Mineralogy, Petrology (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Ortelius classification: Mineralogy
Panel
Earth sciences 1
Department or equivalent
Geokémiai és Laboratóriumi Főosztály (Geological and Geophysical Institute of Hungary)
Participants
Dégi, Júlia Falus, György Kovács, István János Veres, Miklós
Starting date
2010-06-01
Closing date
2014-10-31
Funding (in million HUF)
23.000
FTE (full time equivalent)
3.95
state
closed project
Summary in Hungarian
A szimplektitek, mint ásványátalakulási reakciók termékei, nagyon fontos szerepet játszanak a metamorf kőzetek P-T történetének megértésében. Ezen felül a folyamatok időtartamáról is lényeges információt hordoznak, hiszen a szimplektitek kialakulása és mikroszerkezet fejlődése diffúzió kontrollált. A mikroszerkezet fejlődés modellezése így „geospeedometer”-ként alkalmazható. Ez a módszer olyan nagy hőmérsékleten kialakult metamorf kőzetekben lezajló folyamatok datálását is lehetővé teszi, ahol a konvencionális geokronológiai módszerek nem használhatók. Ebben a pályázatban osztrák és német kollégákkal közösen a szimplektitképződés reakciókinetikájával és mikroszerkezet fejlődésével, valamint a szimplektitek reakciókészségével szeretnénk foglalkozni. Az együttműködő partnerek kísérleti úton állítanak elő szimplektiteket a CaO–MgO–SiO2 rendszerben kontrollált nyomás, hőmérséklet és víztartalom mellett, hogy tanulmányozhassuk a reakciófront fizikai és transzport tulajdonságait. Az eredményeket a magyar közreműködők alkalmazzák és ellenőrzik különböző földtani környezetekből származó és különböző fejlődéstörténeti utat bejárt természetes szimplektiteken nagy felbontású elektronsugaras mikroanalitikai módszerekkel és IR spektroszkópiával. Mivel finomszemcsés, nagy felületi energiájú szimplektitek kialakulása következtében a befogadó kőzet viselkedése jelentősen eltérhet az egyensúlyi termodinamikával megjósolhatótól, a természetes szimplektitek késői viselkedését is tanulmányozzuk.
Summary
Symplectites, as the products of mineral reactions, play a key role in understanding the P-T evolution of rocks. The formation of symplectite microstructures is a diffusion-controlled process, so there is a great potential to apply them as ‘geospeedometers’ to estimate the duration of their formation. This opens new perspectives in the dating of metamorphic processes in rocks where conventional geochronologic methods are not applicable because of the high temperature. In addition, high surface energy of fine-grained symplectites may have significant effect on their stability. Accordingly, the behaviour of rocks containing symplectites during further metamorphic evolution may deviate from what is predicted by equilibrium thermodynamics. In this project we intend to study reaction kinetics and microstructure evolution of symplectite formation as well as the behaviour of symplectites during rock evolution in collaboration with Austrian and German scientists from the FOR 741 research unit. The collaboration partners will carry out experiments to produce symplectites in the CaO–MgO–SiO2 system under controlled P, T and water fugacity in order to study the physical and transport properties of the reaction front. The results will be applied and validated on the Hungarian side by the high resolution electron beam microanalytical and IR spectroscopic study of natural symplectites formed in different geological environments and experienced different alterations during rock evolution.
Final report
Results in Hungarian
Gránátok szegélyén nyomáscsökkenés hatására bekövetkezett szétesési reakcióban keletkezett anortit-piroxén-spinell együttes szöveti-kémiai fejlődését tanulmányoztuk a balaton-felvidéki bazalttufában található gránát granulit xenolitokban. Nagyfelbontású szekunder és visszaszórt elektronképek és FIB „slice and view” technikával kapott 3D szerkezeti rekonstrukciónak és az EBSD mérések eredményeinek értelmezésével valamint a nagyfelbontású elektronmikroszondával nyert szubmikrométeres léptékű kémiai információkkal kombinálva a mintában található kelifites szegélyeken belül elkülönítettünk finomszemcsés és újrakristályosodott szimplektiteket, illetve olvadék-szimplektit kölcsönhatási eseményeket. A szimplektiteket ért fluidumhatások azonosítására gránát granulit xenolitokban vizsgáltuk a fluidum-kőzet kölcsönhatásokat és az egyes ásványfázisok víztartalmát. Több fluidum-kőzet kölcsönhatási eseményt különítettünk el szöveti megfigyeléseken alapuló fluidum- és olvadékzárvány, Raman- és IR spektroszkópiás vizsgálatokkal, valamint a kőzetalkotó ásványok és olvadékzárványok EPMA és LA-ICPMS vizsgálatával. Elkülönítettünk egy korai parciális olvadási eseményt, amelyet egy víztartalmú CO2-dús fluidum okozott. A fiatalabb fluidum-kőzet kölcsönhatás során gránátmentes cpx-pl kőzetek jöttek létre. A kölcsönhatás eredményeképpen a kőzet lokálisan rehidratálódott a CO2-t és vizet is tartalmazó trachidácitos-dácitos-riolitos olvadék hatására, amely gazdagodott Cs-ban, B-ban és főleg Rb-ban.
