Montecatini-Orendit

Der Montecatini-Orendit ist eine Lamproitintrusion, die während des Zancleums in die neogenen Sedimente der Toskana erfolgte. Sie steht in engem Zusammenhang mit dem 10 Kilometer nordwärts gelegenen Orciatico-Orendit und wird wie er zur Toskanischen Magmenprovinz gerechnet.

Beschreibung

Der Ortskern von Montecatini Val di Cecina

Die nahezu kreisförmige Intrusion des Montecatini-Orendits mit zirka 1000 × 800 Meter Ausstrichbreite an der Oberfläche erfolgte Lakkolith-artig unmittelbar östlich von Montecatini Val di Cecina in ein Rampenantiklinal.[1] Diese Struktur hatte sich im Stirnbereich einer aus Westen herannahenden Deckenüberschiebung gebildet, welche ligurische Einheiten über den Nordnordwest-streichenden, im Radicondoli-Volterra-Becken gelegenen Val d’Era-Graben schob. Dessen neogene Sedimente, überwiegend marine und lakustrine Tonsteine und Mergel, wurden durch den Orendit kontaktmetamorph verändert. Die Metamorphose betraf Schichtenfolgen des späten Tortoniums bis frühen Pliozäns und war unter den Bedingungen der Pyroxen-Hornfelsfazies abgelaufen. Die abgeschreckten Intrusionsränder zeigen glasige und porphyrische Strukturen, das fein- bis mittelkörnige Intrusionsinnere ist holokristallin. Für den Fördergang wird eine nordwestliche Streichrichtung angenommen.

Mineralogie

Der Montecatini-Orendit wird von Conticelli und Kollegen (2010) neuerdings auch als Lamprophyr (Minette) eingestuft (was aber streng genommen nicht richtig ist, da keinerlei Plagioklas vorhanden).[2] Der Orendit besitzt folgenden Mineralbestand mit den Phänokristallen:

Olivin (skelettartig resorbierter Forsterit Fo_74-92)
Phlogopit
Diopsid

Untergeordnet in der Grundmasse:

Sanidin (federartig auskristallisiert, typisch für schnelle Abkühlung)
Richterit (kaliumhaltig)
Quarz
Apatit
Perrierit-(Ce) – Chevkinit
Ilmenit
Spinell (titanreicher Magnetit)
Titanit

Akzessorisch treten auch Thorit und Zirkon auf. Das Gestein enthält weder Plagioklas noch Leucit.

Zusammensetzung

Haupt- und Spurenelemente

Oxid Gewichtsprozent	Montecatini-Orendit	Montecatini-Orendit[2]	Ausgewählte Spurenelemente ppm	Montecatini-Orendit	Montecatini-Orendit
SiO₂	62,04	56,90	Rb	874	792
TiO₂	0,95	1,37	Sr	362	421
Al₂O₃	13,30	12,61	Nd	181	133
Fe₂O₃	2,45	3,25	Sm	23,5	24,0
FeO	2,08	2,84	Ni	92	140
MnO	0,06	0,10	Y	38	28
MgO	4,24	7,15	Zr	698	491
CaO	2,17	3,74	Nb	32	30,1
Na₂O	1,82	1,20	Ba	760	1370
K₂O	8,91	7,91	La	60	79,8
P₂O₅	0,60	0,92	Ce	142	206
LOI	1,36	2,43
Mg#	67,4	72,23

In den Hauptelementen sind für den Montecatini-Orendit sehr hohe Gehalte von 8 bis 9 Gewichtsprozent K₂O charakteristisch, das Gestein ist ultrapotassisch. Dennoch sind die Alkalien insgesamt im Vergleich beispielsweise zum Sisco-Lamproit abgereichert. Die MgO-Werte sind ebenfalls relativ hoch (> 4 Gewichtsprozent). Der SiO₂-Gehalt schwankt zwischen 55 und 62 Gewichtsprozent und indiziert somit ein Intermediäres Gestein. Al₂O₃ zwischen 11 und 13 sowie CaO mit 2 bis 4 Gewichtsprozent sind hingegen recht niedrig. Bei den an inkompatiblen Elementen angereicherten Spurenelementen zeigen Rubidium (800–900 ppm), Barium (750–1400 ppm), Chrom (380 ppm) und Nickel (100–150 ppm) deutlich erhöhte Werte. Positive Spikes finden sich neben Rubidium auch bei Thorium (110–120 ppm) und Blei (19 ppm). Im Vergleich jedoch mit anderen Lamproiten sind beim Montecatini-Orendit Barium, Zirconium, Titan, Tantal und Niob abgereichert, die Verhältnisse LREE/HREE, Ce/Sr, Nb/Sr und Th/K aber erhöht. Die hohen Werte für Nickel, Chrom und Kobalt (27 ppm) lassen einen Mantelursprung des Magmas vermuten, dem jedoch niedrige Konzentrationen an Scandium (20,2 ppm) und Vanadium (137 ppm) widersprechen. Die LREE zeigen eine ungewöhnliche, konvex nach oben gebogene Anordnung und besitzen ferner eine negative Europium-Anomalie.

