Abstract

Minor dikes 8–70 cm thick of ankaramitic composition were emplaced late in the crystallization of the Greenhills Complex, a layered dunite – wehrlite – hornblende gabbronorite intrusion of Permian age in the volcanic arc-derived Brook Street Terrane of southern New Zealand. Mg contents range from 10 to 28 wt% MgO. The interior of a hornblende ankaramite dike at Steep Head contains phenocrysts of olivine Fo93–82, in some cases skeletal, and scattered phenocrysts of diopside, set in a groundmass of magnesiohornblende. The chilled margins of this dike consist almost wholly of amphibole (91%) and anorthite, An99–94 (9%). In other dikes, crystallization of amphibole followed that of olivine, diopside, enstatite, and overlapped with plagioclase. Olivine in these dikes varies in composition from Fo90 to Fo72. Diopside contains oriented blebs of magnesiohornblende and edenite. We believe that the components of these amphibole inclusions were in part introduced and in part derived from the host pyroxene by a process of reactive exsolution. Spinel varies from chromite containing 53 wt% Cr2O3 through compositions at first increasingly Al-rich, and then through chromian magnetite to virtually Cr-free magnetite. Amphiboles range from magnesiohornblende to edenite, pargasite, and tschermakite, with minor late-stage high-Si magnesiohornblende. The aphyric margin of the Steep Head dike contains 17.4 wt% MgO on a volatile-free basis. Some of the melts may have exceeded this MgO content. Dike centers are more Mg-rich than margins, reaching 28.3% in one case, in part an effect of concentration of phenocrysts by flow differentiation, and in part a result of changing composition of the melt. The presence of abundant magmatic amphibole, especially in the most magnesian rocks, indicates a relatively hydrous magma. Various geothermometers suggest extensive low-temperature re-equilibration. Even where the dikes consist of almost monomineralic amphibole, chemically they are arc-ankaramites with CaO/Al2O3 >1, REE contents less than twice primitive mantle, low abundances of high-field-strength elements and of incompatible elements, highly calcic plagioclase, and Cr-rich spinels with Ti, Mg, and Cr contents typical of low-K, high-Mg ankaramitic arc-tholeiitic suites. They have some chemical similarities to komatiites, but have lower Ni/MgO, Cr/MgO, and Ti/V values. The most highly magnesian dike-rocks have olivine in excess of diopside, whereas in dikes with lower Mg contents, the proportion of diopside phenocrysts exceeds that of olivine. Progressive fractionation of these two minerals lowered the bulk CaO/Al2O3 ratio. Below about 10% MgO, CaO/Al2O3 was no longer greater than one, the ankaramitic nature was lost, and evolution continued along an arc-tholeiitic trend. The dike compositions support the hypothesis that the Greenhills Complex is the remnant of an upper-crust magma chamber from which arc-ankaramites, tholeiitic basalts, and more evolved effusive volcanic products in the Brook Street Terrane were erupted. The highly magnesian ankaramitic dikes and their effusive analogues provide another example of an association increasingly recognized in Phanerozoic island-arc systems.

Abstract

De petits filons, de 8 à 70 cm d’épaisseur et de composition ankaramitique, ont été mis en place tardivement au cours de la cristallisation du complexe de Greenhills, massif stratiforme intrusif de dunite – wehrlite – gabbronorite à hornblende d’âge permien lié au cortège volcanique appelé Brook Street Terrane, dans le sud de la Nouvelle-Zélande. Les teneurs en magnésium vont de 10 à 28% MgO (en poids). L’intérieur d’un filon d’ankaramite à hornblende à Steep Head contient des phénocristaux d’olivine Fo93–82, dans certains cas squelettiques, et des phénocristaux épars de diopside, dans une pâte de magnésiohornblende. Les bordures figées de ce filon contiennent presqu’entièrement de l’amphibole (91%) et de l’anorthite, An99–94 (9%). Dans d’autres filons, l’amphibole a suivi l’olivine, le diopside et l’enstatite, et a co-cristallisé avec le plagioclase. L’olivine de ces felons varie en composition de Fo90 à Fo72. Le diopside contient des microdomaines de magnésiohornblende et d’édenite. A notre avis, les composants de ces inclusions d’amphibole ont été introduits en partie, et d’autre part dérivés du pyroxène hôte par un processus d’exsolution réactionnelle. Le spinelle varie de chromite contenant 53% de Cr2O3 (en poids) vers des compositions montrant d’abord une augmentation en aluminium, et ensuite une tendance vers la magnétite chromifère, pour aboutir à la magnétite presque sans Cr. La composition des amphiboles varie de magnésiohornblende à édenite, pargasite, et tschermakite, avec une tendance tardive vers des compositions plus siliceuses de magnésiohornblende. La bordure aphyrique du filon de Steep Head contient 17.4% de MgO sur une base anhydre. Certaines des venues magmatiques ont même peut-être dépassé cette teneur en Mg. Le centre des filons contient davantage de Mg, jusqu’à 28.3% dans un cas, en partie à cause de l’effet de concentration de traînées de phénocristaux en flux, et d’autre part de l’évolution de la composition du magma. La présence d’une abondance d’amphibole magmatique, en particulier dans les roches les plus magnésiennes, indiquerait un magma relativement hydraté. Une batterie de géothermomètres indiquent l’importance de ré-équilibrage à faible température. Même dans le cas de filons contenant presqu’uniquement de l’amphibole, la composition chimique est celle d’ankaramites d’un milieu d’arc, avec CaO/Al2O3 >1, la concentration des terres rares moins que deux fois les teneurs chondritiques, de faibles teneurs en éléments à potentiel ionique élevé et en éléments incompatibles, un plagioclase à teneur en calcium très élevé, et un spinelle chromifère typique des suites tholéiitiques d’arc et ankaramitiques, avec teneurs faibles en K et élevées en Mg. Ces roches partagent certaines des caractéristiques des suites komatiitiques, mais elles possèdent des valeurs des rapports Ni/MgO, Cr/MgO, et Ti/V plus faibles. Le filon qui contient la roche la plus magnésienne a plus d’olivine que de diopside, tandis que dans les filons moins magnésiens, la proportion de phénocristaux de diopside dépasse celle des phénocristaux d’olivine. Un fractionnement de ces deux minéraux a abaissé la valeur globale du rapport CaO/Al2O3. Au dessous d’environ 10% MgO, le rapport CaO/Al2O3 est passé à une valeur inférieure à l’unité, la filiation ankaramitique était perdue, et l’évolution a continué selon la lignée d’un système tholéiitique en milieu d’arc. La composition des filons étaye l’hypothèse voulant que le complexe de Greenhills est un lambeau d’une chambre magmatique sise à faible profondeur, dans laquelle des venues d’ankaramites d’arc, de basaltes tholéiitiques, et de produits effusifs plus évolués du cortège de Brook Street Terrane ont été mis en place. Les filons d’ankaramite magnésienne et leurs analogues effusifs fournissent un nouvel exemple d’une association qui semble devenir de plus en plus répandue dans les systèmes d’arcs insulaires phanérozoïques.

(Traduit par la Rédaction)

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