Results in English
We studied textural and chemical evolution of anorthite-pyroxene-spinel symplectite produced by pressure decrease induced garnet breakdown reaction in mafic garnet granulite xenoliths from the alkaline basaltic tuffs of the Balaton Highland. We divided fine grained and recrystallized symplectites and several melt-symplectite interactions using high resolution secondary and backscattered electron images, 3D FIB „slice and view” technique for structural reconstruction, EBSD, chemical information of submicron size symplectite minerals from high resolution electron microprobe. To identify the fluid-symplectite interactions we studied fluid-melt-rock interactions and the water content of the nominally anhydrous minerals in the mafic garnet garnulite xenoliths. We couls distinguish several fluid-melt-rock interactions using textural observations in thin sections, fluid and melt inclusion study, Raman- and IR spectroscopy as well as microprobe and LA-ICPMS study of rock forming minerals and melt inclusions. We determined an early parcial melting event caused by infiltrating water-bearing CO2-rich fluid. As the result of a younger fluid-rock interaction the originally dry rock was parcially rehydrated by a CO2-H2O-bearing trachydacitic-dacitic-rhyolitic melt enriched in Cs, B and Rb.
Németh, B., Török, K., Dégi, J. & Szabó, Cs.: Fluidum–kőzet kölcsönhatások mafikus granulit xenolitokban a Bakony–Balaton-felvidékről, 13th Bányászati, Kohászati és Földtani Konferencia. Gyergyószentmiklós (Romania), (ISSN 1842-9440), 244-247., 2011
Bianca Németh, Kálmán Török & Csaba Szabó: Fluid-rock interactions in mafic granulite xenoliths from Bakony - Balaton Highland Volcanic Field., XXI. ECROFI (European Current Research on Fluid Inclusions) LEOBEN, AUSZTRIA,, 2011
B. Németh, K. Török, J. Dégi, C. Szabó: Metamorphic Reactions as Indicators of Lower Crustal Processes during Formation of the Pannonian Basin., 6th Congress of Balkan Geophysical Society Budapest, Hungary 3-6 October 2011, 2011
Török, K.: On the origin and fluid content of some rare crustal xenoliths and their bearing on the structure and evolution of the crust beneath the Bakony–Balaton Highland Volcanic, International Journal of Earth Sciences, DOI: 10.1007/s00531-011-0743-2, 2012
Németh Bianka, Török Kálmán, Szabó Csaba: Melting, fluid migration and fluid-rock interactions in mafic garnet granulite xenoliths from the Bakony-Balaton Highland Volcanic Field (Hungary), Europen Mineralogical Conference, Frankfurt, 2012. szeptember 2-6., 2012
Németh Bianca: Study of Fluid-Rock Interactions from Basic Granulite Xenoliths from the Bakony-Balaton Highland Volcanic Field, ISZA: Tatabánya, 2012. március 30., 2012
Németh Bianca, Török Kálmán, Szabó Csaba: Study of fluid-rock interactions in mafic granulite xenoliths from the Bakony-Balaton Highland Volcanic Field, MSCC-CEMC: Miskolc, 2012. április 20., 2012
Németh Bianca: Evolution of the Lower Crust in the Point of View of Fluid-Rock Interaction Under the Bakony-Balaton Highland Volcanic Field, ISZA: Békéscsaba, 2013. április 5., 2013
Németh Bianca, Török Kálmán, Szabó Csaba: Evolution of the Lower Crust from the Point of View of Fluid-Rock Interaction Under the Bakony-Balaton Highland Volcanic Field, Goldschmidt Conference: Firenze, 2013. augusztus 25-30., 2013
Király, E., Ó.Kovács, L., Bertalan, É., Kovács, I., Zajacz, Z., Török, K., Németh, B.: Összehasonlító mérések LA-ICP-MS-sel. In: Pál-Molnár E., Harangi Sz. (eds) Kőzettani folyamatok a földköpenytől a felszínig., 5. Kőzettani és Geokémiai Vándorgyűlés. 51-55. ISBN978-963-482-997-3, 2014
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Kutatási Főosztály (Magyar Földtani és Geofizikai Intézet), Új kutatóhely: Geokémiai és Laboratóriumi Főosztály (Magyar Földtani és Geofizikai Intézet).
