This paper presents the results from a geographic information systems (GIS) workflow, which was used to analyze the spatial distribution and temporal evolution of volcanoes in the Mio-Pleistocene monogenetic Bakony-Balaton Highland Volcanic Field (BBHVF), located in the Pannonian Basin, Hungary. Volcanism occurred during the tectonic inversion in a back-arc setting and a compressive/transpressive tectonic regime on the hottest and thinnest lithosphere of continental Europe. The main goal of this study is to clarify the effect of the pre-existing structure of the upper lithosphere in the distribution of the volcanic centers across the volcanic field using an innovative GIS methodology. Orientation of the volcanic field was compared to the orientation of the faults in the BBHVF, and in its larger vicinity, which resulted in correspondence, suggesting the dominance of the SW-NE direction. The directions of the volcanic lineaments fit well to the two main fault directions. The fault-volcano proximity analysis suggests that the fault plane of a thrust fault was an important structural feature during the lifespan of the volcanism. All results suggest that the fault plane of a regionally significant Cretaceous thrust fault (Litér Fault) might have likely served as a temporary pathway for the ascending magma, whereby (similarly to other, smaller faults) redirecting the magmas causing clustering of the volcanoes. This highlights the importance of major upper crustal structural heterogeneities for magma transport in a compressive tectonic system, especially in the case of active, monogenetic volcanic fields from a volcanic hazard perspective. The present GIS workflow can be effective in analyzing the spatial patterns of the volcanism and its connection with crustal structures at monogenetic volcanic fields worldwide.
A felsőköpenyből származó xenolitok kőzettani és geokémiai vizsgálatával közvetlen ismeretekhez juthatunk a litoszféra fizikai és kémiai állapotáról. Ezen információk birtokában kiszámíthatók a xenolitok által jellemzett köpenylitoszféra legfontosabb geofizikai tulajdonságai (pl. szeizmikus hullámsebesség, fajlagos vezetőképesség, effektív viszkozitás). Ezek a fizikai jellemzők meghatározók a geofizikai mérések eredményének értelmezésében, és így a kutatott régió geodinamikai fejlődésének megértésében. Jelen tanulmányban azt mutatjuk be, hogy akár nyomnyi mennyiségű „víz” (helyesebben szerkezeti hidroxil) jelenléte a földköpeny névlegesen vízmentes ásványaiban (röviden NAM elegyrészek az angol „Nominally Anhydrous Minerals” kifejezés alapján) milyen kiemelkedő jelentőséggel bír a litoszféra fizikai viszonyaira és hogyan reagál a rendszer kémiai összetételére. A felsőköpeny geokémiai és geodinamikai kutatásában alkalmazott spektrometriai technikák közül a Fourier transzformációs infravörös spektrometria (FTIR) a NAM elegyrészek szerkezeti hidroxil-tartalmának tanulmányozásával a kőzetek fizikai viselkedéséről (pl. olvadási hőmérséklet, deformálhatóság, fajlagos vezetőképesség stb.) és bizonyos kémiai tulajdonságairól (H-tartalom) ad képet. Kísérleti kőzettani eredmények alapján a H+ töltéskompenzáló kationként vakanciákba önállóan, vagy csatolt helyettesítést létrehozva más kationokkal (pl. Al3+ vagy Ti4+) együtt tud a NAM elegyrészekbe beépülni. A vakanciák esetében a H+ valamelyik koordináló oxigénhez csatlakozva OH- (szerkezeti hidroxil) gyököt hoz létre. Ritkán a H+ önállóan, intersticiális helyzetben vagy Li+- és Na+-hoz csatlakozva szerkezeti hidroxil formájában is előfordulhat a rácsközi térben. A beépülés jellege függ a rendszer összetételétől (pl. Ti-tartalom), az oxigén, H2O és SiO2 aktivitásától, az oxigén fugacitástól és a nyomástól. A beépülés módján kívül a NAM elegyrész pontos szerkezeti hidroxil tartalmát is meg lehet határozni mikro-FTIR spektrometriával. A szerkezeti hidroxil koncentrációt konvencionálisan molekuláris víz egyenértékben és ppm tömegrészben vagy mol %-ban fejezzük ki. A nem poláros mikro-FTIR módszer térnyerése az utóbbi időben jelentős áttörést hozott, hiszen a kis szemcseméretű (<0,7 mm) természetes és kísérleti kőzetek ásványainak elemzésére is lehetőség nyílt, amelyre a tradicionálisan megbízhatónak gondolt poláros mikro-FTIR módszer nem adott módot. Tanulmányunk egyik célja, hogy részletes áttekintést adjunk a mikro-FTIR alkalmazásáról a NAM szerkezeti hidroxil tartalmának vizsgálatához.A nem poláros mikro-FTIR módszert ma már világszerte alkalmazzák, a Kárpát-Pannon régió felsőköpeny kutatásában is nagy szerepet kap. Alkalmazását a Persány-hegységi Vulkáni Terület felső-köpeny xenolitjain mutatjuk be, összehasonlítva korábbi munkákkal a Kárpát-Pannon régióból, kiemelve az eredmények felhasználhatóságát a geofizikai adatok értelmezéséhez és így a Kárpát-Pannon régió geodinamikájának jobb megértéséhez. A persány-hegységi xenolitra kapott geofizikai eredmények (szeizmikus hullámterjedési sebesség, fajlagos vezetőképesség) és effektív viszkozitás nagy hasonlóságot mutat a Stájer-medence xenolitjaival, ami a két terület hasonló geodinamikai helyzetének köszönhető. A Nógrád-Gömör vulkáni terület xenolitjai eltérő jellemvonásokat mutatnak.