Isotopenverhältnisse

Bei den Isotopenverhältnissen ist wie bei den anderen toskanischen Lamproiten ein hohes ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-Initialverhältnis von 0,71580 bis 0,71672 und ein niedriges ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd-Initialverhältnis von 0,51209 im Verbund mit hohen LILE/HFSE-Verhältnissen charakteristisch. Für ¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf wurde ein Wert von 0,28245 ermittelt, für ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os 0,56. Die Bleiisotopenverhältnisse sind:

²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb: 18,624–18,670
²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb: 15,638–15,642
²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb: 38,947–38,956

Petrogenese

Das Magma der Montecatini-Intrusion leitet sich vom Magma des Orciatico-Orendits ab, hat aber während des Fraktionierungsprozesses noch zusätzlich Krustengesteine assimiliert.[3] Es hat sodann eine mehrstufige Entwicklung durchlebt. Zuerst kristallisierte es bei seinem Aufstieg teilweise unter noch hohen Drucken in tieferen Bereichen. Die weitere Aufwärtsbewegung erfolgte anschließend als relativ rigider Kristallbrei (engl. crystal mush), der aber stellenweise unter dem Druck der nachrückenden Residualschmelze wieder auseinanderbrach. Als Ergebnis dieses Prozesses haben wir jetzt intermediäre bis mafische Magmatite mit körniger Struktur vorliegen, die von einem dichten, komagmatischen Adernetzwerk und Augenstrukturen (Ocelli) durchzogen werden. Adernetzwerke und Ocelli besitzen einen weitaus höheren SiO₂-Gehalt von 64 bis 66 sowie einen höheren K₂O-Gehalt von 8 bis 10 Gewichtsprozent, jedoch niedrigere Werte an Eisen- und Magnesiumoxid. Sie bestehen überwiegend aus Sanidin mit untergeordnetem Phlogopit, Apatit und Quarz.

Assoziierte Lagerstätte

Assoziiert mit der Intrusion des Montecatini-Orendits ist das unmittelbar westlich von Montecatini Val di Cecina gelegene und mittlerweile stillgelegte Kupferbergwerk Miniera di Coporciano, das während des 19. Jahrhunderts weltweit der größte Kupferproduzent war.

Alter

Der Montecatini-Orendit besitzt das gleiche Alter wie der Orciatico-Orendit und ist mit 4,2 bis 4,1 Millionen Jahre BP datiert worden.[4]

Einzelnachweise

Federico Sani, Marco Bonini, Domenico Montanari, Giovanna Moratti, Giacomo Corti, Chiara Del Ventisette: The structural evolution of the Radicondoli-Volterra Basin (southern Tuscany, Italy): Relationships with magmatism and geothermal implications. In: Geothermics. 59 (Teil A), 2016, S. 38–55, doi:10.1016/j.geothermics.2015.10.008 (online verfügbar über researchgate.net).
Sandro Conticelli u. a.: Leucite-bearing (kamafugitic/leucititic) and –free (lamproitic) ultrapotassic rocks and associated shoshonites from Italy: constraints on petrogenesis and geodynamics. In: Journal of the Virtual Explorer. Band 36, Artikel 20, 2010, doi:10.3809/jvirtex.2010.00251.
Sandro Conticelli, Piero Manetti, S. Menichetti: Petrology, chemistry, mineralogy and Sr-isotopic data of Pliocenic Orendites from South Tuscany. In: European Journal of Mineralogy. Band 4, 1992, S. 1359–1375.
S. Borsi, G. Ferrara, E. Tongiorgi: Determinazione con il metodo del K/Ar della età delle rocce magmatiche della Toscana. In: Bollettino della Società Geologica Italiana. Band 86, 1967, S. 403–410.

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[Sani-et-al-2016-1] Federico Sani, Marco Bonini, Domenico Montanari, Giovanna Moratti, Giacomo Corti, Chiara Del Ventisette: The structural evolution of the Radicondoli-Volterra Basin (southern Tuscany, Italy): Relationships with magmatism and geothermal implications. In: Geothermics. 59 (Teil A), 2016, S. 38–55, doi:10.1016/j.geothermics.2015.10.008 (online verfügbar über researchgate.net).

[Conticelli-et-al-2010-2] Sandro Conticelli u. a.: Leucite-bearing (kamafugitic/leucititic) and –free (lamproitic) ultrapotassic rocks and associated shoshonites from Italy: constraints on petrogenesis and geodynamics. In: Journal of the Virtual Explorer. Band 36, Artikel 20, 2010, doi:10.3809/jvirtex.2010.00251.

[Conticelli-et-al-1992-3] Sandro Conticelli, Piero Manetti, S. Menichetti: Petrology, chemistry, mineralogy and Sr-isotopic data of Pliocenic Orendites from South Tuscany. In: European Journal of Mineralogy. Band 4, 1992, S. 1359–1375.

[Borsi-et-al-1967-4] S. Borsi, G. Ferrara, E. Tongiorgi: Determinazione con il metodo del K/Ar della età delle rocce magmatiche della Toscana. In: Bollettino della Società Geologica Italiana. Band 86, 1967, S. 403–410.