other carbonatite and alkaline silicate rocks will be changed, if the major tool to understand petrogenesis was melt inclusion study? To the best of our knowledge, major- and trace element concentrations of plutonic carbonate melts were not determined before our studies (Guzmics et al. 2008, 2011, 2012, 2015; Káldos et al. 2015). However, the presence of alkali carbonates in plutonic carbonatites from melt inclusions (Nielsen et al. 1998, Zaitsev and Chakhmouradian 2002, Zaitsev and Keller 2006, Zaitsev 2010, Chen et al. 2013, Campeny et al. 2015) and from fluid inclusions (Rankin 1977, Le Bas and Aspden 1981) has been shown. In effusive rocks the major element concentration of carbonate melts has been shown by Mitchell (2009), Sharygin et al. (2012) and Mitchell and Dawson (2012). As far as we know, in Hungary there is no researcher who is studying carbonate and alkaline-silicate melt inclusions by detailed analytical and experimental approach. However, Demény et al. published some important data on carbonatite rocks from Manitoba (Chakhmouradian et al. 2008), Canary Island (Demény et al. 1998, Casillas et al. 2008) and Kola (Demény et al. 2004). Water content of plutonic carbonate melts has not been determined yet.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Modern technology requires REE, Nb and Ta as these elements are essential in the production of mobile phones and electronic components. These elements have very low concentration in the Earth's crust however, in certain geological formations (e.g. in alkaline-carbonatite rocks) they can be extremely enriched relative to the average crust. These rocks allow to obtain such elements. In our research we are not dealing with the mining aspects directly, rather, we are interested in the mine-forming processes. To do this we study very tiny (micrometer scale) drops of the magma, which were enclosed by the igneous crystals during their growth.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
List of publications |
|
|
| Yaxley Gregory M., Anenburg Michael, Tappe Sebastian, Decree Sophie, Guzmics Tibor: Carbonatites: Classification, Sources, Evolution, and Emplacement, ANNUAL REVIEW OF EARTH AND PLANETARY SCIENCES 50: (1) p. 261., 2022 | | Emanuel Andrade Albuquerque Mororó: Peralkaline rhyolite formation at Oldoinyo Lengai: a case study, Elméleti kategória III. helyezés, Mining Support Kft. különdíja, Ifjú Szakemberek Ankétja, Zalakaros, Absztrakt kötet, 2021 | | Halász Noémi: Complex evolution of double coronas from Oldoinyo Lengai ijolite, Elméleti kategória II. helyezés, Ifjú Szakemberek Ankétja, Zalakaros, Absztrakt kötet, 2021 | | Halász Noémi, M. Tóth Tivadar, Berkesi Márta, Guzmics Tibor: A titanit jelentősége az Oldoinyo Lengai alatti litoszféra fejlődésének rekonstrukciójában, 11. Kőzettani és Geokémiai Vándorgyűlés Sopron, I. helyezés, 2020 | | Emanuel Mororó: Study of quartz-hosted fluid inclusions: Implications to Oldoinyo Lengai degassing; M.Sc. thesis, ELTE-TTK Kőzettani és Geokémiai Tanszék, Témavezető: Berkesi Márta, Guzmics Tibor, 2020 | | Justine L. Myovela: Melt inclusions in magnetite-perovskite cumulates from