Sulfides from lherzolite and wehrlite xenoliths from the Nógrád-Gömör Volcanic Field (NGVF), located in the Northern Pannonian Basin, were studied to understand the behavior of chalcophile and siderophile elements during mafic melt – peridotite interaction. We applied in situ methods to analyze the major and trace elements, as well as Fe isotope compositions of sulfide minerals. Sulfides are more abundant in wehrlites (~0.03 vol%) and are often enclosed in silicates, whereas in lherzolites, they are scarcer (~0.01 vol%) and predominantly interstitial. Monosulfide solid solution and pentlandite are the most common sulfide phases in the lherzolite xenoliths, whereas in wehrlite xenoliths it is pyrrhotite and chalcopyrite. Consequently, wehrlitic sulfides show higher bulk Fe and Cu but lower bulk Ni and Co contents compared to the lherzolitic sulfides. Trace elements with both chalcophile and siderophile character (Ge, Se, Te, and Re) show lower, whereas highly chalcophile elements (Zn, Cd, Sb, and Tl) show higher concentrations in wehrlitic sulfides compared to lherzolitic ones. Highly siderophile elements show no systematic difference between the sulfides of the two xenolith series, which suggests moderate enrichment in these elements in wehrlite bulk rocks due to their higher sulfide content. Sulfide δ 56 Fe signature indicates variable isotopic composition both in lherzolites (δ 56 Fe: −0.13 to +0.56‰) and wehrlites (δ 56 Fe: −0.20 to +0.84‰) relative to the terrestrial mantle (δ 56 Fe: +0.025 ± 0.025‰; Craddock et al., 2013 ). However, irrespectively of the xenolith lithology, there is a significant difference between the δ 56 Fe of sulfides from the two sampling localities: NTB /North/: vary from −0.20 to +0.04‰ and NME /South/: vary from +0.56 to +0.84‰. This suggests that the Fe isotopic ratios of sulfides are not modified by the wehrlitization process. Difference in sulfide δ 56 Fe between the two xenolith localities is probably because of the higher, isotopically heavier (δ 56 Fe: from +1.28 to +1.60‰; Ciążela et al., 2019 ) chalcopyrite content in sulfides from the NME xenoliths compared to those from the NTB xenoliths irrespectively to their lithology. Our results also indicate sulfide and chalcophile element enrichment resulting from metasomatism in the subcontinental lithospheric mantle. We suggest that this process affected the regional metal distribution and has implications for global metal mass balance within the subcontinental lithosphere. • Modes of sulfides are higher in wehrlite xenoliths formed by melt metasomatism. • Chalcophile elements show enrichment in sulfides due to metasomatism. • Fractionation of δ 56 Fe is independent from metasomatism. • Metasomatic events affect metal mass balance of the lithosphere.
'/%3e%3c/defs%3e%3cpath fill='%23012169' d='M0 0h10080v5040H0z'/%3e%3cpath stroke='%23fff' stroke-width='.6' d='m0 0 6 3m0-3L0 3' clip-path='url(%23b)' transform='scale(840)'/%3e%3cpath stroke='%23e4002b' stroke-width='.4' d='m0 0 6 3m0-3L0 3' clip-path='url(%23c)' transform='scale(840)'/%3e%3cpath stroke='%23fff' stroke-width='840' d='M2520 0v2520M0 1260h5040'/%3e%3cpath stroke='%23e4002b' stroke-width='504' d='M2520 0v2520M0 1260h5040'/%3e%3cg fill='%23fff'%3e%3cuse xlink:href='%23d' x='2520' y='3780'/%3e%3cuse xlink:href='%23a' x='7560' y='4200'/%3e%3cuse xlink:href='%23a' x='6300' y='2205'/%3e%3cuse xlink:href='%23a' x='7560' y='840'/%3e%3cuse xlink:href='%23a' x='8680' y='1869'/%3e%3cuse xlink:href='%23e' x='8064' y='2730'/%3e%3c/g%3e%3c/svg%3e)