Origin of olivine in Molataleb ultramafic rocks and the role of olivine on magma evolution

Abstract

Granitoid rocks of the central segment of Sanandaj-Sirjan zone, occurring in Lorestan Province, are parts of  a continental arc setting intruded during Mid Jurassic time. Ultramafic rocks are adjacent to this felsic rocks with olivine, orthopyroxene, clinopyroxene and amphibole as their major rock forming minerals. Microscopic observations revealed rounded shape and occurrence of embayments in the olivines attesting different degree of olivine assimilation. By applying electron microprobe analyzes, the chemical compositions of the melts in equilibrium with minerals were calculated. It was revealed that Mg# of the melt is linearly increased as the minerals crystallized. In addition to magmatic origin of the olivine, this trend clearly shows an uncommon behavior of Mg# in the magma that increased during fractional crystallization. Two different possibilities are examined to explain the Mg# increasing. 1- high oxygen fugacity of the magma that led to early crystallization of Fe-oxides; 2- olivine assimilation during fractional crystallization. The results obtained by geochemical modeling and the increase of Ni during fractional crystallization revealed that olivine assimilation during fractional crystallization is the factor that increased Mg# and Ni content of the magma.

Keywords


]1[ قاسمی ح.الف.، درخشی مرتضی.، "کانی شناسی، ژئوشیمی و نقش فرایند جدایش مکانیکی بلورهای الیوین در تشکیل سنگهای آذرین پالئوزوئیک زیرین منطقه شیرگشت، شمال غرب طبس، ایران مرکزی"، مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران، شماره 2 (1387) ص 207-224.



]2[ یزدانی م.، جهانگیری الف.، موذن م.، حاجی علی اوغلی ر.، آهنگری م.، "بررسی شیمی اسپینل و الیوین و تعیین محیط زمین ساختی پریدوتیت های افیولیت شمال غرب ایرانشهر، شمال غرب ایران"، مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران، شماره 4 (1393) ص 557-570.

[3] De Hoog J. C. M., Gall L., Cornell D. H., “Trace-element geochemistry of mantle olivine and application to mantle petrogenesis and geothermobarometry”, Chemical geology 270 (2010) 196-215.

[4] Mallmann G., O'Neill H. S. C., Klemme S., “Heterogeneous distribution of phosphorus in olivine from otherwise well-equilibrated spinel peridotite xenoliths and its implications for the mantle geochemistry of lithium”, Contributions to Mineralogy and Petrology 158 (2009) 485–504.

[5] Tiepolo M., Tribuzio R., Langone A., “High-Mg andesite petrogenesis by amphibole crystallization and ultramafic crust assimilation: Evidence from Adamello hornblendites (Central Alps, Italy)”, Journal of Petrology 49 (2011) 937-970.

]6[ صدیقی س.، "مطالعه زمین‌شناسی و پترولوژی توده نفوذی شمال الیگودرز"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه اصفهان (1373) 152 صفحه.

]7[ باقری ن.، "مطالعه پترولوژی و ژئوشیمی و خاکهای کمیاب در توده‌های گرانیتوئیدی شمال، شمال شرق و شمال غرب الیگودرز با تاکید بر روی آنکلاو توده‌ها"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه اصفهان (1380) 107 صفحه.

]8[ باقریان س.، خاکزاد الف.، "خاستگاه زمین‌شناختی توده گرانیتوئیدی منطقه ملاطالب (شمال الیگودرز)"، فصلنامه علوم زمین، سال دهم، شماره 42-41 (1380) ص 80-83.

]9[ اثنی عشری الف.، "پترولوژی و ژئوشیمی گرانیتوئیدهای شمال و شمال غرب الیگودرز"، پایان نامه دکتری، دانشگاه تهران (1390) 183 صفحه.

]10[ اثنی‌عشری الف.، ولی‌زاده م.و.، سلطانی الف.، "سنگ‌زایی برونبوم‌های ریز دانه‌ای در گرانودیوریت‌های بخش میانی نوار سنندج-سیرجان"، مجله بلورشناسی و کانی‌شناسی ایران، شماره 3 (1393) ص 521-534.

[11] Esna-Ashari A., Tiepolo M., Valizadeh M. V., Hassanzadeh J., Sepahi A. S., "Geochemistry and zircon U-Pb geochronology of Aligoodarz granitoid complex, Sanandaj-Sirjan Zone, Iran", Journal of Asian Earth Sciences 43 (2012) 11-12.

[12] Agard A., Omrani J., Jolivet L., Whitechurch H., Vrielynck B., Spakman W., Monte P., Meyer B., Wortel R., "Zagros orogeny: a subduction-dominated process", Geological Magazine 148 (2011) 692-725.

[13] Witt-Eickschen G., O’Neill H. S. C., “The effect of temperature on the equilibrium distribution of trace elements between clinopyroxene, orthopyroxene, olivine and spinel in upper mantle peridotite”, Chemical Geology 221 (2005) 65-101.

[14] Matzen A. K., Baker M. B., Beckett J. R., Stolper E. M., “Fe-Mg Partitioning between Olivine and High-magnesian Melts and the Nature of Hawaiian Parental Liquids”, Journal of Petrology (2011) doi:10.1093/petrology/egq089

[15] Bédard J. H., “Trace element partitioning coefficients between silicate melts and orthopyroxene: Parameterizations of D variations”, Chemical Geology 244 (2007) 263-303.

[16] Grove T. L, Bryan W. B., “Fractionation of pyroxene-phyric MORB at low pressure: An experimental study”, Contributions to Mineralogy and Petrology 84 (1983) 293-309.

[17] Sisson T. W., Grove T. L., “Experimental investigations of the role of H2O in calc-alkaline differentiation and subduction zone magmatism”, Contributions to Mineralogy and Petrology 113 (1993) 143-166.

[18] Kamenetsky V. S., Elburg M., Arculus R., Thomas R., “Magmatic origin of low-Ca olivine in subduction-related magmas: Co-existence of contrasting magmas”, Chemical Geology 233 (2006) 346-357.

[19] Adam J., Green T., “Trace element partitioning between mica- and amphibole-bearing garnet lherzolite and hydrous basanitic melt: 1. Experimental results and the investigation of controls on partitioning behavior”, Contributions to Mineralogy and Petrology 152 (2006) 1–17.

[20] DePaolo D. J., “Trace element and isotopic effects of combined wall rock assimilation and fractional crystallization”, Earth and Planetary Science Letters 53 (1981) 189–202.

[21] Arth J. G., “Behavior of trace elements during magmatic processes –a summary of theoretical models and their applications”, Journal of Research of the U.S. Geological Survey 4 (1976) 41-47.