Kerimasi volcano, Tanzania: implications for the parental melts of alkaline-carbonatite rocks; M.Sc. thesis, ELTE-TTK Kőzettani és Geokémiai Tanszék, Témavezető: Guzmics Tibor, Berkesi Márta, 2020 | | Halász Noémi: Az Oldoinyo Lengai vulkáni és intruzív kőzeteire alkalmazható termobarometriai módszerek, Diplomamunka, SzTE-TIK Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék, Témavezető: M. Tóth Tivadar, Guzmics Tibor, 2020 | | Halász Noémi: Az Ol Doinyo Lengai egy ijolit xenolitjának evolúciója: OTDK Dolgozat, 59 oldal., ELTE-TTK és SZTE-TTIK nyomtatott és elektronikus formában, II. helyezés, XXXIV. OTDK, Eger, 2019 | | Halász Noémi: Az Ol Doinyo Lengai egy ijolit xenolitjának evolúciója: OTDK Dolgozat, 59 oldal., ELTE-TTK és SZTE-TTIK nyomtatott és elektronikus formában, 2019 | | Halász Noémi: Az Ol Doinyo Lengai egy ijolit xenolitjának evolúciója, II. helyezés, XXXIV. OTDK, 2019, Eger, 224. oldal., 2019 | | Berkesi Márta, Bali Enikő, Bodnar Robert J., Szabó Ábel, Guzmics Tibor: Carbonatite and highly peralkaline nephelinite melts from Oldoinyo Lengai Volcano, Tanzania: The role of natrite-normative fluid degassing, GONDWANA RESEARCH 85: pp. 76-83., 2020 | | Berkesi Márta, Bali Enikő, Guzmics Tibor: EXTRÉM ALKÁLI OLVADÉKZÁRVÁNYOK ÉS JELENTŐSÉGÜK AZ OLDOINYO LENGAI-RÓL, In: Kőzettani És Geokémiai Vándorgyűlés, (2019) p. 40., 2019 | | Guzmics Tibor, Berkesi Márta: Fluor és hatása a karbonatitokban, http://10kgvgy.elte.hu/wp-content/uploads/10KGVGY_AbstractBook.pdf, 2019 | | Guzmics Tibor, Berkesi Márta, Bodnar Robert J., Fall András, Bali Enikö, Milke Ralf, Vetlényi Enikö, Szabó Csaba: Natrocarbonatites: A hidden product of three-phase immiscibility, GEOLOGY 47: (6) pp. 527-530., 2019 | | Berkesi Márta, Bali Enikő, Szabó Csaba, Guzmics Tibor: Extremely alkaline carbonatite melts at Oldoinyo Lengai: A melt inclusion study, ECROFI 2019, 2019 | | Guzmics Tibor, Berkesi Márta, Szabó Csaba: Natrocarbonatites: A product of three-phase immiscibility, ECROFI 2019, 2019 | | Berkesi M, Guzmics T, Szabó C: Extremely Alkaline Carbonate Melts at Oldoinyo Lengai: A Melt Inclusion Study, In: Goldschmidt 2019, (2019) p. x., 2019 | | Guzmics T, BERKESI M., SZABÓ Cs.: Understanding of Natrocarbonatite Formation: Results from Kerimasi Nephelinites, In: Goldschmidt 2019, (2019) p. x., 2019 | | Guzmics T., Káldos R., Szabó C.: Study of mafic melt inclusions from Kerimasi Volcano (Tanzania), ECROFI 2017 Biennial Meeting Abstract Book, 2017 | | Káldos R., Guzmics T. , Váczi T., Berkesi M. , Dankházi Z. , Szabó C.: Raman mapping as a tool for studying melt inclusions, ECROFI 2017 Biennial Meeting Abstract Book, 2017 | | Tibor GUZMICS, Márta BERKESI, Ralf MILKE, Csaba SZABÓ: A new approach to understand natrocarbonatite formation based on melt and fluid inclusions from the Kerimasi volcano, Tanzania, PACROFI 14 Houston (Berkesi Márta meghívott előadó), 2018 | | GUZMICS TIBOR, BERKESI MÁRTA , SZABÓ CSABA , RALF MILKE: A NÁTROKARBONATIT MAGMA KÉPZŐDÉSE: ÚJ MODELL A KERIMASI OLVADÉK- ÉS FLUIDUMZÁRVÁNYOK ALAPJÁN, 9. Kőzettani és Geokémiai Vándorgyűlés 2018, 2018 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
